毕业设计：油缸缸底自动焊接设计-机械手焊接设计与控制

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1、自动焊接设备一、装置简介本设计有2个搬运机械手（上料机械手、下料机械手）和一个焊机机械手以及工作台组成。先由上料机械手夹取液压缸搬运至工作台再由焊接机械手焊接，焊接完毕后由下料机械手夹取下料再有传送带运走。二、焊接机械手部分1、直角坐标焊接机械手，首先，它是直角坐标机器人的一种。直角坐标机器人，顾名思义，是能够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度间成空间直角关系、多用途的操作机，属机器人中的一种[6]。而直角坐标焊接机器人则是专门用来焊接的直角坐标机器人。这类机器人的结构和控制方案与机床比较

2、类似，其到达空间的三个运动（x、y、z）是由直线运动构成，运动方向相互垂直，这种形式的机器人的优点是运动学模型简单，各轴线位移分辨率在操作容积内任一点上均为恒定，控制精度容易提高2、一般，一个直角坐标焊接机器人由水平轴X轴、Y轴、竖直轴Z轴、三轴的驱动电机，手抓和控制系统组成。直线运动轴，也叫直线运动单元，它就是一个独立的运动轴，主要负责实现三个方向的运动。驱动电机：主要选用伺服电机或者步进电机。当驱动轴的最高转速低于600r/min时通常选用步进电机，否则选用交流伺服电机。手爪：它是直角坐标焊接机器人的末端操作器，

3、对于焊接机器人来说，手抓就是一把焊枪。控制系统：机器人要在一定时间内完成特定的任务，比如每10S内完成50mm长度的焊接任务。在完成焊枪喷射，工进，焊枪停止的同时，还要与相关的设备通过通讯或I/O口实现一些时序上的协调同步。其数控系统要按具体应用要求来选定其控制轴数、I/O口数量和软件功能。通常选用数控系统，PLC，工控机加运动控制卡和带轴卡功能及I/O口的驱动电机来做控制系统。3、机械手结构方案1.底座2.小臂3.大臂整个直角坐标焊接机器人由三部分组成：底座、大臂和小臂X轴步进电机2.两根平行导轨3.丝杠螺母4.工

4、作台5.X轴滚珠丝杠底座：主要由X轴步进电机、导轨、X轴滚珠丝杠、丝杠螺母、工作台等几大部分组成。它通过步进电机带动滚珠丝杠副的运动，化电机的转动为与滚珠丝杠螺母联接着的工作台沿着导轨和滚珠丝杠的直线运动而达到完成X轴方向行程的目的。两根平行的的导轨能让工作台稳定的运动，而滚珠丝杠副则能保证达到所要求的定位精度。421531.连接焊枪的杆2.小臂外壳3.Y轴滚珠丝杠4.丝杠螺母5.Y轴步进电机小臂：小臂如上图所示。主要由连接杆、小臂外壳、Y轴滚珠丝杠、丝杠螺母、Y轴步进电机等组成。它通过步进电机带动滚珠丝杠副让连接杆

5、沿着滚珠丝杠运动，使焊枪沿着Y轴伸出、缩进341251.大臂外壳2.光杆（两根）3.支架板4.Z轴步进电机5.Z轴滚珠丝杠4、布局图焊枪采用CO2保护焊 CO2电弧焊是一种高效率的焊接方法，以CO2气体作保护气体，依靠焊丝与焊件之间的电弧来熔化金属的气体保护焊的方法称CO2焊。这种焊接法都采用焊丝自动送丝，敷化金属量大，生产效率高，质量稳定。有以下特点：1、生产效率高 CO2电弧焊穿透力强，熔深大、而且焊丝熔化率高，所以熔敷速度快、生产效率可比手工电弧焊高3倍。2、焊接成本低 CO2焊的成本只有埋弧焊与手工电弧焊成本

6、的40%-50%。3、消耗能量低 CO2电弧焊和药皮焊条相比3mm厚钢板对接焊缝，每米焊缝的用电降低30%，25mm钢板对接焊缝时用电降低60%。4、适用范围宽 不论何种位置都可以进行焊接，薄板可焊到1mm，最厚几乎不受限制（采用多层焊）。而且焊接速度快、变形小。5、抗锈能力强 焊缝含氢量低抗裂性能强。6、焊后不需清渣，引弧操作便于监视和控制，有利于实现焊接过程机械化和自动化。我国在CO2焊接设备、焊接材料、焊接工艺方面已取得了很大的成就。CO2电弧焊接在我国的造船、机车、汽车制造、石油化工、工程机械、农业机械中获得

7、广泛应用。6、总体结构设计与确定7、PLC控制三、搬运机械手2.1工业机械手是由执行机构，驱动机构和控制部分所组成，各部分关系如下框图：　　　　　　图2.1工业机械手各部分关系图　　执行机构：执行机构包括抓取部分（手部）、腕部、臂部和行走机构等运动部件所组成。　　1.手部：直接与工件接触的部分，一般是回转型或平移型。传动机构形式多样，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、弹簧式等。2.腕部：是联接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物体的方位。3.臂部：手臂是支撑被抓物体，手部，腕部的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取

8、物件，并按预定要求将其搬运到给定位置。　　该设计的手臂有二个自由度，采用关节式坐标（左右摆动和上下升降）关节坐标式具有较大的工作空间和操作灵活性，机械臂的结构性容易进行优化，便于提高机械手的动态操作性能。　　4.行走机构：有的工业机械手带有行走机构。　　驱动机构：有气动，液动，电动和机械式四种形式。　　控制系统：有点位控制和连续控制两种方式。机