大型复杂构件数控焊接机床设计和分析.pdfVIP

第 5期 组 合机 床 与 自动 化 加 工 技 术 NO．5 2013年 5月 M odularM achineTool＆ AutomaticM anufacturingTechnique M ay 2013 文章编号 ：1001—2265(2013)05—0108—03 大型复杂构件数控焊接机床的设计与分析 戴飞铭 ，聂晓根 (福州大学 机械工程及 自动化学院，福州 350108) 摘要 ：针对大型复杂构件焊接及其加工技 术要 求，介绍 了一款双摆轴五轴联动数控焊接机床 的设计 与分析，包括机床总体设计 ，各进给轴设计以及机床结构有限元分析 ，为大行程空间复杂构件数控焊 接机床研制提供 了可靠的技术支持。 关键词 ：数控焊接 ；五轴联动机床 ；A、C摆头回转轴；模态分析 中图分类号 ：TH165；TG659 文献标识码 ：A Design andAnalysisfortheLargeandComplexComponentsNC W eldingM achineTool DAIFei—ming，NIE Xiao—gen (CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation，FuzhouUniversity，Fuzhou350108，China) Abstract：Inresponseto thelargecomplexweldinganditstechnicalrequirements，thedesign andanaly— sisofadoublependulum typeof5一axisCNC weldingmachinetoolisintroduced．Includingdesignofma— chinetool、thedesign ofaxisand finiteelementanalysisofmachine toolstructure．Thisprovidesreliable supportforthedevelopmentofNC weldingmachinewithlargetravelspaceandcomplexcomponents． Keywords：NC weld；5一axisNC machinetool；A ，C axiselectricspindle；modelanalysis 0 引言 1 机床总体方案设计与分析 焊接是应用广泛 的加工工艺 ，手工焊接环境恶 1．1 焊件结构分析与加工运动学分析 劣，对操作者技能要求高且工作强度大 ，随着技术 的 如图 1所示分别为某工程车焊接车身和焊接液 进步，焊接加工越来越 多地采用 自动化焊接装备完 压油箱及其焊缝分布图，由此可知，其焊缝是 由复杂 成。基于方便送丝 ，当前 自动化焊接装备主要采用 的空间线段或曲线构成 ，且焊缝分布在焊件的内、外 焊接机器人。机器人焊接具有工作空间几乎能达到 侧。焊接加工中焊枪姿态是影响焊缝成形和焊接质 一 个球体 ，可 以灵活地完成 空间 曲线接缝 的焊接任 量的一个重要 因素 ，要求焊枪姿态必须满足焊接工 务 ，但是在大行程焊接及复杂形体 内部焊接上存在 艺 、无碰撞及运动过程 中运动平稳等要求。为了实 行程不够和容易产生干涉等不足 。如某工程车焊接 现这些焊接任务 ，在机器人焊接复杂构件 中通常采 车身 ，车身长超过 2m，焊缝不仅分布在车身的外侧 ，