薄壁筒弧焊机器人工作站焊接工艺研究

发布时间：2017-09-18 10:02

  本文关键词：薄壁筒弧焊机器人工作站焊接工艺研究

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【摘要】：近些年来我国制造行业迅猛发展,生产水平得到了很大的提高,但是薄壁结构焊接加工仍然是一个难以解决的问题,本课题将采用机器人进行薄壁筒焊接,对机器人工作站以及焊接工艺相关方面进行研究。在对国内外弧焊机器人以及薄壁结构焊接工艺的研究现状简要分析的基础之上,设计了薄壁结构焊接弧焊机器人工作站,对弧焊机器人本体、控制柜、焊机、工作台、气瓶以及待焊工件等组成部分合理而高效地布局规划,保证弧焊机器人工作站能够高效率、高质量焊接薄壁结构。利用弧焊机器人本体的运动学验证了弧焊机器人结构的正确性以及合理性。焊接工艺过程分为两个阶段进行研究,第一阶段采用手动示教编程方式进行平板焊接,第二阶段采用离线编程方式完成最终的全位置焊接。在薄壁筒焊接工艺研究方面,首先对机器人在焊接薄壁筒过程中存在的变形等难点进行了分析,针对焊接变形问题设计一套专用焊接工装夹具,焊接工装夹具采用曲线偏心原理实现对所焊工件的加紧,采用六点定位法完成焊接工件在夹具中的定位。此外对焊接夹具的自锁、夹紧行程以及夹紧力等都进行了分析计算与验证。在薄壁筒焊接工艺试验中,试件的材质为20号钢,板厚为1.5mm,根据实际装配组对过程中间隙的变化,在平板试验中分别进行了间隙为0.0mm、1.0mm、1.5mm间隙的三组试验,为了模拟全位置焊接在每组平板试验中分别进行平焊、向下45°焊、立向下焊、仰向下45°焊、仰平焊等五种不同位置的焊接,获得全位置的焊接工艺参数。随后进行薄壁筒的全位置焊接,将平板试验得到的焊接参数分别加载到全位置焊接相应的位置上,并且在不同焊接位置的交界处设置一段过渡段,解决了焊接参数突变造成的焊缝成型不良等缺陷。焊接之后,对焊缝质量进行了检验和评定,焊缝质量满足设计要求。
【关键词】：弧焊机器人 薄板焊接 工装设计 焊接工艺
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG409;TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 机器人概述10-11
• 1.2 国内外弧焊机器人发展概况11-16
• 1.3 薄壁结构焊接工艺研究现状16-17
• 1.4 选题的目的及意义17-18
• 第2章 弧焊机器人工作站组成18-38
• 2.1 弧焊机器人工作站布局规划19-20
• 2.2 机器人本体20-34
• 2.2.1 位置描述22
• 2.2.2 姿态描述22-23
• 2.2.3 坐标变换23-26
• 2.2.4 机器人本体运动学模型26-29
• 2.2.5 正向运动学29-31
• 2.2.6 逆向运动学31-34
• 2.3 控制柜34-35
• 2.4 示教盒35-36
• 2.5 焊机36
• 2.6 焊枪36-38
• 第3章基于薄壁筒焊接的机器人编程研究38-46
• 3.1 机器人运动类型分析38-39
• 3.1.1 直线运动类型38
• 3.1.2 圆弧运动类型38-39
• 3.2 基于薄壁筒焊接的机器人离线编程研究39-46
• 3.2.1 基于solidworks建立薄壁筒模型40-41
• 3.2.2 工作站建立41-42
• 3.2.3 焊接轨迹路径生成42
• 3.2.4 工件标定42-43
• 3.2.5 工具标定43-44
• 3.2.6 机器人配置44-45
• 3.2.7 人机通讯45-46
• 第4章 薄壁筒焊接工装夹具设计46-54
• 4.1 薄壁筒焊接夹具设计思想46-47
• 4.2 薄壁筒焊接夹具设计内容47-54
• 4.2.1 工件定位47-48
• 4.2.2 夹具自锁48-50
• 4.2.3 夹具夹紧行程50
• 4.2.4 夹具夹紧力50-54
• 第5章 焊接工艺设计54-74
• 5.1 弧焊机器人焊接薄板难点54-55
• 5.1.1 薄板变形54
• 5.1.2 薄板烧穿54-55
• 5.2 焊接材料55-56
• 5.3 焊前准备56
• 5.4 平板焊接工艺参数制定56-70
• 5.4.1 0.0mm间隙平板试验59-63
• 5.4.2 1.0mm间隙平板试验63-66
• 5.4.3 1.5mm间隙平板试验66-70
• 5.5 全位置焊接及过渡区设置70-73
• 5.6 焊缝质量检验73-74
• 第6章 结论74-75
• 参考文献75-77
• 在学期间研究成果77-78
• 致谢78-79

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本文编号：874849