1.0t普通座式焊接變位機(jī)工裝設(shè)計(jì)【含19張CAD圖紙】

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在焊接過(guò)程中，我們經(jīng)常會(huì)遇到焊接變位以及選擇合適的焊接位置的情況，為了解決這一問(wèn)題，焊接變位機(jī)就理所應(yīng)當(dāng)?shù)某霈F(xiàn)。它可以通過(guò)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，使待焊處置于合適位置，很好的和焊接設(shè)備結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)焊接的自動(dòng)化，機(jī)械化，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。概括來(lái)講，焊接變位機(jī)就是移動(dòng)工件，使之待焊部位處于合適的位置的焊接輔助設(shè)備?，F(xiàn)在我國(guó)生產(chǎn)變焊接的廠家已經(jīng)不少，但都不成規(guī)模。以變位機(jī)為主導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)展起來(lái)的企業(yè)，尚未形成。天津鼎盛公司工程機(jī)械有限公司、無(wú)錫市陽(yáng)通機(jī)械設(shè)備有限公司、長(zhǎng)沙海普公司、威達(dá)自動(dòng)化設(shè)備有限公司等單位生產(chǎn)的變位機(jī)在國(guó)內(nèi)占有較大市場(chǎng)。到2010年，國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)的變位機(jī)產(chǎn)品約130余種規(guī)格。然而在國(guó)際上，包括各種功能的產(chǎn)品在內(nèi)，有百余種系列。在技術(shù)上有普通型的，有無(wú)隙傳動(dòng)伺服控制型的；產(chǎn)品的額定負(fù)荷范圍達(dá)到0.1KN～18000KN。 在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家，焊接變位機(jī)已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，并由專門(mén)廠家生產(chǎn)，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，品種規(guī)格齊全，不僅有各種結(jié)構(gòu)形式的通用焊接變位機(jī)，也有配合焊接機(jī)器人使用的高精度變位機(jī)。比較有名的國(guó)外公司有：瑞典的ESAB、意大利的ANSALDO、德國(guó)的CL00S、奧地利的IGM、美國(guó)的LINCOLN和日本的 機(jī)械株式會(huì)社 。他們的產(chǎn)品，我國(guó)都有引進(jìn)，其中以引進(jìn)ESAB公司的較多，蘭州石油化工機(jī)器廠在1991年就引進(jìn)了該公司生產(chǎn)的30t焊接變位機(jī)；四川東方鍋爐廠為了核電站反應(yīng)容器的生產(chǎn)，1997年也從該公司引進(jìn)了100t的焊接變位機(jī)，長(zhǎng)春焊機(jī)廠還從日本引進(jìn)了生產(chǎn)焊接變位機(jī)的技術(shù)。配合焊接機(jī)器人使用的焊接變位機(jī)，在我國(guó)幾乎都是作為焊接柔性加工單元(FMC)和柔性加工系統(tǒng)(FMS)的組成部分一并引進(jìn)的。據(jù)1995年的不完全統(tǒng)計(jì)，已引進(jìn)約200多臺(tái)，主要用于汽車、工程機(jī)械等有關(guān)結(jié)構(gòu)的焊接。 我國(guó)引進(jìn)的焊機(jī)器人柔性加工單元中的變位機(jī)，也是針對(duì)特定產(chǎn)品研制的，因此價(jià)格較昂貴，而技術(shù)培訓(xùn)及售后服務(wù)卻不理想。在技術(shù)方面，我國(guó)許多工廠引進(jìn)的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)己具有機(jī)器人與變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的功能。這對(duì)一些空間曲線或較復(fù)雜的焊縫可以始終保持在最佳位置下進(jìn)行焊接，以提高焊接質(zhì)量，并能一次起弧就焊完整條焊縫，以提高效率。但是有關(guān)技術(shù)卻往往為外方廠家所壟斷，我們并不掌握。從提高我國(guó)焊接生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化水平的角度出發(fā)，必須加大科研投入，研制高性能的焊接機(jī)器人與配套變位設(shè)備，力求在自動(dòng)化焊接領(lǐng)域在國(guó)際上占有一席之地。 研究?jī)?nèi)容 本焊接變位機(jī)由工作平臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置組成。 ㈠工作臺(tái) 它用于工件的停放和固定。在臺(tái)面上開(kāi)溝槽，表面經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀處理后增大了摩擦，一方面配合夾具固定工件，一方面也增大了表面的摩擦。 ⑴工作盤(pán)為直徑Φ3000的圓盤(pán) ⑵用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成，在受力部位作了加強(qiáng)處理；退火處理，消除應(yīng)力后加工。 ⑶工作盤(pán)固定在專業(yè)回轉(zhuǎn)體上，保證穩(wěn)定地承載和回轉(zhuǎn)。 ㈡回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) ⑴工作臺(tái)固定在大型回轉(zhuǎn)支承上，保證額定載荷下的承載及回轉(zhuǎn)平衡；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，便于焊頭對(duì)工件進(jìn)行環(huán)形焊接。 ⑵工作臺(tái)底部采用型材焊接成形，在受力部位作加強(qiáng)處理，工作臺(tái)焊后進(jìn)行去應(yīng)力處理，變形小。 ⑶工作臺(tái)固定在回轉(zhuǎn)支承上，從而保證穩(wěn)定回轉(zhuǎn)。采用回轉(zhuǎn)支承承載，固有承載能力大，回轉(zhuǎn)精度高的特點(diǎn)。 ⑷轉(zhuǎn)支承采用“單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承”（型號(hào)為012. 60. 2000 . ）由專業(yè)廠家生產(chǎn)。具有結(jié)構(gòu)合理、剛性好、自重輕、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 ⑸工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)由交流電機(jī)通過(guò)雙級(jí)擺線針輪減速器驅(qū)動(dòng)，減速器輸出小齒輪與回轉(zhuǎn)嚙合，從而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)。 ⑹驅(qū)動(dòng)小齒輪采用40Cr材質(zhì)，并經(jīng)調(diào)質(zhì)，齒面淬火處理，從而滿足高強(qiáng)度的傳遞使用。 ⑺驅(qū)動(dòng)采用交流變頻無(wú)極調(diào)速，范圍廣，以保證在較寬調(diào)速范圍內(nèi)的恒扭矩輸出。 ⑻整個(gè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在箱型結(jié)構(gòu)的橫梁翻轉(zhuǎn)框上，橫梁對(duì)工件進(jìn)行支撐承載，并將工件的重量通過(guò)橫梁傳遞到兩邊立柱支架上，能承受大的沖擊載荷和扭曲力。采用箱型機(jī)構(gòu)可以有效承載和抗扭能力。 ㈢翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) ㈠翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可使工件產(chǎn)生俯仰運(yùn)動(dòng)，改變工件的位置便于焊接； ⑵采用圓弧硬齒面蝸輪蝸桿減速器具有承載能力大，看沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，但成本是普通蝸輪蝸桿減速器的2-3倍。 ⑶翻轉(zhuǎn)工作原理：電磁制動(dòng)電機(jī)-減速器-齒輪-大齒盤(pán)-工件，由大直徑和大模數(shù)的雙齒盤(pán)才實(shí)現(xiàn)工件的翻轉(zhuǎn)，平穩(wěn)可靠、承載效果好。 ⑷翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的小齒輪與傘齒嚙合，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)； ㈣底座 ⑴機(jī)架采用型材焊接而成結(jié)構(gòu)牢固可靠，是整個(gè)設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu) ⑵為了保證強(qiáng)度，我們將底座聯(lián)接為整體，內(nèi)部行腔根據(jù)受力的情況焊接加強(qiáng)筋； ⑶底座的延伸支架腿長(zhǎng)度應(yīng)該達(dá)到超過(guò)其最大重心距的要求 ㈤工作機(jī)需要電動(dòng)機(jī)輸入功率才能工作 一般原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)不直接相連，而是通過(guò)在兩者之間設(shè)置一個(gè)中間裝置，稱這個(gè)中間裝置為傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)稱傳動(dòng)；在機(jī)械中，傳動(dòng)裝置的功用是根據(jù)工作機(jī)的工作提要實(shí)現(xiàn)某種減速、增速、變速、或改變運(yùn)動(dòng)形式的功能。工程實(shí)踐表明，傳動(dòng)裝置是機(jī)械中重要的組成部分，在整機(jī)的成本和重量中占有很大的比重，并在很大程度上決定整機(jī)的技術(shù)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。因此，正確設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置對(duì)保證整機(jī)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標(biāo)都具有相當(dāng)重要的意義。根據(jù)工作原理的不同，傳動(dòng)分為兩類：機(jī)械傳動(dòng)和電傳動(dòng)。 ㈥選擇傳動(dòng)形式時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮的主要指標(biāo) 功率、效率、運(yùn)動(dòng)性能、外形尺寸、重量、生產(chǎn)率和成本等?，F(xiàn)分別闡述如下： ⑴功率 每種傳動(dòng)所傳遞的功率大小與該傳動(dòng)的工作原理、承載能力 、工作速度、效率 、材料和制造精度等因素有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，嚙合傳動(dòng)傳遞的功率高于摩擦傳動(dòng)傳遞的功率，但是嚙合傳動(dòng)中蝸桿傳動(dòng)則因材料關(guān)系也不能傳遞大的功率。 ⑵效率 效率是評(píng)定傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)的一個(gè)重要參數(shù)。高的效率意味著節(jié)約動(dòng)力。傳動(dòng)效率低，一般不宜傳遞大的功率。通常嚙合傳動(dòng)的效率高于摩擦傳動(dòng)，但普通圓柱蝸桿的傳動(dòng)可能低于摩擦傳動(dòng)。 ⑶速度 速度是傳動(dòng)裝置的一個(gè)主要運(yùn)動(dòng)特性。提高傳動(dòng)的速度是機(jī)械的主要發(fā)展方向之一。影響速度的因素有動(dòng)載荷和制造精度等。 ⑷傳動(dòng)比 傳動(dòng)比是傳動(dòng)裝置的又一種運(yùn)動(dòng)特性。每種傳動(dòng)因受外形尺寸或承載能力的影響限制，均有各自適用的最大傳動(dòng)比值。此外，還應(yīng)考慮傳動(dòng)比值的準(zhǔn)確性問(wèn)題。對(duì)于要求精確傳動(dòng)比的機(jī)械，不用摩擦傳動(dòng)而采用嚙合傳動(dòng)。 ⑸外廓尺寸、重量及成本 傳動(dòng)裝置的外廓尺寸和重量與傳動(dòng)零件材料的機(jī)械性和容許傳遞速度、容許傳遞功率密切相關(guān)。在上述條件確定下，單極傳動(dòng)的外廓尺寸和重量主要取決于傳動(dòng)形式。一般來(lái)說(shuō)嚙合傳動(dòng)比摩擦傳動(dòng)輕巧，但成本高。嚙合傳動(dòng)中，蝸桿程度和一些內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)的尺寸和重量通常小。 ⑹機(jī)構(gòu)預(yù)期壽命 機(jī)構(gòu)預(yù)期使用壽命為10年，每天兩班制，全年工作300個(gè)工作日記則其使用壽命為10*300*2*8=4800小時(shí)。 總之，綜合考慮各種情況，得出一個(gè)最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)一個(gè)符合實(shí)際情況的焊接變位機(jī)。 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析 通過(guò)對(duì)輸煤系統(tǒng)的實(shí)地考察，總結(jié)得出輸60噸焊接變位機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，工作方式與原理。然后根據(jù)考察的結(jié)果，再查閱相關(guān)書(shū)籍，確定基本的設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行初步的三維建模。交由指導(dǎo)老師檢查，修改。完成后，再對(duì)主要載荷部件進(jìn)行校核。最后出主要零件的零件圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 可行性分析：《我國(guó)焊接輔助設(shè)備與器具制造行業(yè)前景分析》我國(guó)焊接工藝裝備制造行業(yè)起步較晚，直到二十世紀(jì)70年代初才在上海、成都、長(zhǎng)春等地陸續(xù)建成一批專門(mén)生產(chǎn)焊接工藝設(shè)備的制造廠。進(jìn)入80年代，隨著國(guó)內(nèi)焊接工藝裝備需用量的日益增長(zhǎng)，各地又相繼成立多家中小型焊接裝備生產(chǎn)廠。近期又新建成或改建具有一定規(guī)模的焊接裝備生產(chǎn)企業(yè)。迄今，我國(guó)已有24加焊接裝備生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)量2000萬(wàn)元以上的已有10多家。有些企業(yè)發(fā)展速度較快，并已具有較大的規(guī)模，有些焊接設(shè)備已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。 研究計(jì)劃及預(yù)期成果 本焊接變位機(jī)由工作平臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置組成。此焊接變位機(jī)可解決鍋爐行業(yè)有大量的管和板的焊接，管子和板的焊接問(wèn)題，主要體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面： ⑴穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均一性 焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度等對(duì)焊接結(jié)果起決定行作用。采用焊接變位機(jī)焊接時(shí)對(duì)于每條焊接的焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊接質(zhì)量受人的因素影響較小，降低了工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。而人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長(zhǎng)等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性。 ⑵改善了工人的勞動(dòng)條件 采用焊接變位機(jī)焊接工人只是用來(lái)裝卸工件，遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對(duì)于點(diǎn)焊來(lái)說(shuō)工人不再搬運(yùn)笨重的手工焊鉗，使工人從大強(qiáng)度的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)。 ⑶提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 焊接變位機(jī)沒(méi)有疲勞，一天可24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速高效焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用焊接變位機(jī)焊接，效率提高的更加明顯。 今年來(lái)我國(guó)對(duì)于焊接技術(shù)有很大的提高，有效提高生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。焊接變位機(jī)件大量應(yīng)用于焊接生產(chǎn)中。 特色或創(chuàng)新之處 近年來(lái)我國(guó)焊接變位機(jī)行業(yè)占整個(gè)行業(yè)的40%以上，與焊接這個(gè)特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為工業(yè)“裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段。 焊接變位機(jī)應(yīng)具有以下技術(shù)要求：①回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，并可逆轉(zhuǎn)。②在回轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)，承受最大載荷時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)不超過(guò)5%。③傾斜驅(qū)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，在最大負(fù)荷下不抖動(dòng)，整機(jī)不得傾覆。最大負(fù)荷Q超過(guò)25kg的，應(yīng)具有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)功能。④應(yīng)設(shè)有限位裝置，控制傾斜角度，并有角度指示標(biāo)志。⑤傾斜機(jī)構(gòu)要具有自鎖功能，在最大負(fù)荷下不滑動(dòng)，安全可靠。⑥變位機(jī)控制部分應(yīng)設(shè)有供自動(dòng)焊接的聯(lián)動(dòng)接口。 我設(shè)計(jì)的焊接變位機(jī)也會(huì)按照以上要求設(shè)計(jì)，即注重實(shí)用性和安全性；同時(shí)性價(jià)比高，成本低。 已具備的條件和尚需解決的問(wèn)題 已具備的條件：設(shè)計(jì)過(guò)程中所需要的各種軟硬件資源和相關(guān)產(chǎn)品實(shí)物照片。 尚需解決的問(wèn)題：相關(guān)文獻(xiàn)資料的缺乏，對(duì)一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的具體設(shè)計(jì)指導(dǎo)，以及三維軟件的高級(jí)運(yùn)用技巧。 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師（簽名）：　 　 年 月 日 教研室（學(xué)科組、研究所）意見(jiàn) 教研室主任簽名： 年 月 日 系意見(jiàn) 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日