《工业机器人工装设计》教学大纲一、项目的性质、地位与任务本项目是工业机器人技术的专业核心课，是一门既有夹具设计理论又有较强实用性的专业技术课，为学生学习后续课程完成课程设计等奠定基础。

在自动控制程度越来越高的趋势下，对工装夹具设计提出了更高的要求。

与机器人的配合形式出现在现代工业生产中，常见的用法是机床上下料、工件拆码垛、焊接、研磨等自动化无人工厂中。

本课程通过对工装夹具中夹具设计、电气控制的学习，培养学生的工装设计能力和应用能力。

项目的主要任务：通过学习工装夹具的定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等设计方案；理解焊接、码垛等机器人工装夹具，掌握工业机器人常用的夹具设计方案，并能独立设计工装夹具。

二、教学基本要求通过本项目的学习，应达到以下要求：1.能设计简单的工装夹具体2.根据实际生产要求，分析并设计或改进工业机器人工装夹具。

3.能灵活进行工装夹具的电气控制设计并安装调试三、教学学时分配表第一部分焊接机器人结构和基本编程操作任务一第一章焊接机器人介绍……4学时本任务教学目的和要求：了解焊接机器人的基本结构，理解机器人工作远看i，掌握机器人的安全操作要求。

重点和难点：焊接机器人的基本结构。

第一节焊接机器人技术参数及规格一、机器人本体二、机器人焊接电源三、焊接机器人设备构成第二节机器人工作原理一、控制原理和动作原理二、机器人示教再现三、机器人运动数据第三节机器人安全条例及操作规程一、机器人安全条例二、机器人操作规程实训项目1 更换焊丝（4学时）（1）目的要求：通过对焊丝进行更换，掌握焊丝的更换手法。

（2）掌握要点：焊丝更换的步骤和注意事项（3）实验内容：以ABB焊接机器人为实训设备，在焊接机器人上进行焊丝更换。

任务二第二章示教器使用……2学时本任务教学目的和要求：掌握示教器的功能。

重点和难点：示教器的使用。

第一节示教器主要功能一、认识示教器二、示教器开关及按钮三、显示窗口及菜单图标第二节示教器的操作一、示教器持握姿势二、示教器屏幕上的操作三、在线帮助系统实训项目2 机器人对点练习……4学时（1）目的要求：通过示教器的手动操作，熟练示教器的点动操作。

（2）掌握要点：示教器的使用方法和使用守则（3）实验内容：以ABB焊接机器人为实训设备，利用示教器对机器人进行点动控制练习。

任务三第三章示教（Teach）模式……4学时本任务教学目的和要求：通过示教模式的操作，了解其基本编程方法。

重点和难点：在示教模式下进行编程的方法。

第一节示教模式的操作一、闭合伺服电源二、移动机器人三、转换坐标系第二节示教编程方法一、示教编程的操作流程二、插补概念和示教点三、直线示教四、圆弧示教五、直线摆动示教六、圆弧摆动示教七、跟踪操作八、其他编辑功能九、示教误差第三节示教编程工作案例实训项目3 机器人焊字……6学时（1）目的要求：通过示教器的编程，实现焊接机器人焊字操作。

（2）掌握要点：示教器编程（3）实验内容：以ABB焊接机器人为实训设备，焊接给定的字体。

任务四第四章弧焊机器人与编程……2学时本任务教学目的和要求：通过robotstudio软件进行编程仿真。

重点和难点：robotstudio软件的使用。

第一节弧焊机器人系统及指令第二节平板堆焊与编程实训项目4 板与圆管焊接……6学时（1）目的要求：通过板与圆管焊接的焊接过程，掌握基本的焊接编程和焊接工艺。

（2）掌握要点：板与圆管焊接的工艺（3）实验内容：以ABB焊接机器人为实训设备，对板与圆管焊缝进行编程，并焊接。

任务五第五章典型接头的焊接与编程……4学时本任务教学目的和要求：以典型接口为例，对焊接机器人进行编程。

重点和难点：根据实际的接口进行机器人编程。

第一节平板对接接头的焊接与编程第二节圆管对接接头的焊接与编程实训项目5 圆管对接焊接……4学时（1）目的要求：通过圆管对接焊接的操作，掌握圆管对接的工艺方法和编程。

（2）掌握要点：圆管对接焊接的编程及注意事项（3）实验内容：以ABB焊接机器人为实训设备，先分析工艺方法，然后编写焊接程序，进而圆管对接焊缝焊接。

任务六第六章工业机器人的离线编程……4学时本任务教学目的和要求：通过robotstudio软件对工业机器人进行离线编程仿真。

重点和难点：离线编程的仿真。

实训项目6 平板对接对层焊……6学时（1）目的要求：通过平板对接焊接的操作，掌握平板对接的工艺方法和编程。

（2）掌握要点：平板对接焊接的编程及注意事项（3）实验内容：以ABB焊接机器人为实训设备，先分析工艺方法，然后编写焊接程序，进而平板对接焊缝焊接。

任务七第七章等离子弧切割机器人与编程……4学时本任务教学目的和要求：等离子弧切割机器人的基本操作和焊接编程。

重点和难点：编程系统指令的灵活运用。

第一节等离子弧切割机器人系统及指令第二节L形钢板切割与编程实训项目7 焊缝平移……6学时（1）目的要求：通过焊缝平移焊接的操作，掌握焊缝平移焊接的工艺方法和编程。

（2）掌握要点：焊缝平移焊接的编程及注意事项（3）实验内容：以ABB焊接机器人为实训设备，先分析工艺方法，然后编写焊接程序，进而焊缝平移焊接。

任务八第八章机器人设备日常检查与保养……2学时本任务教学目的和要求：了解机器人日常检查与保养，掌握保养手法锻炼。

重点和难点：焊枪检查、送丝机构检查保养。

第一节机器人日常检查与保养一、机器人本体检查与保养二、控制装置及示教器检查与保养三、连接电缆检查与保养第二节焊机日常检查与保养一、焊接电源检查与保养二、焊枪检查与保养三、送丝机检查与保养实训项目8 机器人操作综合能力测试……4学时（1）目的要求：通过机器人操作考试，掌握焊接机器人的编程及操作（2）掌握要点：机器人综合能力运用（3）实验内容：以ABB焊接机器人为考核设备，测试学生机器人综合运用的能力。

第二部分工业机器人工装设计任务九绪论……2学时本任务教学目的和要求：了解焊接工装的组成分类，掌握工装特点和工装设计原则。

重点和难点：工装设计的原则。

一、焊接工装的组成与分类二、焊接工装的作用三、焊接工装的特点四、焊接机械装备的设计原则和应注意的问题五、焊接工装与焊接生产过程低成本机械化和自动化任务十第一章焊件的定位原理及定位器设计……4学时本任务教学目的和要求：了解焊件的定位原则，常用的定位器，熟练掌握工装夹具定位方案。

重点和难点：工装夹具定位方案的设计方法。

第一节焊件的定位原则一、六点定则原理二、焊件在夹具中的定位方法三、 N-2-1定位原理第二节定位方法及定位器与夹具体一、基准的概念二、焊件以平面定位三、焊件以圆孔定位四、焊件以外圆柱定位五、组合表面的定位六、型面的定位七、定位器八、夹具体第三节焊接工装夹具定位方案的设计方法及步骤一、定位基准的确定二、定位器结构及布局的确定三、定位原理的应用四、确定定位器的材料及技术要求任务十一第二章焊接工装夹具……8学时本任务教学目的和要求：了解夹具装置的组成分类，掌握焊件夹紧力的计算，掌握常见的几种夹紧机构的应用。

重点和难点：常见夹紧机构的特点和应用方面。

第一节对夹紧装置的基本要求一、夹紧装置的组成二、夹紧装置的分类三、夹紧装置的基本要求第二节焊件所需夹紧力的确定一、板材焊接时夹紧力的确定二、梁式构件焊接时所需夹紧力的确定三、定位及夹紧符号的标注第三节手动夹紧机构一、手动夹紧机构的分类及特点二、楔块夹紧机构三、螺旋夹紧机构四、圆偏心夹紧机构五、弹簧夹紧机构第四节复合夹紧机构一、杠杆夹紧机构二、杠杆-铰链夹紧机构三、偏心轮-杠杆夹紧机构第五节柔性夹紧机构一、柔性夹具二、组合夹具三、专用夹具四、焊接专用组合夹具实例分析任务十二第三章焊接工装夹具的动力装置……6学时本任务教学目的和要求：掌握焊接工装夹具的气压传动、液压传动、磁力、真空、电动夹紧装置。

重点和难点：各种动力装置的使用。

第一节气压传动装置一、气压传动系统的特点二、汽缸的类型及其出力计算第二节液压传动装置一、液压传动装置的特点二、液压缸的类型及其出力计算第三节气动和液压传动装置的选择第四节磁力、真空夹紧装置一、磁力夹紧装置二、真空夹紧装置第五节电动夹紧装置一、概述二、电动机容量的选择实训项目9 传动装置的认识和操作……6学时（1）目的要求：通过气压传动、液压传动、磁力、真空、电动夹紧装置操作，掌握气压传动、液压传动、磁力、真空、电动夹紧装置的控制方式及常用的方面。

（2）掌握要点：气压传动、液压传动、磁力、真空、电动夹紧装置的优缺点和应用（3）实验内容：在气压传动、液压传动、磁力、真空、电动夹紧装置相关的实训台进行实训。

任务十三第四章焊接工装夹具的设计方法……4学时本任务教学目的和要求：掌握焊接工装夹具的设计原则和步骤。

重点和难点：焊接工装夹具的设计原则和步骤。

第一节焊接工装夹具的设计原则一、工艺性原则二、经济性原则三、可靠性原则四、艺术性原则第二节焊接工装夹具的设计步骤与内容一、焊接工装夹具的设计步骤二、装配及焊接夹具的设计任务十四第五章焊接变位机械……4学时本任务教学目的和要求：了解焊接变位机械的分类，掌握常用的变位机械。

重点和难点：常用的变位机械的结构。

第一节概述一、焊接变位机械的分类二、焊接变位机械应具备的性能第二节焊件变位机械一、焊接变位机二、焊接滚轮架三、焊接翻转机四、焊接回转台第三节焊机变位机械一、焊接操作机二、电渣焊立架第四节焊工变位机械一、焊工升降台的结构二、焊工升降台的驱动及主要参数三、肘臂式和套筒式焊工升降台任务十五第六章焊接机器人与焊件变位机械……2学时本任务教学目的和要求：了解焊接机器人的基本组成及传动控制特性，掌握焊接机器人用的焊接变位机械。

重点和难点：焊接机器人用的焊接变位机械。

第一节焊接机器人一、焊接机器人概述二、焊接机器人的组成及腕、臂部的传动控制特征三、采用焊接机器人的注意事项第二节焊接机器人用的焊件变位机械一、焊件变位机械与焊接机器人的运动配合及精度二、焊件变位机械的结构及传动三、弧焊机器人焊接工装夹具的设计原则四、焊接机器人工作站应用任务十六第七章焊接工装夹具实例……4学时本任务教学目的和要求：了解汽车焊接夹具的用法，掌握自动化焊接工装设计。

重点和难点：自动化焊接工装设计。

第一节汽车装焊夹具一、汽车装焊夹具的特点二、车门装焊夹具三、车身装焊夹具第二节自动化焊接工装一、汽车消声器纵缝自动化焊接工装二、马鞍埋弧自动焊专机实训项目10 焊接工装夹具的认识……4学时（1）目的要求：通过对多种工装夹具的认知，掌握常用的工装夹具设计。

（2）掌握要点：汽车焊接等工装夹具的设计（3）实验内容：通过多样的工装夹具的分析，对工装夹具设计有更明确的方向。