分 類 號 密 級 寧寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)數(shù)控錫絲焊接機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所在學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班 級姓 名學(xué) 號指導(dǎo)老師 2012年 3 月 31 日誠 信 承 諾我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《數(shù)控錫絲焊接機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān) 承諾人（簽名）： 年 月 日I摘 要 隨著工業(yè)水平的發(fā)展,重要的大型焊接結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用越來越多,其中大量的焊接工作必須在現(xiàn)場作業(yè),如PCB板數(shù)控錫絲焊接機(jī)、大型艦船艙體、甲板的焊接、大型球罐(儲罐)的焊接等而這些焊接場合下，數(shù)控錫絲焊接機(jī)要適應(yīng)焊縫的變化，才能做到提高焊接自動化的水平無疑,將數(shù)控錫絲焊接機(jī)技術(shù)和焊縫跟蹤技術(shù)結(jié)合將有效地解決大型結(jié)構(gòu)件野外作業(yè)的自動化焊接難題因此數(shù)控錫絲焊接機(jī)的設(shè)計(jì)對于解決這一難題至關(guān)重要 本課題主要完成數(shù)控錫絲焊接機(jī)運(yùn)動學(xué)的逆解、車體的總體設(shè)計(jì)、電機(jī)的選擇等方面。

完成對整個數(shù)控錫絲焊接機(jī)的總體設(shè)計(jì)通過對小車的受力分析完成對車輪、車體的設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際操作中遇到的問題對完成對電機(jī)的選擇最后對所選的齒輪進(jìn)行校核，使之能完成具體的操作要求關(guān)鍵詞：焊接技術(shù) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 運(yùn)動學(xué)逆解 強(qiáng)度校核 Abstract With the development of industrial level, it is important to large-scale structure of the application of welding more and more, including a large number of welding operations must be at the scene, such as robot welding corrugated containers, large ship cabin, the deck of the welding, a large spherical tank (tank), such as welding. These welding occasion, the welding robot to adapt to changes in weld, welding can be done to improve the level of automation. There is no doubt that technology and robot seam tracking technology to effectively solve large-scale structure of the automation field welding problems. The main subject of the completion the robot inverse kinematics solution, the body design, the choice of motor and so on. The main robot inverse kinematics from the perspective of a cycle through the end of the known actuator position posture against the solution of the coordinates of the joints, and then completed the whole set up of the robot. Force analysis of the completed car wheels, car body design. According to the actual problems encountered in the operation of the completion of the motor choice. Finally, the gear selected for verification, so that it can complete the specific operating requirements.Key Words: Robot technology The goes against solution Intensity is proofreaded目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 III第一章 緒論 11.1 選題的依據(jù)及意義 11.1.1 選題的依據(jù) 11.1.2 選題的意義 11.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 21.2.1 移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 21.2.2 數(shù)控錫絲焊接機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 31.3 本課題的研究設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法 31.3.1 三自由度數(shù)控錫絲焊接機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析 41.3.2 數(shù)控錫絲焊接機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4第二章 數(shù)控錫絲焊接機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì) 62.1工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂概述 62.2機(jī)械臂設(shè)計(jì)原理 62.3 導(dǎo)向桿手臂機(jī)構(gòu)的選用要點(diǎn) 62.4 方案討論 72.5 本章小結(jié) 7第三章 數(shù)控錫絲焊接機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 83.1 小車行走結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 83.1.1 車體結(jié)構(gòu)方案的比較與選擇 83.1.2 小車驅(qū)動電機(jī)功率的確定 93.1.3 齒輪、齒條傳動的校核 123.2 其他部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 143.2.1齒輪間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu) 143.2.2 末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì) 163.2.3 末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)要求 163.2.4 末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì) 173.2.5電機(jī)的選型與計(jì)算 173.2.6腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 183.2.7 機(jī)械臂電機(jī)的選型與計(jì)算 193.2.8整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 203.3 本章小結(jié) 21總結(jié)與展望 22致 謝 23參 考 文 獻(xiàn) 24第一章 緒論第一章 緒論1.1 選題的依據(jù)及意義1.1.1 選題的依據(jù)PCB（PrintedCircuitBoard），中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。

由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板針對PCB板焊接自動化水平低的現(xiàn)狀：目前用于焊接PCB板自動焊專機(jī)，我國的PCB研制工作始于1956年，1963-1978年，逐步擴(kuò)大形成PCB產(chǎn)業(yè)改革開放后20多年，由于引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，單面板、雙面板 和多層板均獲得快速發(fā)展，國內(nèi)PCB產(chǎn)業(yè)由小到大逐步發(fā)展起來中國由于下游產(chǎn)業(yè)的集中及勞動力土地成本相對較低，成為發(fā)展勢頭最為強(qiáng)勁的區(qū)域2002 年，成為第三大PCB產(chǎn)出國2003年，PCB產(chǎn)值和進(jìn)出口額均超過60億美元，首度超越美國，成為世界第二大PCB產(chǎn)出國，產(chǎn)值的比例也由2000年 的8.54%提升到15.30%，提升了近1倍2006年中國已經(jīng)取代日本，成為全球產(chǎn)值最大的PCB生產(chǎn)基地和技術(shù)發(fā)展最活躍的國家我國PCB產(chǎn)業(yè)近年來保持著20%左右的高速增長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球PCB行業(yè)的增長速度 從產(chǎn)量構(gòu)成來看，中國PCB產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品已經(jīng)由單面板、雙面板轉(zhuǎn)向多層板，而且正在從4～6層向6～8層以上提升隨著多層板、HDI板、柔性板的快速增長，我國的PCB產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正在逐步得到優(yōu)化和改善然而，雖然我國PCB產(chǎn)業(yè)取得長足進(jìn)步，但目前與先進(jìn)國家相比還有較大差距，未來仍有很大的改 進(jìn)和提升空間。

首先，我國進(jìn)入PCB行業(yè)較晚，沒有專門的PCB研發(fā)機(jī)構(gòu)，在一些新型技術(shù)研發(fā)能力上與國外廠商有較大差距其次，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上來看，仍然 以中、低層板生產(chǎn)為主，雖然FPC、HDI等增長很快，但由于基數(shù)小，所占比例仍然不高再次，我國PCB生產(chǎn)設(shè)備大部分依賴進(jìn)口，部分核心原材料也只能依靠進(jìn)口，產(chǎn)業(yè)鏈的不完整也阻礙了國內(nèi)PCB系列企業(yè)的發(fā)展腳步1.1.2 選題的意義通過完成該課題，即設(shè)計(jì)出PCB板數(shù)控錫絲焊接機(jī)及對其進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，能夠解決在焊接過程中焊槍不能隨波形的變化調(diào)整與焊槍速度的夾角這個問題，使得在直線段與在波內(nèi)斜邊段焊接時，焊槍與焊縫都保持垂直，相對于焊縫的焊接速度都恒為同一速度，進(jìn)而能夠提高在直線段與在波內(nèi)斜邊段的焊縫成形的一致性，提高PCB板的生產(chǎn)質(zhì)量1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢這里的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢包括三個方面：前面也提到這里的PCB板三自由度數(shù)控錫絲焊接機(jī)（為移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)）是為提高焊接自動化水平的，故這里為移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；關(guān)于運(yùn)動學(xué)分析的常用方法[5]1.2.1 移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢這里所設(shè)計(jì)的移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)為有軌移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)，只是現(xiàn)有的移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)技術(shù)在PCB板焊接中的應(yīng)用，是該領(lǐng)域的焊接自動化水平低的緣故，而當(dāng)前的移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)技術(shù)有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。

隨著工業(yè)水平的發(fā)展,重要的大型焊接結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用越來越多,其中大量的焊接工作必須在現(xiàn)場作業(yè),如大型艦船艙體、甲板的焊接、大型球罐(儲罐)的焊接等而這些焊接場合下，數(shù)控錫絲焊接機(jī)要適應(yīng)焊縫的變化，才能做到提高焊接自動化的水平無疑,將數(shù)控錫絲焊接機(jī)技術(shù)和焊縫跟蹤技術(shù)結(jié)合將有效地解決大型結(jié)構(gòu)件野外作業(yè)的自動化焊接難題當(dāng)前國內(nèi)外在移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)方向研制的幾個典型移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)如下：(1) 韓國Pukyong國立大學(xué)的Kam B O 等研制的艙體格子形構(gòu)件焊接移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)這種數(shù)控錫絲焊接機(jī)能夠在人比較難以達(dá)到的狹窄空間自主地實(shí)現(xiàn)焊接過程,能夠自動尋找焊縫的起始點(diǎn)在遇到格子框架的拐角焊縫時,在保證焊接速度不變且焊炬準(zhǔn)確對準(zhǔn)焊縫的情況下,能夠自動調(diào)整數(shù)控錫絲焊接機(jī)本體和十字滑塊的位置[4]2) 日本慶應(yīng)大學(xué)學(xué)者 Suga 等為平面薄板焊接研制的自主性移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)該數(shù)控錫絲焊接機(jī)能夠直線前進(jìn),還可以利用兩個輪的差速控制小車的轉(zhuǎn)彎,它裝焊槍的臂可以伸縮，可以檢測焊縫的位置并精確的識別焊縫的形狀,如是直線焊縫、曲線焊縫、還是折線焊縫等[5]3) 日本慶應(yīng)大學(xué)學(xué)者 Suga 等研制了管道焊接自主移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)該數(shù)控錫絲焊接機(jī)可以沿著管道移動 ,根據(jù) CCD 攝取的圖象信息,在焊前可以自動尋找并識別焊縫,然后使數(shù)控錫絲焊接機(jī)本體沿管道方向移動達(dá)到正確的焊接位置[5]。

4) 清華大學(xué)機(jī)械工程系與北京石油化工學(xué)院裝備技術(shù)研究所聯(lián)合研制的球罐磁吸附輪式移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)該數(shù)控錫絲焊接機(jī)的焊炬跟蹤精度可達(dá)±0.5mm,能夠滿足實(shí)際工程應(yīng)用[3]5) 上海交通大學(xué)研制的具有自尋跡功能的焊接移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)該數(shù)控錫絲焊接機(jī)在焊前,小車能夠自動尋找焊縫并經(jīng)過軌跡推算后自動調(diào)整小車本體和焊炬的位姿到待焊狀態(tài)；在焊接過程中能夠進(jìn)行橫向大范圍的實(shí)時焊縫跟蹤[8]當(dāng)前絕大多數(shù)移動數(shù)控錫絲焊接機(jī)還能焊縫跟蹤,焊前必須通過人為的方式,把數(shù)控錫絲焊接機(jī)放到坡口附近合適的位置,并且通過手動將數(shù)控錫絲焊接機(jī)本體、十字滑塊等調(diào)整到合適的待焊狀態(tài) ,也就是說數(shù)控錫絲焊接機(jī)的自主性還很低,基本上還不具有自主的運(yùn)動規(guī)劃能力未來的發(fā)展趨勢為三個方面：選擇。