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工业机器人论文
工业机器人论文
摘要
对工业机器人大臂的结构进行探讨，并对大臂的铳削加工方法综合分析，改进了机器人大臂的加工方法，为大臂的铳削加工工艺设计提供理论依据。
根据工业机器人工作的需求，对工业机器人大臂铳削加工工艺设计进行优化，能实现批量生产工业机器人的大臂。
工业机器人的出现，降低工人的劳动强度，同时降低生产成本，提高了企业生产效率。
关键词:
工业器人大臂;批量生产;设计;铳削
第一章绪论
1.1工业机器人大臂铳削问题的背景和意义
随着现代先进制造技术的不断发展，特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域迅速发展起来的一门新兴技术，而且近年来，随着制造业人工成本不断上涨，更加促进了工业搬运机器人在制造业中得到广泛的应用。
口前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍曲人工完成，劳动强度大、生产效率低。
工厂开始研发工业机器人，工业机器人开始代替人工工作，减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，为企业创造了良好的经济效益。
除此之外，很多高危型的工作都由工业机器人取代，进一步的保障了工人的安全。
工业机器人的大臂是主要承受外力和连接的部件，加工精度高，体积大，每个面都要铳削，加工步骤繁琐，花费的时间长。
因此，进行对工业机器人大臂铳削加工工艺的研究设计是非常有意义的。
1.2工业机器人大臂铳削加工的设计和制造问题的描述
U前，工业搬运机器人已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。
把数控机床、料盘、手爪夹具及工业机器人等共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、大批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。
工业机器人的应用，提高生产加工的工作效率，降低成本，并使生产线发展成为柔性制造系统，适应现代自动化大生产。
山于机器人大臂是主要承受外力的部件，制造加工不方便。
所以要对大臂的铳削加工工艺进行优化设计，节省制造大臂的时间，让工业机器人代替人工操作，这样就可以提高劳动生产率。
工业机器人与数控车床（数控铳床，加工中心等）组合形成新的生产线，实现加工过程的自动化。
工业机器人大臂铳削加工的设讣必须解决大臂的制造加工方便、节省生产大臂的加丄时间、提高大臂的加工精度高，使丄业机器人的自动化能满足加工的要求，提高产品的质量，更好地适应市场竞争的需要，为工厂创造最大的经济效益。
笫二章工业机器人大臂铳削加工工艺2.1零件图纸技术要求分析
2.1.1零件图
工业机器人大臂的正反面零件图如下所示：
图2-1大臂正面
图2-2大臂反面
2.1.2图纸分析
从生产加工要求分析，该零件为批量生产零件，零件材料为铝合金，外形为手臂的结构，主要结构由8个小的通孔，6个较大的通孔，6个M6的螺纹孔和4个M3的螺纹孔，7个3.3的小孔以及8个槽构成。
磨平上下两平面，保证两平面的平行度及压度82mm。
外形轮廓及正面的5个槽都是用16mm的平底刀加工，反面的3个槽都是用16的平底刀加工。
正面上的孔都用钻头加工，反面上的M6的螺纹孔用直径为6的球刀加工，反面上其余的孔都是用钻头加工。
正反面外形的倒圆角都是用直径为6的球刀加工。
从零件图可知，孔的深度是有分层的，所以深度的控制是加工的重点，外形轮廓加工范围充足，易加工，工件表面尺寸标注完整。
零件的技术要求，上下平面的平行度为0.04,86和108的圆槽的表面粗槌度为Ra3.2um,其余的表面粗糙度都是Ra6.3。
工件不能有尖角毛刺或碰伤，棱边需要倒钝，未注倒角为1x45?
所有螺纹孔不涂黃漆，有要求的表面不涂黃漆，其余的均涂黃漆，固溶处理后人工时效。
大臂的正反面都有很多尺寸不同的孔，需要用不同的钻头和刀具加工，在加工过程中零件的儿何类型和尺寸要统一，减少换刀的次数，提高效率，加工圆槽和外形轮廓都用同一把刀具，相同的孔一起加工，这样可以提高效率和工艺。
装夹此工件时需要用到六块压板压紧，在装夹时统一基准定位，减少定位误差。
00000000
2.2机床类型选择
根据加工零件的外形和材料以及需要使用很多把刀等条件，选用GSK983M加工中心。
2.3夹具选择
2.3.1夹具类型
数控铳床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。
如:
通用台虎钳、数控分度转台、卡盘、组合夹具、专用夹具、可调整夹具、多工位夹具等。
2.3.2夹具的要求
数控加工对夹具主要有两大要求:
一是夹具应具有足够的精度和刚度;二是夹具应有可靠的定位基准。
选用夹具时，通常考虑以下儿点：
1.尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。
2.在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。
3.装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。
4.夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。
2.3.3夹具选用
根据工业机器人大臂的外形结构，结合夹具的类型和夹具的要求，机器人大臂铳削加工丄艺所选用的夹具有平口虎钳和组合夹具，这两种夹具有足够的强度和刚度，结构简单，便于装卸，安装稳定牢固，结构的工艺好，便于对工件的测量，装配，检验，清理方便。
2.3.4夹具使用步骤
（1）将工件安装在加工中心的工作台上，用平口虎钳夹紧，保证工件在同一水
平面上。
（2）保证工件水平后，用M16螺母、长100mm的M16螺杆及调整压块114mm固定在加工中心工作台上，然后用内六角螺钉锁紧工件。
x60mmx22mm
（3）拆卸工件时，用六角匙旋动内六角螺钉一定的距离，然后拆下工件。
加工反面时，首先要对工件侧面进行校正，连续校正儿次，误差在00.05mm。
反面加工，中间应该增加多两块压块来固定工件。
使用组合夹具时，压块要安装在刀具加工不到的部分，避免刀具加工外形轮廓时，刀具与夹具发生碰撞。
2.3.5夹具使用注意事项
Z
注意事项:
1.在工件夹紧时不要用力过大，以免损坏工件。
2.及时清理钻屑，保证安装平面的清洁。
3.夹具与工件的距离要合适，以免加工时刀具与夹具发生碰撞铳削。
4.安放工件时要注意不要砸到基准平面，而影响加工精度。
2.4加工方法的选择
平面铳削加工粗铳后的公差等级一般可以达到IT1O"IT12,表面粗糙度
Ra二6.3、25um,经精铳的平面的等级公差一般可以达到IT7~IT9,表面粗糙度Ra二1.6、6.3um。
轮廓有直线和圆弧及各种曲线构成，通常采用三坐标数控铳床进行两轴半坐标加工。
孔的加工应先钻中心孔再钻小直径孔后进行扩孔。
2.5确定加工顺序和走刀路线
（1）装夹正面，面铳。
（2）加工正面大部分外形轮廓、挖槽。
（4）钻孔。
（3）精加工外形轮廓的倒角和圆角。
（4）加工反面装夹的基准平面。
（5）装夹反面，加工反面中间的槽。
6）加工反面的外形轮廓，面铳。
（
（7）加工反面矩形槽。
（8）钻孔。
9）精加工反面外形轮廓的边。
（
2.6对刀点与换刀点的确定
对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上），但必须与零件的定位基准有一定的关系。
若对刀精度要求精度不高时，可以直接选用零件上的某些表面作为对刀面，若对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。
如以孔定位的工件，可以选孔的中心作为对刀点。
换刀点是指刀架转位换刀时的位置，换刀点应该设在工件或夹具的外面，刀架转位是刀具不与其他部位干涉为准则。
2.7制定工业机器人大臂的加工工艺过程卡
工业机器人大臂正反面铳削的加工工艺过程卡见附录C表2-1、表2-2。
2.8制定工业机器人大臂的加工工序卡
工业机器人大臂正反面铳削的加工工序卡见附录D表2-3、表2-4o
2.9刀具选择
图2-3刀具
2.9.1刀具选择的依据
金属加工时，刀具受到很大切削压力、摩擦力和冲击力，产生很高的切削温
度，刀具在这种高温、高压和剧烈的摩擦环境下工作，刀具材料需要满足一些基本要求：
（1）高硬度
（2）高强度与强韧性
（3）较强耐磨性和耐热性以及优良导热性
（4）良好工艺性与经济性
综上所述，因为加工工件为铝料，所以采用高速钢刀具。
2.9.2加工大臂使用
的刀具，见表2-5。
表2-5加工大臂的刀具表
加工大臂的刀具表
5T055.5钻头一
11T078平底铳刀
序号刀具号刀具规格名称/mm加工内容备注1T0180面铳刀具体内容见
工艺卡——2T0216平底铳刀
00
0
3T032.5中心钻4T043.3钻头
6T0611钻头
0000
7T076球刀
8T0816.5平底铳刀
9T0932槽刀10T055钻头一-
000
编制审核
12T0660槽刀
图2-4加工中心的刀库
2.9.3切削用量选择
工业机器人大臂的材料为铝合金，其切削用量选择见表2-6o
表2-6机器人大臂铳削切削用量选择被加工材铝合金Si系
纯铝1070铝合金Mg系5052铝合金Mg系7075料4032
切削速度
250,30030,5075,125250,300（m/min）
进给进给进给条件转数转数转数转数进给速度速度速度速度切削刃直TTTTminmm/minminmm/minminmm/minminmm/min径（mm）
1750025006400143005
1460010002100530011,9006
11000160040008,9008260650
1708800130032007,10010
73001,20010502700600012280750
□5008002000450016
切深量a=l.5D以下、a=0.2以下a二1.5D以下、a=0.2以下pepe
第三章工业机器人大臂铳削生产试验结果与分析
3.1生产
结束语
通过分析机器人大臂的结构和加工技术要求，选择合理的设备、刀具，确定安全高效快速的走刀路线，选用合理的切削用量，这样生产的大臂，大臂的各项技术指标都达到了设计的要求，解决了生产大臂的难点，提高了生产效率和加工质量，给企业带来了可观的经济效益。
参考文献
附录
附录A工业机器人大臂正面加工程序
%
:
00000
N100GOG17G40G49G80G90
（TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-1DIA.-80.）
（D80-MX）
N102GOG90G54X-422.5丫-62.998S1500M3N104Z10.
N106Z2.
N108G1Z0.F300.
N110X377.5F600.
N112G3Y-20.99910.J20.999
N114G1X-377.5
N116G2Y20.99910.J20.999
N118G1X377.5
N120G3Y62.99810.J20.999
N430G1Z-3.076F300.
N432X-165.992Z-4.659F800.
N434X-166.138Y-39.203
N436G2X3.792Y-29.81169.929J-1530.797N438G1X115.018
N440G2X183.222Y-31.31110.J-1540.2N442X200.245Y-32.16I-
68.204J-1538.689N444X195.771Y-13.739192
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