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1、目录第一章 绪论 21.1选题背景 21.2 研究的目的和意义21.3 国内外研究综述3第二章 焊接变位机的主要性能及结构32.1一般焊接设备应具备的性能32.2焊接变位机的分类42.3焊接变位机的主要结构及工作原理52.4焊接变位机的选用原则6第三章 焊接变位机的方案设计73.1焊接变为机的整体方案设计73.2 翻转机构设计83.2.1第一级蜗杆的设计83.2.2第二级蜗轮的设计蜗杆12第四章校核 174.1 各轴转速174.2 各轴的功率174.3 各轴的转矩184.4 齿轮的校核184.5 轴的校核214.6 小齿轮轴承的校核23第五章 控制部分 255.1 控制部分电气原理图255.2
2、 回转机构的控制部分255.3 翻转电机的控制26致谢 27参考文献 28第一章 绪论1.1选题背景焊接技术自发明至今已有百余年的历史，工业生产中的一切重要产品，如航 空、航天及核能工业中产品的生产制造都离不开焊接工艺,并且焊接质量的好坏 直接影响产品质量的好坏以及整机性能。所以改进焊接技术，提高焊接质量对现 代化工业有着重要的作用，其中提高焊接机械化、自动化水平，实现焊接工艺及 装备的现代化是改进焊接质量的一个重要方面。一般来说，当焊件的质量较大或 体积较大时，靠人工改变焊缝位置很不容易，且效率低下，在这样的焊接生产中， 就会遇到焊接变位及选择合适的焊接位置的情况，针对这一实际需要，人们就设
3、 计制造了焊接变位机。合适的变位机能将被焊工件的焊缝转动到最佳位置,从而 提高焊接质量及生产效率，更避免了立焊、仰焊等情况出现。变位机可以使工件 上的接缝处于理想的船形位置或平焊位置，以方便进行焊接，是提高焊接效率和 质量，降低劳动强度的有效工具。另外,选择合适的变位机能降低工人的劳动强 度以及生产成本,加强安全文明生产,有利于现场管理。到如今，焊接变位机不仅 仅是一种焊接辅助设备，它更是与与焊接操作机、焊接滚轮架并称为焊接辅助设 备中三大机。1.2 研究的目的和意义 自从焊接技术发明以来，它便在机械制造工业当中占据着其不可替代的地位，工 业生产中的绝大多数重要产品，如汽车、船舶、飞机等等产品
4、的生产制造都离不 开焊接技术。焊接质量的高低会直接影响产品的整体质量。所以，改进焊接技术， 提高焊接质量对工业现代化起着重要的作用。而焊接变位机正是这样一个可以提 高焊接工艺水平的关键焊接设备。 一般而言，对于加工比较复杂并且质量较重的工件我们很难人为的去改变工件的 焊缝位置。在这个时候焊机变位机就显示了它的优越性，通过对工件的翻转与回 转，焊接变位机可以将被焊工件的各类焊缝调整到最佳位置，从而避免仰焊、立 焊等的出现，提高焊接加工质量。 在现如今的制造业当中焊接机器人的运用越来越广泛，未来能够充分发挥机器人 的高能力，我们经常将机器人与焊接变位机组合使用。焊接变位机已经成为了焊 接机器人工作
5、站不可缺少的一部分，因此我对焊机变位机的研究是有很大现实意 义的。总之，焊接变位机是保证焊接效率和质量，提高焊接生产率，降低劳动强度， 改善工人作业条件，实现机械化、自动化的的有效设备。另外,焊接变位机也能 及生产成本,加强安全文明生产,有利于现场管理。目前，我国的焊接变位机行业 已经开始起步，但是与世界一流水平还有一定的差距。所以，就焊接变位机的重 要性和我国目前焊接变位机的现状来说，对焊接变位机的研究具有重大意义。1.3 国内外研究综述我国的焊接变位机起步较晚，目前处于研究开发阶段，但是在最近的十几年 里也取得了巨大的成就。焊接变位机在我国工程机械行业，有了较大的发展，获 得了广泛的应用。
6、就型式系列和品种规格而言，已问世的，约有十余个系列，百 余品种规格，正在形成一个小行业。焊接变位机按机构形式可分为三类：伸臂式焊机变位机、座式焊机变位机、 双座式焊机变位机。在国际领域，各种各样的焊接变位机的产品有百余种。从技 术角度来看，有普通型的，有无隙传动伺服控制型的。焊接变位机的额定负荷范 围也从 0.1KN 至 18000KN 应有尽有。可以这么说，焊接变位机是一个品种多， 拥有较高技术水平，产品型号齐全的产品。国外在焊接变位机领域比较著名的公司有德国 Severt 公司、美国 Aroson 公司、德国CLOOS公司、日本松下公司。这些公司大多生产伺服控制与机器人 配套的焊接变位机，
7、这些变位机最大的优点就是精准的数字控制，这使得工件的 焊接加工位置变得绝对可控，从而大大提高了加工质量，减少了施焊时间，改善 了操作工人的工作条件。第二章 焊接变位机的主要性能及结构焊接变位机，是在焊接作业中，将焊件回转并倾斜，使焊件上的焊缝置于有 利于施焊的位置的焊件变位机械。焊接变位机主要用于机架、机座、机壳、封头 等非长型焊件的翻转变位，同时还可用于装配、切割、检验、打磨、喷漆等作业。 焊接变位机主要实现工作台的正反回转，并可无级调速，在最大承载条件下保持 其回转速度的波动不超过 5%。变位机能自动倾斜工作台而不抖动、倾覆，并有 限位、自锁功能，并且其回转速度无级调速，变速范围大，调速精
8、度高。 2.1一般焊接设备应具备的性能1) 焊件、焊机变位设备要具有较宽的调速范围，稳定的焊接运行速度以及良 好的结构刚度。2) 对不同尺寸、不同形状的焊件要有一定的适用范围。3) 传动链中，应具备一级反行程自锁传动，以避免动力源突然切断。4) 与焊接机器人和精密焊接配合的焊件变位设备，其到位精度(点位控制) 和运行轨迹精度(轨迹控制)应视焊件大小、工艺方法控制在 0.13mm， 最高达到 0.01mm。5) 回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。6) 良好的接电、接水、接气设施以及导热和通风性能。7) 整体结构要有良好的密封性，以避免焊接飞溅的损伤，对散落其上的焊渣， 药皮等脏物应易清除。8
9、) 焊接变位设备要有联动控制接口和相应的自保护性能，以利于集中控制， 相互协调动作。9）各种焊件变位设备的工作台面上，应刻有安装基线并设有安装槽孔，能方 便的安装各种定位器件和夹紧机构。10）当用于装配的场合时，其工作面要有较高的强度和抗冲击性能。11）当用于电子束、等离子、激光、钎焊场合时，应注意导电、隔磁、绝缘等 方面的特殊要求。2.2焊接变位机的分类 焊接变位机的基本结构形式有伸臂式、座式、双座式三种，其特点、性能、适用 范围各不相同。基本结构结构特点与性能适用范围伸臂式（图 2.3.1）回转工作台安装在伸臂的一端， 伸臂相对于某一倾斜轴成角度回 转，而此倾斜轴位置是固定的，但 有的也可
10、以在小于110的范围内 上下倾斜，也有的伸臂仅绕某一中 心作圆弧运动。该变位机范围与作 业适应性好，但整体稳定性较差。电机驱动：承载能力多 在0.5t以下，适用于小型 焊件的翻转变位。液压驱动：承载能力多 在10t左右，适用于结构 尺寸不是很大但自重较 大的焊件，它们多用于焊 条电弧焊中座式（图 2.3.2）工作台连冋回转机构支撑在两边 的倾斜轴上，工作台以焊接速度回 转，倾斜轴通过扇形齿轮或液压 缸，多在110 140的范围内恒 速倾斜。该机稳定性好，一般不用 固定在地面上，搬移方便。0.550t焊件的翻转变 位，是目前产量最大、规 格最全、应用最广的结构 形式，常与伸臂式焊接操 作机或弧焊
11、机器人配合 使用。双座式（图 2.3.3）工作台坐在“U”形架上，以预 定的焊接速度回转，“U”形架坐在 两侧的机座上，多以恒速或所需的 焊接速度绕水平轴转动。该机不仅整体稳定性好，而且如 果设计得当，焊件安放在工作台上 以后，倾斜运动的重心将通过或接 近倾斜轴线，使倾斜驱动力矩大大50t以上重型大尺寸焊 件的翻转变位，多与大型 门式焊接操作机或伸臂 式焊接操作机配合使用。减少。因此，重型变位机多采用这 种结构。1.回转工作台；N伸臂；3. 嘲轴;电转轴;5_机曲图221伸脅式焊接变位机2.3焊接变位机的主要结构及工作原理焊接变位机的基本结构形式虽然有上述三种，但其派生形式很多，有的变位 机的
12、工作台还具有升降的功能。通用的座式焊接变位机的主要结构如图所示。紀31澤駭位机结輕变位机主要有机架、驱动机构（包括翻转减速机构和旋转减速机构）、回转盘、 导电机构及控制系统组成。（1）机架 变位机架主要包括机座、工作台支架等。这些构件均采用型材焊接 而成。（2）驱动机构 变位机工作台的翻转减速运动采用交流电机经二级蜗杆减速器 驱动，通过齿轮传动实现，使其具有自锁功能，且翻转力矩大，定位可靠。 工作台的回转驱动机构，有交流电机、回转支撑、回转齿轮等组成，交流 电机通过变频调速器，实现无级调速，变速范围大，调速精度高。（3）导电机构 变位机都应设有导电装置，以避免焊接电流通过轴承、齿轮等 传动部件
13、。导电装置的电阻通常不超过lmQ,其容量应满足焊接电流的 要求。（4）控制系统 变位机的控制部分设有供自动焊接用的联动接口。工作台的起 动、停止、旋转均在控制盒上实现远程操作。变位机的电器控制由旋转电 机及翻转电机控制部分组成。2.4 焊接变位机的选用原则 从使用的经济性、时效性出发,应注意以下几点：l）焊件的重量、焊件在工作台上的重心距、偏心距应在变位机的载重图或承 载表的数据范围内，并有一定的裕量。2) 若变位机是用来焊接环焊缝时，应根据焊件的坡口的回转半径和焊接速度 换算出工作台的回转速度，该速度应在变位机的调速范围内。另外，要注 意工作台的回转平稳性是否能够满足工艺的要求。3) 若焊件
14、外轮廓尺寸很大，则需要考虑工作台倾斜时，倾斜角度是否满足使 焊件处于最佳焊接位置的要求；在此倾斜角下是个会出现焊件与地面接触 的现象，若出现此现象，那么除选用工作台离地面间隙更大的变位机外， 还可以采用增加基础高度或设置地坑的办法来解决。4) 变位机上若需要安装气动、电磁夹具以及水冷设施时，应向生产厂家提出 接气、接电、接水的要求。5) 变位机的需用焊接电流应大于焊件施焊工艺所要求的最大焊接电流。 第三章 焊接变位机的方案设计3.1焊接变为机的整体方案设计焊接变位机是改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化、自动化焊接的机械 装置。使用焊接变位机可缩短辅助焊接时间，提高劳动生存率，减轻工人劳动强
15、度，改善焊接质量，并可充分发挥各种焊接方法的效能。本焊接变位机由工作台、回转机构、翻转机构、机座、控制装置、电动机和 焊接导电装置组成。工作台用于工件的停放和固定。在工作台面上开沟槽，表面刻有定位基线， 用于工件的固定和定位。回转机构用于实现工作台的回转，不同的焊件合适的施 焊速度不同，这可以通过控制变频器实现回转机构的无级调速使个工作台得到所 需的回转速度。翻转机构由电动机经减速器，齿轮传动实现倾斜，安装有位置行 程开关精确控制焊件的倾斜角度，使工件到达最有利于施焊的位置。机座用于支 撑其他部件。电动机提供动力。减速器用于减速，这是由于电动机转速太高，而 回转与倾斜转速要很低。3.2 翻转机构设计如图所示，通过电动机经过减速器再经过二级齿轮传动实现工作台的倾斜。翻转电动机参数如下表型号功率效率转速频率额定电压YEJ-160Mllkw0.88146050Hz380V3.2.1第一级蜗杆的设计由于需要一级蜗轮蜗杆具有自锁功能，所以取传动比为 62已知：电动机功率p=llkw，电动机效率0.88，蜗杆转速1460r/min,传动比i=62,工作载荷稳定，工作 15年，一班制。1 选择蜗杆传动类型采用渐开线蜗杆2.
