焊接機械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計及關(guān)鍵部件強度研究

單鑫

摘要：隨著科技的發(fā)展，自動化技術(shù)已經(jīng)在我國工業(yè)化生產(chǎn)當中廣為應(yīng)用，其中自動化機械臂就是當前工業(yè)化生產(chǎn)當中應(yīng)用最為廣泛的一種設(shè)備。因此本文針對焊接機械臂現(xiàn)階段的發(fā)展情況展開了研究，主要對現(xiàn)階段焊接機械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及關(guān)鍵部件的強度展開了研究，進一步保障工業(yè)機器人在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的合理性，以供參考。

關(guān)鍵詞：焊接機械臂;結(jié)構(gòu)設(shè)計;關(guān)鍵部件

科技的發(fā)展和進步推動了我國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型和改革，自動化技術(shù)的應(yīng)用提高了我國工業(yè)化生產(chǎn)的效率，工業(yè)機器人成為了我國工業(yè)生產(chǎn)當中重要的幫手。工業(yè)機器人具有較高的靈活性和智能化水平，能夠完成大量的重復(fù)性工作，同時在運行上也能夠保障獨立性，因此在工業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮了很重要的作用。在當前我國工業(yè)化生產(chǎn)當中所應(yīng)用的工業(yè)機器人當中，焊接機械臂是重要的組成部分，這種工業(yè)機器人能夠在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下完成大量的工作，降低了人力的負擔，同時還能夠提升工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，保障生產(chǎn)人員的安全性，獲得了廣泛應(yīng)用，因此針對焊接機械臂在結(jié)構(gòu)設(shè)計以及重要部件的強度方面展開研究十分必要。

我國焊接機械臂發(fā)展現(xiàn)狀

焊接機械臂的重要性

焊接機械臂主要應(yīng)用于焊接工作當中，相較于傳統(tǒng)的人力焊接工作，機械臂焊接的精確度更高，同時不會受到工作狀態(tài)的影響，工作失誤少，同時工作效率高。在進行焊接施工的過程中，焊接機械臂面臨的作業(yè)風(fēng)險更低，對于企業(yè)來說，能夠在節(jié)約工作成本的基礎(chǔ)上實現(xiàn)工作效率的提升。此外，相較于人工焊接，操控焊接機械臂對于工作人員的工作強度、工作壓力以及操作難度等的要求更低，因此相較于人力焊接，采用焊接機械臂要更加適應(yīng)當前我國工業(yè)化生產(chǎn)的背景。我國對于焊接機械臂的研究歷史已經(jīng)經(jīng)過了數(shù)十年，自上世紀八十年代，我國就已經(jīng)針對焊接機械臂展開了研究，因此很多焊接機械臂產(chǎn)品已經(jīng)在當前我國的工業(yè)化生產(chǎn)當中被廣泛應(yīng)用。在當前我國的生產(chǎn)建設(shè)當中，自動化焊接技術(shù)已經(jīng)在汽車零件、土木工程、電子產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。據(jù)相關(guān)調(diào)研表明，當今世界范圍內(nèi)，應(yīng)用于工業(yè)制造和工業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)機械已經(jīng)超過了一百萬臺，其中焊接機械臂是重要的組成部分，已經(jīng)占所有焊接機器人數(shù)量的百分之三十五以上。

我國工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

在世界范圍內(nèi)來看，我國工業(yè)機器人的起步較晚，發(fā)展時間十分有限，國外在相關(guān)技術(shù)發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了長時間的研發(fā)，相關(guān)技術(shù)日趨成熟。因此相對而言，我國的工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展會存在一定的問題，相較于國外的先進技術(shù)還存在一定的差距。在當前的工業(yè)化生產(chǎn)當中，工業(yè)機器人的應(yīng)用越來越廣泛，但是就應(yīng)用水平來看，在世界范圍內(nèi)，還是美國等發(fā)達國家比較好，而我國在相關(guān)技術(shù)的研究方面起步較晚，同時對國外先進技術(shù)的引入、消化到自主研發(fā)等工作的發(fā)展經(jīng)歷了非常曲折的過程。因此，從總體情況來看，工業(yè)機器人在當前我國工業(yè)化生產(chǎn)當中的應(yīng)用水平仍舊十分有限，但是在制作成本上，工業(yè)機器人普遍制作成本較高，穩(wěn)定性卻較差，當前我國工業(yè)化生產(chǎn)當中應(yīng)用的工業(yè)化機器人當中，很多都存在極強的不穩(wěn)定性，這也是我國在這方面與發(fā)達國家存在差距的地方。當前我國工業(yè)化生產(chǎn)所需要的工業(yè)機器人數(shù)量巨大，但是我國的研發(fā)水平卻還有限，就導(dǎo)致我國工業(yè)化生產(chǎn)所需要的工業(yè)機器人有90%以上是需要從國外進口的。因此對于當前我國的工業(yè)機器人研發(fā)工作來說，研究工業(yè)機器人制造的關(guān)鍵技術(shù)是十分重要的，同時在研究過程中還需要注意結(jié)合我國工業(yè)生產(chǎn)的特殊情況，提高工業(yè)機器人生產(chǎn)的可靠性。對于工業(yè)機器人來說，強度、定位精度以及動態(tài)特性等的要求都很高，特別是對于一些關(guān)鍵部位的強度，是工業(yè)機器人生產(chǎn)時需要格外注意的事項。

焊接機械臂的設(shè)計以及關(guān)鍵部位強度分析

在現(xiàn)階段我國的工業(yè)生產(chǎn)當中，空間直焊和焊管焊接是應(yīng)用最為廣泛的焊接技術(shù)，因此在焊接機械臂的開發(fā)過程中也應(yīng)該著重考慮上述兩種焊接技術(shù)。在開發(fā)過程中，空間直焊技術(shù)和焊接機械臂的焊接操作能夠應(yīng)用于空間直鋼板焊接和鋼管交叉焊絲。在特殊物體的焊接工藝方面，需要通過三個自由度來確定其空間位置，同時由于在焊接過程中，焊槍本身就具有一定的對稱軸線的功能，因此對稱軸線的旋轉(zhuǎn)以及任務(wù)執(zhí)行等工作之間不具備關(guān)聯(lián)性。對于焊槍來說，只需要通過兩個自由度就可以確定空間位置，滿足各項操作的要求，因此對于焊接機械臂來說，需要通過五個自于都來完成焊接工作，因此對于所有的焊接工作都能夠很好的完成，同時還能夠保障在較高水平下完成相關(guān)工作，提高工作質(zhì)量。

焊接機械臂的整體組織結(jié)構(gòu)形式十分緊湊，因此不需要占用大量的空間，機械臂能夠在較小的空間當中完成一定的工作，同時相對工作空間很大，能夠保障工作完成的質(zhì)量。機械臂主要有底座、機械臂、垂直軸等部分組成。其中底座負責承擔整個機械臂的穩(wěn)定工作，垂直軸在底座上，機械臂則設(shè)置在垂直軸上，便于旋轉(zhuǎn)和移動。操縱臂在操縱器臂的外側(cè)，可以對垂直軸進行升降，進而實現(xiàn)對整個機械臂的控制。垂直軸當中設(shè)置了可以用于旋轉(zhuǎn)的內(nèi)軸，內(nèi)軸與下端的焊槍接頭相連接，用于對焊槍的控制，進而整體上形成了一個聯(lián)動裝置，機械臂、可以旋轉(zhuǎn)的內(nèi)軸、可以升降的垂直軸以及焊槍頭等部位都通過獨立的電機進行控制，因此在整體上具有很高的靈活性，同時還可以對不同的部位進行單獨的設(shè)置，實現(xiàn)對整個裝置聯(lián)動性以及靈活性的調(diào)整。同時對不同部位也可以進行單獨的檢修與維護，減少故障的影響?？刂破髂軌蝌?qū)動每個電機控制下的不同位置，便于操作臂架和槍頭運動，從而實現(xiàn)不同的動作。

參考文獻

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