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1、2015届毕业生毕业设计说明书题 目:汽车座椅框架焊接机器人程序编制及路径规划 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 教 授 2015 年 05 月 20 日目 次1.绪论11.1 焊机机器人发展趋势11.2 焊接机器人的优点12.焊接机器人型号及辅助硬件32.1 焊接机器人型号32.2 IRB 2600机器人32.3 辅助硬件43.编程准备工作53.1 焊接参数53.2 配置I/O单元53.3 RAPID语言分析94.构建基本仿真机器人工作站124.1 布局机器人基本工作站124.2 工具数据tooldata的设定124.3 工件坐标wobjda
2、ta的设定144.4 程序流程图16总 结17致 谢18参考文献19附录:仿真程序201. 绪论焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人。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。1.1 焊机机器人发展趋势据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有一半
3、用于各种形式的焊接加工领域。截止2005年全世界在役工业机器人约为91.4万套，其中日本装备的工业机器人总量达到了50万台以上，成为“机器人王国”，其次是美国和德国；在亚洲，日本、韩国和新加坡的制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量居世界前三位。近几年，全球机器人的数量在迅速增加，仅2005年就达12.1万台。我国自上个世纪70年代末开始进行工业机器人的研究，经过二十多年的发展，在技术和应用方面均取得了长足的发展，对国民经济尤其是制造业的发展起到了重要的推动作用。据不完全统计，最近几年我国工业机器人呈现出快速增长势头，平均每年的增长率都超过40%,焊接机器人的增长率超过了60%；2004年国产
4、工业机器人数量突破1400台，进口机器人数量超过9000台，这其中的绝大多数都应用于焊接领域；2005年我国新增机器人数量超过了5000台，但仅占亚洲新增数量的6%，远小于韩国所占的15%，更远小于日本所占的69%。这样的增长速度相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一步提高，另一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。 焊接机器人的应用迎来了难得的发展机遇。一方面，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；另一方面，劳动力成本不断上升，我国经济的发展，由制造大国向制造强国迈进，需
5、要提升加工手段，提高产品质量和增加企业竞争力，这一切预示着机器人应用及发展前景空间巨大。1.2 焊接机器人的优点生产力的不断进步推动了科技的进步与革新，建立了更加合理的生产关系。自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。时至今天，机电一体化、机械智能化、等技术技术应运而生。人类充分发挥主观能动性，进一步增强对机械的利用效率，使之为我们创造出更加巨大的生产力，并在一定程度上维护了社会的和谐。工业机器人的出现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发
6、展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产、提高社会生产效率、推动企业和社会生产力发展的有效手段。机器焊接与人工焊接比较分析如表1.1所示：表1.1机器人焊接与人工焊接对比对比因素机器人焊接人工焊接生产效率500-1500mm/分钟（根据不同产品调节）200-500mm/分钟（工人熟练度）产品品质焊接位置一致性高，焊道美观，焊渣少，减少了后期清渣打磨工作容易出现出虚焊漏焊，焊渣多，浪费焊丝工资成本1.一个工人可以操作多
7、台机器人2.机器人寿命长达15年3.机器人每2年保养一次，保养费用不到500（更换电池，换润滑油等）以一个焊工5000元月薪计算，同等效率下，需要3-5名焊工，每月支出15000-25000元管理成本不需要各类保险福利，工人偷懒、情绪造成的产品损失的综合管理成本稳定性不会流失社会上从事对身体有害的的工作的工人越来越少，难以招聘，并且技术熟练的工人流失率很高安全性按照手册进行保养，安全可靠性高，事故率低焊接烟尘和弧光对工人造成职业病，为企业留下隐患由此可见，采用焊接机器人的生产效率成本高于人工焊接，所以焊接机器人是焊接领域发展的趋势。2. 焊接机器人型号及辅助硬件2.1 焊接机器人型号IRB 1
8、400：工作范围较小，最大承载5kg，常用于焊接与小范围搬运。IRB 2400：工作范围较小，最大承载16kg，常用于焊接、涂刷、搬运与切割。IRB 2600：工作范围较大，最大承载20kg,常用于焊接、搬运、上下料。IRB 400：工作范围较大，最大承载60kg，常用于搬运。IRB 6400：工作范围较大，最大承载200kg，常用于搬运与点焊。IRB 6400：RIRB 6400升级版，1999年开始生产，2000年后全面替代IRB 6400。IRB 640：工作范围较大，最大承载160kg，堆垛专用的四轴机器。IRB 140：工作范围很小，最大承载为5kg，常用于焊接。IRB 840：工作
9、范围很大，最大承载1200kg，搬运专用龙门架机器人。IRB 340：最大承载为1kg，分拣专用机器人。2.2 IRB 2600机器人IRB 2600机器人,“锋芒一代（Sharp Genneration)”机器人第2种型号IRB 2600携增强创新功能问世，该机身紧凑，荷重能力强，设计优化，适合弧焊、物料搬运、上下料等应用，提供了3中子型号，可以灵活选择落地、壁挂、支架、斜置、倒置等安装方式。IRB 2600优点：1）精度至高：IRB 2600的精度是同类产品之最，其操作速度快，废品率更低。在扩大产能、提升效率方面将起到举足轻重的作用，尤其适合弧焊等工艺应用。其高精度由专利的TrueMove
10、TM运动控制软件实现。2）周期至短：IRB 2600采用优化设计，机身紧凑轻巧，节拍时间与行业标准相比可缩减多达25%。专利的QuickMove运动控制软件使其加速度达到同类最高，并实现速度最大化，从而提高产能与效率。3）范围超大：IRB2600工作范围超大，安装方式灵活，可以轻松直达目标设备，不会干扰辅助设备。优化机器人安装，是提升生产效率的有效手段。模拟最佳工艺布局时，灵活的安装方式更能带来极大的便利。4）设计紧凑：IRB 2600的底座同IRB 4600一样小，可与目标设备靠得更近，从而缩小整个工作站的占地面积。小底座还为下臂进行正下方操作创造了有利条件。5）防护最佳：ABB工业机器人防
11、护设计之周全居业内领先水平。IRB 2600标准达到IP67防护等级，另有铸造专家2型、铸造权威2型和洁净室版本等三款升级机型可供选择。2.3 辅助硬件图2.1 焊接电源 图2.2 冷却装置 图2.3 保护气体图2.4 地线 图2.5 送丝机 图2.6 焊枪注：焊接电源，使用FroniusTPS5000全数字化控制的逆变焊接电源。3. 编程准备工作3.1 焊接参数焊接参数(WeldData)是用来控制在焊接过程中机器人的焊接速度，以及输出的电压和电流的大小。选择合适的焊接工艺参数，对提高焊接质量和提高生产效率是很重要.焊接工艺参数(焊接规范)是指焊接时,为保证焊接质量而选定的诸多物理量. 典型
12、的有焊接电流、焊接电压（通常用电弧长）、焊接速度等等。对于不同的焊接方法，又有着不同的焊接参数。视具体情况而定。电弧电压：电弧电压必须与焊接电流合理的进行匹配，提高电弧电压，可以显著增大焊缝宽度。当母材根部的间隙较大时，可适当降低电弧电压，同时焊接速度也应适当降低。焊接速度：焊接速度应能满足不同种类钢材对焊接线能量的要求。各参数相对应数值可参表3.1焊接参数选择表进行选用。母材厚度mm焊接电流A电弧电压V气体流量L/min焊接速度cm/min11.5758017.5181012203022.58510018.118.5121520253410013018.519.715203056110140
13、18.520.115203581211018018.522182035表3.1焊接参数选择表3.2 配置I/O单元在仿真环境中，动画效果均由智能组建Smart创建，Smart组件的动画效果通过其自身的输入/输出信号与机器人的I/O信号相关联，最终实现工作动画效果与机器人程序的同步。在创建这些信号时，需要严格按照表格中的名称一一进行创建。将定义好的I/O信号与弧焊软件的相应端口进行关联后，系统会自动处理关联好的信号。在进行焊接程序编写和调试时，就可以通过弧焊软件专用的RAPID指令简单高效的对机器人进行弧焊连续工艺的控制。所需关联的信号如下表3.2所示：表3.2关联信号一览表NameType o
14、f SignalI/O信号注解ao01 Weld-REFAnalog Output焊接电压控制模拟信号ao02 Feed-REFAnalog Output焊接电流控制模拟信号do01 WeldOnDigital Output焊接启动数字信号do02 GasOnDigital Output打开保护气数字信号do03 FeedOnDigital Output送丝信号do04 Pos1Digital Output转台转到A工件do05 Pos2Digital Output转台转到B工件do06 CycleOnDigital Output机器人处于运行状态信号do07 ErrorDigital Output机器人处于错误报警状态信号do08 E-StopDigital Output机器人处于急停状态信号do09 GunWashDigital Output清枪装置清焊渣信号do10 GunSpayDigital Output清枪装置喷雾信号do11 FeedCutDigital Output剪焊丝信号di01 ArcEstDigital Input起弧检测信号di02 GasOKDigital Input保护气检测信号di03 FeedOKDigi
