（全套CAD）管道外圆自动焊接机结构设计

点焊机器人以直角坐标型较多弧焊机器人以多关节型居多。

弧焊机器人工作机构般较点焊的复杂，通常具有五个以上的自由度。

目前功能较完善的焊接机器人已具有七个自由度。

我国目前研制的焊接机器人，般均为五个自由度。

国外为了提高工件特别是大型工件的焊接生产率，十分重视辅助设备的自动化水平，如配备自动更换喷嘴，供应焊丝，监视电弧和过程异常等功能的机构。

早期的焊接机器人缺乏“柔性”，焊接路径和焊接参数须根据实际作业条件预先设置，工作时存在明显的缺点。

随着计算机控制技术人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人也由单的单机示教再现型向以智能化为核心的多传感智能化的柔性加工单元系统方向发展。

焊接机器人国内外应用现状最近年来，现代焊接科学技术的发展十分显著。

在世界范围内焊接是种能产生数万亿美元效益的制造工业，广泛用于建筑桥梁汽车航空航天能源造船和电子工业。

而越来越多的商业性工业机器人广泛应用于制造业和装配任务，比如材料工艺点弧焊零件装配油漆喷涂机械装卸以及太空和海底，从而促进了焊接业的飞速发展。

近十年来，日美俄英法等国都投入了大量的人力物力从事焊接机器人的开发工作，其中日本焊接机器人的进展速度尤为惊人。

日本从年开始研制点焊机器人，年研制成功第个弧焊机器人。

年日本生产了个焊接机器人，产值达到了亿日元，由日本工业机器人的第六位跃居为第二位。

目前有家工厂具有年产多个焊接机器人的能力。

日本为发展和普及焊接机器人，于年成立了全国机器人焊接研究委员会。

管道，自动，焊接，结构设计，毕业设计，全套，图纸管道外圆自动焊接机结构设计学生姓名刘敏班级指导老师高延峰摘要管道运输是油气运输中最主要最快捷经济可靠的方式，可用于输送水原油天然气成品油等，具有输量大距离长安全性高成本低等优点，在各国发展迅速。

管道运输业的主体是管道，管道工程的核心工作是管口的焊接。

因此研究高效率性能可靠的管道全位置自动焊接机具有十分重要的意义。

为解决管道建设野外作业的自动化焊接的难题，研制了种导轨式管道焊接机器人，其关键技术包括研制新型的行走机构焊枪摆动机构及机器人轨道焊枪机械手。

介绍了导轨式焊接机结构的设计和焊接机控制，着重对其结构特点动作原理设计要点进行设计分析和说明。

现场应用表明，该机器人能沿导轨平稳可靠的行走，进行管道外圆全位置焊接，其操作简便，成本低，适合我国现场施工作业及工人的技术水平，既保证了焊接质量，又提高了劳动效率。

关键词轨道式焊接机结构设计管道机械手指导老师签名目录摘要.绪论.课题背景及研究意义.管道外圆自动焊接机的发展及应用焊接机器人的发展历程焊接机器人国内外应用现状焊接机器人技术展望.管道外圆自动焊接机的研究现状管道外圆自动焊接机国外研究现状管道外圆自动焊接机国内研究现状.管道外圆自动焊接机总体结构设计.自动焊接机总体要求和技术指标.自动焊接机总体方案的确定.管道外圆自动焊机的设计基本思路.小车行走机构基本工作原理行走机构车体设计要点行走机构滚动组件的设计要点.焊丝送进机构.焊枪摆动机构.焊接轨道.行走机构的设计计算等效负载转矩计算等效转动惯量的计算焊接小车行走机构的机械传动.电机的选择.减速器的结构及传动比.送丝机构的机械传动送丝电机的选择.减速器.焊枪姿态调整机构的机械传动电机的选择.结论参考文献致谢.绪论.课题背景及研究意义现代工业的飞速发展，不断对焊接技术提出更新更高的要求，而现代工业和科学技术的新成就又为焊接方法和焊接专用设备的发展提供了宽广和雄厚的技术基础。

焊接工艺和焊接设备就是在现代工业和科学技术的推动下相辅相成地蓬勃发展起来的。

而管道运输是油气运输中。

采用这种装配方式，容易保证前后轮的位置精度避免对车体的轴承仓造成损坏车体的材料选定为铝合金降低了劳动强度简化了装配工艺。

图行走机构滚动组件示意.焊丝送进机构般可分为两轮送进机构和四轮送进机构，由于受整体空间的限制，采用两轮送丝机构。

陔机构主要南送丝电机压紧机构焊丝导向管等组成。

其工作原理为送丝电机驱动主送丝轮及其主齿轮旋转，通过主从动卤轮啮合传到压紧轮上，焊丝经导向管从两轮之间通过，使进入焊枪的焊丝被修整得比较直，以便在焊接过程中不会出现卡丝现象。

焊丝送进机构如图所示。

图焊丝送进结构示意根据焊接工艺要求，般送丝速度．初步选送丝电机输入转速额定功率假定走丝轮直径则减速箱减速比．电机说明书上所配减速箱的减速比比较接近的规格只有和。

若选用的减速箱，则实际送丝速度．，满足使用要求。

.焊枪摆动机构焊枪的摆动机构主要由个摆动中心传感器个高速步进电机驱动滑块机构和焊枪夹持机构组成。

其性能的好坏将直接影响焊缝的成形。

根据焊接工艺要求，焊枪摆动到两端时必须有定的停留时间，停留时间很短般为．。

摆动机构实际上是个带间歇的往复直线运动的机构，采用高速电机驱动控制技术，此间歇是由电机控制实现。

摆动机构的传动原理为将高速步进电机通过联轴器带动滚珠丝杠旋转，由于电机止口通过机座固定于行走小车上，故丝杠旋转而滑块通过丝杠螺母作轴向直线运动，焊枪夹持机构与滑块相连，从而实现焊枪的摆动运动。

根据预先设定焊枪的摆幅为厂和化工厂。

管道外圆自动焊接机采用熔化极外圆焊接技术，最早出现于世纪年代末期。

金属焊丝惰性气体保护焊是美国制造业四十多种焊接中的种，它是种连接两个相同材料尤其是碳钢材料经济的方法。

美国公司率先研制成功了种高效管道焊接系统，即多头气保护管道自动焊系统，并于年将该项技术应用于管道施工获得成功。

起初只是焊接小车带动焊枪行走，焊接参数焊接电流电压焊接速度等均为手动控制。

目前，生产外圆自动焊接设备的除了美国公司外，还有德国公司美国公司荷兰公司英国公司法国公司意大利公司等。

公司智能化的型以及公司的双枪焊接系统在世界范围内具有很高的技术水平。

到目前为止，公司生产了和个型号的管道外圆自动焊机。

其中和是双焊炬管道外圆自动外焊机，它采用了水冷式焊枪外挂推丝式送丝机构和带有熔滴过渡单元的脉冲焊接电源，焊接参数可编程并储存在可方便更换的控制卡上，并根据焊接工艺以及焊接材质的变化要求，随时离线编程。

和适用于窄间隙叠焊或宽间隙排焊，还可完成根焊。

生产效率比单焊头自动外焊机提高。

缺点是焊枪采用强迫水冷却，给实际应用带来许多不便。

法国公司生产的双焊头外焊机，采用了风冷式焊枪外挂推丝式送丝机构和专用的脉冲焊接电源，计算机焊接编程控制单元和焊车运动控制单元分置，可进行在线编程，可完成根焊窄间隙叠焊或宽间隙排焊。

总体性能与的和类似。

其缺点是双焊头的摆动不能单独控制，计算机焊接编程控制单元和焊车运动控制单元体积此外，许多日本大公司，如大阪变压器公司先后在大阪东京名古屋等地设立了焊接机器人培训学校。

年丰田汽车公司已在其作业线上安排了个机器人。

年庆应义塾大学.等人研制了管内微型焊接机器人，可在的弯管内行走完成焊接操作。

日本原子能研究中心和东芝公司联合研制出了内管道激光焊接与切割机。

台湾国立大学研制了种用于维修防护金属弧焊视觉传导移动焊接机器人。

它装有摄像头，能够检测出焊缝的位置，根据所测数据来指导焊接操作。

目前世界上已有七十多种数万个焊接机器人在各种生产线上从事焊接操作。

从数量和智能化的程度来看，日本的焊接机器人在世界上占明显优势，并已向美国和英国等国大量出口。

预计在未来几年中，日本焊接机器人的产值将迅速增长。

我国在世纪年代末开始研究焊接机器人，起步比较晚。

经过多年的发展，在焊接机器人技术领域取得了长足的进步，对国民经济的发展起到了积极的推动作用。

据不完全统计，近几年我国工业机器人呈现出快速增长势头，平均年增长率都超过，焊接机器人的增长率超过了年国产工业机器人数量突破台，进口机器人数量超过台，其中绝大多数应用于焊接领域年我国新增机器人数量超过了台，但是仅占亚洲新增数量的，远小于韩国所占的，更远小于日本所占的。

这对于我国的经济发展速度以及经济总量来说显然是不匹配的，这说明我国制造业的自动化程度有待进步提高，另方面也反映了我国劳动力成本的低廉，制造业自动化水平以及工业机器人应用程度的提高受到限制。

当前焊接机器人的应用迎来了难得的发展机遇。

方面，随着技术的发展，焊接机器人的价格不断下降，性能不断提升另方面，劳动力成本不断上升，我国由制造大国向制造强国迈进，需要提中最主要的也是最快捷经济可靠的方式，可用于输送水原油天然气成品油等，具有输量大距离长安全性高成本低等优点，在各国发展迅速。

据有关统计，国外些发达国家管道油气运输方式的输油量约占油气运输总量的之多，油气的管道运输对从原油天然气的生产精炼储存及到用户的全过程起到了重要作用。

目前管道施工已逐渐从手工焊接向全自动焊接方向发展。

管道建设地区跨度大，沿线施工环境恶劣，加之管道输送逐步向高压大口径方向发展，这对管道环焊缝的焊接提出了更高的要求，管道环焊缝的焊接成为制约整个工程质量和建设周期的关键因素。

野外焊接环境十分恶劣，焊工劳动强度大，技术难度高，因此，工程上迫切需要实现管道的自动焊接，用以提高生产率保证焊接质量降低劳动强度和施工成本，而且自动焊接还能大幅度降低操作技术难度，解决焊工培养困难，流失严重等问题。

本设计的目的是对管道建设野外作业的管道外圆自动焊接机进行结构设计以达到体积小重量轻加工成本低运动精度高操作简便并且满足各项性能指标的要求。

.管道外圆自动焊接机的发展及应用焊接机器人的发展历程自年美国推出世界上第台型机器人以来，工业机器人的数量在世界范围内不断增长，通常他们用在焊接喷涂变薄拉伸装配拾取搬运检测和测量中，其中有半数为焊接机器人。

在重工业的很多领域中，大直径管道环缝焊需要高劳动强度的手工焊，这对操作者来说需要有严格的技能要求和集中力。

由于人们对焊接柔性和焊接产量的高需求和高要求，自动焊接机器人就为很多工业领域提高焊接速度尤其是提高焊接质量提供极大的可能。

到目前为止，焊接机器人大致可分为三代第代是基于示教再现工作方式的焊接机器人，由于操作简便，不需要环境模型，示教时可修正机械结构带来的误差等特点，在焊接生产中得到大量使用第二代是基于定传感器信息的离线编程焊接机器人第三代是指装有多种传感器，接受作业指令后能根据客观环境自行编程的高度适应智能机器人。

焊接机器人主要从事弧焊和点焊工作。