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1、第 1 页船舶焊接开题报告中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名：朱涛学号：0930117122专业：机械电子工程班级：机电091班设计（论文）题目：小型焊接机器人的结构设计指导教师：冯娟系：机电工程系20*年3月20日1选题的背景和意义在科技日益发达的今天，机器人已逐步进入人类的生产生活当中。当初只能在电视电影上看到的机器人，那些能够举起千斤重物的机器人，能够在墙上飞檐走壁的机器人。在我们这个时代已经不是梦想，在大街上我们可以看到爬壁机器人的高空作业，在深海机器人又可以代替人类考察，甚至上月球进行研究考察数据。这些机器人将在我们的生活中越来越平凡。在工业生产中机器人更有人类
2、难以取代的位置。机器人可以在恶劣的环境下代替人类工作，机器人不会觉得累。在焊接方面机器人更是做的比较出色。对于线条、点面进行的焊接精确度是相当的高。焊接机器人的质量直接就决定了生产制造出的产品的质量，所以制造一个精度高，机构精巧的焊接机器人是必不可少的。机器人在现代化生产生活中具有广泛的应用，尤其是工业机器人的应用。工业机器人是一种多用途的机器人。在恶劣的环境中机器人可以代替人类完成绝大部分的工作，因此工业机器人在高温、低温、缺氧、等环境中应用较多。焊接机器人的应用在半自动化生产中比较广泛，如汽车外壳、底盘的生产等。从大角度来看国内焊接机器人的应用不少，但是国人自主研发的焊接机器人还是比较薄弱
3、的，在生产中大多用的是德系，日系等国外技术生产的机器人。就国内国人自足研发焊接机器人，其重要部件如电机等还是需要向外国订购。从这方面可以看出，虽然中国是一个大国，第 2 页但工业发展还是落后与其他小国家的。不管国内还是国外对于焊接机器人的需求都是很大的，拥有一款好的焊接机器人将在焊接行业占领主导地位。从20世纪90年代以来，计算机的迅速发展，人工智能、传感器技术等大部分新型技术都应用到了焊接机器人当中。使焊接机器人越来越接近人工智能，焊接技术也越来越高。焊接机器人（weldingrobot）根据国际标准化组织（ISO）工业机器人术语标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自
4、动控制操作机（Manipulator），具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊（割）枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，焊接机器人工作站，从60年代开始用于生产以来，其技术已日益成熟，主要有以下优点：（1）稳定和提高焊接质量；（2）提高劳动生产率；（3）改善工人劳动强度，可在有害环境工作；（4）降低了对工人操作技术要求；（5）缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资；2研究内容与拟解决
5、的主要问题2.1研究内容了解焊接机器人实际应用中的意义和该类机器人的发展现状，对焊机机器人的原理、构造、运动轨迹有全面的认识，以及对机器人的机械结构、电机分配有全面的把握。对该课题进行深入的分析，选择实现方便、稳定、安全、高效的方案，完成小型焊接机器人的结构设计。第 3 页2.2拟解决主要问题1)需要对小型焊接机器人的整个结构的构思；2)通过结构的设计选择合适的电机；3)根据机械结构设计合理的传动结构；4)需要对设计的传动机构及零件进行校核；5)完成焊接部分的结构设计，使机器人能够实现焊接；6)学习绘图软件，如Solidworks、AutoCAD绘制部分装配图三维图。3实施方案通过对国内外相关
6、资料文献的学习，使我对焊接机器人的结构、性能等有了一定的了解。拟采用以下的实施方案：第一步,构思焊接机器人的结构，例如：机器人的运动结构等。第二步，利用AutoCAD，SolidWorks等计算机辅助软件实现装置的初步设计，图1为本设计的初步设计方案。第三步，通过查阅相关资料完成必要零件的选型与设计，例如：电机、齿轮等。第四步，完成机械图的绘制。图16自由度全关节机械臂3.3本章小结整个设计过程循序渐进，先从整体把握，再逐个部分突破，最后整体联调。从理论分析，方案设计到实验实践，线路清晰明确，有助于对焊接机器人的设计。4实施计划03月11日03月16日：理解课题，查阅并收集资料，翻译外文文献并
7、写拟文献综述初稿；03月16日03月20日：查阅元件结构，构思策略；03月20日03月25日：整理资料，完成开题报告，同时改进文献综述；03月25日03月31日：准备开题答辩，并上交分院审核；03月31日04月13日：到实验室进行实际的实验工作，开始毕业设计；04月13日04月28日：继续进行方案实施，完成毕业设计的内容，准备结题验收；04月28日05月13日：在导师指导下，撰写论文并定稿；05月13日06月07日：整理附件清单等内容和论文装订成册，制作答辩。5主要参考文献1孙树栋.工业机器人第 4 页技术基础M.西安：西安工业大学出版社，20*.2毛鹏军.黄石生.薛家祥弧焊机器人焊缝跟踪系统
8、研究现状及发展趋势期刊论文-电焊机20*-10.3毛鹏军.黄石生.李阳焊接机器人技术发展的回顾与展望期刊论文-焊接20*-08.4熊震宇.张华.潘际銮电弧传感器的发展状况及应用前景期刊论文-焊接技术20*-05.5李鑫.周欣荣.牛滨Robot焊接过程自适应模糊控制研究期刊论文-哈尔滨理工大学学报20*-06.6梁明.王国荣.石永华焊缝自动跟踪系统中的智能控制期刊论文-电焊机20*-08.7刘双伟.王克鸿发展弧焊机器人自动焊技术的途径期刊论文-机械制造与自动化20*-02.8黄石生新型弧焊电源及其智能控制20*.9林尚扬我国焊接生产现状与焊接技术的发展期刊论文-船舶工程20*.10宋玉银.方明伦
9、.杨红夫机器人图形仿真系统的研制1994-03.11王玮.严隽琪.范秀敏基于仿真环境的焊接机器人加工路径的优化期刊论文-机械科学与技术20*-06.12段广洪.钱立.王君英多智能体系统:一种新型的生产运行模式期刊论文-中国机械工程1998-02.13陈博机器人技术的发展趋势与最新发展期刊论文-西安教育学院学报20*-03.14LiHe-xi,ShiYong-hua,WangGuo-rongAutomaticTeachingofWeldingRobotfor3-第 5 页DimensionalSeamBasedonAntColonyOptimizationAlgorithm15SungHoonK
10、o.JeomGooKim.HyeongsoonMoonAutomaticWeldingRobotSystemforthehorizontalPositionintheShipyard,20*-12.篇二：毕业论文开题报告参考紫琅职业技术学院20*届船舶工程技术专业毕业论文开题报告开题是否通过请指导教师在括号内打“”篇三：焊接技术专业开题报告范文焊接技术专业开题报告范文-中厚板高强钢大线能量焊接接头组织性能分析关键词：焊接接头组织性能一.课题背景钢板被广泛用于诸如建筑、桥梁、压力容器、储罐、管线和船舶等基础建设和大型建筑中。建筑构件的大型化和高层化发展趋势要求钢板的厚度增加,同时具有更高的综合性
11、能,包括更高的力学性能、高效的加工性能以及优良的抗腐蚀性能和抗疲劳破坏性能等。但是,随着钢板强度的提高,其冲击韧度和焊接性能显著下降,焊接裂纹敏感性增加。随着能源、石油、化工、水电等行业的迅速发展,工程结构越来越朝着大型化、轻量化方向发展，而焊接作为一种重要的加工手段,在结构制造领域正受到越来越多的关注。以造船业为例,焊接成本占整个成本的30%以上。因此,提高焊接生产效率在结构制造中具有重要意义。而随着焊接线能量的提高,传统低合金高强钢的焊接热影响区性能(强度、韧性)恶化,易产生焊接冷裂纹问题13。由于焊接为厚板加工的主要方式,焊接钢结构用中厚钢板已几乎占所有扁平材钢铁产品的一半，并被认为是当
12、今钢结构桥梁、船舶及海洋平台、高层建筑钢结构、管线、压力容器等制造领域用钢的主导产品。而随着厚度的增加，如何获得钢板高强度、高韧性及优良焊接性三者之间第 6 页的良好匹配成为了问题的关键所在。但是按照传统冶金学原理，在提高钢板强度的同时必将以损失韧性和焊接性为前提4。总之，迄今为止，有关中厚板高强钢大线能量焊接冶金、焊接性及焊接工艺的研究相对较少，许多焊接理论和焊接技术问题还未得到解决。本文较系统地研究了中厚板高强钢大线能量焊接焊接接头的组织结构特点，其目的旨在为提高中厚板高强钢大线能量焊接技术水平提供必要的依据，具有重要的理论意义和实际应用价值。二本课题国内外研究的历史和现状（文献综述）（一
13、）大线能量焊接技术1大线能量焊接技术介绍我国年钢铁消耗已经突破3亿吨，其中钢结构的使用量高达1.5亿吨，包括建筑、桥梁、机动车辆等钢结构产业。钢结构未来向大型化发展，采用50/cm以上大线能量焊接将是必然趋势。而单面埋弧焊、气电立焊及电渣焊等大线能量焊接技术因其熔敷效率高、焊接速度快、焊接质量好、节约能源、操作方便且易于自动化等优点，成为现代钢制结构制造行业中应用最为广泛的高效焊接技术。下面对这3种在结构制造行业应用最为广泛的大线能量焊接技术进行介绍。单面埋弧焊单面埋弧焊技术是采用较大的焊接电流（1000A左右），在背面用衬垫强迫成型条件下，将焊件一次焊透从而获得双面焊缝的一种焊接工艺5-6。
14、根据所用衬垫的不同，单面埋弧焊技术又可分为焊剂铜衬垫法（FCB法）和焊剂垫法（RF法）。FCB法是在坡口背面放铜板，铜板之上均匀地铺一层焊剂，利用通气软管等简单的上升机构将铜板压紧在坡口背面，只在正面焊接一道，背面也能形成焊道。FCB法原理见图1.1a。RF法是将含有热硬化性树脂粉末的焊剂放入皮带式或槽型的RF装配架内上层，其下部是装有铺底焊剂的焊剂袋，再下部是膨胀用的通气软第 7 页管，依靠膨胀将焊剂压紧在坡口背面，同样是正面焊接一道，背面也能形成焊道。RF法原理见图1.1b。单面埋弧焊技术可应用于船舶、钢结构、桥梁等钢板的焊接。气电立焊气电立焊是采用自动控制上升系统、配用专门的药芯焊丝、以
15、CO2或Ar+O2气体保护进行自动单面焊双面一次成型的高效大线能量焊接技术5，其工艺过程稳定、操作简便、焊缝质量优良，生产效率比手工电弧焊高10倍以上。气电立焊多用于大型石油储罐、高炉、巨型船舶的大立缝焊接，其原理如图2所示。电渣焊电渣焊是利用电流通过导电的液体熔渣所产生的电阻热使金属熔合的一种大线能量熔焊方法7。为了保持熔池形状，必须辅以铜冷滑块（内通冷却水）强制焊缝成形。电渣焊的热源来自焊丝自身的电阻热和渣池热，渣池最高温度达20*左右，渣池内产生剧烈的涡流，使温度比较均匀，从而使工件边缘熔化。电渣焊的原理如图1.3所示。2大线能量焊接对钢铁材料组织性能的影响焊接时伴随这热量输入，由于母材
16、热影响区上各点距焊缝的远近不同，经历的热循环不同，使得整个焊接热影响区的组织和性能不均匀分布810。如图1.4所示，在焊缝金属区，钢本身发生熔化。在熔合线和未受热影响的基体材料之间形成HAZ。紧靠熔合线的基体金属温度接近钢的固相线温度，因此，该区域显微组织迅速粗化，成为粗晶热影响区(CGHAZ)。随着距熔合线距离的增大，热循环峰温下降，在某一区域达到的一个温度范围相当于正火温度，这个区域为细晶热影响区(FGHAZ)。离熔合线的距离再进一步增大时，钢被加热进入奥氏体和铁素体的两相区和不发生任何相变区。这两个区域分别为两相区和亚临界热影响区。从一个区到另一个区的过渡是连续的。在多层焊接情况下，一次形成的热影响区显微组织将经受二次过程。如生成两相区或亚临界粗晶热影响区，情况第 8 页则变得更为复杂。焊接热循环过程伴随HAZ中微观组织而变化，
