毕设说明书

（二〇一二年六月本科毕业设计说明书学校代码：10128学号：200810101038题目：棱管法兰自动焊机机械手结构设计学生姓名：学院：机械学院系别：机械系专业：机械设计制造及其自动化班级：机制08－1指导教师：内蒙古工业大学本科毕业设计说明书摘要现有技术中的棱管与法兰焊接，大多都是人工进行焊接，焊接的效率低，而且焊接的质量不高，导致焊接处打磨时间增长，焊材严重的浪费，而且有特殊方位的焊处，无法通过人工达到焊接，致使大大增加了操作工人的劳动强度，使得加工的质量不高，加工能力弱，自动化程度低。本设计针对送变电、风力机、大型户外广告牌塔筒的棱管与法兰焊接工艺，开发棱管法兰自动焊机。在自动焊接设备的设计过程中引入焊接机器人的结构和控制方法，使得该设备兼有焊接机器人的特点，通用性和智能型与焊接专机相比显著增强，但成本却比焊接机器人低。本说明书讨论的主要是棱管法兰自动焊机机械手结构设计，包括自由度，运动方式。确保能够完成棱管焊接焊缝的运动轨迹，并且保证一定的精度。关键词：自动焊接；ProENGINEER；机械手；直角坐标机器人内蒙古工业大学本科毕业设计说明书AbstractExistingtechnologyedgetubeandflangewelding,mostlymanualwelding,weldingoflowefficiency,andtheweldingqualityisnothigh,resultinginthegrowthofweldgrindingtime,aseriouswasteofweldingconsumables,andthespecialpositionoftheweldingplace,unabletoreachmanualwelding,resultingingreatlyincreasedthelaborintensityoftheoperationsworkers,makingtheprocessingquality,andprocessingcapacityisweak,thelowdegreeofautomation.ThedesignfortheTransmissionandDistribution,windmachines,outdoorbillboardstoweredgetubeandflangeweldingprocess,developmentedgePipeFlangesautomaticweldingmachine.Theintroductionofthestructureandcontrolofweldingrobotautomaticweldingequipmentinthedesignprocess,makingthedeviceboththecharacteristicsoftheweldingrobot,comparedtotheversatilityandintelligentweldingmachinesignificantlyenhanced,butlowcoststhanweldingrobot.Discussedinthismanualaremainlyedgetubeflangeautomaticweldingrobotstructuraldesign,includingthefreedommovement.Ensurethatthecompleteedgetubeweldingtheweldtrajectory,andtoguaranteeacertainaccuracy.Keywords:automaticwelding；ProENGINEER；robot；Cartesiancoordinaterobot内蒙古工业大学本科毕业设计说明书目录引言.................................................................1第一章绪论............................................................21.1工业机械手的国内外发展状况.....................................21.2棱管法兰自动焊机机械手的优点...................................3第二章棱管法兰自动焊机机械手结构设计..................................42.1课题来源.......................................................42.2设计题目.......................................................42.3设计主要技术参数...............................................42.4设计目的及意义.................................................5第三章机械手总体设计方案..............................................63.1机械手运动方式的确定...........................................63.2机械手自由度的确定.............................................83.3机械手传动方案的确定...........................................83.4机械手夹具方案的确定...........................................8第四章机械手各部件设计计算...........................................104.1电动机的选择..................................................104.2滚珠丝杠螺母副的计算和选型....................................104.2.1竖直丝杠的计算和选型....................................104.2.2水平丝杠的计算和选型....................................154.3轴承的选择....................................................154.3.1深沟球轴承..............................................154.3.2角接触球轴承............................................174.4键的选择和键连接的强度计算....................................184.4.1键的选择................................................184.4.2键的校核................................................194.5联轴器的选择..................................................194.6润滑方式......................................................204.7基座结构设计..................................................204.8夹具结构设计..................................................20内蒙古工业大学本科毕业设计说明书结论................................................................23参考文献..............................................................24谢辞.................................................................25内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1引言现有技术中的棱管与法兰焊接，大多都是人工进行焊接，焊接的效率低，而且焊接的质量不高，导致焊接处打磨时间增长，焊材严重的浪费，而且有特殊方位的焊处，无法通过人工达到焊接，致使大大增加了操作工人的劳动强度，使得加工的质量不高，加工能力弱，自动化程度低。随着工业水平的发展，各个机械行业都采用自动化技术，采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。为了解决棱管法兰焊接人工，效率低，工作环境差等问题，我们设计了棱管法兰自动焊机。主要分为以下几个部分，棱管法兰自动焊机机械手结构设计，棱管法兰自动焊机组对机构设计，棱管法兰自动焊机主轴系统设计，棱管法兰自动焊机PLC控制系统设计。本说明书主要是介绍棱管法兰自动焊机机械手结构设计，再满足要求的前提下，分析各种运动方案优缺点，确定最优的方案，接着进行详细结构的设计，传动部件的计算与选择，利用ProENGINEER软件建立三维实体模型，最后用CAXA软件完成装配图和零件图的绘制，在整个设计过程主要有以下工作内容：1.棱管法兰自动焊机机械手结构整体方案设计，包括自由度，各运动副的顺序，传动方式，传动的结构。2.传动部分的设计与计算。3.完成棱管法兰自动焊机机械手结构总装图及零件图。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书2第一章绪论本章就针对于工业机械手的发展、棱管法兰自动焊机机械手的优点，进行了详细的介绍。1.1工业机械手的国内外发展状况工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统(FMs)和计算机集成制造系统(CIMS)，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断善和提高，机械手的应用领域日益扩大。工业机械手是在第二次世界大战期间发展起来的，始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手研究，它是一种主从型的控制系统。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的；1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上，又试制成一台数控示教再现型机械手，命名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动；控制系统用磁鼓做存储装置。不少球面坐标式机械手就是在这个基础上发展起来的；同年该公司和普曼公司合并成立万能自动公司(Unimation)。专门生产工业机械手。1962年美国机械铸造公司也实验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运，可作点位和轨迹控制；该机械手的中央立柱可以回转、升降、伸缩，采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。从60年代后期起，喷漆、弧焊工业机器人相继在生产中开始应用。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制出一种Unimation-Vic．arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±lmm。联邦德国机器制造业是从19