多功能焊台的设计-焊接升降台的设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】
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山东轻工业学院 毕业设计（论文）中期进展报告表 学院 机械与汽车工程学院 专业班 级 机械 （ 高职 ） 08生姓名 王金超 学号 200801014066 导师姓 名 范维华 设计（论文）题目 多功能焊台 设计 根据题目和设计任务书的要求，在老师的指导下，前段时间主要完成了开题报告、英文翻译、实习报告的工作，并查阅了与题目相关的资料，初步拟订了设计方案，并在各种方案中相互比较各自的优缺点，从而确定了最终的设计方案。 根据设计题目的要求，在原有的数据基础上要对支撑架 一些部位进行改进设计。并且绘制零件图 和装配图。 在此期间主要完成支撑架的设计。并且根据支撑架 结构把所设计的装配图基本用计算机绘制完成， 但还有一些细节的地方还没有具体绘制完成，对于零件间的联接 地方表达的还不是很清楚，还需继续完善，并开始绘制零件图的工作。 以后的时间主要详细完成装配图、绘制零件图、编写设计说明书等具体的东西，尽量在最早的时间里完成自己的设计。需要做的工作还有很多，时间又很紧，需要我们时刻都不能松懈！ 在设计过程中，对于自己的疑问和错误在老师和同学的帮助下，基本上都得到了解决。同时，在绘制装配图的时候一些尺寸不能随便定，要根据发动 机底壳的尺寸来确定整体的尺寸值，才能得到合理的装配图。 在后面的时间里，将根据自己和老师的进度要求，最快最好的完成各项工作。 2012 年 5 月 15 日 指导教师评价意见 1设计（论文）进展情况评价 （基本完成计划、部分完成计划、没有完成计划） 2学生工作态度情况评价 （认真、一般、较差） 3已完成设计（论文）质量评价 （较好、一般、较差） 4设计（论文）不足之处及改进意见 指导教师签字： 年 月 日 注：每名学 生填写一份，并由指导教师填写意见、签字后，返还学生归档 of a of or it is to to to is to to of be to is in a be to It is a be in a it be to or be is an is be on of a to in it is to a to a a of as as by It is be at or be or In is by In a is to of of at of of or to of on on of or of If on a is a of do on if is in be In it is a be be to a In a in do of so by a of it is to to is of in or in a A a be in a be if a be be be in of of a up as is If a or to be be is is an It is of If a 03, is to a of as on be or is in or to is a If be it or of is of or of In be To an or be as to a or be a of s in a is to to be in to as of a on be no no be by in It be to an is be in a by of be as or of If is on or of in to be be by on a be by of be on or A of is to in to of A is in a in to in on of of A is is on of A is is on of in of of 0+ on of be a a be or or an is in a of is In a of of a is by by in of of a is an of 1) 2) or ) a or a be a of be to of is a of is by a of to a of is by a or a a a a 5 mm 5H8/of 8, in up 003, 36,610, ., 400500 of i, 16 i= D + i is in in by of in of 00 mm in 标注尺寸 机械设计除了计算载荷和应力、选择合适的材料外，还包括许多其它因素。在建造或制造开始前，完成装配图和零件图以把必要信息传达给车间工人是必须的。在送往车间前设计者常常被召集来检查图纸。而在精通生产图纸的所有情况之前，需要有许多经验并熟悉制造工艺。 图纸必须仔细检查其尺寸是否按生产部门最方便易懂的方式标注。很明显图纸应该只有唯一的解释。 尺寸标注是一项复杂的工作，要掌握它需要有丰富的经验。 尤其是不能要求车间工人在生产机械安排前进行三角或其它复杂的计算。 由于要把零件加工到正好为给定尺寸是不可能的，因此图 纸的尺寸必须加上公差以限制其可允许的变化。 虽然较小公差能得到较高加工质量和较好操作机构，但随着公差的减小制造成本会迅速增加，因此公差被定为从操作或功能考虑允许的最大值是重要的。 公差既可以是单向的也可以是双向的。单向标注有一公差为零，所有变化都由另一公差给定。而双向标注则采用一平均尺寸，它将公差带中点从该尺寸双向扩展为相等的正负变化范围。 大规模低成本制造生产工艺的发展很大程度取决于组成零件的互换性。因此设计者必须确定单个零件的合适公差以及配合零件装配允许的正确间隙或过盈量。 在图纸上标注公差的方法相当程 度上依赖于产品的性质或制造工艺的类型。如果尺寸公差没有特别注明，图纸应该包含一个给出这些尺寸公差值的普遍适用注释。然而有些公司不采用普遍适用注释，假定每个尺寸是单独被考虑的，可能会规定出比注释中要求的更宽的公差。在任何情况下图纸不模棱两可并只服从于单一的解释是十分重要的。 尺寸和公差 在图纸标注尺寸时，除非设计者有意标明，注在尺寸线上的数字代表的尺寸仅仅是近似的，并不代表任何精度等级。为了详细标明精度等级，有必要在尺寸上增加公差数字。公差是零件允许的变动量或给定尺寸允许的总变动。 一根轴可能的名义尺寸为 但由于实际原因不用大成本是不能在制造中保持这个数字的，因此要增加确定的公差。如果允许有 变化，则此尺寸可表达为 具有紧密公差的尺寸表示该零件必须恰当地与某些其它零件配合。所采用的制造工艺和使利润最大化的最小生产及装配成本都要求给定公差以保持所需允差。一般而言，零件的成本随着公差的减小而上升。如果一个零件有若干或较多表面要机加工，且几乎不允许偏离名义尺寸，则成本会超过正常合理的界限。 允差，有时会 跟公差混淆，但其具有完全不同的含义。它是配合零件之间最小的预期间隙空间，代表着允许的最紧配合条件。如果一根尺寸为 的最小尺寸为 轴的最大尺寸为 样允差就是 由最小轴尺寸和最大孔尺寸形成的最大间隙为 公差可以是单向的也可以是双向的。单向公差意味着任何变动都是只从名义或基本尺寸出发向一个方向变动的。引用前例，孔的尺寸标注为 表示了一个单向公差。 如果尺寸标为 是双向公差；即它可以在名义尺寸之上或之下变化。单向体系允许在依然保留相同允差或配合类型的情况下改变公差。而双向体系在不同时改变一个或两个配合零件名义尺寸的情况下，这是不可能做到的。大规模生产中配合零件必须能互换，单向公差是经常遇到的。为了使配合零件之间具有过盈或强制配合，公差必须产生零或负允差。 公差、极限和配合 图纸必须按方便制造零件的方式将设计者的要求真实和完整地表达出来。 对每一描述产品所需的尺寸都只须标注一次而不必在不同的视图中重复。有关同一特性的尺寸，诸如孔的位置和大小，如果可能应出现在同一 视图上 除绝对需要的尺寸外，不应该有更多的尺寸；而在任意方向上，只能在一个尺寸上标注特性要求。 偶尔也可能为了检查而必须给出供参考的辅助尺寸。在这种情况下，尺寸应该用括号括起来，以便参考。这样的尺寸不受通用公差控制。 影响零件功能的尺寸总是应该标注的而不要留作其它尺寸的和或差。如果不是这样，那尺寸允许的总的变化将形成其它尺寸及它们的公差的和或差，这会导致这些公差不得不定得过紧。总尺寸一般应该标注。除非另行说明，所有尺寸都必须受图上的通用公差控制。一般这样的公差受到尺寸量值的控制。在影响功能或互换性的尺寸上必 须标注专门的公差。 为了允许在制造过程中必然会发生的精度变化，并提供零件的互换性和正确功能，一个公差系统是必需的。 公差是为了允许工艺上不可避免缺陷而存在的尺寸上的不同。公差范围取决于制造机构的精度、机加工过程和尺寸 的量值。 公差范围越大，则制造过程的成本就越低。双向公差是在公称尺寸两侧都有公差带的公差。单向公差是仅在公称尺寸一侧有公差带的公差，在这种情况下公称尺寸成了两个极限中的一个。 极限是公差带的极限尺寸。例如公称尺寸 30 毫米 公差 极限 配合取决于两配合零件公差带之间的关系，并且可以概括地分为具有 正允差的间隙配合，允差可以是正或负的过渡配合和总是负允差的过盈配合。 极限和配合的类型 在一些最主要采用公制的国家中广泛使用的 极限和配合系统，比 极限和配合系统要复杂得多。 在这个系统中，每个零件都有基本尺寸。零件尺寸的每一极限，不管大小，都通过对基本尺寸的偏差来定义；其量值和符号由正被讨论的极限减去基本尺寸得到。零件尺寸的两个极限之差称为公差，这是一个没有符号的绝对量值。 存在三种配合： 1)间隙配合， 2)过渡配合 (装配后可以有间隙或过盈 )，和 3)过盈 配合。 在一些最主要采用公制的国家中广泛使用的 极限和配合系统，比 极限和配合系统要复杂得多。 在这个系统中，每个零件都有基本尺寸。零件尺寸的每一极限，不管大小，都通过对基本尺寸的偏差来定义；其量值和符号由正被讨论的极限减去基本尺寸得到。零件尺寸的两个极限之差称为公差，这是一个没有符号的绝对量值。 基轴制或基孔制均可采用。对任何给定的基本尺寸，公差范围和偏差可以相对于被称为零线的零偏差线来确定。 公差是基本尺寸的函数 并通过一个被称为等级的数字符号标明 即公差等级。公差相对于零线的位置同样为基本尺寸的 函数通过一个或两个字母符号表达，大写字母表示孔而小写字母表示轴。这样基本尺寸为 45 毫米的一个孔和轴配合规格可能是 45H8/ 之为 8，给在直至 500毫米强行分段 (例如 03， 36， 610, ., 400500 毫米 )中的公称直径提供具体数值。 对 5 16 级而言，公差单位 i 的值可用下式计算这里 i 的单位是微米，而 D 的单位是毫米。 标准的轴和孔偏差同样都由若干公式提供；然而对实际应用，公差和偏差都在三张相当复杂的表格 中规定了。 对基本尺寸大于 500 毫米和在“一般用途”和“精密机械和钟表”两个类别中的“常用的轴和孔”而言，由附加的表格给出数值。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多功能焊台 设计 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 目 录 摘 要 4 第一章 前言 5 内外 焊 台的发展 5 外焊 台的发展 9 内 焊台 的发展 11 题研究的目的意义及主要内容 12 题研究的目的意义 12 题研究的主要 内 容 12 第二章 设计任务概况 13 计题目 13 计背景 13 目简述 13 用状况 14 产状况 14 计参数 15 计任务 17 第三章 总体设计方案 功能焊台总体设计及适用范围 17 功能焊台各个机构的设计方案 17 台的额定负荷计算 19 降系统的设计方案 20 台传动系统的确定 21 第四章 焊接面的设计计算 21 面焊接的设计 21 面焊接的特点 22 用范围 22 要技术参数 23 第五章 升降装置的设计计算 25 承的设计计算及校 核 25 定螺栓 选择 27 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第六章 总结 28 参考文献 31 4 摘 要 焊台的种类很多按照升降结构的不同，可分为直流焊机、交流焊机 、电气焊台、气割焊台及摇臂式台等。多功能焊 台采用 电流驱动，整机由底座、焊臂、升降 系统组成。 本文所介绍的多功能焊台最大焊接直径 是 1000有两部分组成： 升降焊头 机构和焊台底座。升降机构的操 作控制是由涡轮蜗杆来完成的。这样的焊接 升降台的设计通常根据设计参数要求， 粗略估算剪叉尺寸，然后做出涡轮蜗杆的尺寸，从而进行涡轮蜗杆 选型。由于升降机构 需要各个方位都得达到 ，设计当中需要活动自如。解决的办法是通过用轴承和涡轮蜗杆来实现，确立一种方案，并根据需要，设计最优的长度 ，及对连接零件、滑动装置的选型等。在满足机构设计的基础上，对受力较大的机 构进行强度和刚度的校核，检验是否满足设计要求。作为控制系统，涡轮蜗杆系统的设计很重要，这包括尺寸大小 设计， 涡轮蜗杆的选取及其他元件的选型等。最终完成多功能焊台 的设计。本 设计借鉴了相关的资料，采用了相关的标准，充分的吸收了前人的宝贵的经验。 关键词： 升降机构、传动系统、固定机构、涡轮蜗杆机构 、 伸缩臂 5 of to of be or or so is in of of by 00 it of is of in of is by of be As of it in is to a in to we of so In of to to As s is of s s so In by s of is 6 第一章 前言 内外焊台 的发展形势 19世纪 80 年代，焊接只用于铁匠锻造上。工业化的发展和两次世界大战的爆发对现代焊接的快速发展产生了影响。基本焊接方法 电阻焊、气焊和电弧焊都是在一战前发明的。但 20世纪早期，气体焊接切割在制造和修理工作中占主导地位。过些年后，电焊得到了同样的认可。 电阻焊 首例 电阻焊要追溯到 1856 年。 热原理发明者）成功用电阻加热法对一捆铜丝进行了熔化焊接。 1964年， 产的首批用于电阻点焊的机器人在通用汽车公司使用。 气焊 其他许多国家利用这项法国发明储存乙炔。但时有报道在传输过程中发生爆炸。瑞典人 功做到了让乙炔 100%安全。 电弧焊 7 同胞进一步完善了这一焊接法。1890年，他用金属棒代替 碳棒作为电极并获得专利。电极熔化，从而充当热源和填充金属。 气体保护电弧焊早在 1890 年就由 C. L. 在二战期间，航空业需要找到焊接镁和焊接铝的方法。 1940 年，在美国，用隋性气体保护电弧的实验开展得如火如荼。通过使用钨电极，不用熔化电极也可以打出电弧。这样的话，不管有没有填充金属都可以进行焊接。这种方法现在称为 接（钨极惰性气体保护电弧焊）。 过些年以后，用连续放入金属丝作为电极的 接工艺（熔化极惰性气体保护电弧焊）出现了。起初，保护气体为隋性气体氦或氩 。 钎焊 900 G 德国 手工金属电弧焊 907 伊萨 瑞典 电渣焊 90819401950 接学会 俄罗斯美国乌克兰 等离子焊接 9091953 国美国 钨极惰性气体保护电弧焊 9201941 美国 8 药芯焊丝 926 美国 螺柱焊 1930 纽约海军厂 美国 熔化极惰性气体保护电弧焊 9301948 航空战争纪念学会 美国 埋弧焊 930 国家地下铁道公司 美国 活性气体保护电弧焊 953 苏联 激光切割 966 英国 激光焊接 970 英国 搅拌摩擦焊 991 国 焊接工艺的发展 焊接电源 19世纪末以前没有出现电焊的理由之一就是缺乏合适的电源。 18世纪末期，意大利人 1831 年 , 是对电源的重要发展。 首批焊接实验的开展是通过不同类型的方法来解决焊接电源的。 9 1801年 , 2马力的蒸汽机驱动直流电机，用 150个电池来发电。单是电池的总重量就达到 2400 用 110V 直流电压电源，他让电流通过一个装满盐水的桶，从而把电流减小到适当的水平。 1905年，德国 由三相异步电动机驱动，其特性适合焊接，重 1000电流 250A。 直流电直到 20 世 纪 20年代才适合用于电弧焊。焊接变压器很快变得受欢迎，因为它的价格较便宜，消耗能源相对较少。 20世纪 50 年代末，固体焊接整流器问世。最初使用的是硒整流器，接着很快出现了硅整流器。此后，硅可控整流器的出现实现了电子控制焊接电流。这些整流器现在都普遍使用，尤其是用于大型焊接电源。 焊接逆变器的出现是在电源上最引人注目的发展。伊萨首个逆变器模型造于 1970 年。但是逆变器在 1977年以前没有普遍用于工业。 1984 年，伊萨推出 140A“牌逆变器，重量只有 8 10 先进的焊接工艺 等离子焊接出现时，实验证明它是更集中、更炙热的能源，利用它可以提高焊接速度，减少线能量。 20世纪 60年代出现的激光电子束焊接也与之有相似的好处。质量提高，容差减小，超过了以前可能达到的标准。对新材料和不同金属组合都能进行焊接。电子束狭窄，要求必需使用机械化设备。 从 1964 年起，机器人就已经用于电阻焊。大约 10 年后出现电弧焊机器人。电动机器人可以设计得非常精确，达到熔化极惰性气体保护电弧焊焊接的要求。最初，机器人内输入的焊接数据和手工焊使用的焊接数据是相同的。 人们进行了许多尝试来提高熔化极惰 性气体保护电弧焊工艺的生产力。加拿大人 用了快速送丝速度和由 4种成分组成的保护气体来做此尝试。工艺相似，仍然使用同样的焊接设备，但却有可能让焊接速度提高一倍。 在同一熔池内使用两根焊丝的焊接法 双丝焊或双芯焊，实验证明更富有成效。最新高效焊接法是混合焊 这种方法结合了两种不同的工艺。激光熔化极惰性气体保护电弧焊混合焊是最有发展前景的。这种焊接速度极快，熔深大。 11 机械化焊接打开了投入到新应用中去的大门。窄间隙焊既节省时间，又节省耗材，减少了热影响区焊接的变形。起初使用的是 熔化极惰性气体保护电弧焊工艺，后来也使用埋弧焊和钨极惰性气体保护电弧焊。 1980 年前后，伊萨把重型埋弧焊、窄间隙焊设备运往了前苏联 1 发展形势 1940 年：第一艘全焊接船 在美国的 坞建成下水。 1941 年：美国人 明了钨极惰性气体保护电弧焊（氦弧焊）。 1941 年：二次世界大战时舰艇、飞机、坦克及各种重武器的制造采用了大量的焊接技术。 1943 年：美国 明超声波焊。 1943 年：飞机的制 造者们首次使用原子氢焊、埋弧焊和熔化极气体保护焊焊接飞机钢制螺旋桨的空心叶片。 1944 年：英国 明爆炸焊。 1947 年：前苏联 罗舍维奇）发明电渣焊。 1949 年：第一台使用弧焊和电阻焊工艺制造的全焊结构的 汽车下线。 1950 年：美国人 人获得第一个熔化极气体保护焊喷射过度的专利。 1950 年：德国 现等离子电弧。 12 大约 1950 年：在前苏联首次把电渣焊用于生产。 1953 年：美国 明冷压焊。 1953 年：前苏联柳波夫斯基、日本关口等人发明 体保护电弧焊。 1954 年：自保护药芯焊丝在美国 气公司投入生产。 1954 年：第一艘采用焊接工艺制造的核潜艇 开始为美国海军服役。 1954 年：贝纳德发明了管状焊条。 1955 年：美国托姆 1956 年：中国成立了哈尔滨焊接研究所 1956 年：前苏联楚迪克夫发明了摩擦焊技术。 中国最早的摩擦焊设备 1957 年：法国施吉尔发明电子束焊。 1957 年： 前苏联卡扎克夫发明扩散焊。 1957 年：焊接创刊，这是中国第一本焊接专业杂志。 大约 1957 年：美国、英国和前苏联都在熔化极气体保护焊短路过度工艺中使用了 为保护气体。 1960 年：美国 现激光，现激光已被广泛的应用在焊接领域。 发展形势 13 50 年代初，我国首先在哈尔滨工业大学建立了焊接专业，随后清华大学、天津大学、交通大学等院校也相继设立了焊接专业。至 70 年代后期恢复高考时，我国设立焊接专业的高等学校有 17 所。根据 1988 年12 月焊接工艺及设备专业教学指导 委员会的统计，当时我国设有焊接专业的学校有 30 余所，其中包括 2 所大专及 8 所中专学校。并对其中 26所学校焊接专业的历届毕业生及在校的学生人数做了统计，如表 1 所示。历届毕业生各类学生的比例为 (1988 年 12 月统计 )：研究生 3%、专科生产定 9%、本科生 88%。在校各类学生比例为：研究生 6%、专科生 11%、本科生 83%。 随着教育改革的发展，在 1988 年华中工学院召开的教学指导委员会上对焊接专业人才培养规格曾进行认真的讨论，并提出了强化、淡化和介于前二者之间的三种培养方案。允许各院校根据自己的具体情况，办 出自己的特色。 1989 年 8 月国家教委 (89)教高司字 72 号文件发出通知，印发了普通高等学校本科基本专业目录调整方案 (征求意见稿 )。指出我国普通高校专业设置，专业口径过窄、适应性不强、专业结构不尽合理。要求高等学校要按宽口径的专业招生，着重打好共同的学科基础，以增强专门人才的适应性。目标是经过几年的努力，建立起适应我国社会主义建设与改革需要的、符合人才培养规律的、统一的、科学的普通高等学校本科基本专业目录 。调整后的专业名称是热加工工艺及设备，后改为材料成型与控制工程 。 ： 课题研 究的目的意义及主要内容 课题研究的目的意义 14 焊台是一种常用于电子焊接工艺的手动工具，通过给焊料（通常是指锡丝）供热，使其熔化，从而使两个工件焊接起来。 多功能焊台是为了更方便的进行焊接，只用一个焊台就能焊接不同形状的焊接件， 为了符合现代焊接工业的发展，使焊接变的更简便，易操作。 焊台可以使焊接件处于理想位置焊接，或平焊进行焊接，提高焊接效率和质量，降低劳动强度的有效工具，另外，选择合适的焊台能够降低成本，加强安全，文明生产，也有利于现场管理 课题研究的主要内容 本课 题主要是能够使多个单一的焊机巧妙的联合起来，达到统一，使之能够多方位的焊接，而且还可以节省力气，提高生产效率，所以主要的研究内容就是把各个部件的配合，以及对焊件的固定 ，和对部分零件的设计放在第一位。 15 第二章 设计任务概括 计题目 :多功能焊台设计 计背 景 为了符合现代焊接工业的发展，使焊接变的更简便，易操作。 目简述 焊接的稳定性和全面性 ，这是本设计最基本 的要求，在设计过程中应该尽可能使用连接比较灵活 的机构和可靠的结构。 省时、省力、高效、全面 ，这是判断本设计成功与否的标准 之一，只有高效节能的设计才符合企业的利益。 1) 摇臂 旋转的定位要精确，可操作性好，可以实现任意高度和任意旋转位 置的精确的定位。 2） 力学性能足以满足所承受重物的要求，其安全系数要达到一定标准。系 统运行平稳，底座对地的压强不能太大。 用状况 焊台广泛应用于设备加工制造和设备维护之中，在日常生活中随处可见焊台的使用，和我们的生活息息相关 。 产状况 我国的 焊接 技术起步晚、起点低，与国外先进水平还有一定的差距，目前多工能的焊台在 日常的生产中还不是很普及。目前只有个别厂家 在生产多功能的焊机 ， 焊台大致分为两种： 16 1、直流点焊机 (图 2 一 1) 直流的电焊机可以说也是一个大功率的整流器，分正负极，交流电输入时，经变压器变压后，再由整流器整流，然后输出具有下降外特性的电源，输出端在接通和断开时会产生巨大的电压变化，两极在瞬间短路时引燃电弧，利用产生的电弧来熔化电焊条和焊材，冷却后来达到使它们结合的目的。焊接变压器有自身的特点，外特性就是在焊条引燃后电压急剧下降的特性。 图 2 一 1 直流电焊机 交流电焊机 (图 2 一 2) 电流电压经三相主变压器降压，由可控硅元件进行整流，并利用改变可控硅触发角相位来控制输出电流的大小。从整流器直流输出端的分流器上取出电流信号，作为电流负反馈信号，随着直流输出电流增加，负反馈也增加，可控硅导通角减小，输出电流电压降低，从而获得下降的外特性。推力电路是当输出端电压低于 15V 时，使输出电流增加，特别是 短路时，形成外拖的外特性，使焊条不易粘住。引弧电路是每次起弧时，短时间增加给定电压，使引弧电流较大，易于起弧。 从以上叙述可以知道，电焊起弧的时候电路是处于短路状态，电压急剧下降，电流需要很大；起弧后要稳弧，这时候焊条和容池的溶液还是短路过渡状态，电压还是下降，电流还是大；过渡完毕后处于正常焊接状态，电压回升，电流下降。 17 图 2流电焊机 计参数 针对当前焊接 系统发展的新特点和要求，本项目所要解决的问题是 : 在 焊接系统中，要保证各个形状的焊接件和设备要都可以焊接，只不过可以有尺寸上的限制，还要保证焊接的准确性。 : 1)图 2 一 3)，焊接平面的时候把物件放在平面上，为了保证焊接的质量 防止炭渣遗留在焊缝处，我们选取“工”字钢。这样既减轻了焊台的重量，又保证了焊接的时候不会因为焊渣而造成焊接的不合格。图 2 一 3 焊接平面用的“工”字面 2)图 2一 4)， 在圆筒面上焊接首先需要把圆筒固定，所以设计放圆筒的装置，其最大焊接直径为 1000于圆筒的大小不一样所以在下面设计了两个可以横向滑行的导辊，这样既方便焊接又方便固定，充分保证焊接的质量，在导辊的接受范围之内，都可以焊接。在焊接弧面的时候 ，采用的是采用螺钉压的方法，在焊接背面用“工”字钢 18 将焊机延长，两边加上压板，在压板上有紧定螺钉，当部件放上的时候，通过转动两边的手轮来达到压紧部件的效果，这样就保证了焊接过程中的稳定性，不会发生部件偏移的情况 。 图 2 一 4 焊接圆筒和弧面装置 本次设计充分汲取了各种焊机的优点，采简单摇臂控制技术，高控制精度。并对各个部分进行 及重要 零部件进行了优化设计，使设备整体性能满足现代工程作业的基本要求 。 根据焊 台的使用工况，其驱动系统必须解决好以下问题 :(1)保证动作平稳，由于各种材料形状不同 ，且机械传动零件加工、安装的误差以 及台面的偏载，都将会对焊接效果产生影响 ， 焊台的整个系统必须要能克服焊接件的各种形状带来 的影响，确保机构 能够很好的进行焊接 ;(2)在焊接过程中经常会 遇到焊接各种轴类、盘类、筒体等回转工件。如果手工操作焊枪以实现工件的环焊缝焊接，有很多的不便，焊缝质量差，工人劳动强度也大，本焊机可以很好的克服这一问题。 三、设计任务 本焊台是一种小型焊台，尤其是适应中小焊件的变位，相比大吨位可以节约能源，提高效率，尤其是大批量生产时本焊台价格便宜，易于实现广泛的使用。 19 第三章 总体设计方 案 功能焊台 的总体设计及适用范围 焊台设计的出发点 是满足系统的功能，从焊台机械在该生产线中的功能入手分析，它主要包括一 下几个方面的功能： 1)对焊件的停放； 2)能适应不同尺寸形状的焊件焊接 3)能够将待焊点沿着一定的运动轨迹移动到最佳的焊接位置 因此根据焊台适用要求及市场需求，本焊台的总体设计要求如下 1)本焊台为三个自由度的焊件焊台 2)其中焊接圆筒的最大直径 1000)能适应不同尺寸和形状的焊件进行焊接； 4)可以焊接平面、弧面； 5)尽量采用标准件，便于加工制造。 功能焊 台各个机构的 设计方案 在对焊接变位结构机械设计时，其设计依据是焊接工件及焊缝的形状特征信息，在设计过程中还需要综合考虑多方面的因 素，如工件的焊接方法及其工艺规范等。 本焊台由工作平台、摇臂机构、回转机构、固定机构、升降机构、机座等部分组成。 1） 工作平台 它用于工件的停放。由于焊台一般情况下需配合夹具工作，完成工件的翻转及焊接。为了保证焊接面没有碳渣，因此工作平台采用的是“工”字钢，这样可以有效的避免碳渣进入焊缝，同时增大了摩擦，便于工件在变位是位置的固定。 20 2） 工作 台 回转机构 工作台回转机构，用于实现工作台面上被焊接件回转运动的实现。该部分主要是传动部分的设计。包括固定、回转、改变焊接位置。 3） 固定机构 固定机构主要是实现对工件的固定，可以在焊接的时候更方便焊接，在焊接圆弧的时候，可以通过紧定螺钉对两个圆弧进行固定，为了防止有的部分压不到，所以紧定螺钉用弹簧和压面来进行连接，这样可以保证每个部分都会被压到，保证焊接起来平整。 4） 平台升降机构 平台升降机构主要适用于焊头上下移动，可以实现 Z 方向上的不同位置的焊接， 也可以自锁，可以停在 Z 方向上的任何位置，方便实现第三方向上的焊接。 5） 摇臂机构 摇臂机构可以实现从在 X 方向上的焊接，摇臂前面安装升降机构，为了使前后重量一样，后面可以放个和升降机构一样重的铁块，中间连接 的环节用轴承连接，这样可以焊接在最大移动量任何地方。 6） 机座 用于使焊台平稳，可以使焊台平稳的存放。 台的额定负荷计算 描述焊台工作能力的参数，称为第一主参数。焊台不同于其他加工设备，它的基本负荷就是焊件的“重量”。各国的焊台，都是由此给定第一主参数的。 在国际上，第一主参数的量纲没有统一。对于这一问题，需要做些讨论。在欧洲，如德国 司、 司，瑞典 司等，用重力单位 N 表示，美国 司用英美质量单位 ） 21 表示；日本某些公司用国际质量单位 示；我国焊台行 业标准，采用了国际单位 此可见，在我国乃至国际上，焊台第一主参数的量纲还没有统一。其次，对这一主参数的称呼也不统一。 从量纲的发展史的历史分析，用力和质量两种单位，各有个的道理。但是，无论是从行业的管理角度考虑，还是从科学计算的角度考虑，都应统一。量纲的确定，在于一个概念。 焊台是涉及人身安全的产品。对用户选择产品负荷等级，应该是明确的。诸如上述的最大负荷（ N） 或许用载荷（ N） 都不能准确的表达这个量。见公式（ 1 F= (1式中： m 焊件质量 g 重力加速度，即 重力 动荷系数 n 安全系数 F 额定承载能里或额定负荷 动荷系数 全系数 n，应在产品设计时确定。在样本或使用说明书中给用户提供的选择方法。 降系统的设计方案 选择升降系统的传动形式时，应当考虑的主要指标是：功率；效率；运动性能；外形尺寸；重量；生产率和成本等。现在分别阐述如下： 1） 功率 每种传动所能传递的功率大小与该传动的工作原理 、 承载能力、 工作速度 、效率、材料和制造精度等因素有关。一般来说，啮合传顶传递的功率高于摩擦传动。 22 2） 效率 效率是评定传动质量指标的一个重要参数。高的效率意味着节约动力和节约运行费用。效率低的传动一般不用于传递大的功率。通常啮合传动效率高于摩擦传动。 3） 速度 速度是传动装置的一个主要运动特性。提高传动的速度是机械的发展方向之一影响速度的因素有动载荷和制造精度等。在常规传动中，除螺旋传动和链传动外，啮合传动的容许速度一般高于摩擦传动。 4） 传动比 传动比是传动装置的一个主要运动特性。提高传动 的速度是机械的主要发展方向之一，影响速度的因素有动载荷和制造精度等。在常规传动中，除螺旋传动和链传动外，啮合传动的容许速度一般高于摩擦传动。 5） 外廓尺寸、重量及成本 传动装置的外廓尺寸与传动零件材料的机械性能、容许传递速度、容许传递功率等密切有关。在上述条件确定情况下，单级传动的外廓尺寸和重量主要取决于传动型式。一般来说，啮合传动比摩擦传动轻巧，但成本较高。在啮合传动中，蜗杆涡轮和一些内啮合行星传动的尺寸和重量通常较小。 采用何种传动型式较为相宜，应根据具体情况进行分析，通过以上分析，升降系统 的最佳型式采用涡轮蜗杆。 台传动系统的确定 作台回转系统 首先考虑到焊接速度的要求，工作台的回转速度比较小，因此需要的减速比比较大， 为了尽量减少传动部分的体积，同时造价比较低，所以在回转系统的机头部分采用涡轮蜗杆，中部和尾部采用轴承造成活动 23 的摇臂，采用涡轮蜗杆装置实现焊接头的上下移动和自锁。 24 第四章 焊接面的设计计算 平面焊接的设计 为了保证焊接的可靠性，平面焊接设计成平面的形式，但由于考虑到焊接的时候会有焊渣，所以平面上又加上了工字钢，这样既减轻了焊台的重量又可 以保证焊接的质量。 平面焊接的特点 平面焊 采用手工钨极氩弧焊打底，电焊盖面的焊接方法，焊接材料采用日本产 丝，电焊条采用英国曼切特生产 9丝需经表面除油、锈、水处理。焊条需经 350烘干处理，值放于 80温内随用随取。 焊前准备工作要认真仔细，焊工必须认真按照工艺评定要求进行，坡口打磨，对口间隙、钝边、固定焊的支撑块等一系列工作，热处理工要认真作好预热、恒温、保温、热处理等项准备工作。 焊前预热，焊接层间温度，除以热电偶进行 自动测控外，在现场辅以远红外线自动测温仪进行监控，以保证管壁达到真正的温度要求。 焊接时采用小规范进行焊接，焊接线能量要严格控制。 焊接时，熔池铁水粘度大，流动性较差，且焊接规范又较小，因而，容易出现夹渣，层间未熔等缺陷。这就要求焊接时的操作必须到位。比如水平固定位置焊接，当焊条摆动到坡口边缘时，电弧停时间要稍长一些，尽量充分熔敷过度，不留夹沟。为避免产生大的缺陷，焊肉厚度要尽量薄，一般是焊条直径加 1 毫米为宜，摆动焊接时，因受线能量的限制和焊肉厚度的限制，所以，焊条摆动幅度不宜超过焊条直径 的千倍。而每层焊道必须用锯条和角磨机清理干净，不得任意捶击。 平面焊接的应用范围 金属焊接方法有 40 种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。 25 熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。 在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等 缺陷，恶化焊缝的质量和性能。 为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。 压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。 各种压焊方法的共 同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。 钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法 主要技术参数 26 弯矩图知，最大弯矩为： 2*2000=13000*2000=面的抗弯系数公式为 : 323d 用弯曲应力为： =60此，应满足弯曲正应力强度条件为： = 得： 3 60工字钢中轴直径为 d=80 ，所以符合设计要求。 5）涡轮蜗杆的强度校核 2 按齿面接触疲劳强度计算 根据开式蜗杆传动设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。 传动中心距： （ 1）确定作用在蜗轮上的转矩 按 =2 故取效率为 ， 27 （ 2）确定载荷系数 K 因为工作载荷不稳定，取载荷不均系数 =机械设计表 11 5 选取使用系数 =于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数 =， K= = 3）确定弹性影响系数 由于铸锡磷青铜 轮与 45 钢蜗杆相配，取 =160（ 4）确定接触系数 先假设蜗杆分度圆直径 和传动中心距 a 的比值 ,从图知 = 5）确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度大于 45以从表中查的蜗轮的基本许用应力 、 应力循环次数 寿命系数 则， （ 6）计算中心距 28 考虑制作公益性，将中心距 a 取为 40 蜗轮蜗杆的 主要参数和计算尺寸 轴向齿距 = m=直径系数 q=顶圆直径 = +2 = 2=根圆直径 = =五章 升 降装置的设计计算 轴承的设计计算及校核 开始设计，还不知道轴上零件的位置及支点位置，无法确定轴的受力情况，只有待轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力分析及强度、刚度等校核计算。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行估算。 设轴在转矩 T 的作用下，产生剪应力。对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为： 式中 T 为轴所传递的转矩，单位为 N 轴的抗扭截面系数，单位为 P 为轴所传递的功率，单位为 n 为轴的转速，单位为r/，分别为 轴的剪应力，单位为 d 为轴的估算直径，单位为 轴的设计计算公式为 常用材料的值、 C 值可查表 值、 C 值的大小的材料及受载情况关。当作用在轴上的弯矩比转矩小，或轴只受转矩时，值取较大值， C 值取较小值，否则相反。 用材料的值和 C 值 轴的材料 20 35 45 4035 /2 20 20 30 30 40 40 52 C 135 160 118 135 107 118 98 107 29 求出的直径值，需圆整成标准直径 ，并作为轴的最小直径。如轴上有一个键槽，可将算得的最小直径增大 3% 5%，如有两个键槽可增大7% 10%。 固定螺栓的选择 固定螺栓 能就是把铸铁平台和基础设施连接在一起。目的是为了防止在工作的时候出现位移和倾斜。铸铁平板在施工安装的时候用垫铁进行找平，之后采用 固定螺栓 的种类，常见的有 固定螺栓 也有人称之为 地脚螺栓。 那么短 地脚螺栓 有什么作用呢？其实短 地脚螺栓 一般都与基础浇筑在一块。短 地脚螺栓 主要是用来固定那些在运作中的具有极其强烈震动与冲击力的中小型机械设备。短 地脚螺栓 的长度一般情况下为 100 至 1000 毫米，常用的死 地脚螺栓 的头部常常制作为开叉的形式有的也做成带钩的形状，看上去犹如钩子中间穿一根横杆子。为了防止旋转或者是被拔出来。 地脚螺栓 有短 地脚螺栓 就有长 地脚螺栓 ，长 地脚螺栓 比较特别，它是一种可以拆卸的 地脚螺栓 。长 地脚螺栓 主要的作用是用来固定在施工工作的时候具有极其强烈冲击与振动的大型重型设备上。一般的长度在 1 米到 4 米左右。长 地脚螺栓 的形 状可以分为 2 段都带有螺纹和螺母的，还有一种形式为锤形的也有叫做 T
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