12T焊接滚轮架机械设计【11张CAD图纸和说明书】

目  录
1  引言 1
2  焊接机械设备 2
2.1 焊接机械装备 2
2.1.1焊接机械设备的分类 2
2.1.2焊接机械装备对焊接产生的作用 3
2.2 焊接自动化 3
2.3 焊接工装夹具 4
2.3.1焊接工装夹具的特点 5
2.3.2焊接工装夹具的分类 6
2.3.3对焊接工装夹具的设计要求 6
2.3.4焊件在焊接工装夹具中的定位方法 7
2.4 焊机变位机械 8
2.4.1焊接变位机械的分类 8
2.4.2焊接变位机械应具备的性能 9
2.5 几种焊接设备的具体介绍 9
2.5.1焊接变位机 9
2.5.2焊接翻转机 11
2.5.3焊接操作机 12
2.5.4焊接滚轮架 13
2.5.5关于滚轮架轴向窜动的问题 15
3  方案的选择与确定 17
3.1组合式滚轮架的特点 17
3.2滚轮驱动方案 18
3.3减速器的选择 19
3.4联轴器的选用 20
3.5滚轮架滚轮的设计 21
3.6轴的设计 22
3.7轴承的选用 23
3.8轴承端盖的设计 24
3.9丝杠的设计 25
3.10键的设计 26
3.11机架的设计 26
3.12表面粗糙度 27
4  计算与校核 28
4.1 焊接滚轮架的设计计算 28
4.1.1驱动圆周力与支反力的分析及中心角的确定 28
4.1.2焊接滚轮架的受力 31
4.1.3滚轮架支反力的计算 32
4.2 电动机的选定 35
4.3 轴的校核 35
4.4 滚轮处键的校核 37
4.5 轴承寿命计算 37
4.6 轴承的强度计算 38
结  论 40
致  谢 41
参考文献 42
附录A 43
摘要: 焊接装备就是在焊接生产中与焊接工序相配合，有利于实现焊接生产机械化、自动化，有利于提高装配焊接质量，促使焊接生产过程加速进行的各种辅助装置和设备。焊接工装在焊接机械化中也扮演着重要的角色，采用工装夹具，工件定位迅速，装夹方便，省力，减轻了焊件装配定位和夹紧时的繁重体力劳动；焊件的翻转可以实现机械化，变位迅速，使焊接条件较差的空间位置焊缝变为焊接条件较好的平焊位置焊缝，劳动条件改善，同时也有利于提高焊缝的质量。在装配定位焊件时，如果不使用工装夹具，即使焊接组合件由两三个零件组成的，欲保证各零件精确的相对位置也是很难的。同时，在焊接过程中，焊接件一般会由于受热不均等原因而发生焊接变形，尤其是复杂的焊接结构，其变形有时会无法消除，这样就会影响以后的装配工作。采用工装夹具，不仅可以保证焊接时工件间的相对正确位置，而且可以防止和减少工件的焊接变形。批量生产的时候，这种优点就更加明显，可以稳定焊接件的质量，减少次品的产生。焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊接旋转的变位机械。焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。焊接滚轮架按结构形式分为两类：第一类是长轴式滚轮架。第二类是组合式滚轮架。本文主要对组合式12T焊接滚轮架进行设计，并对轴、键等主要构件进行了校核。结果表明各主要部件符合要求。该滚轮架结构简单，使用方便灵活，对焊件的适应性很强。设计中充分的考虑了滚轮架的合理性和经济性等因素。

关键字：焊接   工装夹具   滚轮架  
                               
 
Abstract : Welding equipment is a machine which is used in welding production and welding processes, and it is conducive to welding production mechanization and automation, to improving assembly welding-quality. Then it could prompte to speed up the process of welding production of the various assistive devices and equipment. Welding fixtures also play an important role in Mechanized welding, with fixture, positioning quickly, easy clamping, effort, reduce the weldment assembly positioning and the clamping the heavy manual labor; flip the weldments can be mechanized, rapid deflection, and make the spatial location weld of poor conditions into a better position weld , improved working conditions, at the same time it help to improve the quality of the weld. When in the assembly weldments of positioning, if you do not use the fixture, even if the welding assembly formed by the two or three parts, to ensure the accuracy of the relative position of each part is very difficult. At the same time, in the welding process, the Welding parts generally would occurred welding deformation as uneven heating and other reasons, especially with the welded structures was complex, sometimes its deformation can not be eliminated, this will affect the future work of assembly. With fixture, not only can ensure the correct relative position in welding between the workpiece, but also can prevent and reduce the welding deformation of the workpiece. When in the mass production, this advantage become more apparent, can stabilize the quality of welded parts, reduce the production of defective. Welding roller standing by structural form is divided into two categories : the first category is long axis-wheel frame. the second category is modular roller frame. In this paper, twelve pairs of modular T-welded wheel for the design, as well as axial, bond and other main component of checking. The results showed that the main components to meet the requirements. The roller frame structure is simple, flexible, adaptive welded pieces of a strong, which is the most widely used form of the structure. And it could be fully considered the roller frame reasonable and economic, and other factors.

 Keyword:  weld    frock clamp   turning rolls 
 1.引言
焊接是一种制造技术，它是适应工业发展的需要，以现代工业为基础发展起来的，并且直接服务于机械制造工业。焊接技术的发展与制造工业的需要紧密相关，一般工业先进国家，钢产量的50%左右需采用焊接工艺才能形成产品，在石油化工、矿山冶金、金属结构、起重运输、水陆交通、航天航空、桥梁建筑、电力能源等机械设备制造部门，焊接都有着广泛的应用。许多设备中的大型结构，几乎都是焊接结构。现在，随着科学技术的进步，生产规模的日益扩大，焊接结构正朝着超大型，高容量，高参数，耐磨，耐低温，耐动载的方向发展，这就不仅需要为焊接生产提供质量更高，性能更好的各种焊机，焊接材料和焊接工艺，而且要求提供各种性能优异的焊接工装设备，使焊接生产实现机械化和自动化，减少人为因素干扰，达到保证和稳定焊接质量，改善焊工劳动条件，提高生产率，促进文明生产的目的。但是，焊接生产是综合性生产，在焊接制造过程中，除了焊接工序本身外，前后还有很多工序的配合，如备料、输送、装配、检验、校正等工序。因此，焊接生产的机械化自动化不仅仅局限于焊接工序本身，而且包括了与焊接工序相衔接的上下各工序的机械化，自动化。只有各工序实现了机械化，自动化，才能实现焊接生产的综合机械化，自动化。
滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。若对主、从动滚轮的高度作适当调整，也可进行锥体、分段不等径回转体的装配与焊接。对于一些非圆长形焊件，若将其装卡在特制的环形卡箍内，也可在焊接滚轮架上进行装焊作业。焊接滚轮架还可配合手工焊或作为检测、装配圆筒体工件的设备。焊接滚轮架的使用能大大提高焊缝质量，减轻劳动强度，提高工作效率。
本毕业设计根据任务书的要求，通过构思建立滚轮架三维实体模型，分析模型的优越性和适用度选择此种机构。设计滚轮机架各部零件，分析校核零件，检查是否有错，按顺序正确组装，然后投入使用。从而，完成了毕业设计任务书所规定的设计内容。
限于个人水平，此次设计难免存在不足之处，敬请老师指教。

2.焊接机械设备
2.1焊接机械装备
焊接机械装备就是在焊接生产中与焊接工序相配合，有利于实现焊接生产机械化，自动化，有利于提高装配—焊接质量，促使焊接生产过程加速进行的各种辅助装置和设备。这里称之为辅助装置和设备是为了与焊机相区别。焊机是焊接过程中的核心装备，它包括焊接电源，焊接控制箱，焊接机头等，有自己的独立系统，不属于焊接机械装备的范畴。而焊接机械装备相对焊机处于辅助的地位，是配合焊机进行焊接生产的装置和设备。它包括的范围较广，按用途分，主要有焊接工装夹具、焊接变位机械和焊接输送机械三个方面，其次还有导电装置、焊剂输送与回收装置、坡口准备及焊缝清理精整装置等。他们又是焊接机械装备的从属装置。
从使用范围来分，焊接机械装备又分为通用和专用两大类。
通用焊接机械装备通用性强、适应性广，整台机械能适应产品结构的变化重复使用。它们可以组合在一起使用，也可以组装在焊接生产线上，成为焊接生产线的一个组成部分。由于这种装备通用性强，所以机械化、自动化水平不是很高，主要满足多品种、小批量焊接生产的需要。
 专用焊接机械装备是为了适应单品种、大批量焊接生产的需要专门设计制造的。这种装备专业性强、生产率高、控制系统先进，能很好地满足产品结构、装焊工艺、生产批量的要求。例如：专用焊接工装夹具、专用焊接机床就属于这类装备。
2.1.1焊接机械设备的分类
    焊接机械装备可分为四大类：1.焊接工装夹具2.焊接变位机械3.焊接输送机械4.其他从属装置。其中：
   （1）焊接工装夹具（按动力源分类）可分为：手动夹具 气动夹具 液压夹具 磁力夹具 电动夹具 真空夹具 混合式夹具。
   （2）焊接变位机械可分为：焊工变位机械 焊机变位机械 焊件变位机械。
其中焊件变位机械可分为：焊接变位机 焊接回转台 焊接翻转机 焊接滚轮架
   （3）焊件输送机械可分为：上料装置 配料装置 卸料装置 传送装置 各种专用吊具。
   （4）其他从属装置可分为： 导电装置 焊剂输送与回收装置 焊丝清理及盘丝装置  埋弧焊焊剂垫等。

2.1.2焊接机械装备对焊接产生的作用
    焊接机械装备对焊接生产的有利作用有以下几个方面：
（1）采用焊接工装夹具，零件由定位器定位，不用划线，不用测量就能得到准确的装配位置，从而保证装配精度加快了装配作业的进程。此外焊接工装夹具上大多都采用磁力、液压、气动夹具，即使采用手动夹具，也都有扩力机构，因此可减轻工人的体力劳动，提高装配效率。
（2）由于焊接在夹具中可强行夹固或预先给予反变形，所以可以控制或消除反变形。
（3）采用焊接工装夹具后，由于保证了装配精度，控制了焊接变形，所以可提高焊件互换性能；焊接上的配合孔配合槽可由原来的先焊接后加工改为加工后焊接从而避免了大型焊接焊后加工的困难，有利于缩短焊件生产周期。
（4）采用焊接变位机械，可缩短装配施焊过程中焊接翻转变位的时间，减少辅助工时提高焊机利用率和焊接生产力。
（5）采用焊接变位机械可使焊件处于最有利的施焊位置—水平及船型位置上进行焊接，有利于操作，保证焊接质量，而且可加大焊接工艺规程，充分发挥焊接方法的效能。
（6）采用焊接变位机械可扩大焊机的焊接范围。例如，埋弧焊机配合相应的焊接设备后可完成内外环缝、空间曲线焊缝的焊接和空间曲面的堆焊。
（7）采用焊接机械装备后，可使手工操作变为机械操作。人处于控制机械的地位，减少人为因素对焊接质量的影响，也可降低对焊工操作技术水平的要求。
（8）采用焊接机械装备后，可使装配和焊接集中在一个工位上完成。减少工序数量，节约车间使用面积。
（9）只有与焊接机械装配相配合，才能在条件困难、环境危险、不宜由人工直接操作的场合实现焊接作业。例如在高温、深水、剧毒、有放射性的环境进行焊接作业。
总之，焊接机械设备对焊接生产的有利作用是多方面的。不但保证了焊接质量，提高了焊接生产率，改善工人工作条件，还使焊接实现了机械化，自动化提高了生产精度。因此，无论在焊接车间或是施工现场，焊接机械装备已成为焊接生产中不可缺少的机械装备之一，从而获得广泛的应用。
2.2焊接自动化
    焊接机器人的应用：进入20世纪如年代以来，随着我国改革步伐的加快和国民经济的高速发展，一些企业也相应地以“更新装备，加强技术改造，适应市场需求，生产有竞争力的产品，稳定提高企业效益”作为企业求生存、发展的关键措施之一。在此背景下，在机械制造业中使用焊接机器人的数量也急剧增加。据1996年的统计，我国使用焊接机器人进行生产的工厂已有70家，包括少量教学科研用焊接机器人在内，我国当时拥有的焊接机器人已达5百多台，其中，弧焊机器人占53%，点焊机器人占46%，其余为其他焊接方法用的机器人。
    国内当时使用的机器人，主要是从德国、日本、奥地利、意大利、瑞典等国引进的，其中以德国、日本生产的最多，分别占39%和30%。这些引进的焊接机器人，94%以上都是五轴或六轴的关节式球坐标焊接机器人，它们代表了国际20世纪90年代初、中期的水平。其中，特别是工程机械制造行业所引进的五条焊接柔性生产线(FMs)，性能尤为先进，几乎全部配备了接触寻位、电弧跟踪系统，有的还具有机器人与焊件变位机械同步协调运动的功能。
    国内使用焊接机器人较多的主要是汽车、摩托车和工程机械三个行业。其中，在汽车及其零部件制造业中所拥有的焊接机器人占全部焊接机器人的65%，在摩托车行业和工程机械行业分别占15%和16%，分布在电器、自行车、机车、航天航空等行业的机器人仅占4%。
在我国，有高达98%的点焊机器人使用在汽车及其零部件制造行业中。这是因为点焊机器人仅适用于薄板非密封结构的焊接，在汽车制造业中主要用于驾驶室、车箱、车身等薄板冲压件的组对焊接。
综上所述可以预料，随着我国经济的进一步发展和市场需求的进一步开拓，焊接机器人及其配套的焊件变位机械，在我国机械制造业中的应用，也会越来越多，越来越广泛。