机械毕业设计一种焊接设备翻转机构设计含全套CAD图纸

目 录摘 要. IIIABSTRACT. IV目 录.V1 绪论. 11111.1 课来题源及研究的目的和意义.1.2 国内外设备目前的发展状况.1.3 课题研究方法和手段.1.4 课题应达到的基本要求.21.4.1 翻转机构设计指导思想. 2.5 设计任务书的基本要求.212 翻转机构整体方案设计. 32.1 总体设计方案.322.1.1 设计目的. 3.1.2 设计原理. 32.2 翻转机构系统概述.5222.2.1 翻转机构系统组成. 5.2.2 翻转机构的工作原理. 5.2.3 翻转机构的功能要求. 52.3 翻转机构总体方案设计与比较.522.3.1 翻转机构总体方案设计. 5.3.2 翻转机构的比较选择. 83 翻转机构结构零部件的设计. 93.1 机构框架设计.933.1.1 框架结构材料. 9.1.2 结构的成形方式. 103.2 翻转机构轴的设计.1033.2.1 轴径的确定. 12.2.2 轴的结构设计. 1233.3 踏板、转盘及手轮的设计.15.4 平衡块的设计.164 标准件的选用. 164.1 轴承的选择.17444.1.1 轴承的基本概念. 17.1.2 滚动轴承的主要类型、比较和选择. 17.1.3 轴承型号的确定. 20V4.1.4 轴承的寿命. 224.2 其它标准件选用.22444444.2.1 轴承座的选用. 22.2.2 轴套的选用. 23.2.3 开口销的选用. 25.2.4 压簧的选用. 26.2.5 垫片的选用. 26.2.6 键的选用. 275 翻转机构的焊接与装配. 295.1 框架的焊接.295555.1.1 选择焊接方法. 29.1.2 确定焊接的形状、尺寸和下料方法. 29.1.3 确定焊接接头、坡口形式和坡口边缘的加工方法. 30.1.4 焊接方案的确定. 305.2 零部件的装配.305555.2.1 机器装配的基本概念. 30.2.2 零件在装配中连接种类. 31.2.3 装配方法. 32.2.4 装配方案的确定. 335 结论. 33致谢. 34参考文献. 35VI一种焊接翻转机构设计1 绪 论1.1 课来题源及研究的目的和意义技术进步的最重要和最有效的发转方向之一就是实现生产的过程，其中包括焊接过程的全盘机械化和自动化。在 焊 接 过 程 中 ， 焊 接 工 作 本 身 所 占 的 工 作 量 不 会 超 过 总 工 作 量 的 25%30%， 剩 余 的 工作就是装配及其它的工作，其中包括运输及其它辅助工作，如工件调试、修整、检测等。在工件制作过程中，我们必须多次绕其水平轴翻转工件，这个翻转工作用翻转台来实现是最合理、最有效、最安全的。运用焊接翻转台可以大大提高劳动生产率、缩短生产周期、确保得到高品质的产品。这是因为使用翻转台可以扩大自动焊的应用，可以使焊接工作总是在方便的位置下进行，甚至可以提高工作的安全性，因为翻转台能使最危险的操作翻转工件实现机械化。在缸体的生产过程中，用焊接方法制造更为有利。同时，在焊接生产加工中，当缸体完成组对并进行一面的焊接后，需要将其翻转，以便焊接另一面。但由于缸体体积大、重量重，人工很难翻转，所以需要专用的设备，尤其是在大批量生产中，就更需要一种翻转提升机构来完成这一操作，以提高生产效率。缸体翻转提升机就是应用在这种场合下的设备。1.2 国内外设备目前的发展状况对于翻转机构，现在已有很多的形式。如有框架式、头尾架式、链式、环式、推举式等。并已在实际生产中用于各种工件的翻转。目前国内还未对各种形式的翻转机制订出系列标准，但国内已有厂家生产头尾架式的翻转机，并成系列。另外，配合焊接机器人使用的框架式、头尾架式翻转机，国内外均有生产。它们都是点 位 控 制 ， 控 制 点 数 以 使 用 要 求 而 定 ， 但 多 为 2 点 (每隔 180)、 4 点 （ 每 隔 90） 、 8 点 （ 每隔 45） 控 制 ， 翻 转 速 度 以 恒 速 的 为 多 ， 但 也 有 变 速 的 。 翻 转 机 与 机 器 人 联 机 按 程 序 动作 ， 载 重 量 多 在 20 3000Kg 之 间 。 例 如 我 国 汽 车 、 摩 托 车 等 制 造 行 业 使 用 的 弧 焊 机 器 人加工中心，已经成功的采用国产头尾架式的焊接翻转机，由于恒定速度的翻转，点以电磁制动和汽缸锥销强制定位，所以多采用交流电动机、普通齿轮副减速，机械传动系统的制作精度比轨迹控制的低 1 到 2 级，造价便宜。今天，随着市场需求的增加，人们对制作更加通用的机械化工具的需求日益增长，前苏联重型机械制作工艺研究院科学生产联合公司设计制造了带两个驱动支架、翻转与焊接同步进行的双支架翻转台，用于焊接非刚性金属构件。杠杆链式翻转台已经开始上市，这种翻转台能够方便的安装在生产长条形工件的流水线上。1无锡太湖学院学士学位论文在 现 在 社 会 生 产 中 ， 框 架 式 翻 转 台 、 头 尾 架 式 翻 转 台 、 链 式 翻 转 台 、 环 式 翻 转 台 、推举式翻转台等翻转台，已经较长时间地被用于机械制造工厂中，他们依然属于世界先进水平，仍属新的工艺过程。1.3 课题研究方法和手段本课题主要采用机械设计、理论力学和材料力学相互结合的研究方法，并结合实际工厂中在实际应用的产品和相关资料进行整体设计。具体实施方法如下：（1）广泛阅读我国的翻转机构的论文和期刊，参考国外的成形翻转机构的设计方案2）分析研究缸体翻转需要的条件、必要的自由度限制和整体支撑架材料的选择3）系统总体方案设计、机构设计（对多种机构进行可行性选择）4）对设计的机构件的强度进行校核5）总结1.4 课题应达到的基本要求1.4.1 翻 转 机 构 设 计 指 导 思 想翻转机构中能实现翻转的部分是整个翻转机构设计的核心部分，针对现在的加工工艺和材料的选择主要考虑翻转机构的生产、价格、生产率和翻转的平稳性。本课题的基本研究思路是采用夹具将缸体固定在平面上，利用支架两端的轴的转动带动大平面的转动来实现缸体的翻转，在设计中对轴的强度进行校核，轴承的选择来为翻转功能的实现提动理论基础。1.4.2 可 解 决 的 主 要 问 题实现了在焊接缸体的过程中，对于缸体的翻转实现了机械化，使多次绕其水平轴翻转工件，不用人工翻转这个翻转工作用翻转台来实现是最合理、最有效、最安全的。运用焊接翻转台可以大大提高劳动生产率、缩短生产周期、确保高品质的产品。使用翻转台可以扩大自动焊的应用，可以使焊接工作总在方便的位置下进行，甚至可以提高工作的安全性，因为翻转台能使最危险的操作翻转工件实现机械化。1.5 设计任务书的基本要求12345、机构运动原理设计，绘制运动原理图；、绘制产品装配图；、典型非标件设计，对非标件进行结构及强度、刚度校核；、绘制全套非标零件图：、编写设计说明书。2一种焊接翻转机构设计2 翻 转 机 构 整 体 方 案 设 计2.1 总体设计方案2.1.1 设 计 目 的该变位机构是将工件回转、倾斜，以便使所有的焊缝置于水平、船形等最佳的位置从而进行焊接的设备。选择合理有用的变位机构能够有效提高焊接的质量和生产效率，并降低人工的劳动强度及生产成本，加强安全文明生产，有助于现场管理。工作台的翻转采用手动，因为定位可靠，可以使工件处于最理想、最可靠的焊接最佳位置进行焊接。2.1.2 设 计 原 理设计一个手动H型双座双回转式的翻转机构，通过手动控制回转手轮来控制焊装夹具的翻转，可以自行的调节所需翻转的任意角度，实现焊接时的360度的变位，方便于焊接，可以达到定位可靠，焊接方便的最佳功效。2.1.3 对 机 器 的 要 求设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下，根据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何，一般来说，会对机器提出以下的基本要求。1、使用功能要求机器应该具有预订的使用功能。这主要靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用功能全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。2、经济性要求机器的经济性体现在设计、制造和使用的全过程中，设计机器时就要全面综合地进行考虑。设计制造的经济性表现为机器的成本低；使用经济性表现为高生产率，高效率，较少地消耗能源、原材料和辅助材料，以及低的管理和维护费用等。提高设计和制造经济性指标的主要途径有：1） 采 用 先 进 的 现 代 设 计 方 法 ， 使 设 计 的 参 数 最 优 化 ， 达 到 尽 可 能 精 确 的 设 计 计 算 结果 ， 并 保 证 机 器 足 够 的 可 靠 性 。 尽 可 能 多 地 应 用 CAD 技 术 ， 加 快 设 计 的 进 度 ， 降 低 设 计的成本。2） 最 大 限 度 地 采 用 标 准 化 、 系 列 化 及 通 用 化 的 零 部 件 。 零 件 结 构 尽 可 能 采 用 标 准 化结构及尺寸。345）尽可能采用新技术、新工艺、新结构和新材料。）合理地组织设计和制造过程。）力求改善零件的结构工艺性，使其用料少、易加工、易装配。3无锡太湖学院学士学位论文提高使用经济性指标的主要途径有：12）合理地提高机器的机械化和自动化水平，以期提高机器的生产率和产品的质量。） 选 用 高 效 率 的 传 动 系 统 ， 尽 可 能 减 少 传 动 的 中 间 环 节 ， 以 期 降 低 能 源 消 耗 和 生 产成本。3） 适 当 地 采 用 防 护 （ 如 闭 式 传 动 、 表 面 防 护 等 ） 及 润 滑 等 措 施 ， 以 便 于 延 长 机 器 的使用寿命。431）采用可靠的密封，减小或消除渗漏现象。、劳动保护和环境保护要求） 要 使 所 设 计 的 机 器 符 合 劳 动 保 护 法 规 的 要 求 。 设 计 时 要 按 照 人 机 工 程 学（ ergonomics） 的 观 点 尽 可 能 减 少 操 作 手 柄 的 数 量 ， 操 作 手 柄 及 按 钮 等 应 放 置 在 便 于 操 作的位置，合理地规定操作时的驱动力，操作方式要符合人们的心理和习惯（例如汽车转向盘向左打则汽车向左拐弯等） 。同时，设置完善的安全防护及保安装置、报警装置、显示装置等，并根据工程美学的原则美化机器的外形及外部色彩。使操作者有一个安全、舒适的环境，不易产生疲劳。这也有助于提高劳动生产率和产品质量。2） 要 把 环 境 保 护 提 高 到 一 个 重 要 的 位 置 。 改 善 机 器 及 操 作 者 周 围 的 环 境 条 件 ， 如 降低机器运转时的噪声水平，防止有毒、有害介质的渗漏及对废水、废气和废液进行有效的治理等以满足环境保护法规对生产环境提出的要求。4、寿命与可靠性的要求任何机器都要求能在一定的寿命下可靠地工作。随着机器的功能愈来愈先进，结构愈来愈复杂，发生故障的可能环节也愈来愈多。机器工作的可靠性受到了愈来愈大的挑战。在这种情况下，人们对机器除了习惯上对工作寿命的要求外，明确地对可靠性也提出要求是 很 自 然 的 。 机 器 可 靠 性 的 高 低 是 用 可 靠 度 来 衡 量 的 。 机 器 的 可 靠 度 R 是指在规定的使用时间（寿命）内和预定环境条件下机器能够正常工作的概率。机器不能正常工作，即机器由于某种故障而不能完成其预定的功能称为失效。已有愈来愈多的机器设计和生产部门，特别是那些因机器失效将造成巨大损失的部门，例如航空、航天部门，都相继规定了在设计时必须对其产品，包括零部件，进行可靠性分析与评估的要求，例如要求给出产品在工作寿命内可以安全工作的定量说明。在设计时对组成机器的每个零件的可靠性提出要求，采用备用系统和在使用中对机器加强维护和检测可以提高机器的可靠性。5、其他专用要求对不同的机器，还有一些为该机器所特有的要求。例如：对机床有长期保持精度的要求 ； 对 飞 机 有 质 量 小 、 飞 行 阻 力 小 而 运 载 能 力 大 的 要 求 ； 对 流 动 使 用 的 机 器 （ 如 钻 探 机 械 ）有便于安装和拆卸的要求；对大型机器有便于运输的要求等。设计机器时，在满足前述共同的基本要求的前提下，还应着重地满足这些特殊要求，以提高机器的使用性能。不 言 而 喻 ， 机 器 的 各 项 要 求 的 满 足 ， 是 以 组 成 机 器 的 机 械 零 件 的 正 确 设 计 和 制 造 为 前 提 的 。亦即零件设计的好坏，将对机器使用性能的优劣起着决定性的作用。4一种焊接翻转机构设计2.2 翻转机构系统概述2.2.1 翻 转 机 构 系 统 组 成翻转机构主要是由整体承重支架、主轴、翻转台、轴承和手轮装置等部分的组成的一个完整的实现翻转的系统。整 体 承 重 支 架 是 作 为 一 个 打 的 支 撑 ， 用 于 实 现 对 整 个 机 构 的 支 撑 作 用 ,主轴使翻转台能够绕水平轴转动。翻转台是作为大的承载平面，用来承载缸体的（在翻转台上有固定的缸体的夹具） ，轴承是为了和主轴配合保证转动。手轮装置是人通过旋转手轮来实现主轴的转动从而带动翻转台的转动。2.2.2 翻 转 机 构 的 工 作 原 理翻转机构实现翻转的功能的实现是通过翻转机台的右端的手轮装置，人通过旋转手轮来带动旋转轴转动，通过旋转的转动带动中间的翻转台实现翻转，而工件是通过夹具固定在翻转台上表面的，所以对翻转台的翻转的实现就能够实现对工件的翻转，这就是翻转机构实现基本翻转功能的工作原理。2.2.3 翻 转 机 构 的 功 能 要 求实 现 翻 转 台 绕 水 平 轴 在 180内 任 意 角 度 翻 转 ， 实 现 对 工 件 的 焊 接 。 同 时 翻 转 台 需 要具有一定的通用性，能够实现对不同形式的缸体的翻转，所以需要其具有一定的通用性。2.3 翻转机构总体方案设计与比较2.3.1 翻 转 机 构 总 体 方 案 设 计根 据 对 题 目 “一 种 焊 接 翻 转 机 构 设 计 ”可 知 ， 该 机 构 主 要 是 为 了 实 现 机 构 的 翻 转 功 能 ，所做的设计翻转机构，以下是对翻转机构的机构件设计的详细论述。翻转机构翻转机构是将工件沿水平轴转动或倾斜，使之处于有利于加工位置的变位设置机构。在工件制作过程中我们必须多次绕水平轴翻转工作，这个翻转用翻转太来实现较为合理、最有效、最安全。而根据用途不同可以分为通用型和专用型两大类。前者用途广泛，可以用于不同种类的料件，厚着范围比较窄，仅适用特定形状的工件，甚至专门用于某些尺寸功夫定的工件。有些专用翻转机台甚至是为了某几条机械化或者自动化生产流水线专门设计的。翻 转 台 根 据 其 结 构 形 式 进 行 分 类 ， 可 分 为 双 支 架 翻 转 台 、 单 支 架 翻 转 台 、 链 式 翻 转 台 、杠杆式翻转台、千斤顶式翻转台及滚轮式翻转台等。甚至可以依据翻转台保证工件绕固定轴翻转的程度或者使工件升降或平移的程度进行分类。1、方案一5无锡太湖学院学士学位论文图 2.2 翻 转 台 式 翻 转 机 构图 2.2 为装有转动架的双支架翻转台，它是由前驱动支架 1 和后从动支架 4 组 成 ， 工件二固定在转动架 3 上。转动架支撑面和地面的距离，可以依据工件的尺寸进行调整，因而能减小转动力矩。负荷能力不大的翻转台可以通过手动翻转。对于小工件，人们通常使用单支架翻转台，这不仅是操作者易于接近工件，且可以节约劳动场地，提高生产场地的利用率。这种翻转台常用来焊接大型、平值的框架类构件。用普通的双支架翻转台来焊接这类工件。3 翻 转 机 构 结 构 零 部 件 的 设 计3.1 机构框架设计3.1.1 框架结构材料考虑到缸体本身重量较重，所以在选择材料时应尽量选择强度较强，而重量轻一点的材料来保证翻转机构整体的重量特别是翻转台部分（翻转台部分是和缸体连接在一起，在转 动 主 轴 时 ， 翻 转 台 也 是 需 要 转 动 的 ） 所 以 ， 经 过 基 本 筛 选 ， 我 选 择 C 型槽钢来作为翻转机构的框架的基本材料。槽钢的选择：表 3-1槽 钢 规 格型 号 每米重(kg)3.886型 号 每米重(kg)8.007C 80 50 20 2.25C 80 50 20 2.50C 80 50 20 2.75C 80 50 20 3.00C 100 50 20 2.25C 100 50 20 2.50C 100 50 20 2.75C 120 50 20 2.25C 120 50 20 2.50C 180 50 20 3.00C 180 50 20 3.00C 180 50 20 3.00C 200 60 20 2.5C 200 70 20 2.5C 200 80 20 2.5C 200 50 20 3.0C 200 60 20 3.0C 200 70 20 3.04.318 8.4784.749 8.9495.181 6.6734.239 7.0654.710 7.4585.181 7.8505.652 8.0074.592 8.478C 120 50 20 2.75C 120 50 20 3.00C 140 50 20 2.50C 140 60 20 2.50C 140 50 20 3.00C 140 60 20 3.00C 160 50 20 2.50C 160 60 20 2.50C 160 70 20 2.50C 160 50 20 2.50C 160 60 20 3.00C 160 70 20 3.00C 180 50 20 2.505.1036.1235.4955.8886.5947.0655.8886.2806.6737.0657.5368.0076.280C 200 80 20 3.0C 220 50 20 2.5C 220 60 20 2.5C 220 70 20 2.5C 220 80 20 2.5C 220 50 20 3.0C 220 60 20 3.0C 220 70 20 3.0C 220 80 20 3.0C 240 50 20 2.5C 240 60 20 2.5C 240 70 20 2.5C 240 80 20 2.58.9499.4207.0657.4587.8508.2438.4788.9499.4209.8917.4587.8508.6359无锡太湖学院学士学位论文续 表 3-1C 180 60 20 2.50C 180 70 20 2.50C 180 80 20 2.50C 180 50 20 3.006.6737.0657.458C 240 50 20 3.0 8.9499.4209.89110.362C 240 60 20 3.0C 240 70 20 3.