一种工业机器人大臂加工工艺的制作方法

本发明涉及工业机器人壁加工，尤其涉及一种工业机器人大臂加工工艺。

背景技术：

1、工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。目前，工业机器人正朝向大型化、高精度化发展。常规的工业机器人臂长度大多在2米以内，加工工艺较为简单。

2、现有一款工业机器人大臂如图1-2所示，包括内部中空的大臂本体，大臂本体包括一体成型的上壁板和下壁板，上壁板的顶面和下壁板的底面均为向下凹陷的弧形曲面。

3、上壁板的两端设有中轴线互相平行的第一圆柱部和第二圆柱部。

4、第一圆柱部的顶面为第一端面，第一圆柱部顶面中部设有第一凹槽，第一凹槽的底面为第二端面，第一凹槽的底面中部开有第一不规则通孔，第一不规则通孔的壁面为第三型面，第一圆柱部的底面为第四端面，第一凹槽的底面上第一不规则通孔的四周开设有若干第一通孔，第一圆柱部的外侧壁上沿径向方向向外延伸形成一第一侧板，第一侧板顶面上设有第一圆柱凸起，且第一侧板底面上设有一与第一圆柱凸起相对应的第二凹槽，第一圆柱凸起内开设有具有台阶结构的第二通孔，第一侧板顶面外侧边缘处开设有一第一定位槽，上壁板顶面上靠近第一圆柱部的一侧设有第一蝴蝶结状凸起，第一蝴蝶结状凸起中部设有第二圆柱凸起，第二圆柱凸起的顶面为第五端面。

5、第二圆柱部的顶面为第六端面，第二圆柱部顶面中部设有第三凹槽，第三凹槽的底面为第七端面，第三凹槽的底面中部开有第二不规则通孔，第二不规则通孔的壁面为第八型面，第二圆柱部的底面为第九端面，第三凹槽的底面上第二不规则通孔的四周开设有若干第三通孔，上壁板顶面上靠近第二圆柱部的一侧设有第二蝴蝶结状凸起，第二蝴蝶结状凸起中部设有第三圆柱凸起，第三圆柱凸起的顶面为第十端面，上壁板顶面上第二蝴蝶结状凸起远离第二圆柱部的一侧设有法兰连接凸起，法兰连接凸起的顶面为第十一端面，第十一端面上设有若干第四通孔，上壁板顶面上第二蝴蝶结状凸起靠近法兰连接凸起的一侧设有定位柱，定位柱的顶面为第十二端面，第十二端面中部开有第三定位槽，第十二端面的边缘处开有第四定位槽。

6、下壁板两侧分别开有供第一圆柱部底面和第二圆柱部底面裸露在外的型孔，下壁板底面上向外延伸形成若干平行四边形状凸起，平行四边形状凸起的底面为第十三端面，各平行四边形状凸起的底面上开有第二定位槽。

7、上壁板侧壁上靠近第二圆柱部的一侧设有第二侧板，下壁板侧壁上设有与第二侧板相对应的第三侧板，第三侧板和第二侧板之间留有一定间隙，第二侧板和第三侧板位于大臂本体远离第一侧板的一侧，第三侧板的底面上开设有椭圆形槽，椭圆形槽的底面为第十四端面，椭圆形槽的底面中部开有第五通孔，并在第五通孔两侧各开有一第五定位槽，第二侧板的底面上具有加强凸起，加强凸起的端面为第十五端面，第十五端面上开有第六定位槽，第六定位槽的底面上开有第六通孔，第六通孔、第六定位槽、第五通孔以及椭圆形槽同轴设置，且与第二圆柱部的中轴线平行，第二圆柱部上远离第二侧板的一侧沿径向方向向外延伸有一第四侧板，第二侧板与第二圆柱部之间连接有一第五侧板。

8、相对于常规的工业机器人臂来说，该工业机器人大臂长度达4米，对各端面与对应圆柱部中轴线的垂直度，以及各通孔中轴线相互之间的平行度的加工精度要求更高，加工难度较大，常规的工业机器人臂在加工时，通常利用夹具固定后，加工一侧，然后再翻身加工另一侧，这种工艺对于该工业机器人大臂来说，由于顶面和底面均呈弧形曲面，两面加工时不仅需要不同的夹具进行固定，而且中途还涉及到大臂翻身和重新校准定位固定的操作，不仅加工效率慢，容易造成两侧端面之间平行度差、加工精度低的问题，而且翻身过程中还容易出现工件磕碰、发生安全事故的问题。

9、因此，本发明提出一种工业机器人大臂加工工艺解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种工业机器人大臂加工工艺，提高工业机器人大臂的加工精度和加工效率，避免工件磕碰，提高安全性。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种工业机器人大臂加工工艺，所述工业机器人大臂包括内部中空的大臂本体，大臂本体包括一体成型的上壁板和下壁板，上壁板的两端设有中轴线互相平行的第一圆柱部和第二圆柱部，第一圆柱部的外侧壁上沿径向方向向外延伸形成一第一侧板，上壁板顶面上靠近第一圆柱部的一侧设有第二圆柱凸起，上壁板顶面上靠近第二圆柱部的一侧设有第三圆柱凸起、法兰连接凸起和定位柱，下壁板两侧分别开有供第一圆柱部底面和第二圆柱部底面裸露在外的型孔，下壁板底面上设有若干平行四边形状凸起，上壁板侧壁上靠近第二圆柱部的一侧设有第二侧板，下壁板侧壁上设有与第二侧板相对应的第三侧板，第二圆柱部上远离第二侧板的一侧沿径向方向向外延伸有一第四侧板，第二侧板与第二圆柱部之间连接有一第五侧板，其创新点在于：所述加工工艺包括以下步骤：

3、步骤1、专用夹具设计与制作；根据大臂的结构尺寸，设计专用夹具，要求大臂放置在专用夹具内时，专用夹具的顶面和底面与大臂第一圆柱部中轴线垂直，明确专用夹具上各底面线型支撑螺栓以及各侧面线型支撑螺栓伸入专用夹具内部的位置要求，完成专用夹具制作；

4、步骤2、专用夹具准备；根据专用夹具上各底面线型支撑螺栓伸入专用夹具内部的位置要求，将各底面线型支撑螺栓调整到位，并根据夹具上各侧面线型支撑螺栓伸入专用夹具内部的位置要求，将各侧面线型支撑螺栓调整至与要求位置具有一定距离的预设位置；

5、步骤3、大臂安装；利用吊具将大臂起吊后放入专用夹具内，吊具不脱钩，根据夹具上各侧面线型支撑螺栓伸入专用夹具内部的位置要求，将各侧面线型支撑螺栓调整至要求位置进行预旋紧，调整过程中推动大臂水平移动，大臂下降完全由底面线型支撑螺栓进行支撑，然后以第一侧板为基准，对各底面线型支撑螺栓进行微调，使大臂两侧中轴线处于竖直状态，旋紧各侧面线型支撑螺栓，吊具脱钩，安装专用夹具上的限位杆，旋紧限位杆上的顶紧螺栓，完成大臂安装；

6、步骤4、专用夹具安装；利用吊具将安装好大臂的专用夹具吊起后，安装在卧式加工机床上；

7、步骤5、上壁板加工；以专用夹具顶面为基准，卧式加工机床的转盘带动调整专用夹具朝向，使上壁板朝向卧式加工机床的加工头，卧式加工机床的加工头动作对上壁板进行加工；

8、步骤6、下壁板加工；卧式加工机床的转盘转动180°，带动专用夹具转动使下壁板朝向卧式加工机床的加工头，卧式加工机床的加工头动作对下壁板进行加工；

9、步骤7、专用夹具拆除；卧式加工机床的转盘带动调整专用夹具朝向，使上壁板朝向正上方，将专用夹具连接吊具，将专用夹具吊下，拆卸下专用夹具的限位杆，拧松侧面线型支撑螺栓，取出大臂成品。

10、进一步地，所述卧式加工机床的加工头具有两个，分别为第一加工头和第二加工头。

11、进一步地，所述步骤5中，卧式加工机床的加工头在对上壁板加工时，两个加工头同时动作；

12、第一加工头加工第一圆柱部顶面形成第一端面，在第一端面上转孔后加工形成第二端面和第三型面，然后加工第二圆柱凸起顶面形成第五端面，加工第一侧板顶面形成第一定位槽；

13、第二加工头加工第二圆柱部顶面形成第六端面，在第六端面上转孔后加工形成第七端面和第八型面，然后加工第三圆柱凸起顶面形成第十端面，加工定位柱顶面依次形成第十二端面、第三定位槽和第四定位槽，加工法兰连接凸起顶面依次形成第十一端面和第四通孔。

14、进一步地，所述步骤6中，卧式加工机床的加工头在对下壁板加工时，两个加工头同时动作；

15、第一加工头加工第一圆柱部底面形成第四端面，并在第四端面上钻孔形成第一通孔，然后加工第一侧板形成第二通孔，最后加工平行四边形状凸起端面形成第十三端面后，在第十三端面上钻孔形成第二定位槽；

16、第二加工头加工第二圆柱部底面形成第九端面，并在第九端面上钻孔形成第三通孔后，然后在第三侧板上钻孔形成第五通孔，加工第五通孔的内壁向外扩径形成第十四端面，之后在第十四端面上加工形成第五定位槽，第三侧板加工完成后，第二加工头穿过第五通孔，对第二侧板的加强凸起端面加工形成第十五端面，然后在第十五端面上依次加工形成第六定位槽和第六通孔。

17、进一步地，所述专用夹具为分体式结构，包括第一端部框体、中部框体和第二端部框体，第一端部框体和第二端部框体分别可拆卸连接在中部框体两侧，并与中部框体配合形成开口朝上的大臂容置腔；

18、第一端部框体对应放置大臂的第一圆柱部，第一端部框体外侧壁上远离中部框体的一侧设有用于连接卧式加工机床转盘的第一圆盘，第一圆盘中轴线水平设置，第一端部框体的底面上开有用于加工第一圆柱部底面的第一加工孔、以及用于在第一侧板上加工第二通孔的第二加工孔，第一端部框体的内侧壁上设有用于支撑第一侧板的水平设置的基准支撑台面，第一端部框体顶面上靠近第一圆盘的一侧为水平设置的第一基准面；

19、第二端部框体对应放置大臂的第二圆柱部，第二端部框体外侧壁上远离中部框体的一侧设有用于连接卧式加工机床转盘的第二圆盘，第二圆盘与第一圆盘同轴设置，第二端部框体的底面上开有用于加工第二圆柱部底面以及第三侧板、第二侧板的第三加工孔，第二端部框体内侧壁上设有与第四侧板、第五侧板分别对应的第一支撑台面和第二支撑台面，第一支撑台面和第二支撑台面均水平设置，第二端部框体顶面上靠近第二圆盘的一侧为水平设置的第二基准面，第二基准面与第一基准面处于同一水平面；

20、中部框体的底面水平设置，为第三基准面，中部框体的底面上开有穿过用于加工平行四边形状凸起的第四加工孔，中部框体上方设有两个并列设置的限位杆，两个限位杆各自通过连接螺栓安装在中部框体的顶面上。

21、进一步地，所述专用夹具还包括底面线型支撑螺栓组件、侧面线型支撑螺栓组件、顶紧螺栓组件以及水平定位螺栓组件。

22、进一步地，所述底面线型支撑螺栓组件包括中轴线均竖直设置的一对第一底面线型支撑螺栓、一对第二底面线型支撑螺栓、第三底面线型支撑螺栓以及第四底面线型支撑螺栓，第一底面线型支撑螺栓和第二底面线型支撑螺栓分别安装在中部框体底部长轴方向的两侧，并同时对大臂下壁板底面进行支撑，第三底面线型支撑螺栓安装在第一支撑台面对第四侧板进行支撑，第四底面线型支撑螺栓安装在第二支撑台面上对第五侧板进行支撑。

23、进一步地，所述侧面线型支撑螺栓组件具有两个，且分别设置在专用夹具幅宽方向的两侧，侧面线型支撑螺栓组件包括依次设置且中轴线水平设置的第一侧面线型支撑螺栓、第二侧面线型支撑螺栓、第三侧面线型支撑螺栓、第四侧面线型支撑螺栓和第五侧面线型支撑螺栓，第一侧面线型支撑螺栓和第二侧面线型支撑螺栓安装在第一端部框体上，第三侧面线型支撑螺栓安装在中部框体中部，第四侧面线型支撑螺栓和第五侧面线型支撑螺栓安装在第二端部框体上。

24、进一步地，所述顶紧螺栓组件包括中轴线竖直设置的第一顶紧螺栓和第二顶紧螺栓，第一顶紧螺栓和第二顶紧螺栓分别安装在两个限位杆的中部。

25、进一步地，所述水平定位螺栓组件包括中轴线竖直设置的第一水平定位螺栓、第二水平定位螺栓和第三水平定位螺栓，第一水平定位螺栓安装在基准支撑台面上第一侧板靠近中部框体的一侧，第二水平定位螺栓安装在第一支撑台面上第四侧板外侧，第三水平定位螺栓安装在第二支撑台面上第五侧板外侧。

26、本发明的优点在于：

27、本发明的加工工艺利用专用夹具对工业机器人大臂进行固定，在安装大臂前，提前将底面线型支撑螺栓调整到位，并将各侧面线型支撑螺栓调整至预设位置，在大臂吊入专用夹具后，通过侧面线型支撑螺栓调整至要求位置进行预旋紧，实现大臂进行水平定位，然后大臂下降完全由底面线型支撑螺栓支撑，然后以第一侧板为基准，对各底面线型支撑螺栓进行微调，使大臂两侧中轴线处于竖直状态，对大臂进行竖直定位，然后利用限位杆、顶紧螺栓、侧面线型支撑螺栓和底面线型支撑螺栓相互配合，将大臂固定在专用夹具内，整个过程有效提高了大臂在专用夹具内的安装精度和安装效率，大臂安装完成后，将专用夹具安装在卧式加工机床的转盘上，由转盘带动专用夹具转动调整大臂朝向，从而实现一次装夹完成所有加工，从而有效提高了工业机器人大臂的加工精度和加工效率，减少了大臂吊装次数，有效避免工件磕碰，提高了安全性。

28、本发明通过在第一端部框体的内侧壁上设有用于支撑第一侧板的水平设置的基准支撑台面，大臂放置在专用夹具内时，通过观察第一侧板的底面与基准支撑台面的贴合紧密程度，直观判断大臂各圆柱部中轴线是否处于竖直状态，从而方便大臂位置调整。

29、本发明通过在第一端部框体和第二端部框体设置第一基准面和第二基准面，方便卧式加工机床根据两个基准面调整专用夹具朝向，提高加工精度。

30、本发明中通过设置水平定位螺栓组件，在大臂吊入专用夹具内时，对大臂进行限位，使大臂更容易调整至要求位置，同时避免大臂与专用夹具之间发生磕碰。