1. 研究目的与意义（文献综述）

机器人的发展史可以追朔到20世纪20年代，1920年捷克作家karel capek在他的科幻小说rossum’s universal robots中第一次提出了“robot”。几十年来，机器人经历了示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段三个阶段，得到了迅速的发展，目前主要有abb、fanuc、yaskawa和kuka四大机器人企业。随着“中国制造2025”的提出，新一代信息技术与制造业深度融合。焊接机器人作为信息、制造、智能化等技术相结合的产物，是“中国制造2025”的重要组成部分。国际机器人联合会（ifr）统计显示，在2005到2012年间，全球工业机器人的年销售增长率达到了9%，在此期间，我国的工业机器人的年均销售增长率达到了25%。由于焊接作业环境恶劣、工作强度大、对技术人员的要求高，使得传统手工焊接作业方式已经难以满足焊接产品制造的自动化、柔性化要求。因此焊接机器人在工业应用中十分广发，约占工业机器人的50%，焊接机器人技术也在焊接相关领域得到飞速发展。

虽然焊接机器人在工业生产中得到了广泛的应用，但是焊接机器人在应用过程中仍然存在着很多的问题，主要有以下四个方面：

2. 研究的基本内容与方案

本设计研究汽车车身的焊接机械手结构和焊接策略的优化，以提高轿车焊接的质量和效率。

技术要求：

生产节拍：3min/个；采用自动上料、装夹、下料。

研究方案：

1.确定车型，此次设计以吉利远景S1车身（图1）为设计对象，具体参数见表1。

图1吉利S1车身

表1 S1车身参数

2.车身焊装过程是将若干个零件焊装成合件，在将若干个合件和零件装焊成分总成，最后将分总成、合件、零件装焊成车身总成。图2为轿车车身焊接位置。

图2 轿车白车身

3.焊接方法的确定。

表2 车身制造中常用焊接方法及典型应用实例

车身零件连接特点决定了对焊接工艺设备的要求，长期实践表明最适合薄钢板连接的就是电阻焊。采用电阻焊，车身焊接变形小，而且由于电阻电焊为内部热源，冶金过程简单，且加热集中，热影响区较小，容易获得优质接头。故本次设计采用电阻焊。

4焊装夹具

由于车身零件是薄钢板件，其刚性差，所以在装焊过程中必须将工件固定在专用夹具上，以保证各零件相互之间搭接面贴合及相对位置准确。本设计拟采用一次性定位的总装夹具，其好处是车身装焊时的定位和夹紧只进行一次，容易保持车身装焊质量。

5工件输送系统

机械输送系统由悬挂导轨、葫芦河机械输送链组成。本设计拟采用抬起步伐式往复输送方式，这种装焊线输送平稳，定位精度高，占地面积小，分总成上线方便，适用于悬点、多点、机器人以及气体保护焊的焊接。

6机械手机构的选择

表3 工业机械手结构

由上表和所学知识分析可知，关节式对于确定三维空间内的任意位姿都是最有效的，对各种作业都具有良好的适应性，但是坐标计算和控制比较复杂，很难达到高精度。球坐标式有较大的动作范围，其坐标计算也比较简单，但其主要采用带传动，故精度没有直角坐标式和圆柱坐标式高。直角坐标式和圆柱坐标式坐标计算均比较简单，精度高，但是直角坐标式动作范围不广，难以实现高速运动，而圆柱坐标式有较大的动作范围。虽然关节式计算和控制复杂，但其强大的适应性和灵活性，能满足生产节拍上的要求，故选用关节式机械手臂。

焊枪手臂的结合方式主要有夹持式和吸附式两种。夹持式更加牢靠，稳定性更加高，故焊枪和末端执行器间采用夹持式连接。

3. 研究计划与安排

1~3周：了解设计任务，查阅相关资料，攥写开题报告，翻译外文文献。

第4周：整体方案的提出与焊接装置的选择。

5~7周：工件的定位夹紧设计。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]黎文航 王加友 周方明 《焊接机器人技术与系统》 北京：国防工业出版社 2015.

[2]高容惠 《工业机械手设计》 合肥：合肥工业大学出版社 2014.

[3]王敏 《微车白车身焊接机械手结构及策略优化设计》武汉：武汉理工大学 2012.