機(jī)械制造與自動化畢業(yè)論文

1、河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文論文題目 abb機(jī)器人結(jié)構(gòu)及在坡口中的應(yīng)用與維護(hù) 系 別 機(jī)電工程系 專業(yè)年級 09機(jī)械制造與自動化學(xué)生姓名 于朋 學(xué)號 34 指導(dǎo)教師 張軍翠 職稱 講師日 期 2011年 8 月 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)專項(xiàng)任務(wù)書（畢業(yè)論文任務(wù)書）專項(xiàng)任務(wù)名稱 姓名 專業(yè) 班級 學(xué)號 一、 任務(wù)情況描述：二、任務(wù)完成計劃：3月 1日3月 3日 選取論文的題目。3月 3日3月10日 搜集與論文題目相關(guān)的資料。3月10日3月15日 對所搜集資料進(jìn)行系統(tǒng)的整合，擬出論文的框架。3月15日4月7日 依據(jù)論文的框架，充分利已有資料，完成論文的初稿

2、。4月8日4月16日 指導(dǎo)老師審閱并提出修改建議，與老師商定論文的定稿工作。4月16日20日 做好論文的修改及完善工作，定稿。三、計劃答辯時間： 實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師（簽字）： 系學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)領(lǐng)導(dǎo)小組組長（簽字）： 年 月 日 年 月 日 abb機(jī)器人結(jié)構(gòu)及在坡口中的應(yīng)用與維護(hù) 09機(jī)制2班 于朋 34號摘要:論文主要寫了abb機(jī)器人的發(fā)展及未來,包括它的主要組成部分,以及在坡口生產(chǎn)中的應(yīng)用,在生產(chǎn)過程中應(yīng)該如何對機(jī)器人進(jìn)行簡單的保養(yǎng)與維護(hù).同時也介紹了一些大家平時不太熟悉的坡口技術(shù).關(guān)鍵詞:發(fā)展與未來，組成部分，坡口，應(yīng)用與維護(hù)abb the robot structure and the appl

3、ication of the slope mouth with maintenanceabstract: abb wrote the paper and the future development of robots, including its major components, and in the groove production, in the production process on how the robot should be simple care and maintenance. we also introduced a number of usually not fa

4、miliar with the groove technology.key words：development and future , part, groove , application and maintenance.一、引言現(xiàn)在，隨著重型機(jī)械產(chǎn)業(yè)的不斷的發(fā)展，許多原始的落后設(shè)備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)。因此新的設(shè)備需要不斷引進(jìn)，現(xiàn)代工業(yè)變得越來越科技化、機(jī)械化和智能化。 其中機(jī)器人的發(fā)展對工業(yè)生產(chǎn)帶來了重要的幫助，減少了大量勞動力，同時生產(chǎn)量穩(wěn)步提升，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率。科技是第一生產(chǎn)力，機(jī)器人的開發(fā)與研究很有必要。二、abb機(jī)器人的發(fā)展與未來。1964年，abb開發(fā)出世界首臺噴

5、涂機(jī)器人；1994年，abb機(jī)器人部在上海成立；2005年，在上海設(shè)立機(jī)器人研發(fā)中心并開始本地化生產(chǎn)；2006年，abb機(jī)器人全球業(yè)務(wù)總部移師上海；2009年，成功自主研發(fā)abb最小機(jī)器人irb 120；2010年，建成中國首個機(jī)器人整車噴涂實(shí)驗(yàn)中心?！爸袊墓I(yè)機(jī)器人數(shù)量未來突破一百萬臺只是時間問題?！盿bb機(jī)器人部中國區(qū)負(fù)責(zé)人顧純元博士預(yù)測說。屆時，abb機(jī)器人將會在中國自動化這一發(fā)展進(jìn)程史上再次留下濃墨重彩的一筆。自1994年進(jìn)入中國市場以來，abb在工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)、研發(fā)、測試和集成上的投入逐年增加。顧純元介紹說：“我們在中國的業(yè)務(wù)涵蓋了包括白車身、沖壓自動化、動力總成及涂裝自動化在內(nèi)

6、的四大系統(tǒng)，為各大汽車整車廠和零部件供應(yīng)商提供全面的機(jī)器人自動化解決方案?！蓖瑫r，他表示，除了汽車工業(yè)，機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用也日趨廣泛和深入，從重工業(yè)的應(yīng)用，再到食品飲料、化學(xué)制藥、金屬加工、電子消費(fèi)品到鐵路機(jī)車、航空航天、太陽能、風(fēng)能等，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用在自動化生產(chǎn)線上?？梢灶A(yù)見，隨著將來制造業(yè)市場的不斷成熟和自動化應(yīng)用范圍的拓展，abb機(jī)器人在中國的發(fā)展之路將會越走越寬，在未來有更加廣闊的發(fā)展前景和市場潛力。那么在如此光明的發(fā)展前景下，機(jī)器人產(chǎn)品的“黃金期”是否已經(jīng)到來了？“未來的三至五年，機(jī)器人市場會處在一個積累上升的階段，但是發(fā)展到什么狀況我們無從知道，不過我們也一定 要

7、時刻提醒自己是否已經(jīng)真的準(zhǔn)備好迎接機(jī)器人黃金期的到來?！鳖櫦冊硎?。機(jī)器人的發(fā)展是勢在必行，但是我們也要在其發(fā)展過程中處理好帶來的問題，可以說abb等離子的發(fā)展既給我們帶來了機(jī)遇同時它也給我們帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此能不能抓住商機(jī)，開發(fā)出對人類有重大意義的abb機(jī)器人，是我們abb機(jī)器人以后要面臨的主要問題，但是我們有信心、有理由、也有能力把a(bǔ)bb機(jī)器人在亞洲乃至全世界經(jīng)營好，顧純元說。三、abb機(jī)器人的綜述。圖 圖1 機(jī)器人的組成(一) abb機(jī)器人的組成:1、manipulator:機(jī)械手。 機(jī)械手是由六個轉(zhuǎn)軸組成空間六桿開鏈機(jī)構(gòu)，理論上可達(dá)運(yùn)動范圍內(nèi)空間任何一點(diǎn)。六個轉(zhuǎn)軸均有ac伺服電機(jī)驅(qū)

8、動，每個電機(jī)后均有編碼器。每個轉(zhuǎn)軸均帶一個齒輪箱，機(jī)械手運(yùn)動精度(綜合)達(dá)正負(fù)0.05mm至正負(fù)0.2mm。機(jī)械手帶有一個手動松閘按鈕，用于維修時使用。機(jī)器人必須帶有24vdc。(機(jī)器人配置)機(jī)械手帶有平衡汽缸或彈簧。機(jī)械手帶有串口測量板，測量板帶有六節(jié)1.2v的鋰電池，起保存數(shù)據(jù)作用。六根軸的名稱及運(yùn)動方式：axis1: 一軸。axis2: 二軸。axis3: 三軸。axis4: 四軸。axis5: 五軸。axis6: 六軸。圖2 機(jī)器人的軸體結(jié)構(gòu) 2、控制柜：(controller)(1)外觀：mains switch:主電源開關(guān)。teach pendant:示教器。operators p

9、anel:操作盤。disk drive:磁盤驅(qū)動器。 圖3 電器控制柜(2)控制系統(tǒng)：robot computer board :機(jī)器人計算機(jī)板，控制運(yùn)動與輸入輸出通信。memory board:存儲板，增加額外的內(nèi)存。main computer board :主計算機(jī)板，含8m內(nèi)存，控制整個系統(tǒng)。optional board :選項(xiàng)板插槽。communication boards :通訊板，用于網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場總線通訊。(3)驅(qū)動系統(tǒng)：dc link ；將三相交流電轉(zhuǎn)化為三相直流電。drive module :每個單元控制2-3根轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩。(4)電源系統(tǒng)：transformer:進(jìn)電變壓器sup

10、ply unit:直流供電單元，整流輸出電壓及短路保護(hù)。(5)其它主要部件：lithium batteries :鋰電池，儲存?zhèn)溆秒娫?。panel unit :系統(tǒng)安全面板單元，處理所有影響安全與操作的信號。io units :輸入輸出單元。（二）abb機(jī)器人的系統(tǒng)軟件robot ware 是abb提供的機(jī)器人系列應(yīng)用軟件總稱。目前包括base ware, base ware option process ware, desk ware 與factory ware五個系列。1、s4系統(tǒng)機(jī)器人:每臺機(jī)器人配有一張irb盤，三張系統(tǒng)盤和若干張參數(shù)盤，其中irb盤為每臺機(jī)器人特有的，其它盤片只要版本

11、相同即可相互使用。根據(jù)機(jī)器人的工作性質(zhì)，每臺機(jī)器人可以另外增加應(yīng)用軟件選項(xiàng)盤。2、s4c系統(tǒng)機(jī)器人:每臺機(jī)器人配有一張key盤與一套系統(tǒng)盤，key盤為每臺機(jī)器人所有，其它盤片只要版本相同即可相互使用。3、s4c plus系統(tǒng)機(jī)器人:每臺機(jī)器人均配有一張系統(tǒng)光盤和一張key盤或一組密碼，key盤和密碼為每臺機(jī)器人所有，系統(tǒng)光盤只要版本相同即可使用。系統(tǒng)光盤中包含機(jī)器人冷啟動軟件rob install與網(wǎng)絡(luò)通信軟件ftp。四、工業(yè)生產(chǎn)中的坡口工序。坡口定義:根據(jù)設(shè)計或工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成的一定幾何形狀的溝槽，就叫坡口。坡口是主要為了焊接工件，保證焊接度,普通情況下用機(jī)加工方法加工

12、出的型面，要求不高時也可以氣割（如果是一類焊縫，需超聲波探傷的，則只能用機(jī)加工方法），但需清除氧化渣，根據(jù)需要，有型坡口，型坡口，型坡口等，但大多要求保留一定的鈍邊。（一）焊接坡口的基本形式：根據(jù)坡口的形狀，坡口分成i形(不開坡口)、v形、y形、雙y形、u形、雙u形、單邊v形、雙單邊y形、j形等各種坡口形式。v形和y形坡口的加工和施焊方便(不必翻轉(zhuǎn)焊件)，但焊后容易產(chǎn)生角變形。雙y形坡口是在v形坡口的基礎(chǔ)上發(fā)展的。當(dāng)焊件厚度增大時，采用雙y形代替v形坡口，在同樣厚度下，可減少焊縫金屬量約1/2，并且可對稱施焊，焊后的殘余變形較小。缺點(diǎn)是焊接過程中要翻轉(zhuǎn)焊件，在筒形焊件的內(nèi)部施焊，使勞動條件變差

13、。u形坡口的填充金屬量在焊件厚度相同的條件下比v形坡口小得多，但這種坡口的加工較復(fù)(二) 坡口的幾何尺寸：(1)坡口面 待焊件上的坡口表面叫坡口面。(2)坡口面角度和坡口角度 待加工坡口的端面與坡口面之間的夾角叫坡口面角度，兩坡口面之間的夾角叫坡口角度，（見圖）。(3)根部間隙 焊前在接頭根部之間預(yù)留的空隙叫根部間隙，（見圖）。其作用在于打底焊時能保證根部焊透。根部間隙又叫裝配間隙。(4)鈍邊 焊件開坡口時，沿焊件接頭坡口根部的端面直邊部分叫鈍邊，（見圖）。鈍邊的作用是防止根部燒穿。(5)根部半徑 在j形、u形坡口底部的圓角半徑叫根部半徑(見圖)。它的作用是增大坡口根部的空間，以便焊透根部。

14、圖4 幾種常見的坡口的形式及解釋五、abb機(jī)器人在坡口中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的坡口工序比較簡單只是由氣割槍由焊接工人自己進(jìn)行簡單的切割，沒有具體嚴(yán)格的要求,但是生產(chǎn)效率極低，為了生產(chǎn)工藝的完整性與合理性，慢慢的現(xiàn)在的大型機(jī)械企業(yè)把坡口單獨(dú)分離出來，進(jìn)行單獨(dú)的加工，作為焊接前的準(zhǔn)備工作?？墒侨绻\(yùn)用小跑車似的原始的加工工具似乎又不能滿足所有的工業(yè)需求，更重要的是許多的鋼材工件加工形狀不是標(biāo)準(zhǔn)的，而是奇形怪狀的，因此，坡口機(jī)器人的引入就更加需要，在這里我們談一下abb等離子坡口機(jī)器人。首先坡口機(jī)器人在生產(chǎn)中只要編好程序可以加工各種工件,同時我們可以大批量的生產(chǎn)，不斷滿足焊接的需求。一般情況下我們可以把機(jī)械

15、加工中的工件大致分為四種： （一） 直線型坡口 也就是說工件所需加工的部分為直線，這樣的工件一般容易切削。編程比較簡單，如果是小工件我們可以同時定位好，一次性連續(xù)切削多個工件，如果是大個的工件最好單個切削，以避免跑位。編輯直線型工件程序指令一般為：move j * (機(jī)器人的原點(diǎn)位置)move j * (機(jī)器人在空中一點(diǎn)，從原點(diǎn)到這一點(diǎn)的過程為軸坐標(biāo)形式) move l *(機(jī)器人從上一點(diǎn)到這一點(diǎn)的過程為直線型坐標(biāo)形式)arc l start *（ 起弧點(diǎn)，機(jī)器人從上一點(diǎn)到到起弧點(diǎn)過程為直線型形式） waittime0.5 （等待時間為0.5秒）arc l *(直線切削過程中的一點(diǎn))arc l

16、 end *（切削完成進(jìn)行的收弧指令）waittime2.0(等待時間為2秒)move l *(機(jī)器人回原點(diǎn)過程中的一點(diǎn))move j *(機(jī)器人回到原點(diǎn))（二）圓弧型坡口 顧名思義，也就是說工件所需加工部分為圓弧。一般情況下可以分為大圓?。▓A弧大于180度）和小圓弧（圓弧小于180度）。一般情況下小圓弧的程序容易編程，因?yàn)樗鼨C(jī)器人軸的變化不大，而大圓弧也就相對難編一些。編輯圓弧型工件的程序指令為：move j * (機(jī)器人的原點(diǎn)位置)move j * (機(jī)器人在空中一點(diǎn)，從原點(diǎn)到這一點(diǎn)的過程為軸坐標(biāo)形式) move l *(機(jī)器人在上一點(diǎn)到這一點(diǎn)的過程為直線型坐標(biāo)形式)arc l start

17、 *（ 起弧點(diǎn)，機(jī)器人從上一點(diǎn)到到起弧點(diǎn)過程為直線型形式） waittime0.5 （等待時間為0.5秒）arc c * *(c為圓弧指令，從起弧點(diǎn)到這兩點(diǎn)之間為圓弧指令)arc c end * *(機(jī)器人以圓弧指令進(jìn)行收弧)waittime2.0(等待時間為2秒)move l *(機(jī)器人回原點(diǎn)過程中的一點(diǎn))move j *(機(jī)器人回到原點(diǎn))（三）圓型坡口 也就是說工件所需加工的部分為圓。這樣的工件與圓弧程序差不多但是因?yàn)閳A的弧度為360度，所以編程時機(jī)器人六個軸的變化也最大，需要好好調(diào)整機(jī)器人的軸姿態(tài)，以免發(fā)生撞槍事故。一般情況下采用八點(diǎn)編圓，保證圓的軸變化幅度小于90度。編輯原型工件的程序

18、指令為：move j * (機(jī)器人的原點(diǎn)位置)move j * (機(jī)器人在空中一點(diǎn)，從原點(diǎn)到這一點(diǎn)的過程為軸坐標(biāo)形式) move l *(機(jī)器人在上一點(diǎn)到這一點(diǎn)的過程為直線型坐標(biāo)形式)arc l start *（ 起弧點(diǎn)，機(jī)器人從上一點(diǎn)到到起弧點(diǎn)過程為直線型形式） waittime0.5 （等待時間為0.5秒）arc c * *(c為圓弧指令，從起弧點(diǎn)到這兩點(diǎn)之間為圓弧指令)arc c * *(圓的八個點(diǎn)中的兩點(diǎn)，切削過程為圓弧指令)arc c * *(圓的八個點(diǎn)中的兩點(diǎn)，切削過程為圓弧指令)arc c end * *(機(jī)器人以圓弧指令進(jìn)行收弧，圓切削完成)waittime2.0(等待時間為2

19、秒)move l *(機(jī)器人回原點(diǎn)過程中的一點(diǎn))move j *(機(jī)器人回到原點(diǎn))（四） 復(fù)合型坡口 這種工件所需加工的部分比較復(fù)雜，它是由兩種或者多種簡單型坡口組合而成，比如圓弧和直線型、直線型和圓型、直線型圓弧型和圓型總之只要掌握基本形狀的切削指令，只要將指令組合就行，需要具體情況具體分析。下圖為abb等離子機(jī)器人在坡口工作當(dāng)中：， 圖5 等離子坡口機(jī)器人在切削工作中六、abb機(jī)器人的保養(yǎng)維護(hù)及系統(tǒng)安全。在工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)器與一樣都需要休息，當(dāng)然讓機(jī)器休息比不總是叫它停機(jī)休息，影響效率，但是必要的工作中的保養(yǎng)與維護(hù)是必須的，這樣才能保證我們切削出來的工件的質(zhì)量，同時可以盡量延長機(jī)器人的壽命。(

20、一)時常更換易損件：為了保證切割出來的工件光亮我們需要時常的更換易損件，否則工件切出來不但不合格,還有可能損害機(jī)器人。下圖中為常見的需要時常更換的易損件。 圖6 等離子機(jī)器人易損件(二) 機(jī)器人本體： 檢查動力電纜與通訊電纜。 檢查各軸運(yùn)動狀況。 檢查各軸密封。 檢查機(jī)器人零位。 檢查機(jī)器人標(biāo)定數(shù)據(jù)。 檢查機(jī)器人電池。(大于7.2v) 檢查機(jī)器人各軸馬達(dá)與剎車。 檢查機(jī)器人各軸電纜機(jī)器人各軸加潤滑油。(三)機(jī)器人控制柜： 檢測控制柜溫度。 檢查主機(jī)板、存儲板、計算板以及驅(qū)動板。 檢查程序存儲電池。(大于3.6v) 檢查變壓器以及保險絲。 檢查機(jī)器人三相電源。 檢查i/o板以及保險絲。 檢查安全

21、鏈。 檢測示教板操作。 檢查電扇及空調(diào)。 檢測軟盤讀取口。(四) 其他： 清潔機(jī)器人。 機(jī)器人軟件備份。 檢查機(jī)器人工作位置?？傊还苁鞘裁礄C(jī)器，都需要保養(yǎng)與維護(hù)，只要做到了以上工作，我相信機(jī)器人的工作壽命肯定會長，能夠避免不必要的損壞，這樣才能夠?yàn)樯鐣?chuàng)造更多的價值。（五）機(jī)器人的系統(tǒng)安全：由于機(jī)器人的系統(tǒng)復(fù)雜而且危險性大，對機(jī)器人的任何操作都必須注意安全，無論什么時候進(jìn)入機(jī)器人的工作范圍都可能導(dǎo)致嚴(yán)重傷害，所以只有經(jīng)過培訓(xùn)認(rèn)證的人員才可以進(jìn)入該區(qū)域。必要的安全守則必須遵守： 萬一發(fā)生火災(zāi)請使用二氧化碳滅火器。 急停開關(guān)（e-stop）不允許被短接。 機(jī)器人運(yùn)動時任何人都不準(zhǔn)進(jìn)入它運(yùn)動所及的

22、范圍。 在任何情況下都不要使用機(jī)器人原始啟動盤，用復(fù)制盤。 機(jī)器人停機(jī)時，夾具上不應(yīng)置物，必須空機(jī)。 機(jī)器人在發(fā)生意外或運(yùn)行不正常情況下，均可使用e-stop鍵，停止運(yùn)行 因?yàn)闄C(jī)器人在自動狀態(tài)下，即使運(yùn)行速度非常低，它動量仍然很大，所以在進(jìn)行編程，測試及維修等工作時，必須將機(jī)器人置于手動模式。 氣路系統(tǒng)中的壓力可達(dá)0.6mpa,任何相關(guān)檢修都必須切斷氣源。 在手動模式下調(diào)試機(jī)器人，如果不需要移動機(jī)器人時，必須及時釋放使能器（enable device）。 測試人員進(jìn)入機(jī)器人工作范圍內(nèi)時，必須隨身攜帶示教器，以免他人誤操作。 在得到停電通知時，要預(yù)先關(guān)斷機(jī)器人的主電源和氣源。 突然停電時，要趕在

23、來電之前預(yù)先關(guān)掉機(jī)器人的主電源開關(guān)，并及時取下夾具上的工件。 維修人員必須管理好機(jī)器人的鑰匙，嚴(yán)禁非授權(quán)人員在手動模式下進(jìn)入機(jī)器人的軟件系統(tǒng)，隨意翻閱或修改程序及參數(shù)。只有我們自覺遵守安全手冊規(guī)則我們才能盡量避免事故的發(fā)生，減少人為的機(jī)器人的工人方面的損壞，保持一個良好的生產(chǎn)環(huán)境。七、機(jī)器人的應(yīng)用前景。圖7 abb機(jī)器人部新任全球總經(jīng)理 金思理abb機(jī)器人在工業(yè)中的生產(chǎn)變得越來越不可或缺，然而隨著時代的進(jìn)步，abb機(jī)器人的應(yīng)用不僅會是機(jī)械行業(yè)中，它還會應(yīng)用到其他方面，從機(jī)械生產(chǎn)到食品加工，甚至娛樂電影，都能看到abb機(jī)器人的身影。然而，機(jī)器人在為生產(chǎn)帶來高效和穩(wěn)定的同時，面臨的是全球裝機(jī)量僅約

24、100萬臺的現(xiàn)實(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于500萬臺的市場預(yù)期。對此，abb機(jī)器人總經(jīng)理金思理以iphone為例，詮釋新產(chǎn)品和新技術(shù)被接受的過程。他說：“當(dāng)iphone一經(jīng)推出，預(yù)計會有2%的狂熱擁護(hù)者立即購入，隨著市場的普及，又有約14%的客戶相繼采納，而占據(jù)消費(fèi)主體約68%的實(shí)用主義者和保守主義者還有待開發(fā)。abb的機(jī)器人技術(shù)同樣如此。”從100萬到500萬，如何彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)與理想的鴻溝？金思理給出的答案是向技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)創(chuàng)新邁進(jìn)，并從觀念上改變?nèi)藗儗C(jī)器人的固有看法，不斷開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。技術(shù)與創(chuàng)新早已滲入abb的血脈。自2005成立研發(fā)中心并開始機(jī)器人本土生產(chǎn)，abb每年都有新型機(jī)器人問世，研發(fā)的腳步從未停止過。對于機(jī)器人未來的發(fā)展趨勢，金思理表示，小型機(jī)器人是今后發(fā)展的重點(diǎn)之一。 “讓使用更簡單”無疑是ab