焊接机械手结构设计-含PLC控制【7张CAD图纸说明书】

1总装配图-A0

摘要

焊接机械手由机械手本体、计算机控制系统、示教盒和焊接焊接系统几部分组成，此次设计的焊接机械手实际是五自由度的关节机器人。采用步进电机驱动、微机控制，结构紧凑，工作范围大，动作灵活，不仅用于弧焊作业，还可用于搬运和装配作业。
本次设计主要针对焊接机械手进行设计。首先，通过对焊接机械手结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了焊接机械手装配图及主要零部件图。
通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。

关键词：焊接；机械手；PLC；设计

ABSTRACT

High lift device called weight lifting device, a top heavy machinery, lifting machine is a with relatively small force can the weight lifting, descending or shift of simple tools, can also be used to correct the deformation of the equipment installation and the deviation of the component such as. Electric lifting device is a lifting device for lifting heavy objects by screw drive. The motor is composed of a motor, a belt drive, a turbine vortex rod drive, a screw, a nut, a lifting rod, etc.
This design first, based on the structure and the principle of electric lifting device of high analysis, this analysis based on put forward the overall structure scheme of and then, the design and verification of main technical parameters of the main parts is discussed; then, through the three-dimensional design software Pro / E design the electric lifting device and motion simulation is carried out. Finally, draw the electric lifting device assembly and major parts of the map.
Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance.

Key words: Lifting equipment; Turbine; Spiral; Design; Simulation
目录

1绪论1
1.1研究背景及意义1
1.2研究及发展现状1
1.3焊接机械手的主要组成2
1.4主要内容3
2总体结构设计4
2.1机械手总体结构的类型4
2.2设计具体采用方案5
3主要零部件设计6
3.1底座部分设计6
3.1.1底座的工作方式6
3.1.2底座的电动机的选择6
3.1.3底座上谐波齿轮传动的设计7
3.1.4底座轴的设计9
3.1.5底座传动齿轮的设计10
3.1.6底座轴承的选择12
3.2大臂部分设计13
3.2.1大臂的工作方式13
3.2.2大臂电动机的选择14
3.2.3大臂上谐波齿轮传动的设计14
3.3小臂部分设计15
3.3.1小臂的工作方式15
3.3.2小臂电动机的选择16
3.3.3小臂上谐波齿轮传动的设计16
3.4手腕部分设计17
3.4.1手腕的设计要求17
3.4.2手腕工作方式18
3.4.3手腕电动机的选择18
3.4.4手腕轴承的选择19
4控制系统设计21
4.1电气设备概述21
4.1.1电气控制的变压系统部分设计21
4.1.2电气控制的部分设计21
4.2 PLC的应用23
4.2.1梯形图的设计23
4.2.2用功能表图表示控制过程24
4.2.3 I/O分配表与配线图25
4.2.4写出梯形图27
总结34
参考文献35
致谢36

1绪论

1.1研究背景及意义
焊接机械手由机械手本体、计算机控制系统、示教盒和焊接焊接系统几部分组成，由于为了适应灵活动作的工作要求，通常电焊机械手选用关节式工业机械手的基本设计，一般具有六个自由度：腰转、大臂转、小臂转、腕转、腕摆及腕捻。其驱动方式有液压驱动和电气驱动两种。其中电气驱动具有保养维修简便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等优点，因此应用较为广泛。焊接机械手按照示教程序规定的动作、顺序和参数进行焊接作业，其过程是完全自动化的，并且具有与外部设备通信的接口，可以通过这一接口接受上一级主控与管理计算机的控制命令进行工作。焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机械手的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。焊接机械手在汽车装配生产线上的大量应用大大提高了汽车装配焊接的生产率和焊接质量，同时又具有柔性焊接的特点，即只要改变程序，就可在同一条生产线上对不同的车型进行装配焊接[2]。
应用焊接机械手，有如下优点：a.容易实现生产过程的完全自动化；b.对生产设备的适应能力将大大加强；c.可以提高产品的生产效率及质量；d.可以明显改善工作条件。

PLC控制系统图-A1

大臂-A1

大臂输入轴-A4

底座-A0

底座回转齿轮-A3

小臂-A0