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（图纸+论文）管道外圆自动焊接机结构设计（全套完整）

弧焊机器人大多采用二氧化碳或二氧化碳与氩氮混合气体保护。焊接机器人的结构型式，主要有功能热焊填充焊和盖面焊的功能。.管道外圆自动焊接机总体结构设计.自动焊接机总体要求和技术指标管道全位置自动焊接就是在管道相对固定的情况下，借助于机械电气的方法，使焊接设备带动焊枪沿焊缝环绕管壁运动，从而实现自动焊接。自动焊接机能够实现平焊立焊横焊和仰焊的全位置和大型管道的全位置焊接。设计本自动焊接机应满足的基本要求是在满足预期功能的前提下，性能好效率高重量轻成本低，在预定使用期限内安全可靠操作方便维修简单和造型美观等。管道全位置自动焊接机既要求结构紧凑，又要求控制准确，实现计算机控制的自动焊接是机电体化设计的高度集成。本自动焊接机的主要技术指标如下行走机构速度范围调整递增量调整精度设定值的或中的最大值横向模块调整速度高度模块调整速度倾角模块调整速度夹角模块调整速度.送丝机构速度范围机械行程横向模块高度模块，并设有的手动调整范围倾角模块夹角模块自动焊接机总体方案的确定管道全位置自动焊接机是由机械系统和微机智能控制系统组成，机械系统是管道全位置自动焊接机的执行系统。管道焊接工程现场施工都在野外作业，而且环境相对比较恶劣，般施工周期也比较长，为了满足现场要求，达到焊接质量和提高劳动效率，本设计自动焊接机要求重量轻体积小操作简单安装调试和维护方便，故本管道全位置自动焊接机采用模块化设计，包括焊接小车和轨道两部分，其中焊接小车包括以下模块行走机构横向调整机构高度调整机构倾角调整机构焊枪摆动机构送丝机构。焊接小车通过夹紧机构安装在焊接轨道上，带动焊枪沿管壁外径作圆周运动，小车上的摆动机构横向与高度调整机构用以实现焊枪的横向摆动跟踪和上下移动。送丝装置可外挂在焊接小车上，并与焊接小车绝缘，这样可方便换丝，提高工作效率。整机主要部件采用强度高重量轻的铝合金加工而成，从而使整机重量轻并满足强度要求。.管道外圆自动焊机的设计基本思路管道外圆自动焊机的设计偏大。其中，公司生产的自动焊接机已焊接了长达的管道。这些厂家的设备虽然外形各具特点，但在控制方面，不外乎是计算机控制焊接参数和人工调控焊接参数两种方法。管道外圆自动焊接机国内研究现状近年来，工业管道在不同的部门如化工石化核能和石油中起到了基础性作用。我国管道建设起始于世纪年代，管道焊接施工很长段时间都只是停留在手工焊半自动焊的水平上。这种焊接机没有自动搜寻焊缝位置功能。这就需要操作者必须观察焊接位置并调整焊枪。如果操纵者操作不正确就会导致焊缝缺陷。所以焊缝位置跟踪全自动焊接机就应运而生。虽然我国管道事业发展较快，但具有自主知识产权的管道外圆自动焊机还比较少。国内典型的管道自动焊机在吸收引进国外先进的自动焊机经验的基础上，国内些单位成功地研制开发出适用长输管道环焊缝施工的外圆自动焊机，其中以中国天然气集团公司工程技术研究院研制的Ⅱ型外圆自动焊机石油管道特种施工机具研究所研制的管道外圆自动焊机为代表。Ⅱ型外圆自动焊机采用以直流脉宽调速为基础，位移传感检测闭环控制为核心的硬件控制电路，在管道外圆自动焊接过程中，焊接参数如电流电压焊速焊枪摆动速度摆动幅度两端停留时间，既可预先设定又可分别实时调节。焊机的这特点使之更加适用长输管线现场组对的复杂情况，在坡口存在错边宽窄不等工况下，通过实时调节，均可获得优良的焊缝。Ⅱ型外圆自动焊机主要用于中大口径管道外环焊缝热焊道填充焊道盖面焊道的焊接。管道外圆自动焊机整套设备由焊接小车环形可拆卸轨道计算机自动控制柜手操作盒计算机和其他些辅助配件组成。每台焊接工程车均具有根焊加工手段，提高产品质量和增强企业竞争力，这切预示着机器人应用及发展前景空间巨大。焊接机器人技术展望为了适应工业生产系统向大型复杂动态和开放方向发展的需要，发达国家都在加大力度，对机器人技术进行深入研究。从技术发展趋势看，智能化控制技术将是焊接机器人技术发展的主要方向。目前焊接机器人正从第代反复操作型机器人向第二代带有传感器的知觉判断机器人发展，也即由目前的固定式机器人逐渐向具有肌肉样的调节器具有感觉和识别机能的双足行走的活动式机器人发展。多传感器信息智能融和技术将广泛应用于焊接机器人上。早在年，美国的是第个应用多传感器信息来创建世界模型的可移动机器人，它充分利用视觉听觉激光测距传感器所获得的信息，以确保其能稳定地工作在未知环境中。韩国的研制出来的智能传感器能同时处理个自由度数据，与传统传感器只能测量个自由度数据的功能相比，性能大为提高。韩国汉阳大学研制出了激光视觉传感器自由焊缝示教式自动焊接机器人。随着海洋石油和天然气工业的发展以及我国海洋工程向深海的挺进,发展水下干法焊接技术势在必行。挪威高压焊接中心研制了套水下高压干法管道维修系统，可从事水深的焊接，能焊补直径为英寸的管道，采用全自动的轨道焊机，目前已完成在水深的管道焊接。英国的系统主要由焊接舱和轨道焊机组成，整个系统采用光纤传导和计算机进行监控，在水深进行试验，取得了较为满意的焊接质量，焊缝断裂强度达到。焊缝跟踪系统焊接机器人发展迅速，越来越多地应用于去毛刺加工胶合和焊接等。视觉控制技术模糊控制技术智能化控制技术虚拟现实技术神经网络控制技术嵌入式控制技术等是未来焊接机器人发展所要解决的些关键技术。.管道外圆自动焊接机的研究现状管道外圆自动焊接机国外研究现状管道焊接广泛应用于各个工程领域当中，比如油气工业核能与热能管道,自动,焊接,结构设计,毕业设计,全套,图纸管道外圆自动焊接机结构设计学生姓名刘敏班级指导老师高延峰摘要管道运输是油气运输中最主要最快捷经济可靠的方式，可用于输送水原油天然气成品油等，具有输量大距离长安全性高成本低等优点，在各国发展迅速。管道运输业的主体是管道，管道工程的核心工作是管口的焊接。因此研究高效率性能可靠的管道全位置自动焊接机具有十分重要的意义。为解决管道建设野外作业的自动化焊接的难题，研制了种导轨式管道焊接机器人，其关键技术包括研制新型的行走机构焊枪摆动机构及机器人轨道焊枪机械手。介绍了导轨式焊接机结构的设计和焊接机控制，着重对其结构特点动作原理设计要点进行设计分析和说明。现场应用表明，该机器人能沿导轨平稳可靠的行走，进行管道外圆全位置焊接，其操作简便，成本低，适合我国现场施工作业及工人的技术水平，既保证了焊接质量，又提高了劳动效率。关键词轨道式焊接机结构设计管道机械手指导老师签名目录摘要.绪论.课题背景及研究意义.管道外圆自动焊接机的发展及应用焊接机器人的发展历程焊接机器人国内外应用现状焊接机器人技术展望.管道外圆自动焊接机的研究现状管道外圆自动焊接机国外研究现状管道外圆自动焊接机国内研究现状.管道外圆自动焊接机总体结构设计.自动焊接机总体要求和技术指标.自动焊接机总体方案的确定.管道外圆自动焊机的设计基本思路.小车行走机构基本工作原理行走机构车体设计要点行走机构滚动组件的设计要点.焊丝送进机构.焊枪摆动机构.焊接轨道.行走机构的设计计算等效负载转矩计算等效转动惯量的计算焊接小车行走机构的机械传动.电机的选择.减速器的结构及传动比.送丝机构的机械传动送丝电机的选择.减速器.焊枪姿态调整机构的机械传动电机的选择.结论参考文献致谢.绪论.课题背景及研究意义现代工业的飞速发展，不断对焊接技术提出更新更高的要求，而现代工业和科学技术的新成就又为焊接方法和焊接专用设备的发展提供了宽广和雄厚的技术基础。焊接工艺和焊接设备就是在现代工业和科学技术的推动下相辅相成地蓬勃发展起来的。而管道运输是油气运输中最主要的也是最快捷经济可靠的方式，可用于输送水原油天然气成品油等，具有输量大距离长安全性高成本低等优点，在各国发展迅速。据有关统计，国外些发达国家管道油气运输方式的输油量约占油气运输总量的之多，油气的管道运输对从原油天然气的生产精炼储存及到用户的全过程起到了重要作用。目前管道施工已逐渐从手工焊接向全自动焊接方向发展。管道建设地区跨度大，沿线施工环境恶劣，加之管道输送逐步向高压大口径方向发展，这对管道环焊缝的焊接提出了更高的要求，管道环焊缝的焊接成为制约整个工程质量和建设周期的关键因素。野外焊接环境十分恶劣，焊工劳动强度大，技术难度高，因此，工程上迫切需要实现管道的自动焊接，用以提高生产率保证焊接质量降低劳动强度和施工成本，而且自动焊接还能大幅度降低操作技术难度，解决焊工培养困难，流失严重等问题。本设计的目的是对管道建设野外作业的管道外圆自动焊接机进行结构设计以达到体积小重量轻加工成本低运动精度高操作简便并且满足各项性能指标的要求。.管道外圆自动焊接机的发展及应用焊接机器人的发展历程自年美国推出世界上第台型机器人以来，工业机器人的数量在世界范围内不断增长，通常他们用在焊接喷涂变薄拉伸装配拾取搬运检测和测量中，其中有半数为焊接机器人。在重工业的很多领域中，大直径管道环缝焊需要高劳动强度的手工焊，这对操作者来说需要有严格的技能要求和集中力。由于人们对焊接柔性和焊接产量的高需求和高要求，自动焊接机器人就为很多工业领域提高焊接速度尤其是提高焊接质量提供极大的可能。到目前为止，焊接机器人大致可分为三代第代是基于示教再现工作方式的焊接机器人，由于操作简便，不需要环境模型，示教时可修正机械结构带来的误差等特点，在焊接生产中得到大量使用第二代是基于定传感器信息的离线编程焊接机器人第三代是指装有多种传感器，接受作业指令后能根据客观环境自行编程的高度适应智能机器人。焊接机器人主要从事弧焊和点焊工作。弧焊机器人大多采用二氧化碳或二氧化碳与氩氮混合气体保护。焊接机器人的结构型式，主要有多关节型直角坐标型极坐标型和圆柱坐标型四种。点焊机器人以直角坐标型较多弧焊机器人以多关节型居多。弧焊机器人工作机构般较点焊的复杂，通常具有五个以上的自由度。目前功能较完善的焊接机器人已具有七个自由度。我国目前研制的焊接机器人，般均为五个自由度。国外为了提高工件特别是大型工件的焊接生产率，十分重视辅助设备的自动化水平，如配备自动更换喷嘴，供应焊丝，监视电弧和过程异常等功能的机构。早期的焊接机器人缺乏“柔性”，焊接路径和焊接参数须根据实际作业条件预先设置，工作时存在明显的缺点。随着计算机控制技术人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人也由单的单机示教再现型向以智能化为核心的多传感智能化的柔性加工单元系统方向发展。焊接机器人国内外应用现状最近年来，现代焊接科学技术的发展十分显著。在世界范围内焊接是种能产生数万亿美元效益的制造工业，广泛用于建筑桥梁汽车航空航天能源造船和电子工业。而越来越多的商业性工业机器人广泛应用于制造业和装配任务，比如材料工艺点弧焊零件装配油漆喷涂机械装卸以及太空和海底，从而促进了焊接业的飞速发展。近十年来，日美俄英法等国都投入了大量的人力物力从事焊接机器人的开发工作，其中日本焊接机器人的进展速度尤为惊人。日本从年开始研制点焊机器人，年研制成功第个弧焊机器人。年日本生产了个焊接机器人，产值达到了亿日元，由日本工业机器人的第六位跃居为第二位。目前有家工厂具有年产多个焊接机器人