汽車后橋直焊縫焊接專機設計【含4張CAD圖紙優(yōu)秀課程畢業(yè)設計】

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充值購買 費領取圖紙 開題報告 目錄 .................................. ...................... 接設備國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 ............................. 接設備國外發(fā)展現(xiàn)狀 ............................. 接設備發(fā)展趨勢 ................................. ............................... V ............................. . 進度安排 ............................................ ............................................ 充值購買 費領取圖紙 中國汽車工業(yè)經(jīng)過 60 年的發(fā)展 ,期間經(jīng) 過數(shù)代人的努力中國汽車工業(yè)從無到有逐步走向國際化。 2009 年我國汽車產(chǎn)量為 輛，超過第二名日本和第三名美國產(chǎn)量之和。日本為 793 萬輛，美國為 570 萬。中國成為了全球汽車生產(chǎn)第一大國。 [1]作為汽車制造技術之中最有代表性的 3 大工藝 (焊裝、油漆、總裝 )之一的焊接工藝，也隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展逐步接近國際先進水平。 改革開放前中國的汽車焊接生產(chǎn)是以手工操作為主，只有局部實現(xiàn)了機械化生產(chǎn)。生產(chǎn)規(guī)模較小，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性較差，生產(chǎn)質(zhì)量不能得到保證。 20 世紀 80 年代中期 ,隨著改革開放的進行，使國內(nèi)的汽車生產(chǎn) 廠家有機會了解并引進國外先進的汽車焊接技術設備。新焊接設備不僅減少了操作者的數(shù)量和勞動強度，也提高產(chǎn)品質(zhì)量、滿足高標準要求。 20 世紀 90 年代以來的技術引進及生產(chǎn)設備工藝裝備的引進使汽車行業(yè)實現(xiàn)了轎車生產(chǎn)的規(guī)?；鸩?，對保證產(chǎn)品質(zhì)量實現(xiàn)平穩(wěn)生產(chǎn)起到了重要作用 [2]。 如今在中國汽車行業(yè)焊接設備是必不可少的，傳統(tǒng)手工焊接已經(jīng)無法滿足如此巨大的中國市場，因此設計一款焊接設備是具有重要意義。 接設備國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放前中國的汽車焊接生產(chǎn)是以手工操作為主，局部實現(xiàn)了機 械化生產(chǎn)生產(chǎn)規(guī)模較小，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性較差。產(chǎn)品的最終結果表現(xiàn)為駕駛室密封性不能保證、振動及噪聲較大、車門間隙不穩(wěn)定、焊裝后的整體尺寸精度得不到保證。但是 ,當時國內(nèi)焊接設備廠家的開發(fā)攻關能力很強，在沒技術、沒資料的條件下，為汽車廠生產(chǎn)出了大量的關鍵設備和儀器，為當時汽車工業(yè)的發(fā)展提供了有力的保障。 充值購買 費領取圖紙 20 世紀 80 年代中期，隨著改革開放的進行，使國內(nèi)的汽車生產(chǎn)廠家有機會了解到國外先進的汽車焊接技術，并將一部分技術應用到了生產(chǎn)中。特別是一汽利用 型改造的機會 ， 將國外汽車上的成熟技術用到了我們的產(chǎn)品上來，如 將鉚接螺母全部改為焊接螺母，降低了整車的振動和噪聲。車輪輪惘焊接引進了國外的液壓伺服式閃光對焊機，大大降低了廢品率。較大總成的焊接采用了流水線生產(chǎn)，如車頭焊接采用往復桿式生產(chǎn)線。自動點焊機、一氧化碳自動焊機、旋弧焊機、氫弧焊工藝 均用于載貨車生產(chǎn)，國內(nèi)大焊機廠開發(fā)的多點焊機質(zhì)量更加穩(wěn)定，這些對提高汽車生產(chǎn)能力、減輕工人勞動強度都起到了很大作用。 20 世紀 90 年代初，一汽與德國大眾合資建設現(xiàn)代化的轎車生產(chǎn)基地，其焊裝線雖然是國外的二手設備，但其投入使用后的自動化程度、物流方式讓許多從事汽車焊接技術的 人耳目一新 ,對現(xiàn)代化汽車生產(chǎn)線有了新的理解和認識。隨后，一汽在其載貨車、輕型車項目中都引進了國外的焊接機器人，其中還有一條無人焊接線，人們切實體會到了機器人焊接技術不僅僅是減少了操作者的數(shù)量和勞動強度 ,對提高產(chǎn)品質(zhì)量、滿足高標準要求也是必不可少的。 20 世紀 90年代以來技術引進及生產(chǎn)設備、工藝裝備的引進使汽車行業(yè)實現(xiàn)了轎車生產(chǎn)的規(guī)?；鸩?，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)平穩(wěn)生產(chǎn)起到了重要作用 [3]。但這一結果對國內(nèi)的焊接設備生產(chǎn)廠家造成了很大沖擊，國內(nèi)廠家主要在載貨車生產(chǎn)線及轎車配套裝備和單工件焊機方面做了一些工作 [4]。 與國外相比 ， 從總體上看國內(nèi)焊接生產(chǎn)的機械化、自動化水平較低 ， 眾多企業(yè)需要的、中國自有的、 “ 使用量大面廣 ” 的焊接技術、焊接設備、焊接材料的水平甚至比尖端焊接技術更落后于國外。然而，對于汽車、造船、軌道車輛、電站鍋爐、發(fā)電設備、重型機械、工程機械、集裝箱等行業(yè)的中等以上骨干企業(yè)，在改革開放以來的多次技術改造中 ， 引進了一些國外的先進焊接設備、材料和工藝，焊接生產(chǎn)的技術水平有了很大的提高 ， 基本上能達到接近國外同類企業(yè)的水平，能夠生產(chǎn)出國家經(jīng)濟和國防建設需要的裝備和產(chǎn)品 ， 只是先進 充值購買 費領取圖紙 技術的應用面、使用的數(shù)量和技術的 先進程度有別于國外的企業(yè)。但是必須看到國內(nèi)還缺少更多的具有自主品牌的先進焊接設備、高端焊接材料和高效焊接工藝技術 ， 目前企業(yè)使用的這些先進焊接設備與材料大多依賴外國進口。國內(nèi)焊接生產(chǎn)的這種表面輝煌，技術空心化的局面是一個嚴重的戰(zhàn)略軟肋 [5]-[8]。 接設備國外發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，汽車工業(yè)的技術進步非?？?，各汽車廠家為了在激烈的市場競爭中生存下來，不斷推出具有高技術含量的新產(chǎn)品。在方式上體現(xiàn)在由過去的壟斷技術向更高層次即壟斷標準上轉(zhuǎn)變，如不斷提高對汽車排放標準、安全標準、振動噪聲標準、材料再生利用標準 的要求，達不到標準的車 ,其市場空間將越來越小，最終被淘汰出局。 20 世紀后期，美國首先提出了轎車車身焊裝“ 2程”的概念，即白車身焊后尺寸偏差小于 2一目標的提出，對整個車身制造技術的要求大大提高，即制造材料、沖壓件質(zhì)量、工藝精度、焊接工藝方法、物流、焊接生產(chǎn)管理等方面都要有嚴格的保證措施。計算機控制的高自動化水平的無人焊裝線在國外先進的汽車廠己普遍采用，電弧釬焊工藝取代了一氧化碳電弧焊。如寶馬公司 20 世紀 80 年代初建成的年產(chǎn) 輛 3 系列轎車的焊裝車間 ,全部生產(chǎn)人員僅 50 余人“三班生產(chǎn)”，主 要從事質(zhì)檢、維護和管理工作，上下料為自動輸送機和機器人，車身物流采用滑撬運送，車身全部是機器人焊接 [9]。 接設備發(fā)展趨勢 汽車技術向著節(jié)能、安全、環(huán)保的方向發(fā)展 ,凡是對汽車的動力性、經(jīng)濟性、可靠性、耐久性、操縱穩(wěn)定性、安全性、低排放等方面有利的焊接技術都將有廣泛的應用空間。如現(xiàn)在載貨車廠也要達到“ 2程”的目標，轎車車身的 充值購買 費領取圖紙 生廠進一步提高了要求。據(jù) 司的研究人員介紹 [10]，車身上 600 個激光焊點用一個激光頭只需 12 分鐘就可以全部焊完。激光焊出的車身整體性好，對減振安全都有利，但設備投 資太大 ,對零件和維護人員的要求也很高 ,因此應降低成本提高普及率。原有的工藝技術水平也有待于進一步提高，如很多汽車零件中對擦焊都有相位要求 [7]，國內(nèi)相位摩擦焊技術不過關，引進國外設備價格又非昂貴并且擔心維護及改造問題，使得這一工藝的應用受到限制。 目前 ,國內(nèi)的焊接裝備生產(chǎn)廠家綜合技術實力不足，不具備設計制造高水平的套焊裝線的能力。面對汽車行業(yè)的激烈競爭又不允許國內(nèi)的汽車生產(chǎn)廠家用國產(chǎn)裝備進行試驗，只好成套引進 ,使得國內(nèi)焊接裝備生產(chǎn)廠家近年來與國外水平的差越來越大，一些較大的焊機廠連生存都遇到了問題。國內(nèi)汽車 焊接生產(chǎn)水平與國外逐漸接近，而國內(nèi)焊接裝備制造水平與國外差距逐漸加大 [11]，這一矛盾目應當予以考慮，僅靠國內(nèi)焊機廠自身的力量難以解決。 對于汽車后橋殼的生產(chǎn)，由于焊接橋殼各項機械性能指標均優(yōu)于鑄造橋 [12]，所以世界各國汽車行業(yè)都在逐步淘汰鑄造橋殼 ,而大力推廣焊接橋殼。焊接橋殼主要注意的問題是： (l)橋殼的焊接所用材料應具有良好的焊接 性； (2)橋殼焊縫的布置應有利于減少焊接應力及變形； (3)橋殼焊接件的技術要求應該合理； (4)橋殼每條焊縫的焊接接頭形式，位置和尺寸應能 滿足焊接質(zhì)量要求； 后橋是汽車的關鍵部件之一，受力復雜 ,它不但承重和傳力，還承受巨大的動載荷和靜載荷所形成的彎矩和扭矩 [13]，為此要求后橋有足夠的強度、剛度和韌性在眾多焊縫中，尤其是橋殼與半軸套管的對接焊縫是關鍵焊縫，橋殼的焊接質(zhì)量是直接關系到汽車的行駛安全和乘客及司機的生命，因此保證后橋的焊接質(zhì)量是十分重要的。 充值購買 費領取圖紙 以前后橋殼均采用焊條電弧焊來進行焊接 ,需焊接兩遍如圖 1 圖 2，焊接速度慢，勞動強度大，焊接質(zhì)量差。而后橋殼焊接總成的質(zhì)量直接影響到后橋裝配總成的整體質(zhì)量 ,焊縫成形良好、水壓和密封試驗、力學性能等各 項技術指標全部滿足技術要求的后橋殼，可避免車橋在運行過程中產(chǎn)生異響、漏油等現(xiàn)象[14]。反之就可能出現(xiàn)異響、漏油、甚至殼體斷裂等質(zhì)量問題。而且焊條電弧焊工藝勞動強度大 ,不易實現(xiàn)生產(chǎn)機械化和自動化，嚴重制約了后橋生產(chǎn)的進一步發(fā)展。為此，采用適合微型汽車后橋生產(chǎn)的新式焊接工藝，在生產(chǎn)中引入 11]，提高了后橋焊接的整體性能，并實現(xiàn)了大批量生產(chǎn) [15]-[18].。 圖 1下殼體焊接示意 圖 充值購買 費領取圖紙 圖 1軸套管及殼體焊接示意圖 （ 1）根據(jù)技術要求完 成設計。 （ 2）根據(jù)設計，利用 件完成裝配圖與相關主要零件圖的繪制。 （ 3）最后，完成畢業(yè)設計論文的撰寫。 5. 進度安排 步驟 周次 工 作 內(nèi) 容 安 排 1 1 查閱資料，概述國內(nèi)外相關領域的發(fā)展情況，完成開題報告撰寫，外文文獻翻譯。 充值購買 費領取圖紙 2 5 周 討論設計方案。 3 6 周 對焊接專機進行結構設計。 4 7 周 繪制裝配圖。 5 8 繪制并完成總裝圖。 6 10 周 繪制部件圖。 7 11 周 繪制主要零件圖。 8 12 周 完成全部圖樣。 9 13 周 對重要 零件進行校核計算。 10 14 撰寫設計論文。 11 16 周 完成設計論文。 12 17 周 整理答辯材料。 13 18 周 畢業(yè)答辯。 [1] 余躍 . 中國汽車出口壁壘難破 [J]. 中國經(jīng)營報 , 2011,2057： 4. [2] 劉月 D]沈陽工業(yè)大學 ,2007： 1. [3] 充值購買 費領取圖紙 993:85[4] 楊雪蘭 中國汽車工業(yè)的競爭力 機械工業(yè)出版社 ,2000 [5] . nt ]2001, 45(4): 295[6] 李建國，華大龍，朱旗．我國焊接設備的現(xiàn)狀及 90 年代發(fā)展方向 [J]北京：機械工業(yè)出 版社， 58. [7] 劉順洪，胡乾午，李志遠 . 汽車后橋環(huán)焊縫自動超聲波探傷系統(tǒng) [J] 2000， 28（ 5）： 30[8] 李亞江，王娟等．特種材料焊接技術及應用 [M]學工業(yè)出版社 [9] 08(6):61[10] 11] 001,8(6):16[12] 龍偉民 汽車工藝與材料 ,2002,(5):2[13] 陸明志 焊接 ):39[14] 李偉吾 型車后橋焊接工藝分析 2005(4):51[15] 周淑玲，朱蘭 J]2011， 01（ 11）： 35 充值購買 費領取圖紙 [16] 王喜亮．汽車后橋焊接生產(chǎn)工藝 [J]2010， 36（ 6）： 6317] 樊宇峰．重車后橋焊接生產(chǎn)線設計 [J]2011， 40（ 05）： 11018] 李偉并 焊接 2):71[19] 陸明志．汽車后橋焊接工藝及應用 [J]2007， 03（ 04）： 39[20] 李偉吾．汽車后橋焊接工藝 [J]2009， 04（ 12）： 46 充值購買 費領取圖紙 摘 要 中國汽車工業(yè)經(jīng)過 60 年的發(fā)展，經(jīng)過數(shù)代人的努力從無到有并逐步走向國際化。 2009 年我國汽車產(chǎn)量突破 輛，超過第二名日本和第三名美國產(chǎn)量之和。（日本為 793 萬輛，美國為 570 萬輛）。中國已經(jīng)成 為了全球汽車生產(chǎn)第一大國。作為汽車制造之中最有代表性的 3 大工藝 (焊裝、油漆、總裝 )之一的焊接工藝也得到了長足發(fā)展，逐步達到國際先進水平。在專業(yè)性強、而且有規(guī)則焊道的零件中使用焊接專機不僅能達到焊接工藝的要求，而且經(jīng)濟。為了滿足國內(nèi)外需求，我國汽車制造業(yè)需要大量自動化裝備來提高生產(chǎn)效率減輕工人工作量。 本設計為汽車后橋直焊縫焊接專機設計，設備包括機械結構設計。焊接汽車后橋的方法是二氧化碳保護焊法，焊接長度為 270接速度可達到 300 一500mm/焊接專機的機械部分設計包括有焊接小車、床身、絲杠 傳動機構、工件支架、氣缸支架、頂尖等部分。內(nèi)容涉及到氣缸、電動機、減速機、滾珠螺桿等。其中焊接小車是本次設計的重點，小車帶動焊搶作直線運動來完成直焊縫的焊接任務，而小車是由電機通過一系列傳動驅(qū)動的。出于對工藝要求和工作效率等多方面因素的考慮，設計出了雙焊槍運動機構，使之在一次操作可以同時完成兩道直焊縫的焊接任務。 關鍵詞 :汽車后橋；焊接專機；焊接小車；絲杠傳動 充值購買 費領取圖紙 0 s to 009 s As in In in of In to of s a of to of of is of to is of of in be at to on to to 充值購買 費領取圖紙 目錄 摘 要 .................................................................................................................... ..................................................................................................................... 1 章 緒論 ............................................................................................................... 1 課題研究的目的和意義 ............................................................................ 1 焊接設備的發(fā)展趨勢及發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................ 1 國內(nèi)焊接 設備發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................... 2 國外焊接設備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 ....................................................... 3 課題研究內(nèi)容及目標 ................................................................................ 4 第 2 章 汽車后橋直焊縫焊接專機整體設計方案 ................................................... 5 汽車后橋直焊縫焊接專機工作原理 ........................................................ 5 焊接小車的工作原理及設計 .................................................................... 6 工作原理 ........................................................................................... 6 焊槍卡緊機構的設計 ....................................................................... 7 焊槍垂直運動系統(tǒng)的設計 ............................................................... 8 弓形滑板的設計 ............................................................................... 9 小車尺寸結構的設計 ....................................................................... 9 送絲機構支架的設計 ..................................................................... 11 電動機與減速機的確定 .......................................................................... 12 滾珠螺桿滾珠螺母選擇 .......................................................................... 13 防塵罩設計 .............................................................................................. 13 工件支架的設計 ...................................................................................... 14 托盤的設計 .............................................................................................. 15 頂尖的選取 .............................................................................................. 15 汽缸及其尾座的設計 .............................................................................. 15 床身的設計 ............................................................................................ 16 第 3 章 關鍵零件校核 ............................................................................................. 17 滾珠螺桿強度與剛度校核 ...................................................................... 17 滾珠螺桿強度校核 ......................................................................... 17 滾珠螺 桿剛度校核 ......................................................................... 18 充值購買 費領取圖紙 軸器的選擇與校核 ................................................................................... 19 速器的校核 ............................................................................................... 20 的選擇與校核 ........................................................................................... 20 承的選擇與校核 ....................................................................................... 21 第 4 章 結論 ............................................................................................................. 23 參考文獻 ..................................................................................................................... 24 致謝 ............................................................................................................................. 25 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 1 第 1 章 緒論 課題研究的目的和意義 中國汽車工業(yè)經(jīng)過 60 年的發(fā)展 ， 經(jīng)過數(shù)代人 的努力從無到有并逐步走向國際化。 2009 年我國汽車產(chǎn)量突破 輛，超過第二名日本和第三名美國產(chǎn)量之和。（日本為 793 萬輛，美國為 570 萬輛）。中國已經(jīng)成為了全球汽車生產(chǎn)第一大國 [1]。在這飛速發(fā)展的 60 年中，中國汽車生產(chǎn)技術也得到了長足發(fā)展。特別是汽車制造技術中最有代表性的 3 大工藝 (焊裝、油漆、總裝 )之一的焊接技術。汽車焊接技術也從原先落后的手工焊接經(jīng)過自主開發(fā)、技術引進、整線引進逐步接近國際先進水平達到了自動焊接的水平。 在專業(yè)性強、而且有規(guī)則焊道的零件中采用焊接專機不僅能達到焊接工藝的要求 ，而且經(jīng)濟性強。為了滿足國內(nèi)外需求，我國汽車制造業(yè)需要大量自動化焊接裝備來提高生產(chǎn)效率減輕工人工作量。 焊接設備的發(fā)展趨勢及發(fā)展現(xiàn)狀 21 世紀以來，焊接設備技術有了長足的進步。焊接裝備的成套性、自動化程度、制造精度與質(zhì)量有了大幅度提高，應用范圍也逐步擴大。特別是我國在國家制定的拉動內(nèi)需政策下，焊接設備制造行業(yè)得到了大規(guī)模發(fā)展。這使得我國傳統(tǒng)制造業(yè)自動化程度大大提高。實現(xiàn)上，中國龐大的市場需求對焊接裝備提出了越來越高的要求。迫切需要各種高精度、高性能、高度自動化的焊接裝備來中國滿足市場。 隨著中國 汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，對汽車焊接設備提出了新的要求 ， 其主要特點為： (l)規(guī)模越來越大，帶來對汽車裝焊設備的需求量將大幅增加，國內(nèi)現(xiàn)有的汽車焊接裝備和焊接設備行業(yè)規(guī)模遠遠不能滿足； (2)生產(chǎn)綱領高 (生產(chǎn)節(jié)拍短 )，要求汽車裝焊設備向高度自動化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的手工操作將逐步被機器人所替代； (3)車身品種多、換代快 ， 要求汽車焊接裝備更新快，并能盡量實現(xiàn)柔性化沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 2 生產(chǎn) ， 機器人焊接、涂膠、搬運等組成柔性生產(chǎn)系統(tǒng)； (4)焊接質(zhì)量高，由于車身鍍層板比例越來越大，則要求焊接設備，向智能化控制焊接過程及參數(shù)方向發(fā)展，提高焊接 質(zhì)量； (5)隨著汽車向中高檔發(fā)展 ， 整車 2程的推廣，要求對車身幾何尺寸控制精度更嚴，隨之而來各汽車制造公司花大量的人力和資金建立“車身幾何尺寸控制系統(tǒng)”，對裝焊設備的設計制造以及調(diào)試驗收，如何控制車身部件的幾何尺寸精度，提出了更高的要求 [2]。 縱觀整個汽車工業(yè)的焊接現(xiàn)狀 ， 不難分析出汽車工業(yè)的焊接發(fā)展趨勢為 :發(fā)展自動化柔性生產(chǎn)系統(tǒng) [3]。 國內(nèi)焊接設備發(fā)展現(xiàn)狀 我國焊接裝備制技術起步相比國外起步要晚，五六十年代我國重點企業(yè)的焊接裝備大多需要從前蘇聯(lián)引進，只有少部分由工廠自行設計制造。直到 70 年代，與蘇聯(lián)斷交后，才加強了對焊接技術的重視，我國陸續(xù)建立一批專門生產(chǎn)焊接設備的制造廠，成套焊接設備制造工廠在上海和成都相繼建立完成。“六五”規(guī)劃期間，原機械工業(yè)部撥?？畎验L春第二機床廠改建成我國第一家具備批量生產(chǎn)能力，專門制造摩擦焊機和焊接裝備的工廠并改名為長春焊機制造廠。進入 80 年代，隨著國內(nèi)焊接設備需求量的增長，各地相繼建立了許多成套焊接裝備生產(chǎn)廠。直到現(xiàn)在，我國已有 10 多家焊接裝備生產(chǎn)企業(yè)，某些企業(yè)已具有大規(guī)模生產(chǎn)焊接設備的能力。如無錫陽通機械設備有限公司，在 2001 年的銷售總額達到了 元 ，創(chuàng)了歷史最高記錄，列同行業(yè)前茅， 2002 年該企業(yè)預計銷售額能達到 。 在發(fā)展初期，我國生產(chǎn)的焊接裝備多為較簡單的焊接操作機如滾輪架、變位機、翻轉(zhuǎn)機與回轉(zhuǎn)平臺等，成套性比較差，自動化程度也低。焊接操作機與配套設備基本不能聯(lián)動控制，必須由用戶自行改造。進入 80 年代后，由于改革開放我國引進外國先進的成套焊接設備，使國產(chǎn)的焊接裝備無論在自動化程度和成套性，還是制造質(zhì)量和制造精度方面都有大程度的提高。目前已能生產(chǎn)許多大型焊接設備。同時我國采用大量新技術如 制技術、交流電機變頻調(diào)速技術、伺服驅(qū)動及數(shù)控系 統(tǒng)等，焊接裝備的自動化程度也有了大幅度提高，某些操作機還配備了工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)和焊縫自動跟蹤系統(tǒng)。但從整體水平來沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 3 說，我國焊接設備與先進國家的同行業(yè)相比尚有很大的差距。如最近瑞典的司向我國某用戶供應了一臺 10m 的超大型焊接設備和它的配套設施用于焊接潛艇橢圓形的外殼，而我國最多只能生產(chǎn) 8m× 8m 的同類型設備。特別是在自動控制系統(tǒng)、智能化控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡控制系統(tǒng)等方面我國和英國、美國、日本等過還有很大差距。 國外焊接設備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 近 10 年來，在世界工業(yè)發(fā)達的國家，焊接設備以 驚人的速度發(fā)展，在美、日、英、德、法、意等工業(yè)發(fā)達國家均有大規(guī)模、開發(fā)能力強的焊接設備生產(chǎn)企業(yè)。 2001 年在第十五屆世界焊接與切割博覽會上近百家焊接裝備廠商參展，所展示的自動化焊接設備的精度和制造質(zhì)量已經(jīng)接近了現(xiàn)代金屬切削機床。最值得注意的是，大多數(shù)焊接裝備采用了最先進的自動控制系統(tǒng)、智能化控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡控制系統(tǒng)等。廣泛采用焊接機器人作為操作單元，組成焊接中心、焊接生產(chǎn)線、柔性制造系統(tǒng)和集成制造系統(tǒng) [4]。 國外的焊接設備已向大型化和精密化方向發(fā)展。 縱觀當今世界焊接設備的發(fā)展趨勢，可以概括為以下幾點： （ 1） 高精度、高質(zhì)量、高可靠性。如與焊接機器人配套的焊接變位機，最高的重復定位精度為± 器人和焊接操作機行走機構的定位精度為±動速度的控制精度為± （ 2） 數(shù)字化、集成化和智能化控制。焊接過程的數(shù)字化控制比傳統(tǒng)的金屬切削加工要復雜得多，它必須考慮焊件幾何形狀的偏差和接縫裝配間隙誤差以及焊件焊接過程中的熱變形，必須采用各種高級別傳感技術，開發(fā)先進的自適應控制系統(tǒng)才能實現(xiàn)焊接過程的全自動化。某些形狀復雜和質(zhì)量要求高的焊件，還必須采用智能化的計算機軟件控制。 （ 3）大型化和組 體化。如中重型厚壁容器焊接中心、集裝箱外殼整體組裝焊接中心、汽輪機導流隔板柔性制造系統(tǒng)、箱型梁焊接生產(chǎn)線、機車車箱總裝組焊中心等。某些大型焊接中心和生產(chǎn)線占地面積可達整個車間。焊接操作機、配套焊件變位機械、搬運機械和傳輸輥道組合聯(lián)動，形成制造系統(tǒng)或焊接生產(chǎn)線。 （ 4）多功能化。為發(fā)揮大型自動化焊接裝備的效率，通常設計成適用于多沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 4 種焊接方法和焊接工藝，如單絲、多絲埋弧焊，單絲雙絲窄間隙焊，和帶極堆焊等。 （ 5）管控一體化。即通過企業(yè)的局域網(wǎng)，利用 計算機軟件，將生產(chǎn)管理與制造系統(tǒng)實 行集成全自動化控制，實現(xiàn)脫機編程，遠程監(jiān)控，診斷和檢修 [5]。 課題研究內(nèi)容及目標 設計汽車后橋直焊縫焊接專機，完成如工件（圖 1縫的焊接。直焊縫左右各長 270接速度為 成汽車后橋焊接專機的零部件的機械設計，即氣缸支架、工件支架、絲杠、防塵罩等零部件的設計，電動機、減速機、頂尖、氣缸、滾珠螺桿等標準件的選取，以及它們的定位設計，以確保焊機能夠正常工作并得到質(zhì)量合格的工件。熟練掌握 維繪圖軟件，能夠應用該軟件完成零件及裝配圖。 設計完成后，很有可能焊機并 不能正常工作，或是焊機雖能正常運行，卻得不到質(zhì)量合格的工件。這些都是對焊機工作原理掌握不熟練和對機械設計相關知識的欠缺造成的。為了解決這些問題，必須先掌握焊機的工作原理，再進行設計工作，在設計過程中必須大量查閱機械設計手冊，熟悉機械設計的步驟以及在設計中可能遇到的困難，以避免和解決在設計中可能遇到的種種困難。 圖 1下殼體焊接示意圖 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 5 第 2 章 汽車后橋直焊縫焊接專機整體設計方案 汽車后橋直焊縫焊接專機工作原理 汽車后橋直焊縫焊接專機結構如圖 2示。其工作原理如下 ： 工作時，工人將工件放在支架上，氣缸推進頂尖把工件卡緊。托盤下的氣缸將托盤托起，使工件保持水平狀態(tài)，焊槍下降，同時托盤也下降，工人調(diào)整使焊槍對準焊縫。完成對準之后，焊接小車通過電機的控制，做直線運動， 完成焊接任務，焊接結束后，通過氣缸的作用，焊槍升起頂尖縮回翻轉(zhuǎn)工件，重復上述過程，完成焊接。 123456789101112圖 2焊縫焊接專機結構 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 6 焊接小車的工作原理及設計 工作原理 焊接小車在汽車后橋直焊縫焊接專機中起到了非常重要的作用，如果想要快速完成質(zhì)量好且美觀的直焊縫，小車的合理設計起到了非常重要的作用。焊接小車工作原理如圖 2示，小車通過滾珠螺桿與減速器相連，這樣減速器起到了減速作用，可以很好地控制滾珠螺桿的轉(zhuǎn)速 ， 同時也就可以控制焊接小車的運動速度做到控制焊接速度，因為電機和減速器相連，可以通過電機的正反轉(zhuǎn)可以控制小車前進后 退。螺桿采用了大導程轉(zhuǎn)動滾珠螺桿，因為它效率高，它的驅(qū)動扭矩僅為滑動螺桿的 1/3，因此不僅可以把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，而且可以把直線運動轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)運動。這樣轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的摩擦力就不至于過大，和螺紋傳動相比較不但可以節(jié)省驅(qū)動了又可以增加焊接專機的使用壽命 [6]。 123456789101112圖 2接小車結構圖 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 7 焊槍卡緊機構的設計 合適的焊槍卡緊機構能使焊槍能夠靈活地完成焊接工作，通過這個卡緊機構焊槍可以靈活地完成不同角度的焊接任務，不僅能使焊接工作更加輕松方便，而且方便工人操作。根據(jù)這些要求，設計出了焊槍卡緊結構如圖 2示，通過該 機構上的頂絲可以控制焊槍上下前后左右的位置，讓焊槍達到在指定位置。如圖，當頂絲擰松時可以調(diào)整各個桿的位置 [7]， 當頂絲擰緊時焊槍和各個桿就固定在指定位置上。他的具體運動過程如下：擰松或擰緊焊槍旁的螺釘 ， 可以用來裝卸焊槍，通過調(diào)整頂絲 8 可以控制焊槍的垂直高度，從而保證焊接弧長達到較好的焊接質(zhì)量。通過調(diào)整支架 4 上的頂絲使焊槍可以沿導柱 4方向移動。 12、 34567、 8圖 2槍卡緊機構 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 8 焊槍垂直運動系統(tǒng)的設計 考慮到小車上滑塊及滑動導軌的設計，和工人師傅的方便及不同焊接情況的需要 ， 焊槍需要做上下運動 ， 這時就需要設計一個與其運動方向、行程相符合的導軌，并且需要設計一個與它相配合的滑塊。根據(jù)這些條件設計出了焊槍垂直 運動系統(tǒng) (如圖 2示 )， 并且在固定塊 2 上車有帶螺紋的通孔 ， 滑塊 4上也車有螺孔 ， 并通過螺釘 3 把固定塊 2 與滑塊 4 相連接 [8]。所設計的焊槍卡緊機構可以擰入固定塊的孔中與滑塊的配合 ， 這樣在滑動導軌中滑塊可以帶動焊槍機構做上下運動。通過固定在導軌上的氣缸可以帶動滑塊做上下運動 ， 氣缸的行程決定了滑塊上下運動的行程 。通過翻閱手冊決定使用 列氣缸考慮到行程、推力、缸徑，選擇了 氣缸。其內(nèi)徑為 50行程為 420帶有橡膠緩沖和磁性開關 [9]。 1234圖 2槍垂直運動系統(tǒng) 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 9 弓形滑板的設計 考慮到焊槍與小車的連接問題 ， 設計了工形滑板 ， 如圖 2示 ， 通過該滑板能把小車與焊槍連接，使焊槍做左右 移動 ， 完成對車橋的焊接 ， 該結構的長度設計應考慮到焊槍左右運動的行程。在滾珠螺桿邊緣還加上了一個微調(diào)旋鈕和軸承，軸承可以使螺桿轉(zhuǎn)動更容易 ， 而通過調(diào)節(jié)微調(diào)旋紐來調(diào)整小車的水平位置 ， 達到焊接要求。為了使軸承能固定在弓形花板上設計了一個與弓形罩一體的軸承座 ， 通過配合把軸承安裝軸承座上。此外由于滾珠螺母內(nèi)部含有滾珠 ，可以減小螺桿與滾珠螺母之間的摩擦。最終確定該機構的長為 520寬為120高為 190 12345圖 2形滑板結構 小車尺寸結構的設計 焊接小車作為汽車后橋直焊縫焊接專機和關鍵組成，其尺寸的設計直接影沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 響到焊接專機的性能和焊縫的質(zhì)量。首先焊縫長為 270車的行程應該根據(jù)此條件來進行設計，然 后根據(jù)行程來確定小車長度。同時也應考到慮焊接專機的床身和固定其上的滾珠螺桿框架的長度長度，小車長度不應過長。其次考慮到小車所承受的重量來決定小車的厚度。更具以上因素左后決定小車長520 500 20圖 2因為焊槍要和小車一起做直線運動 ，考慮小車的運動方式，通過各種方式的比較 ， 小車下方安裝小輪是最合理的方案。這樣既可以使小車運動方便 ， 靈活 ， 又可以減小阻力 ， 延長使用壽命。但是小車的輪子又不能太高 ， 如果要是設計的太高 ， 整個焊接機構就會變得不穩(wěn) ，工作時容易發(fā)生事故。同時考慮車身上的重量 ， 小輪 不應過小使小車被壓垮?？紤]上訴各個因素 ， 設計出了直徑為 30寬為 15輪子。因為該專機為直焊縫焊接專機小車要做直線運動 ， 所以這樣一來最好就是在小車運動的面上安裝上軌道 ， 再在輪子上做出與軌道相適應的凹槽 ， 最后在輪子上配以厚度為3鋼制輪架 ， 通過該輪架可就以把輪子固定于小車上。 圖 2車 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 11 送絲機構支架的設計 若將送絲機構固定在床身上，則由于送絲機構要與焊槍相連接 ， 且焊槍要隨小車做運動 ， 這樣可能由于送絲機構的牽連造成焊槍的運動不便 ， 所以應把送絲機構固定與小車上 ， 這樣一來送絲機構便會和焊槍同步運動 ， 不會發(fā)生上訴的不便。當送絲機構固定在小車上后 ， 就會相應地增加小車的重量 ， 也就會對電動機提出更高的要求。送絲機構與小車的連接方式問題可以通過如圖 2解決因為送絲機構及其支架已經(jīng)設計完成 ， 但還要考慮該機構在小車上的定位問題。因為焊槍已經(jīng)通過工形滑板與小車相連 ， 且固定在了小車的前部 ， 這樣就應該使送絲機構固定于小車的后部 ， 這樣可以使小車穩(wěn)定。于是在其上下底板 1、 3 上各開四個車有螺紋的通孔 ， 上板 1 與送絲機構上的定位孔相連 ， 下板 3 與小車通過螺栓固定 ， 兩板之間通過桿 2 與他們的過盈配合而連接起來。這樣將小車與送絲機構連接在一起。 1與送絲機構連接 )； 23與小車連接 ) 圖 2絲機構支架結構 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 12 電動機與減速機的確定 電動機提供驅(qū)動力驅(qū)動小車上的焊槍做直線運動來完成焊接任務，所以良好的電機和減速器不僅能使小車平穩(wěn)運行還能提高小車壽命。選擇合適的電機和減速機成為了直焊專機設計的關鍵。 首先估算出小車的 總體質(zhì)量包括因焊槍 ， 汽缸 ， 汽缸導軌 ， 滾珠螺桿 ， 弓形罩，送絲機，防塵罩其送絲機支架。大約可估算出小車上的體積為：慮到小車上工件材質(zhì)大多為鑄鋼，其密度約為 ?? (2所以由式 2小車所受重量約為 再計算小車在床身上運動時的摩擦力 ， 因為滾珠螺桿的摩擦非常小 ， 可忽略不計 ， 且床身的材質(zhì)一般為鋼材且安裝小輪 ， 經(jīng)查 詢手冊取最大的滾動摩擦系數(shù)為 ? （ 2 所以 由式 可得小車與床身之間的摩擦力為 ： 為保證工件的焊接質(zhì)量 ， 焊接速度應在 300 一 500mm/即小車的運動速度 為 500mm/ （ 2 所以 由式 可以計算出小車運動時的功率 為 因為功率在傳遞時有損失 ，假設在電動機傳遞給減速機 ， 減速劑傳遞給小車的過程中 ， 功率傳遞效率均為95%， 則可近似算出電動機的功率 為 因為直流電機 具有過載能力強 ， 調(diào)速范圍寬 ， 損耗小 ， 機械性能及調(diào)節(jié)特性的線性好 ， 體積小 ， 質(zhì)量輕等特點 。 所以通過查閱手冊電動機選取 J 一 列微型直流減速電動機 [8]。 電機的 額定功率為 68w， 型號為 70沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 13 動機的額定轉(zhuǎn)速為 6000r/于 希望 電機 軸 的轉(zhuǎn)速不要太快 ，導致 加快 電機的 磨損速度 ， 所以我們就選取較大導程的滾珠螺桿 ， 取導程為 25