《优秀毕业设计载重20t工件进行全位置焊接的焊接变位机设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《优秀毕业设计载重20t工件进行全位置焊接的焊接变位机设计（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要焊接变位机也已成为制造业的一种不可缺少的设备，在焊接领域把它划为焊接辅助机。就型式系列和品种规格而言，已问世的，约有十余个系列，百余个品种规格，正在形成一个新兴行业。但是，有关焊接变位机的基本概念、型式与分类、主要技术参数等，存在不统一的问题。本题目是设计能载重20 t工件，进行全位置焊接的变位机械。主要内容是关于焊接时机械的回转翻转的设计与校核、电机选择、减速器的选择、各个轴和齿轮轴承的确定以及校核等等。设计的具体过程是根据给定的技术参数，选择合适的电机，设计翻转和回转机构。回转设计时首先选择合适的传动比，再分配传动比，选择减速器和电机时要保证产生的力矩大于工件回转的最大阻力距，然后进行
2、设计。翻转设计时选择减速器和电机时也要保证产生的力矩大于工件翻转的最大阻力距，对两级齿轮分配合适传动比，进行齿轮和轴的设计。并选择合适的轴承与联轴器。选用的方法主要是机械设计的相关知识，使用到的有材料力学、金属工艺学、Autocad、Ansys等。关键词：焊接变位机 机械设计 Ansys分析AbstractWelding conjugation plane has become an indispensable manufacturing equipment , which is zoned welding assistant engine in the welding area. Patte
3、rns and varieties of specifications on the series, has been developed, some over 10 series, more than 100 varieties of specifications, a newly emerging industries. However, the welding machine conjugation basic concepts, patterns and classification, the main technical parameters, there are not unifo
4、rm. This topic is designed to load 20t working, welding locations throughout the conjugation machinery. Mainly on the subject of welding, mechanical rotation turnover of design and checking, the electrical options, reducer selection, various axis and the gear bearings and determine accuracy, and so
5、on. The design process is based on the given technical parameters, choosing appropriate motor, and designing the rotation and turnover mechanism. In the design of rotation mechanism, first choosing appropriate drive ratio, then distribute the drive ratio, ensure that the generated torque is bigger t
6、han the maximum resistance torque when choosing reducer and motor, then design. In the design of turnover mechanism, ensure that the generated torque is bigger than the maximum resistance torque when choosing reducer and motor, distribute appropriate drive ratio for two-stage gears, then design the
7、gears and axis. Choosing proper bearings and couplings. The method chosen mainly is mechanical design knowledge, the use of the material mechanics, metal crafts science, Autocad，Ansys.Keyword: welding positioner, mechanical design, analysis of Ansys第1章 绪论1.1 关于焊接变位机的几个定义和基本的要求1.1.1 焊接变位机的定义在焊接过程中，我们
8、经常会遇到焊接变位以及选择合适的焊接位置的情况，为了解决这一问题，焊接变位机也就理所应当的出现了。它可以通过工作台的回转和翻转，使待焊处置于合适位置，很好的和焊接设备结合使用，实现焊接的自动化，机械化，提高生产效率和焊接质量。概括来讲，焊接变位机就是移动工件，使之待焊部位处以合适易焊接的位置的焊接辅助设备。选择合适的焊接变位机能提高焊接质量及生产效率，降低工人的劳动强度及生产成本，加强安全文明生产，有利于现场管理。特别是入世的冲击，工程机械市场竞争将会越来越激烈，国内企业必须适应形势，通过焊接变位机等基础设备投入达到生产能力的革命。1.1.2 焊接变位机的类型和特点焊接变位机按结构形式可分为三
9、类：（1） 伸臂式焊接变位机图1 伸臂式焊接变位机1-回转工作台 2-伸臂 3-倾斜轴 4-转轴 5-机座该机多为电动机驱动，承载能力在0.5t以下，适用于小型罕见的翻转变位。也有液压驱动的，承载能力多在10t左右，适用于结构尺寸不大，但自重较大的焊件。伸臂式的焊接变位机在手工焊中应用较多。（2） 座式焊接变位机图2 座式焊接变位机1-回转工作台 2-倾斜轴 3-扇形齿轮 4-机座座式焊接变位机工作台有一个整体翻转的自由度。可以将工作翻转到理想的焊接位置进行焊接。另外工作台还有一个旋转的自由度。该种变位机已经系列化生产，主要用于一些管，盘的焊接 。该机稳定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，
10、适用于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。常与伸缩臂式焊接操作机或弧焊机器人配合使用。（3） 双座式焊接变位机图3 双座式焊接变位机1- 工作台 2-型架 3-机座 4-回转机构 5-倾斜机构双座式焊接变位机适用于50t以上大尺寸焊件的翻转变位。在焊接作业中，常与大型门式焊接操作机或伸缩臂式焊接操作机配合使用。焊接变位机的基本结构形式虽只有上述三种，但其派生形式很多，有些变位机的工作台还具有升降功能，如图4。图4 变位器的派生形式示意图1工作台 2轴承 3机座 4推举液压缸 5伸臂1.1.3 焊件变位机械类型焊件变为机械的主要功能是实现焊件的回转，翻转，或
11、者既能翻转又能回转，使工件处于最便于装配和焊接的位置。包括：焊接翻转机、焊接回转台、焊接滚轮架、焊接变位器1.1.4 焊接变位机的应用场合 焊接变位机主要用于机架、机座、机壳、法兰、封头等非长形焊件的翻转变位。1.1.5结构件焊接变位机的选型根据焊接结构件的结构特点选择合适的焊接变位机。如：装载机后车架、压路机机架可用双立柱单回转模式，装载机的前车架可选型双回转式，装载机铲斗焊接变位机可设计成型双回转式，挖掘机车架、大臂等可用双座式头尾双回转型式，对于一些小总成焊接件可选取目前市场上已系列化生产的座式通用变位机。根据手工焊接作业的情况，所选的焊接变位机能把被焊工件的任意一条焊缝转到平焊或船焊位
12、置，避免立焊和仰焊，保证焊接质量。选择开敞性好，容易操作，结构紧凑占地面积小的焊接变位机，工人操作高度尽量低，安全可靠。工装设计要考虑工件装卡简单方便。工程机械大型的焊接结构件变位机的焊接操作高度很高，工人可通过垫高的方式进行焊接。焊接登高梯的选取直接影响焊接变位机的使用，视高度情况可用小型固定式登高梯、三维或两维机械电控自动移动式焊接升降台。 1.2 焊接变位机的变位在设计变位机的时候，除了主自由度外，还应该考虑辅助的变位自由度，回转、翻转是主自由度，可以添加上升等自由度。对于一些焊接位置简单的焊件，用简单的回转自由度就可以解决，但是对于位置复杂的构件必须有不同的自由度。为了解决这个问题，出
13、现了使用不同的变位机联合使用，增加焊接的自由度。1.3 变位机械中的机械传动机构的选择设计电力驱动的变位机方案时，需要选择从电机到工作台之间的机械传动方式和相应的传动机构。在选择之前必须根据装配和焊接工艺过程的特点明确下列要求：A 对变位机械的功能要求 指变位机械应该能实现什么动作，如平移、升降或者回转等。如果是平移，是直线平移还是曲线平移；如果是回转运动，是连续回转还是间歇翻转等。B 对运动速度的要求 必须明确是快速还是慢速，是恒速还是变速，是有级变速还是无级变速。C 对传动平稳性和精度的要求 例如，用于自动焊接的变位机，就要求传动具有较高的精度，这时就可以选择蜗杆传动和齿轮传动。D 对自锁
14、、过载的保护，吸振等能力的要求 一般升降用的或翻转用的以及有倾覆危险的传动，为了安全，传动机构必须有自锁能力。传动方式和其相应的传动机构可能有多个，这时就要从它们之间的传动功率大小、尺寸紧凑程度，传动效率高低和制造成本来综合考虑后择优选定了。1.4 焊接变位机械应具备的性能通用的焊接变位机械应具备的性能是1：（1）焊接变位机械和焊机变位机械要有较宽的调速范围焊接运行速度，以及良好的结构刚度。（2）对尺寸和形状各异的焊件，要有一定的适用性。（3）在传动链中，应具有一级反行程自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件因重力作用而发生事故。（4）与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件变位机械，视焊件大小
15、和工艺方法的不同，其到位精度(点位控制)和运行轨迹精度(轮廓控制)应控制在0.12mm之间，最高精度应可达0.01mm。（5）回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。（6）有良好的接电、接水、接气设施，以及导热和通风性能。（7）整个结构要有良好的密闭性以免焊接飞溅物的损伤，对散落在其上的焊渣、药皮等物应易被清除。（8）焊接变位机械要有联动控制接口和相应的自保护功能集中控制和相互协调动作。（9）工作台面上应刻有安装基线，装各种定位工件和夹紧机构。（10）兼作装配用的焊件变位机械抗冲击性能。并设有安装槽孔，能方便地按其工作台面要有较高的强度和抗冲击性能。（11）用于电子束焊、等离子弧焊、激光焊和钎焊的焊件变位机械，应满足导电、隔磁、绝缘等方面的特殊要求。1.5 国内外焊接变位机的发展本文不是研究国内外焊接变位机发展情况的专著。从上述研究目的出发，在此仅做简介。一般说来，生产焊接操作机、滚轮架、焊接系统及其他焊接设备的厂家，大都生产焊接变位机；生产焊接机器人的厂家，大都生产机器人配套的焊接变位机。但是，以焊接变位机为主导产品的企业，非常少见。德国Severt公司，美国Aroson公司，我国天津鼎盛工程机械有限公司等，算是比较典型的生产焊接变位机的企业。德国的CLOOS、奥地利igm、日本松下机器人公司等，都生产伺服控制与机器人配套的焊接变位机。以下仅就变位机型式、第一主参数等做些介绍。
