一種焊接操作機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述

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一、選題依據(jù) 1．論文（設(shè)計(jì)）題目 一種焊接操作機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2．研究領(lǐng)域 機(jī)械制造 3．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 焊接作為一種先進(jìn)的制造工藝技術(shù)，已發(fā)展成為融材料學(xué)、力學(xué)、熱處理學(xué)、冶金學(xué)、自動(dòng)控制學(xué)、電子學(xué)、檢驗(yàn)學(xué)等學(xué)科為一體的綜合性學(xué)科。焊接技術(shù)正逐步集成到產(chǎn)品的全生命周期，焊接技術(shù)從單一的加工工藝發(fā)展成新興的綜合性工程技術(shù)， 焊接作為一種廣泛的系統(tǒng)工程，其應(yīng)用范圍不僅應(yīng)用于重型機(jī)械、電力設(shè)備、石油化工、交通運(yùn)輸建筑、航天航空，還擴(kuò)大到電子器件、家用電器、醫(yī)療器械、通訊工程等領(lǐng)域。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 近幾十年來，隨著科技的日新月異，焊接設(shè)備和焊接方法也得到了長足的發(fā)展。目前，國外焊接設(shè)備的顯著特點(diǎn)是高精度、高質(zhì)量、高可靠度、數(shù)字化、智能化控制、大型化、集成化以及多功能化。而國內(nèi)無論從產(chǎn)品構(gòu)成還是技術(shù)發(fā)展方向上看，正在向高效、自動(dòng)化智能化、節(jié)能、環(huán)保型的焊接方向上發(fā)展。焊接是制造工業(yè)中最重要的工藝技術(shù)之一。它在機(jī)械制造、核工業(yè)、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和電子等行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接已從簡(jiǎn)單的構(gòu)件連接方法和毛坯制造手段發(fā)展成為制造行業(yè)中一項(xiàng)基礎(chǔ)工藝和生產(chǎn)尺寸精確的制成品的生產(chǎn)手段。傳統(tǒng)的手工焊接已不能滿足現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)品制造的質(zhì)量，數(shù)量要求。因此保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件已成為現(xiàn)代焊接制造工藝發(fā)展亟待解決的問題。 尤其近年來，我國焊接裝備制造行業(yè)的技術(shù)水平有了長足的進(jìn)步。焊接裝備的成套性、自動(dòng)化程度、制造精度和質(zhì)量明顯提高，應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)大，尤其是國家制定了拉動(dòng)內(nèi)需的政策，進(jìn)一步促進(jìn)了焊接裝備制造行業(yè)的發(fā)展。盡管我國成套焊接裝備的年產(chǎn)量不足5 億元，但是對(duì)我國焊接結(jié)構(gòu)制造行業(yè)的發(fā)展卻起著舉足輕重的作用?？梢灶A(yù)計(jì)，今后幾年內(nèi)，隨著世界制造業(yè)中心逐漸向中國轉(zhuǎn)移，我國傳統(tǒng)制造業(yè)必須加快技術(shù)改造，大量采用高度自動(dòng)化的加工設(shè)備，促使我國焊接裝備制造業(yè)生產(chǎn)根本性的變革。進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國焊接結(jié)構(gòu)制造業(yè)和一個(gè)引人注目的動(dòng)向是想多參數(shù)、高精度、重型化和大型化發(fā)展。其中包括 1000MW 以上火力、水利和核能發(fā)電設(shè)備， 年產(chǎn) 60 萬 T 以上化工煉油設(shè)備，10 萬 T 以上遠(yuǎn)洋貨輪，大型建筑結(jié)構(gòu)，大跨度橋梁， 跨省跨國輸油輸氣管，海洋建筑，冶金設(shè)備，重型機(jī)構(gòu)航空航天工程，大型客車和告訴鐵路車輛等。2002 年我國焊接結(jié)結(jié)構(gòu)的鋼耗材量將超過 8000 萬 T。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)展目標(biāo)，對(duì)焊接裝備提出了越來越高的要求，迫切需要各種高性能、高精度、高自動(dòng)化的焊接裝備。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題 焊接機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、立柱回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走臺(tái)、緊鎖機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析環(huán)保及經(jīng)濟(jì)性 2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） 擬定焊接操作機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、必要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、立柱回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算、行走臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、行走臺(tái)相關(guān)尺寸的設(shè)計(jì)、鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 焊接操作機(jī)裝配圖及其零件圖，畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，文獻(xiàn)翻譯、三維建模及仿真 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周：接受題目，了解題目?jī)?nèi)容要求，明確畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，開始查找相關(guān)文獻(xiàn)資料 第 2 周：查閱資料，筆記摘錄，準(zhǔn)備撰寫開題報(bào)告 第 3 周：撰寫文獻(xiàn)綜述，完成開題報(bào)告，外文文獻(xiàn)翻譯 第 4 周：修改完善，開題報(bào)告答辯 第 5 周：擬定焊接操作機(jī)的整體結(jié)構(gòu) 第 6 周：必要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 第 7 周：立柱回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 8 周：相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 第 9 周：行走臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 10 周：行走臺(tái)相關(guān)尺寸的設(shè)計(jì) 第 11 周：鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 12 周：機(jī)構(gòu)零件圖繪制及三維建模 第 13 周：裝配圖繪制及三維造型 第 14 周：編寫設(shè)計(jì)說明書 第 15 周：檢查修改，準(zhǔn)備參加答辯 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1]濮良貴，等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2001 [2]成大光.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1993 [3]楊春利.電弧焊基礎(chǔ)[M] .哈爾濱:機(jī)械工業(yè)出版社,2003 [4]成都電焊機(jī)研究所. 北京:焊接設(shè)備選用手冊(cè)[M],2006 [5]張景利.7m7m 自動(dòng)焊接操作機(jī)設(shè)計(jì)[J].一重技術(shù)，2010（2）:27-30 [6]姜振平，張文明.七自由度焊接操作機(jī)示教系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].熱加工工藝， 2013, 42(11):215-217 [7]王斌.自動(dòng)焊接操作機(jī)焊接船用鍋爐裝置的設(shè)計(jì)[J].中國重型裝備，2013 [8]周冠軍.平臺(tái)式埋弧焊接操作機(jī)的制作[J].石油質(zhì)地與工程，1997(1):38-40 [9]王剛.正倒裝兩用橫縫埋弧自動(dòng)焊接操作機(jī)的研制[J].焊接技術(shù)，2011（12） [10]范宇，張華.基于旋轉(zhuǎn)電弧立焊裝置設(shè)置與軌跡規(guī)劃[J].中國機(jī)械工程， 2016, 27(13） [11]王華.平面型弧焊機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].江蘇現(xiàn)代計(jì)量，2014（3） [12]T Song，F(xiàn) Xi，S Guo，Y Lin.Optimization of a Mobile Platform for a Wheeled Manipulator[J],Journal of Mechanisms & Robotics,2016,8(6) [13]K Wu，J Yu，G Zong，X Kong.A Family of Rotational Parallel Manipulators With Equal-Diameter Spherical Pure Rotation[J].Journal of Mechanisms & Robotics.2013,6(1):267-280 [14]KJ 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焊接操作機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多，使用范圍廣，長與焊件變位機(jī)械相配合，完成各種焊接作業(yè)。 按其結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用特點(diǎn)可分為三種： 1、平臺(tái)式焊接操作機(jī)：平臺(tái)式焊接操作機(jī)又分為單軌臺(tái)車式和雙軌臺(tái)車式兩種。單軌臺(tái)車式焊接操作機(jī)實(shí)際上還有一條軌道，不過該軌道一般設(shè)置在車間的立柱上， 車間橋式起重機(jī)移動(dòng)往往引起平臺(tái)振動(dòng)，從而影響焊接過程的正常進(jìn)行。平臺(tái)式焊接操作機(jī)的機(jī)動(dòng)性、使用范圍和用途均不如伸縮臂式焊接操作機(jī)，在國內(nèi)的應(yīng)用已逐年減少。 2、橫臂式焊接操作機(jī)：這類焊接操作機(jī)根據(jù)橫臂的結(jié)構(gòu)不同有分為懸臂式焊接操作機(jī)和伸縮臂式焊接操作機(jī)。懸臂式操作機(jī)頭固定在懸臂的一端或沿著懸臂移動(dòng)， 懸壁安裝在立柱上，可沿立柱升降并繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，立柱有的安裝在底座上，有的通過底座安裝在行走臺(tái)車上。折臂式操作機(jī)有兩節(jié)，相互鉸接，整個(gè)懸臂立柱也是鉸接， 可沿著立柱升降，焊接小車坐落在懸臂上或者醬雞頭安裝在懸臂的前端，其他結(jié)構(gòu)與懸臂式操作機(jī)相同。 3、門式焊接操作機(jī)：這種焊接操作機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)：一種是焊接小車座落在沿門架可升降的工作平臺(tái)上，并可沿平臺(tái)上的軌道橫向移動(dòng)；另一種是焊接機(jī)頭安裝在一套升降裝置上，該裝置又座落在可沿橫梁軌道移動(dòng)的跑車上 焊接操作機(jī)一般由立柱、橫梁、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、臺(tái)車等部件組成。各部件為積木式結(jié)構(gòu)，一般立柱、橫梁為其基本部件，其余部件可據(jù)用戶使用要求選配。立柱及橫梁采用折彎焊接結(jié)構(gòu)件，具有很好的剛性。 輕、中型、重型焊接操作機(jī)均采用三角型導(dǎo)軌，超重型采用平面方形導(dǎo)軌，均經(jīng)刨床加工。 保證了導(dǎo)軌的高精度及其耐磨性。 應(yīng)用于壓力容器中鍋爐汽包， 石化容器等圓筒形工件的內(nèi)外縫的縱縫焊和環(huán)縫焊焊接。 傳動(dòng)形式與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)： 1）伸縮臂與平臺(tái)的升降 操作機(jī)的平臺(tái)升降多為恒速或快、慢兩檔速度；伸縮臂的升降多為快、慢兩檔速度或無極變速，速度在 0.5~2m/min 之間者為多。 2）伸縮臂的回轉(zhuǎn) 伸縮臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有手動(dòng)和恒速電動(dòng)兩種驅(qū)動(dòng)形式，前者多用于小型操作機(jī)，后者多用于大中型操作機(jī)。回轉(zhuǎn)速度一般為 0.6r/min,在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)中還設(shè)有手動(dòng)鎖緊裝 置。 不管是圓形立柱或非圓形立柱，伸縮臂的回轉(zhuǎn)幾乎都采用立柱自身回轉(zhuǎn)式，立柱 底端直接（手動(dòng)回轉(zhuǎn)）或通過齒圓（電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)）座落在推力軸承上，保證立柱的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。 3）伸縮臂的進(jìn)給（伸縮） 伸縮臂的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)多為直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)來也有用直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 的。 由于焊縱縫時(shí)伸縮臂要以焊速進(jìn)給，所以對(duì)其以焊速運(yùn)行的平穩(wěn)性要求較高，進(jìn) 給速度的波動(dòng)要小于 5%；有的操作機(jī)還設(shè)有一檔空程速度，多在 180~240m/h 之間， 以提高作業(yè)效率。為了保證到位精度和運(yùn)行安全，在進(jìn)給系統(tǒng)中設(shè)有制動(dòng)和行程保護(hù)裝置。 焊接作為機(jī)械制造業(yè)中僅次于裝備加工和切削加工的第三大加工作業(yè)，對(duì)其進(jìn)行機(jī)器人柔性加工技術(shù)及其相關(guān)的控制器 PC 化，網(wǎng)絡(luò)化和智能化的應(yīng)用研究已成為焊接自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。