焊接机器人设计论文

焊接机器人设计论文（精选8篇）

焊接机器人设计论文 篇1

管道对接是管道铺设过程中一个重要的工序，它广泛应用于的油气、天然气输送管道等需要两管对接的行业。鉴于现在大直径管道焊接绝大多数还是采用传统的手工焊接，工作效率低，工作进度慢，对人身伤害大，进而设计一种适合大直径、全位置的焊接机器人对大直径管道铺设具有代表性的意义[1～3]。

1焊接机器人组成介绍

焊接机器人采用了移动小车式，具有结构简单、便于携带、灵活性好等特点，其三维实体模型如图1所示，具有3个运动机构，分别是周向旋转机构、轴向摆动机构和径向伸缩机构。周向旋转机构主要由车体、钢带型轨道、主动链轮、链条和张紧机构等组成。周向旋转机构采用齿轮链条机构，电机驱动主动齿轮旋转，齿轮带动链条，链条和钢带的摩擦力促使小车绕驱动方向的反方向运动。这里的链条的外链板具有齿锯，从而增加了链条和钢带的摩擦度。轴向摆动机构主要由滚珠丝杠、直线导轨、支架等组成。轴向摆动机构采用的是滚珠丝杠—直线导轨机构传动机构，电机驱动滚珠丝杆，丝杆带动丝母在直线导轨上沿轴向来回摆动。径向伸缩机构就是焊枪调整架的一部分，主要由齿轮、齿条、支架等组成。当电机驱动齿轮，齿轮带动齿条径向升降。

2焊接机器人的结构设计

2.1周向旋转机构

周向旋转机构是实现大管径、全位置焊接，以及便于装卸的关键内容。焊接小车是焊接机器人的主要承载体，其结构如图2所示。

2.2轴向摆动机构

轴向摆动机构是使焊枪实现在焊道轴向摆动焊接的关节，其结构如图3所示。

2.3径向伸缩机构

径向伸缩机构是使焊接机器人实现适应径向高度（随着焊道填充叠加）的关节，其结构因焊枪而选取，这里就不过多介绍。

3运动学干涉分析

大直径管对接焊接机器人的运动学干涉问题就是：当小车环绕管道作旋转运动时，链条和小车车体可能存在干涉的问题。我们先用CAD作出管道和小车的几何关系图，如图4所示；再找出链条和钢带以及和主动齿轮分度圆的接触切点，也就是图8里的C、D两点；再测得小车车体和链条的垂直距离D。由图7可以看出来：R值越大，D的值也就越大。当管道半径取最小值（R=170mm）时，此时D>0。这就可以得出，无论R取任何值，D都大于0。从而可以得出，链条和小车不存在干涉。

4运动学仿真

这里对管径为400mm，管壁为10mm的圆形管道进行运动学仿真。设定小车的焊接速度为0.14rad/s，轴向摆动速度为0，从管道顶端顺时针绕一周。利用Pro/E软件对其进行运动学仿真，得到执行机构的位置轨迹和速度曲线，如图7、图8所示。图7可以看出来，焊接机器人执行机构（焊枪）的位置轨迹与焊缝的轨迹相同；图8可以看出，焊接速度起初是一个启动过程，速度增大到0.14rad/s后，趋于稳定，当快到顶端时，开始减速，最后停止。

5结论

焊接机器人设计论文 篇2

1 焊接机器人的设计情报收集

焊接机器人在设计时要根据焊接的实际需要, 了解焊件的材料特性, 焊缝的要求, 以及工序的安排的情况, 在了解到这些信息后结合实际进行设计。

1.1 设计初步选型

焊接机器人为达到在空间位置移动的目的一般设计为六轴, 在设计之初需要了解到机器人将要完成什么样的焊接, 结合焊件的材质, 对焊缝的要求, 以及采用什么样的焊接方式, 机器人以什么样的行动轨迹来达到程序制定的位置, 怎么实现以上这些要求等, 初步估计出机器人的定位方式, 焊接夹具大小和质量等。从以上这些来选用相应的机械结构形式和驱动方式, 检测及方式等。

焊接机器人通常是成套协作来完成焊接, 根据用户提供的焊接流程, 所需完成的焊接等来确定机器人的布置方式, 例如 (立式、侧壁、倒挂) 等, 通过使用相应的模拟软件来查看前后工序之间的协调运动, 依据软件显示的模拟结果, 来明确机器人的布置方式是否合理。

1.2 焊接工艺装备确定

1.2.1 工装夹具。

焊接机器人由于其具有的成品率高, 焊接速度快, 焊接稳定等特点可用于大批量焊接作业, 但是以上这些都是建立在焊件的装夹稳定, 装夹精度高的基础上的, 所以合理的焊件装夹工具, 以及装配模台对焊接具有很重要的影响意义。

1.2.2 变位机。

焊接输送线上装配着焊件和装夹工具等, 其要求具有很高的定位能力和运动的平稳性, 来保证焊件能够精确地运动到制定的位置不能由大的传动误差, 因此输送线的定位精度对焊接的精度具有和高的影响作用, 因此在设计时要对这些方面重点关注。

1.2.3 机器人工作滑台。

在焊接的过程中, 机器人由于本身结构的原因, 焊接的某些位置无法达到, 只能通过改变机器人的位置从而达到使机器人的焊枪达到指定的位置从而进行焊接。这些位置的改变是通过滑台来达到目的的。

1.2.4 焊接系统。

下面将介绍焊接系统, 以上介绍的是机器人通过移动和定位从而使焊枪能够达到指定的位置, 而到达指定位置以后就需要焊接系统来进行焊接。

2 焊接机器人的安装调试

2.1 抗干扰措施

在焊接机器人焊接过程中由于焊接系统需要通过很大的电流来进行焊接, 这些将对机器人的运动机构、定位机构、以及位置检测装置等进行影响, 同时这些干扰也会对机器人的运算控制部分产生影响, 虽然在设计时就这些影响因素进行了考虑, 采取了滤波、接地等一系列的干扰措施, 但是安装说明上明确要求对高频干扰进行防范。在铺设地线时用摇表进行电阻测量, 达到不大于4.0Ω的标准。

2.2 机器人外部轴标定

焊接机器人采用的六个轴一般在在制造时已经进行了定义, 而在实际运行时建立的空间直角坐标则需要进行现场标定。

2.4 焊接试验

在以上这些安装步骤完成后将进行试焊接, 在花盘或夹紧工具上放置焊件并夹紧, 编制一定的焊接程序, 采用测量工具检测机器人在运动的过程中的偏差看是否在允许的误差范围内, 检测看能否达到设计指标, 如不能达到则需要对工具中心点CP进行校准, 直到满足要求为止。

3 实际应用

焊接机器人广泛应用于流水线等大批量等焊接, 而在单件、大型结构件、小批量生产中, 焊接机器人由于投入成本过高投入和产出不成正比往往应用不多, 焊接机器人对使用环境等要求过高造成很多企业更倾向于使用人工焊接这种灵活性高, 使用要求低的方式。

3.1 对这些可能存在的问题进行分析

(1) 变位机设计不到位, 具体体现在传动无法达到精确定位, 同时机器人本身的刚性较差, 机器人通常选用的是伺服电机进行驱动, 伺服电机具有体积小, 响应准确, 调节灵活的特点, 较之于一般电机, 具有更好的可操作性, 可以灵活的调节电机对于控制响应的速度。 (2) 机器人使用自由度不够, 焊接机器人由于采用了六个轴的设计, 这种设计在达到灵活的同时也会造成控制复杂的影响, 在焊接时, 有时需要采沿着某一直线或者是曲线来连续工作, 由于是空间移动, 需要六个轴同时进行协调移动, 这就需要大量插补计算, 六个轴在运动的过程中可能会出现突然出现速度急剧上升或下降趋势, 而造成的电机电流过大, 系统报警等从而影响焊接的进行, 这种位置一般称为奇点, 这就要求在设计时避开这些点, 从而保证焊接的进行。 (3) 焊件装夹工具的设计不合理, 在设计时并未结合机器人的焊接实际进行考虑, 从而造成机器人造价的上升。 (4) 焊件要求的加工精度高, 机器人焊接不同于人工焊接, 人工焊接时, 可以通过实际情况采用相应的应对措施, 例如, 根据熔池液面状况, 随时调整焊枪移动量、送丝量。而在机器人焊接时, 其都是通过程序控制, 控制其走多少, 怎么走等, 根据实际情况来更改焊接工艺要么是很难以实现, 要么就是实现的成本过高, 这都造成焊接时对焊件的加工要求高。

3.2 针对问题的解决方法

对于变位机出现的定位不准或者是重复定位的问题, 可以通过进行增加轨迹点的问题来进行解决。而在对于焊接时出现的抖动问题可以通过采用焊头通过伺服电机来跟随焊件进行平焊, 当遇到上坡焊与下坡焊时, 通过采用伺服控制来使焊头进行偏转, 是指尽量与焊件保持平缓的姿态从而减少抖动的。

3.3 焊接的控制系统

从目前国内外研究现状来看, 焊接机器人技术研究主要集中在焊缝跟踪技术、离线编程与路径规划技术、多机器人协调控制技术、专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术、机器人用焊接工艺方法、遥控焊接技术等七个方面。下面将介绍移动式焊接机器人的焊缝跟踪系统。在整个焊接过程中, 焊接机器人要自动寻找焊缝, 施焊缝的自动跟踪和机器人位姿的自动调整。显然焊接机器系统是一个复杂的实时多任务控制系统, 系统选用DSP作为整个控制系统的核心, 运行速度快, 具有强大的运算功能和丰富的外围资源, 可以大大简化电路设计, 提高系统的可靠性。另外, DSP具有强大的数字信号处理能力和运算能力, 便于各种先进的控制算法和跟踪算法在系统上的实现, 提高了系统的智能化程度。

3.4 机器人的使用安全

焊接机器人是高度集成化的工业结晶, 是机械、电子、数控及计算机技术等的完美结合, 其具有本身结构复杂, 集成化程度高等的特点, 通过使用焊接机器人是能够达到生产速度快、焊接品质高等, 但是在操作使用焊接机器人时也是具有一定的安全风险, 一点使用不当, 则会发生碰撞焊枪, 更甚至是机器人进行碰撞, 这就度操作人员提出了更高的要求, 对操作人员的职业素养和技能提出了更高的要求。在使用时必须建立完善的管理机制, 防止意外事故发生。

4 结束语

文章就焊接机器人的结构设计时应注意的一些问题以及使用的安全问题进行了介绍。

参考文献

先进焊接技术之智能化机器人焊接 篇3

关键词：焊接机器人系统组成点焊二次开发

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1007-3973(2011)006-060-02

1焊接机器人在焊接中的地位与优势

机器人制造是一种新兴的现代制造技术，对高技术产业各领域以及人们的生活产生了重要影响。焊接机器人是应用最广泛的一类工业机器人，在全世界的工业机器人比例中大约占总数的60％以上。我国目前大约有700台以上的焊接机器人用于点焊和弧焊。

机器人焊接是焊接行业的突破性进步。它相对于传统的焊接刚性自动化方式而言，是一种柔性的自动化新方式。这样柔性主要表现在，想要让焊接机器人完成一项焊接任务，只需焊工给它做一次示范，它就可以模仿人的每一步动作。若要机器人去做另一项任务，不需要改变硬件，对它再作一次示范就可以了。机器人的这种性能，让小批量不同产品的自动化焊接成为了可能。而刚性自动化焊接设备一般都是专用的，只能完成一种焊接任务，通常用于中、大批量焊接产品的自动化生产。

2焊接机器人系统的组成部分

2.1机械手臂

别名操作机，是焊接机器人的操作部分，由它直接带动末端焊枪飞点焊钳实现各种操作，它的结构形式多种多样，根据实际需要，其追求的目标是高质量、高灵活性。

(1)关节式手臂是通用焊接机器人的最常见结构，通常有六个或更多的运动轴。关节式手臂的优势在于它的灵活性高，而且能够到达手工焊接难以到达的区域。

(2)直角坐标式手臂是另外一种结构，它可以用于一些小型的高精度加工和一些需要大型的操作范围的场合。

(3)机床式手臂这种机械手结构类似机床。这种形式的机械手优点是精度高，缺点是机构笨重，占地面积大。简易焊接机器人常采用这种形式

2.2焊接部件

(1)对于电阻焊来说，机器人的末端执行机构需要一个便携式的电阻焊枪。对于电阻焊枪，有两方面的要求。因为焊枪需要重复操作，保证它的坚固性是很重要的。不过，焊枪也必须是紧凑且可灵活操纵的。

(2)对于电弧焊接来说，输出稳定的弧焊电源是必不可少的。

(3)对于激光焊接来说，一系列传输激光的镜片是必要的。激光束沿着机器人手臂传输到工作台，二氧化碳激光通过一系列镜片传输。而一些特别的激光束，如光纤激光，需要利用柔韧的光纤光缆传输。

2.3机器人控制系统

控制系统有3个部分组成。

(1)操作界面。焊接机器人系统最起码需要有生产操作界面与示教编程界面。前者用于选择一个特定的已编程作业，后者用于允许示范和检查焊接操作。

(2)位置控制部分。通过驱动三个或更多的执行器，机器人手臂的末端可以在三维环境中跟随任意路径。

(3)功能控制部分。这部分以一种可控的方式来协调控制机械手臂的运动和所要求焊接的功能。

3点焊机器人具体分析

(1)点焊机器人的应用领域

点焊机器人的典型应用领域是汽车工业。一般装配每台汽车车体大约需要完成3000—4000个焊点，而其中绝大部分是由机器人完成的。

(2)点焊机器人的分类、特征以及用途

1)垂直多关节落地式，工作空间／安装面积之比大，持重多数为1000N左右，有时还可以附加整机移动自由度，主要用于增强焊点作业。

2)垂直多关节悬挂式，工作空间均在机器人的下方，主要用于车体的拼接作业。

3)直角坐标型，多数为4、5轴，适合于连续直线焊缝，价格便宜。

4)定位焊接用机器人，可以承受1000KG加压反力的高刚度机器人。有些机器人本身带加压功能，主要用于车身底板的定位。

(3)点焊机器人的组成部分

点焊机器人虽然有多种结构形式，但大体上都可以分为3大组成部分，即机器人本体、点焊焊接系统及控制系统。目前应用较广的点焊机器人，其本体形式为直角坐标简易型及全关节型。前者可具有1～3个自由度，焊件及焊点位置受到限制；后者具有5～6个自由度，分DC伺服和AC伺服两种形式，能在可到达的工作区间内任意调整焊钳姿态，以适应多种形式结构的焊接。

4激光焊接机器人具体分析

激光焊接机器人的应用领域由于现在的电子装置、数码产品向着微型化发展，集成电路元件的引脚间距变得越来越小，部件之间的空间也越来越小。激光焊接机器人系统就被应用于手机，笔记本电脑，数字相机的微小部件焊接。而且，在航空航天军工制造，高端汽车部件制造领域，激光焊接机器人也有应用。

5弧焊机器人具体分析

(1)弧焊机器人的应用领域

由于弧焊在各种行业得到了普及，所以它在汽车、机械、金属等许多行业中都有应用。

(2)弧焊机器人的分类

从机构上划分，分为直角坐标型和关节型的弧焊机器人。

(3)弧焊机器人的组成部分

1)机器人机械手

2)周边设备弧焊机器人只是焊接机器人系统的一部分，还应有行进机构。通过这些机构来扩大工业机器人的工作范围。

3)焊接设备包括焊接电源和送丝机构

4)控制系统与外围设备的连接工业控制系统不仅要控制机器人机械手的运动，还需控制外围设备的动作、开启、切断以及安全防护。

6焊接机器人的二次开发(智能化)

一般工业现场应用的焊接机器人大都是示教再现型的，这种焊接机器人对示教条件以外的焊接过程动态变化和随机因素干扰等不具有适应能力。这就需要对本体机器人焊接系统进行二次开发。通常包括给焊接机器人配置适当的传感器，柔性周边设备以及相应软件功能。这些功能大大扩展了基本示教再现焊接机器人的功能，从某种意义上讲，这样的焊接机器人系统已具有一定的智能行为。目前，这种焊接机器人智能化系统已成发展趋势，现行机器人焊接智能化系统由以下几部分组成(1)任务规划技术；(2)焊接环境等的传感技术；(3)协调控制技术；(4)人机交互界面：(5)机器人控制技术。

7焊接机器人与人工焊接比较

在西方发达国家，随着技术的发展，焊接机器人的价格指数在不断地降低，而相反的是，劳动力成本的持续提高为企业带来了很大的压力。虽然焊接机器人的价格依旧高于劳动力，但它只是一次性投资比较大，而工人在焊接中可能遇到事故，这都需要企业来赔偿，高质量的焊接机器人发生事故，造成损失的概率非常之效。所以采用焊接机器人带来的利润比采用人力才来的利润大。而且，焊接机器人的焊接接头质量远远不是人工焊接所能够比拟的，采用焊接机器人，无疑能够提高企业的产品质量。

8我国焊接机器人的发展与挑战

我国的工业机器人从863科技攻关开始起步，现在已基本掌握了焊接机器人的制造技术、控制系统和软件技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷涂、弧焊、点焊等机器人。但总的来看，我国的焊接机器人技术及其工程应用的水平与国外比还有一定的距离。第一是数量，根据统计，日本有将近40万的工业机器人，而我国，尚没有形成没有形成机器人产业。第二是批量大小，当前我国的机器人生产是根据单个用户的要求进行小批量生产，而国外在大型、成套装备方面有很大优势，并且在成套装备的高技术化方面，取得了巨大的进展。在崭新的21世纪第二个十年，面对新的机遇和挑战，不仅要紧跟世界科技发展的潮流，研究与开发具有自主知识产权的基础制造装备：而且，通过引进和消化，吸收一些现有的先进技术，站在巨人的肩膀上，尽快缩短和别人的差距。

9结论

焊接机器人设计论文 篇4

2.同其他工程师共同开发解决质量问题的方法。

3.持续改进程序并协助研发团队研发可以降低生产成本的新程序。

4.协助进行金项切割的数据分析，协助进行焊接目测，必要时对焊接作出适当修改。

5.提供多种焊接机器人、手工焊接和激光系统的预防性维修方案。

6.与维修团队共同确定足够的焊接备件提供。

7.利用现有资源发现并维护故障。

焊接机器人设计论文 篇5

1．2．2．1柔性夹具的理论研究现状

国内外的很多高校和科研单位在柔性夹具及其设计理论方法方面进行了大量的研究。

A．Markus等人研制了一个用于箱体类组合夹具设计的基于porlog语言的专家系统，当输入工件的形状，定位加紧点等信息，该专家系统能够自动选取合适的夹具模块哺1。

Thompson和Gandhi在l986年提出了一种夹具模块化设计方法…。

Remick，Hu和Wu于1993年提出一种运用有限元分析和非线性优化的薄板夹具设计方法，将优化结果通过价值函数分析来确定装配工序中最优夹具定位单元数№1：Cai，Hu和Yuan于1996年提出了适合于车身薄板件夹具设计的“N．2．1＂定位原理，在薄板件法方向即第一基准面应用多于3个定位点去限制这一方向的零件变形，其中的最优的定位点数“N＂可利用有限元分析软件和非线性规划方法找到∞1。

Lee提出了关于PRR型定位机器人的柔性夹具定位空间综合方法n引。

我国学者于80年代中后期也开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究和开发，在总结和吸取我国应用和发展槽系夹具经验的基础上，根据现代机械加工特征及夹具的发展趋势，研制了新一代孔系组合夹具系统。北京工商大学麻建东和刘璇开发了组合夹具元件库…1。山东工业大学的徐志刚基于广义映射原理，开发了支持“top．down’’的组合夹具设计自动化软件系统，为夹具结构设计自动化软件系统的开发探索出一条新的途径n引。

清华大学张展生等提出一种全新的由机器人调整的可重构汽车车身焊接夹具。该夹具充分利用了焊装生产线上工业机器人的高精度与柔性自动化能力。并采用“一步直拉式”夹具定位调整方法，实现夹具的快速自动化构建与调整n朝。

由于夹具设计过程中的随机因素较多，迄今为止，所开发的夹具设计系统还很少应用于实际生产。

1．2．2．2车身柔性夹具的应用现状

柔性夹具是指工件的形状和尺寸有一定变化后，夹具还能够适应这种变化并继续使用的具有一定应变能力的夹具。

目前国内汽车公司所用的夹具普遍都采用一个焊接工位设计一套央具，当工位发生较大变化时就重新设计一套新的夹具，这就导致了车身制造成本的上升和效率的下降，同时延长了新车型的研发周期，如图1．3所示。4

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图1．5T0rresTool柔性装夹系统

分析车身焊接夹具的设计规律论文 篇6

在汽车车身制作过程中，我们通常采用的结构是由内外覆盖件以及骨架件部分构成的。车身覆盖件的钢板厚度通常控制在0.8mm到1.2mm，骨架件的钢板厚度控制在1.2mm 到2.5mm，在设计以及制作过程中上述的部件厚度是一个非常严峻的挑战。

1.1 汽车车身的结构较为复杂，对于汽车车身的绘制以及造型有很大的难度

汽车车身构件都是薄板冲压件，这些相关的零件多是拉延而成的多维曲面体，结构比较复杂，在装焊成组件或壳体的时候，还需要考虑到车身造型，同时由于组件或壳体刚性的限制，给设计中的图纸绘制和三维造型带来难度。

1.2 汽车车身没有很强的刚性，对于车身的形状保持以及固定有很大的难度

薄板的加工工艺是冲压，这种制造方法会造成产品刚性不足，和普通机械加工件对比刚性相差较大，这种过于柔韧的冲压件不利于固定和保持形状，因此设计焊接夹具必须保证工序件焊装的要求，同时也需要保证整体焊接精度，满足装配的基本要求，这给焊接工作也带来了困难。

1.3 在汽车车身的设计过程中利用三维特征会出现焊接尺寸标准的问题

汽车车身的焊接具有非常强的三维空间特征，而且三维跨度非常大，这给焊接夹具设计中的尺寸标注带来了一定的困难。为保证夹具能符合要求，必须对车身进行空间坐标标注，为夹具的空间尺寸特征提供必要的参数。三维坐标标注非常困难，相应的精度要求也更高。根据实际生产经验，部分焊接夹具的失误就源自三维坐标的标定失误。汽车车身在焊装过程中焊接夹具的主要特点

2.1 汽车车身焊接夹具的主要结构特点

汽车焊接夹具的主要特点有两个，首先是汽车焊接夹具的体积非常大，其次是汽车焊接夹具的结构较为复杂。在实际的设计以及生产过程中为了便于车身加工以及装配，同时也有利于后期的使用维修等，我们通常采用焊接夹具分解的方式来进行设计以及生产。汽车焊接夹具在装配过程中主要有三个基准装配点。首先是左围板基准;其次是右围板基准，最后是底板基准。我们要在相关的平面上进行坐标线的设定，基准槽的设定，只有按照相应的坐标线基准以及基准槽进行装配作业以及检测，同时还要将每一个相关的分体部件组合起来，才是一个合格、达标的车身焊接夹具，才能够在生产装配过程中进行使用。

2.2 汽车车身焊接夹具的主要定位特点

在汽车焊接夹具中，定位元件的外形大多数是不规则的，因此在汽车焊接夹具中，标准件的使用少之又少，基本没有应用的空间和条件。在焊接夹具的使用过程中，定位是一个非常重要的加工环节，我们要将被焊接的部件进行夹具定位，这样能够有效地保证各个部件之间不出现干涉情况。关于定位问题在设计过程中要求充分利用和挖掘各个元件在工作过程中的配合关系，在实际的使用过程中我们通常采用定位支撑进行定位。需要强调的一点是，如果在车身装配的过程中对施工要求不高，可以在操作过程中不使用焊接夹具。

2.3 汽车车身焊接夹具的主要夹紧特点

在生产过程中，车身冲压经常采用电阻焊接的方式。在点焊加压的方向和加工件受力方向一致，同时保证焊接压力不导致焊接件变形，在工件的定位基准以及装配位置不受焊接压力影响的情况下，我们可以忽略夹紧机构在加工过程中的作用。焊接的过程主要是针对两个相邻工件，这样就说明夹紧点在加工过程中较多。这种情况下，电阻焊的焊接工艺应用会很大程度上提升焊接加工的加工效率，有利于装卸时间的减少。在针对薄板进行夹紧操作的过程中，重点就是要准确地找到支撑点，这是由于冲压件在受力的作用下，夹紧参数会出现变化，因此焊接夹具的夹紧要保障工件在加工过程中不出现变形问题。焊接夹具的夹紧器材的材质，我们通常使用碳钢材质以及不锈钢材质。这些材质的夹紧效果在实际的生产过程中较为明显、可靠。汽车车身焊接夹具的主要设计规律

3.1 在焊接夹具的设计过程中要对精度进行有效的控制

在焊接夹具的设计过程中我们要对焊接夹具的精度进行有效的控制，主要分为了两个方面。首先是要保障焊接夹具的精度标准在设计过程中得到有效的落实;其次是要保障设计提出的精度要求在装配过程中能够有效的实现。

3.2 在焊接夹具的设计过程中要遵循设计过程的六点定则

焊接夹具的设计六点定则主要就是要对六个方向的自由度进行有效的控制，我们在设计过程中要通过相邻件的相互制约以及夹紧的定位来有效地控制运动自由度。在设计过程中要保障夹具的精度范围在产品的装配精度要求内。在定位面的选择上要尽量选择多面定位，保障焊接夹具的精度达到标准要求。

3.3 在焊接夹具的设计过程中要对分块定位给予足够的重视

在车身焊接夹具的设计过程中要充分的考量车身分块定位问题，设计过程中遵循的设计原则主要有三点。首先是焊接装配过程中要保障底板加强梁加工以及位置精度;其次是要对车身的前后两个风窗口的装配尺寸精度进行设计保障以及要求;最后是要对车身门洞的装配尺寸进行设计保障。

3.4 在焊接夹具的设计过程中要对结构的夹紧设计给予足够的重视

焊接机器人设计论文 篇7

无论汽车底盘还是白车身, 在制造过程中都使用到大量的焊接机器人实现自动化生产。因此, 焊接机器人技术和产品是MC记者参加2011埃森展关注的内容之一。埃森展全称为北京·埃森焊接与切割展览会, 2011年为其连续举办的第十六届展会, 于6月2～5日在上海新国际博览中心举行。据业内人士透露, 本届埃森展展区面积比上届增加了一倍, 布置特装展台的展商数量也比往届展会增加很多。可以看出, 在各制造行业高速发展的带动下, 焊接行业也蓬勃发展。尤其汽车制造业, 生产规模大, 自动化技术要求高。近年来, 国内汽车制造业的高速发展无疑更加有力地推动了焊接自动化生产单元技术和焊接自动化生产线技术的发展。

2011埃森焊接展览会上, 众多知名的焊接机器人供应商悉数到场, 如德国的库卡 (K U K A) 、克鲁斯 (C L O O S E) 、徕斯 (R e i s) , 日本的发那科 (F A N U C) 、OTC、松下 (Panasonic) 、那智不二越 (NACHI) , 意大利柯马 (COMAU) , 瑞典ABB, 合资品牌首钢莫托曼 (Motoman) 等, 可以说埃森展已经成为世界焊接机器人技术集中展示的平台, 对观众来说, 可谓是一次饕餮盛宴。

另外, 本届展会的一大特点是:除了焊接机器人供应商展示了焊接机器人技术外, 众多其他焊接设备商家也展示带有焊接机器人的自动化生产单元。这些商家将众多不同类型的焊接设备与自己的产品组合在一起, 为用户提供最终的解决方案, 展示了他们的集成能力。从本届埃森展可以看出, 自动化焊接单元集成设计技术将成为焊接行业产品及技术发展的未来趋势。在焊接自动化生产单元中, 焊接机器人只是作为一种通用设备在使用, 是焊接解决方案的一部分。因此, 在一般水平上, 众多品牌的机器人技术都能满足要求。展会上, 各商家展示的集成案例中大都使用了多款品牌的焊接机器人, 少则两三家, 多则六七家。在观察中M C记者发现, 集成案例中使用比较普遍的是库卡、A B B、发那科、OTC、徕斯、莫托曼等品牌的机器人产品, 多集中于外资品牌;而自主品牌焊接机器人, 在展出的集成案例中没有一家使用。

我国“十二五”规划指出, 制造业企业工人的劳动成本要实现翻一番, 制造业企业未来五年内要实现机械化、全自动化生产。近来, 各地出现的“用工荒”加速推动了制造业企业自动化生产升级转型。制造业自动化生产浪潮推动了机器人普及使用, 工业机器人技术及设备也从一种高端设备降格为通用设备, 从本届埃森展上可以隐约看出这一发展端倪。在这种紧迫的形势下, 自主品牌工业机器人技术迟迟不能实现产业化发展, 为我国高速发展的装备制造业光鲜的表面蒙上了一层阴影。

业内人士指出, 工业机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径, 应形成产品和自动化制造装备同步协调发展。然而事实是, 在诸多外资品牌工业机器人的包围中, 自主品牌实现产业化发展突破举步艰难。如本届埃森展上, 到处充斥着外资品牌焊接机器人。能与外资品牌抗衡的自主品牌——沈阳新松, 没有参加本次焊接展, 多少有些令人失望。山重水复疑无路, 柳暗花明又一村。就在M C记者彷徨之际, 发现无锡汉神的展台上展出了两款焊接机器人产品, 浙江凯尔达集团展台上展出了三款焊接机器人生产单元。

通过与无锡汉神工作人员交流, M C记者了解到汉神公司的机器人还处于试制阶段, 尚不具备生产能力。在浙江凯尔达集团展台, M C记者见到了凯尔达集团副总经理王金先生。在与王副总的攀谈中, M C记者了解到, 正在展出的机器人是凯尔达自主研发的技术, 基本成熟。目前, 凯尔达集团研发人员正在进一步完善机器人操作系统, 不久之后即可实现量产。

浅谈焊接机器人的应用与发展 篇8

【关键词】焊接机器人；智能机器人；焊接技术；应用现状；发展趋势

1.焊接机器人的发展历程及现状

1.1焊接机器人的发展历程

1959年，美国诞生了世界上第一台工业机器人UNIMATE。此后，机器人的应用和技术发展经历了以下三个阶段：

第一阶段：示教再现型机器人。

这类机器人没有反馈外界信息的能力，不能够适应工作环境的变化。因此，在实际生产中受到了很大限制。

第二阶段：可感知机器人。

这类机器人可感知到外界环境。工作时，外界信息可通过传感器获得，从而，可以灵活调整工作状态，保证在适应环境的情况下完成工作。

第三阶段：智能型机器人。

这类机器人具有感觉能力，同时还具有独立判断、推理和决策的能力。不仅能够在不同的外部环境中工作，而且还能够完成更加复杂的动作。因此，这类机器人在工业生产中得到了广泛的应用。

1.2焊接机器人的应用现状

在工业生产中，焊接机器人具有焊接质量稳定、适应工作环境、提高生产效率等特点，被广泛应用于汽车制造、工程机械和金属结构等领域。

上个世纪80年代初，我国就对工业机器人的应用展开了深入研究。经过二十多年的努力，在技术和应用方面均取得了可喜的成绩。并且，在制造业的发展中，发挥了重要的推动作用。近年来，我国在焊接机器人领域呈现出快速增长的势头，增长率超过了60%。2005年我国新增机器人数量超过了5000台，但仅占亚洲新增数量的6%。这样的增长速度远远落后于我国经济发展的速度。这说明我国制造业的自动化程度以及工业机器人的应用程度都有待于进一步提高。

2.焊接技术基础知识

2.1焊接的种类及特点

根据焊接过程的特点可将其分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

（1）熔焊。熔焊是指，将待焊处的母材金属熔化，以形成焊缝的焊接方法。

（2）压焊。压焊是指，在焊接过程中，必须对焊件施加压力来完成焊接的方法。

（3）钎焊。钎焊是指，用比母材熔点低的金属材料作钎料，将钎料和焊件加热到一定的温度（即高于钎料熔点，低于母材熔点），液态的钎料填充于接头间隙，并与母材相互扩散来实现连接焊件的焊接方法。

2.2焊接技术在工业生产中的地位

在工业制造中，金属是一种最为常见的重要材料。汽车、飞机、轮船等制造领域都会使用大量的金属材料。在这些工业产品的制造过程中，焊接就是把各种各样加工好的零件，按相应的设计要求连接起来制成产品的一种加工方法。

据不完全统计，目前整个制造业有将近一半的金属产品都是通过焊接加工的方法制作的。现如今，随着焊接技术的发展，焊接技术几乎遍及所有制造领域。并且，成为制造领域的关键技术之一。因此，焊接技术水平的高低，是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一。没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天。

随着国际化先进工业生产技术的发展，对焊接技术提出了多样化的要求。具体体现在以下几个方面：

（1）在焊接产品的使用方面，提出了动载、强韧、高压、高温等多项要求。

（2）从焊接产品结构形式上，提出了焊接厚壁零件到精密零件的要求。

（3）从焊接材料的选择上，提出了焊接各种黑色金属和有色金属的要求。

这就使得我国在焊接技术领域不得不投入大量的高新技术人才，来深入的研究具有更高技术含量的焊接技术。

3.焊接机器人的发展及趋势

据不完全统计，服务于焊接加工领域的焊接机器人占全世界在役的工业机器人中的一半左右。其实，焊接机器人就是在焊接生产过程中，代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中，只有少数是专为某种焊接方式设计的，而大多数的焊接机器人就是在通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人并不仅仅完成焊接作业，甚至还可以完成包括焊接在内的取物、搬运及安装等多种任务。编程人员可以向机器人输入相应的程序指令。机器人可以根据程序指令自动更换机械手上的工具来完成相应的任务。因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。

在发达国家，焊接机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业的生产线都是以大量使用工业机器人代替人工来完成作业的。从而使产品的质量更加得以保障，生产效率得到了大大的提高。许多国家通过长期使用工业机器人的实践表明，工业机器人的技术水平及其普及程度是体现该国家工业发展水平重要因素之一，也是实现自动化生产、提高生产效率、推动企业和社会生产力发展的有效手段。

3.1焊接机器人在焊接生产中的应用

众所周知，在制造业中，焊接加工是一种生产环境差、危险性高的职业之一。而且，焊接加工对焊工技术水平的要求也是比较高的。它要求焊工必须具有熟练的操作技能、丰富的实践经验和稳定的焊接水平。焊接机器人的出现，使人们能够从极为恶劣的工作环境中解脱出来，减轻焊工的劳动强度，同时也可以提高焊接的质量和效率。

焊接机器人有直角坐标式、柱面坐标式、球面坐标式、多关节坐标式、伸缩式、爬行式等多种结构形式。在实际使用中，可以根据不同的场合选用不同的结构形式，来完成相应的工作任务。模仿人手臂功能的多关节机器人，由于可以在空间自由度内任意动作，手臂灵活性最大，能够使焊枪的空间位置和姿态调至任意状态，来满足焊接的需要，因此也是目前使用最为广泛的一种。

由于焊接机器人技术的不断提高，并且电弧传感器技术在机器人焊接中得到广泛应用，在一定程度上，解决了机器人电弧焊的焊缝轨迹跟踪和控制的问题。在汽车制造业中，由于焊接机器人的广泛应用，也从原来比较单一的汽车装配点焊很快发展为汽车零部件和装配过程中的电弧焊。因为机器人电弧焊具有可通过程序随时改变焊接轨迹和焊接顺序的特点，因此最适用于工件品种变化大、焊缝短而多、形状复杂的产品。而这种产品又大多出现在汽车车体上，正好又符合了汽车制造业的特点。再加上现在的汽车款式越来越多，更新速度也越来越快，采用带有机器人装备的汽车生产线更能够满足当今社会汽车制造业的飞速发展。

3.2焊接机器人的最新进展

随着计算机技术、传感器技术及网络技术的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。制造成本不断降低，而其质量与性能却在迅速提高。 具体体现在以下两个方面：

（1）工业机器人。工业机器人已广泛地应用于各种自动化生产线，由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制，可重复编程，能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动生产设备。

（2）先进机器人。近年来，人类活动领域不断扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域发展。在宇宙探测、海洋开发、建筑、采掘、医疗服务等行业都提出了自动化和机器人化的要求，如太空机器人、核事故机器人、医用机器人、仿生机器人等。

3.3焊接机器人的发展趋势

目前，国际机器人界内人士都在对机器人的共性技术展开更深入的研究。焊接机器人也在不断的向智能化和多样化的方向发展。

在当今高质量、高效率的焊接生产中，焊接机器人发挥了极其重要的作用。工业机器人技术的研究、发展与应用，有力地推动了世界工业技术的发展进步。近年来，焊接机器人技术的研究与应用，在焊缝跟踪、信息传感、智能控制等方面都取得了突出的成果。随着计算机技术、智能控制技术和人工智能技术等先进技术的不断发展，焊接机器人技术领域还有很多等待我们去认真研究的问题，特别是焊接机器人的视觉控制技术、智能化控制技术、嵌入式控制技术等方面将是未来研究的主要方向。

【参考文献】

[1]雷玉成，陈希章，朱强.金属材料焊接工艺.化学工业出版社，2007.

[2]卢立楷.汽车机器人焊接工程.机械工业出版社，2006.

[3]林尚扬，李成桐.焊接机器人及其应用.机械工业出版社，2000.

[4]陈善本，林涛.智能化焊接机器人技术.机械工业出版社，2006.