焊接機(jī)械手臂設(shè)計

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1、-焊接機(jī)械手臂設(shè)計說明書學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院2021年9月16日姓名：陶帥班級：成型二班學(xué)號：20113650.---目錄一、技術(shù)參數(shù)：3二、設(shè)計要求：3三、設(shè)計過程5四、設(shè)計結(jié)果6五、設(shè)計總結(jié)10.---一、技術(shù)參數(shù)：執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB8366-87GB15579-1995額定輸入電源：380V50Hz3相額定輸入電流：5A最大負(fù)載：50Kg額定負(fù)載持續(xù)率：80%液壓桿上升速度：20mm/s最大上升高度：500mm擺臂最大擺角：150°擺速：10°/s旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速：30r/min二、設(shè)計要求：背景：

2、在現(xiàn)代化的生產(chǎn)中，各個環(huán)節(jié)日益要求機(jī)械化、智能化。特別是那些工作環(huán)境不好，工作條件惡劣的工種對機(jī)械化、智能化的要求更為強(qiáng)烈。實現(xiàn)生產(chǎn)加工的機(jī)械化智能化不僅可以很好的保護(hù)工人們免受工作環(huán)境對身體的傷害，同時還可以提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，實現(xiàn)量與質(zhì)的雙提高。其中，焊接生產(chǎn)就特別需要這樣的改進(jìn)。焊接生產(chǎn)過程存在焊接煙塵大，焊接保護(hù)氣體和焊接過程中產(chǎn)生的氣體對焊接工人的身體都會造成不同程度的傷害。并且手工操作焊接對焊件結(jié)構(gòu)存在局限性，導(dǎo)致焊接質(zhì)量的不穩(wěn)定性。這些因素都反應(yīng)出了焊接生產(chǎn)對機(jī)械化與智能化的需求，

3、所以焊接機(jī)器人應(yīng)時而生。.---焊接機(jī)器人主要優(yōu)點如下：1)穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量,保證其均勻性；2)提高勞動生產(chǎn)率,一天可24小時連續(xù)生產(chǎn)；3)改善工人勞動條件,可在有害環(huán)境下工作；4)降低對工人操作技術(shù)的要求；5)縮短產(chǎn)品改形換代的準(zhǔn)備周期,減少相應(yīng)的設(shè)備投資；6)可實現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化；7)能在空間站建設(shè)，核能設(shè)備維修，深水焊接等極限條件下完成人工難以進(jìn)行的焊接作業(yè)；8)為焊接柔性生產(chǎn)線提供技術(shù)基礎(chǔ)；焊接作為機(jī)械制造業(yè)中僅次與裝備加工和切削加工的第三大加工作業(yè)，對其進(jìn)行機(jī)器人柔性加工技術(shù)及其

4、相關(guān)的控制器PC化，網(wǎng)絡(luò)化和智能化的應(yīng)用研究已成為焊接自動化發(fā)展的必然趨勢。基于此課題，我設(shè)計的是一個焊接機(jī)械手臂。具體內(nèi)容如下：1）體積：不大于1m×1m×2m（長×寬×高）2）如左圖所示，具有六個自由度，能夠?qū)崿F(xiàn)多方位的焊接。3)適用于中低碳鋼板、不同厚度的金屬板材、圓鋼、小直徑線材、鋼板與工件的焊接。只需要更換在機(jī)械手臂前端夾手上的焊槍和調(diào)整焊接電源的參數(shù)即可實現(xiàn)埋弧焊、TIG焊、MIG焊等焊接方法的轉(zhuǎn)換。.---4）腰座有足夠大的安裝基面，以保證在工作時整體安裝的穩(wěn)定性。三、設(shè)計過程1、機(jī)器

5、人底座：由兩部分組成，分為上下兩部分，下部分的作用是固定和支撐，屬于不動體，用螺栓固定于地上，可選用鑄鐵材料；上部分是一個圓柱形臺子，用于配重以及支撐和控制液壓桿。2、液壓桿：采用普通的伸縮式液壓桿即可，滿足機(jī)械手在豎直方向上的自由度。要求平穩(wěn)精準(zhǔn)。3、水平桿：承載能力大、剛性好、自重輕。手臂的剛性直接影響到手臂進(jìn)行焊接工作時動作的平穩(wěn)性、運動的速度和定位精度。如剛性差則會引起手臂在垂直平面內(nèi)的彎曲變形和水平面內(nèi)側(cè)向扭轉(zhuǎn)變形，機(jī)械手手臂就要產(chǎn)生振動，或動作時工件卡死無法工作。為此，手臂一般都采用剛性

6、較好的導(dǎo)向桿來加大手臂的剛度，以保證能承受所需要的驅(qū)動力。4、擺臂：結(jié)構(gòu)應(yīng)該緊湊小巧，才能使手臂運動輕快靈活，因此采用剛度較大的短桿，滿足機(jī)械手在豎直平面上的擺動。5、旋轉(zhuǎn)臂：采用軸承連接與擺桿相連，滿足機(jī)械手的在空間上的旋轉(zhuǎn)。.---6、機(jī)械夾手：夾持焊槍，完成焊接操作，是焊接命令的最終輸出部分。多臺機(jī)器合作生產(chǎn)時可用于夾持被焊件以調(diào)整焊件方位輔助完成焊接。四、設(shè)計結(jié)果1.實物圖.---.---2，三視圖.---五、設(shè)計總結(jié)本設(shè)計為焊接機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要研究內(nèi)容：底座及液壓桿的設(shè)計；擺臂的設(shè)

7、計、轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和機(jī)械夾手的多功能配合運用。本設(shè)計由整體布局入手，參考現(xiàn)有關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的相關(guān)設(shè)計，初步確定底座的相關(guān)性能，從而確定液壓桿的選型，安裝等相關(guān)設(shè)計，之所以選擇液壓機(jī)構(gòu)，是為很好的利用液壓裝置的平穩(wěn)、靜音、準(zhǔn)確的優(yōu)點。在機(jī)械臂的靈活和精度的前提下完成總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，然后根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，從而確定本設(shè)計的機(jī)械臂各個主要零部件的設(shè)計。.---在六個自由度的設(shè)計中，充分考慮了機(jī)械手臂在上下左右前后的整個三維立體空間的靈活抓取和焊接的工作動作。通過預(yù)先的程序編寫輸入，精確的控制機(jī)械手臂的每個動作

8、，確定每個位置的坐標(biāo)。在單臺機(jī)器進(jìn)行工件定位焊接時完成單動的工作內(nèi)容；多臺機(jī)械手臂配合工作時，一般三臺機(jī)器配合使用的情況很普遍，一般采取一臺機(jī)器負(fù)責(zé)焊接，另外兩臺負(fù)責(zé)共同操控工件以變換工件的位置與方向。在主要零部件的設(shè)計中，主要包括橫臂的設(shè)計、轉(zhuǎn)臂和夾手的結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸承的選擇等。焊接機(jī)器人設(shè)計重點是大臂和小臂的設(shè)計,?手臂和手腕是機(jī)器人操作機(jī)中的基本部件，它由旋轉(zhuǎn)運動和往復(fù)運動的機(jī)構(gòu)組成。其結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，但多數(shù)機(jī)器人的手臂和手腕是由關(guān)節(jié)和桿件構(gòu)成的空間機(jī)構(gòu)，一