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400公斤手动焊接变位机总体及倾斜机构设计,400,公斤,手动,焊接,变位,总体,倾斜,机构,设计
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400公斤手动焊接变位机总体及倾斜机构设计 二零二一年六月七号 摘 要焊接变位机是将所有需要焊接工件的焊接位置旋转到焊接平面的位置，焊接变位机对自动焊接设备生产的有利推广有着很多有利作用，它能有效保证焊接生产质量的提高，提高自动焊接的生产效率；改善焊机和手工作业环境；实现从人工焊接到生产全过程焊接的机械化、自动化，这也是焊接变位机设计的主要目的。焊装夹具制作设计工作是整个变位机制作设计工作的重要组成部分之一，焊接夹具的设计应充分考虑焊接制作中的基本设计原则，最重要的是实用性和便捷性，即焊接夹具机构在实际使用中的作用，根据正常的作业条件，能立即表现出整个焊具系统的相互适应、操作方便、安全省力等特点。通过使人机系统成为一个整体，生理效率才能达到最佳工作状态。随着不断的研发，焊接工具正朝着大容量、高精度参数、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐负荷和动负荷方向迅速发展。设计要求不仅通过为各种特种焊机、焊接结构材料、各种焊接结构工艺提供高性能、技术性能优良的各种焊接结构生产设备，实现机械化、全自动化、减少各种人为因素对焊接的干扰、保证和提高稳定性、改善连接焊工的工作和生活条件、提高生产力、促进文明安全生产的重要目的。在本产品设计中，参考相关设计资料，首先正确选择产品机构和设备传动连接方式，确定设备机构各传动部分的固定传动，进行综合动力传输强度，扭矩和速度的计算和性能检查，保证各机构设计的合理性，使本设计选用的传动设备机构在产品给定的使用寿命内能正常工作，然后画出各产品机构的整体连接结构设计，最后得出整体结构设计草图，结合设计产品细节，绘制产品装配图，保证每个产品的批量生产，推动实现规模化量产。该机构设计的主要研究内容是一种蜗轮倾斜传动机构，它采用蜗轮蜗杆传动机构，减小蜗轮蜗杆机构的尺寸和高度，实现蜗杆的自锁，使整个工作机构简单、可靠、操作方便。关键词：手动焊接变位机；回转机构；倾斜机构 ABSTRACTDisplacement of welding machine is all the required welding position of the rotating welding to welding plane position, displacement of welding machine is good for automatic welding equipment production promotion has many advantage, it can effectively improve to ensure the quality of welding production, improve the production efficiency of automatic welding. Improve the welding and manual work environment; From manual welding to the production process of welding mechanization and automation, this also is the main purpose of the displacement of welding machine design. Welding-installation fixtures production design work is the deformation mechanism of the whole as one of an important part of the design work, welding fixture design, the basic design principles of the welding production should be considered, and the most important is the practicality and convenience, the welding jig institutions in the role of practical use, according to the normal operating conditions, Immediately showed the whole welding system of mutual adaptation, convenient operation, safety, energy saving, etc. By making the man-machine system as a whole, physiological efficiency to achieve the best working state.Along with the unceasing development, the welding tool is moving toward the large capacity, high precision parameters, wear-resisting, corrosion resistance, resistance to low temperature, load and dynamic load direction develop rapidly. Design requires not only by providing a variety of special welding machine, welding structure materials, all kinds of welding structure technology provides high performance and excellent technical performance of a variety of production equipment, welding structure To realize mechanization, fully automated, reduce all kinds of human factors on the interference, ensure and improve the stability of the welding, welders working and living conditions improved connection, increase productivity, promote the safety in production important purpose of civilization.In the product design, the reference design information, first choose products right institution and the equipment transmission connection way, determine the transmission part of the fixed transmission equipment institutions, comprehensive strength of power transmission, torque and speed of calculation and performance check, ensure the rationality of the design of institutions, The transmission equipment mechanism selected in this design can work normally within the given service life of the product, and then draw the overall connection structure design of each product mechanism, and finally get the overall structure design sketch, combined with the design of product details, draw product assembly drawing, to ensure the mass production of each product, promote the realization of large-scale production.The main research content of the mechanism design is a kind of worm gear transmission mechanism, it USES the worm gear and worm drive mechanism, reduce the size of the worm and worm wheel mechanism and height, realize transverse self-locking worm, make the whole working mechanism is simple, reliable and easy to operate. Keywords:manual welding positioner ；displacements machine；rotary organiIII目 录摘要1第1章绪论11.1 生产焊接变位机的意义11.2 国内焊接变位机发展简史11.3 焊接变位机的设计原则21.3.1 实用性原则21.3.2 经济性原则21.3.3 可靠性原则21.4 国内焊接变位机的产品简介21.5 国外焊接变位机的产品简介31.6 焊接辅助设备简介31.7 我国焊接辅助设备发展历程 41.8 焊接辅助设备发展趋势 51.9 焊接变位机的自由度6第2章 总体设计72.1 焊接变位机应用及适用范围72.2 设计方案的确定72.3 机构预期寿命计算82.4 机构工作条件9第3章回转机构总体设计123.1回转部分设计要求133.2传功布置原则133.3 回转机构传动简图13 第4章倾斜机构设计134.1倾斜机构简图134.2蜗杆传动的设计134.2.1 蜗杆传动类型的选择134.2.2 材料的选择144.2.3 设计计算144.2.4蜗杆轴结构设计144.3蜗杆轴受力分析及校核154.3.1蜗杆轴受力分析154.3.2蜗杆轴强度校核174.4 蜗轮轴的设计184.5扇形蜗轮与回转箱体螺栓连接设计184.6轴承校核194.7键的选择与校核22第5章 机架的设计245.1机架的总体设计245.2焊接结构设计25 5.2.1焊接结构的特点26 5.2.2焊接时应注意的问题26 5.2.3焊接材料的选择26 5.2.4焊接方法的选择27 5.2.5焊接接头的选择与特点28设计小结29参考文献30致谢31400公斤手动焊接变位机总体及倾斜机构设计第1章绪论1.1 生产焊接变位机的意义 在很多工业机械焊接设备的实际生产中，往往会出现这样的事情，可以根据遇到不同类型的焊接位置纵向位移和不同类型的焊接外部工作台以来确定如何选择合适的位置。针对实际生产应用情况，这些实际生产应用的需要，我们通过科学设计和技术创新，自主研发了一种新型的焊接变位机。它可以同时控制焊缝外的焊缝水平斜角旋转，工作台和焊接全纵向倾斜，焊接的整个连接件和内部焊接处于危险位置，容易发生焊接变形，焊接变位机的自动运行与工业机械自动焊接工艺操作能够控制机构的自动运行相互配合，有效实现机械化工艺操作结构，提高自动化工业机器的效率，并大大提高机器焊接和机械加工操作的质量。在当前的食品加工和机械制造行业中，焊接机变位机已经悄然发展成为工业不可或缺的加工设备，其重要作用日益凸显，特别是近10年来，该系列产品在我国现代工业机械制造业中取得了很大的初步发展，并在国际上得到了广泛的应用，各种工业机械焊接产品和工业机械设备的焊接结构件大部分都非常复杂，尤其是电焊是各种工业机械的主要焊接关键部件，机械焊接工作的好坏直接影响到整机，有利于管理现场安全，尤其是，随着越来越多的商家企业的加入，机械设备市场的竞争将更加激烈，国内机械制造商需要尽快适应这种情况，现代基础机械和设备能力的一场革命，如焊机和变频定位器。近年来，在研发发面，各方面技术投入不断增加，今天，人们可能不会认为焊接变位机已经是非关键的工业产品。然而，当今世界有100多个系列，包括具有各种功能的机床，技术上有普通型和无间隙电机驱动和伺服电机控制型，可根据产品的额定传动负载控制范围来达到不同的作用，小、中、大型变位机都已得到充分发展。焊接变位机使现代焊接设备的生产变得不可能或不可能，技术设备的发展实现了各种实际应用。在焊接生产中，经常会遇到焊接变位及选择合适的焊接位置的情况，针对这些实际需要，我们设计研制了焊接变位机，它可以通过工作台的回转和倾斜，使焊缝处于易焊位置。焊接变位机与焊接操作机配合使用，可以实现焊接的机械化、自动，提高了焊接的效率和焊接质量。焊接变位机可以应用于化工、锅炉、压力容器、电机电器、铁路交通、冶金等工业部门的自动焊接系统。在现在加工和制造过程中，焊接变位机已悄然成为一种不可缺少的设备，其作用越来越突出1。特别是近十年来，这一产品在我国工业机械行业有了很大的发展，获得了广泛的应用。各种机械产品和机械设备的结构件大多数都很复杂，尤其是各种机械的主要关键部位，其焊接质量的好坏直接影响整机性能，而选择合适的变位机能提高焊接质量和生产效率，降低工人的劳动强度和生产成本，加强安全文明生产，有利于现场管理。特别是入世的冲击，机械市场竞争将会越来越激烈，国内企业必须适应形势，通过焊接变位机等基础设备投入达到生产能力的革命。因此，近年来焊接变位机得到国内工程机械行业的广泛共识，对着方面的投入都在加大。1.2 国内焊接变位机发展简史在目前的机器生产和加工中，焊接变位机是必不可少的，人们在不打开焊接变位机进行焊接的情况越来越少，其重要作用也越来越突出。尤其是近十年来，该系列产品技术发展显着，应用广泛，受到一致好评，各种焊接部件非常复杂，尤其是各种焊机的主要焊接核心部件，机器焊接操作的好坏直接影响到整机的焊接性能，焊接变化位置的正确选择是非常关键的，尤其是近年来，市场竞争激烈，国内机械制造商需要尽快适应这种形势，通过生产焊接变位机，可以实现国际化生产，因此，近年来，在国内和工程机械制造行业，焊接变位机以实现一致性而广受赞誉，各方面的技术投入不断增加。现在我国生产焊接变位机的的厂家已经不少，大都不成规模。以变位机为主导产品发展起来的企业尚未形成。天津鼎盛工程机械有限公司、无锡市阳通机械设备有限公司、长沙海普公司、威达自动化焊接设备公司等单位生产的变位机在国内占有较大市场。到2000年，国内已开发的变位机产品约70余品种规格，以下简述这些变位机的基本型式，基本型产品发展了17个系列，主要为普通型，用于手把焊，此外，还有调速型、联控型（PLC、微机控制）和机器人配套型产品。与机器人配套用的变位机，开发了十余个品种。包括工位变换变位机（不参与焊接），如立式双工位、四工位、八工位变位机，双座单回转式八工位和倾翻回转式双工位变位机等：与机器人配套焊接变位机（机器人外部轴），如倾翻-回转伺服传动式、双座单回转伺服传动式、多轴单回转伺服传动式等。1.3 焊接变位机的设计原则1.3.1 实用性原则实用性的基本原则明确指出了机加工装配设备的实际使用和管理功能，既能展现卓越的设备技能，又能充分满足机加工装配和焊接设备技术的要求，并能将其作为一个整体展示出来，设备工装，仪器系统与人体全身兼容，操作方便、安全、省力，符合人体生理、生理、心理特点，使人机交互，设备达到最佳工作状态。焊接装配总是由焊接两个或更多装配零件组成，为了安装施工焊接的方便，或者为了便于控制组装焊接精度变形等基本原型，可能会采用组装和固定焊接两种工艺进行安装或安装。随着体积和焊接重量的大幅增加以及结构更加复杂，新设计的中型工装装配夹具工件必须完全适应这种复杂情况，焊接装配顺序对工件的装配焊接精度影响较大。在重新设计工装焊接顺序时，工装装配夹具对焊接精度低的零件进行焊接，后者对焊接精度要求高的零件进行重新焊接，以保证工件的主要精度要求。1.3.2 经济性原则一般来说，关键设备工艺技术的设计、开发和制造必须定期进行成本效益分析，由于此类工艺设备的成本，最终必须将技术设计开发制造成本直接计入设备产品开发制造成本，并在设计库存灾难设备时定期比较设计方案，从应用经济学的角度来看，在刀具机床制造之后，降低刀具和机床设备投资前后的成本，成本相应较低，在设计过程中尽量减少一些标准化部件的使用，并增加结构件的重量。 1.3.3 可靠性原则可靠性的基本原则是指各种工装焊接装置的绝对安全性和可靠性，通常是在正常使用过程，所有焊接力较大的部件必须保证具有相对足够的承载强度和操作刚度，以限制每个焊接方向的变形，另一方面是变位机具有自动放大夹具误差和错位的能力，其实工装夹具的结构强度和刚性很容易满足，一个无差错的设计其实需要不断的探索、发现和总结。1.4 国内焊接变位机的产品简介 现在，2016年我国有很多大型厂家专门从事专用焊接变位机和专用变频自动定位机的研发和生产，大部分基本无法形成一定的市场规模，将智能逆变器和定位机纳入重要的行业领先技术产品线，以发展壮大为支撑的国内龙头企业尚未完全形成。企事业单位和自己生产的变位机在国内开始占据越来越大的市场，到2000年，国内研制出各类超大型万能变频器和定位机70万余台。根据产品规格，以下简要介绍了这几种变位机的基本技术产品系列，该系列的基本产品类型以普通型为主的有17系列产品线，最初应用于自动化领域是控制机械手手柄和自动电焊，还有手动控制调速型、联合控制型（PLC、微机自动并联控制）和自动控制机器人配套型三大系列，变位机已开发并与大型机器人制造机床配套使用，开发出10多个工业创新技术品种。1.5 国外焊接变位机的产品简介 大多数焊接机器人的大型制造商都生产变位机以匹配他们的焊接机器人。但是，以焊接变位机为主要产品的大型企业却非常少见，一般来说，专业焊接机械手、滚轮操作架、焊接传动系统等专业焊接设备的大型制造商大多负责生产焊接机变位机，一些大型的专业焊接自动机器人制造商做了大部分，生产用焊接机和焊接机器人配套的变位机。德国的Locloos、奥地利的giigm、日本的松下机器人公司都能够生产采用伺服自动控制和变形机器人的焊接机变位机，下面简单介绍一下不同排量发动机类型、一级发动机和现役发动机的参数。1）德国Severt公司 电子公司主要开发生产8种变频产品，其中变频焊机、变频边床7种。各类自动焊接机变速变位机按使用功能分为4个系列产品：焊接基本型、调速型、CNC程序控制型和焊接机器人自动匹配型。2）德国LCOOS公司德国LCOOS公司现在是世界上最大的专业生产各种焊接设备的专业公司之一。生产变形焊轴、机器人、焊接机等系列产品，也生产可作为机器人内外焊轴使用的焊接机，在我国，除了各种焊接加工机器人系统产品外，经常可以看到进口的卧式L型双座单回转、倾斜-R型双回转和单座双回转多轴变速定位，结合各种焊接加工机器人系统产品，可生产各种卧式大型单座一轴二转rrwpv、立式一人两转rrrr502、各种多轴大型变位机甚至在机器外面。3）日本松下（Panasonic）公司 日本松下公司也是一家制造机器人设备的公司，这家专业公司目前生产变形机器人外部设备焊接机共12个产品系列，他们为动力传动系、底座、夹具等部件制作标准产品模块，组装成这些部件的完整系列，并根据产品轴数和整体结构设计类型进行分类。1.6 焊接辅助设备简介 在我们现代化的国家，变位机已经是年轻的工业产品，由于制造业经济发展的技术水平差异较大，很多大型企业的焊接机站还没有配备齐全的焊接设备。同时，相关技术研究相对薄弱，到目前为止，还没有人写专业书籍来研究它的基本定义和分类，各种专业名称不规范，同一类型的生产设备、不同的生产企业、不同的用户可能有不同的设备名称，轮胎、转盘、脚蹼支架、定位器、变速定位机等，为此，需要提供新的定义。我们的名称：是一种用于直接拖动待焊工件进行施工的焊接设备，可将待焊工件的焊缝拖动到理想的焊接位置并进行焊接移位，称它为焊接变位机。换句话说，工件的包装固定在焊接设备上进行施工和焊接工作，焊件两端的焊点连接处是焊缝的最终初始位置，可能不在焊缝空间的特定位置，高速旋转电弧变位机运动后，可将电弧焊任意方向的焊缝改为电弧容器角焊、平面电弧坡口焊或电弧平面焊容器角焊，完成这种定位功能的焊接设备也称为焊接变位机，由于需要采用立焊、仰焊等方式，一些焊接工艺发生了较大变化，难以同时保证整个焊接过程的质量，这保证了无绳焊接产品的质量，提高了产品焊接连接的生产率和整个焊接生产线的安全性。自1994年成立以来，焊接设备行业的焊接设备及辅助制造设备在整个中国焊接设备行业中一直占据着重要的领先地位，焊接辅助设备的生产品种已由目前的三大传统机械转变扩展到大型焊接设备机械手、变位机、压路机、工程机械等各种新型焊接设备专用生产设备、机器人焊接工作站配套生产设备、焊接设备生产线、各种柔性材料焊接设备生产系统，从事产品设计、开发和生产的大型企业整体规模也在不断扩大，技术水平和产品质量不断提高。焊接工艺辅助技术设备的确切产品名称来源是新型焊接工艺辅助设备，用于特殊焊接主体结构生产的所有工艺技术设备及配套装置，主要归属于焊接结构工艺技术设备的生产，包括焊接准备加工设备、焊接工装夹具、焊接件位移等，与直接操作大型焊接工艺相关的大型焊接技术设备，如加工机、焊后热处理设备等，主要包括大型开槽焊接加工设备、焊接加工组装机及加工夹具、焊接加工变位机、焊接加工机械手、自动焊接设备、机器人焊接工作站及全套焊接设备生产线。1.7 我国焊接辅助设备发展历程在1980 年代，许多地方刚刚建立了专门的焊接工艺设备制造厂，随着我国焊接设备数量的增加，需要焊接设备的中小型焊接企业也越来越多，焊接设备企业无处不在，近年来，根据我们的发展，已经建成了一定规模的焊接设备厂，目前，我公司拥有焊接设备生产企业24家，年产值1.5亿元以上。2000万元的企业有的发展迅速、规模化，有的已经实现了焊接设备的批量生产应用，为推动国产焊接设备的技术发展，设备的安全性、自动化程度、精度和生产质量都有了一定程度的提高，我国固定式立式纵缝机技术先进，重型焊接辊的最大载荷为400 吨，必须安装轧辊，批量生产焊接设备，并引入大中型，最大年吨位100吨的大型单机双向旋转机械，焊接各种汽车、机车、工程机械零部件，全套弧焊机、电阻焊机、大中型缝焊机、大口径管桩焊接线、 H型不锈钢箱梁一体化焊接设备生产线；目前国内应用最广泛的先进交流调速变频电机是驱动电机、直流调速电机、可控硅变频调速、PLC、伺服控制电机、驱动控制系统、微机、工控机等，在这项技术上有了很大的提高，焊接过程控制室还可根据用户需要配备工业自动焊接跟踪和焊接过程控制管理系统，我国目前是首钢摩托曼机器人有限公司在生产小型焊接加工机器人电焊工作站的辅助加工设备，成立沉阳新松机器人自动化有限公司，目前国内各类用户年产100台，其中各类中小型机械加工机器人焊接工作站。全方位数字化过程控制的大型焊机已发展成为中国进口大型焊机的主流应用。焊机模拟产品的技术一致性和产品可靠性大大简化了焊接控制电源技术的优化升级，而国内的电机焊接控制电源仍以电机模拟焊接控制电源的应用为主，供电技术方面，一些厂家也推出了全系列的数字电机焊接控制电源，但大多仍处于简单控制的先进水平，不是焊机模拟，综合数模控制，它在国内市场上获得的技术认可度较低。(1)从产品行业分类管理的角度，将所有属于产品大类的行业划分为完整的产品大类组。在各种焊接工艺领域，各种焊接技术设备和直接焊机等不包括在两大类产品中，变位机可直接用于各种焊接工艺技术设备的一个子类，与另一台主机“焊接机”的精度相比，辅机“定位机”比其他主机更准确、更重、更贵，规划为工业焊接设备工艺技术设备的子类更为正确。(2)德国一家小公司生产了10多台变频焊接机和变频定位机。本文主要给出的各种类型和功能设计是在我国现代电子机械制造业中发展迅速的几十个系列产品，焊接变位机的实施不是行业标所提到的新型焊接螺旋变形定位机只有螺旋倾斜和旋转螺旋旋转产品系列，行业年鉴和标准的修订有一些细微的变化。(3)本文主要包括一些基本的技术概念、定义、尺寸等，从应用载体到大变形自动焊接机和小变形自动定位机，除了其他几个相关行业的技术参数外，相应的指标不一定要与该行业的国际行业一致，但可能要求国家技术标准完全统一，这允许不同的技术公司共同开发和竞争相同的专业技术标准。(4)关于焊接变位机系列产品型号代号表的准确编制。由于采用这种方法，变频生产设备企业之间市场竞争激烈，很多变频生产设备公司对生产公司代码的法定名称漠不关心，使用商标专用技术企业名称作为注册商标代码，专门用于公司商标专用技术产品产品名称的注册代码，需要增强商标版权保护意识。（5）近年来，随着焊接机在我国工程机械变形焊接设备行业的快速发展和广泛应用，焊接设备行业10多年来仍保持良好的增长势头，大型生产加工企业与国内外20多家企业联合研发应用，通过与外资企业联合申请，实现了不锈钢自动焊接，易于焊接和着陆的钢材，目前，在我国众多合资企业和民营企业的积极推动下，国外企业在技术改造过程中的快速增长正与国内外企业的快速增长同步增长，未来我国焊接技术产业发展机遇将持续健康快速增长。1.8 焊接辅助设备发展趋势1、新型工业精密焊接技术趋于精密焊接技术，它的核心内容包括高效焊接材料精度、高质量和生产可靠性，以提高生产可靠性。纵观这些电焊设备的整体外观，可以看到部分多移动模式下的焊接系统设备几乎是可控的，在精度和控制性能要求的工作中，有几种移动类型的焊接设备，焊接定位系统，多种移动方式，焊接变形定位设备，机器人电焊设备。2、大型装备应用技术将推动我国现代焊接技术与装备产品结构高质量、多参数化的快速发展，重型和大型焊接技术。例如，高强度不锈钢和轻钢焊接容器10m，以厚壁和焊接操作部件为中心的焊接柱和轻钢焊梁，焊接机械手的最大焊接长度设计规范扩展到12.5m，龙门式自动数控机械手整体机械结构规范设计尺寸为8m，大型民用船舶焊接造船厂一般要求使用龙门式大型不锈钢板箱式焊接纵缝机和弧形钎焊机，最大连续工作长度为12m，集装箱箱体内壳等整体内部结构采用不锈钢模板焊接拼装，中心龙门自动上下料机械手的最大使用寿命是行程长度可达16m，高强钢与箱体或H型钢、箱板钢、柱梁钢两条生产线之间的厂房面积可达到整条钢材生产线厂房的最大面积。3、多功能自动化为了最大限度地发挥自动化工业焊接设备的工作效率，自动焊接加工设备平台可根据不同的工艺和技术要求配备多种连接焊头，如单孔焊接和多丝焊接。单孔焊丝或双孔焊丝窄间隙或宽间隙焊接的电弧和电焊、埋弧和电焊等接头。 mig/mag 焊头与非常高的焊头等结合在一起，与滚轮架、定位器或滚轮车床配合使用时，可直接完成气缸内外的垂直圆形焊缝和它们之间的水平圆形接缝，头部内部和外部，内壁封头堆焊、大/中/小直径叠焊管、纵圆周缝外壁焊接等。 4. 数字化金属焊割设备的应用数字化加工控制比传统优质金属复杂得多，在批量生产加工过程中保证了生产焊接设备的质量稳定，大大改善了加工和操作环境，为不断完善当前先进焊接设备自动控制系统中焊接的基本功能和控制，采用P和PLC可编程自动控制器。5、焊接加工设备智能化、自动化集成控制。选择各种焊接设备工艺中的参数类型，对于厚壁外部焊接接头，智能过程控制系统可以根据用户测量的厚壁接头的尺寸，自动准确地编制整个焊接工艺程序，设置焊接过程的工艺控制参数，全自动化，方便实现整个焊接过程。1.9 焊接变位机的自由度 用于焊接的变位机，为充分考虑不同用户焊接各种材料的不同组合要求，增加与焊接频率无关的变频焊接组合，另外，有些按照用户的要求可以根据实际需要焊接各种变位机，形成多功能组合。变位机有三种基本设计形式，单回转式，其转角位；双回转式，其转角为一个为，另一个为；倾翻回转式，其转角一个为，另一个为（、）。 第2章 总体设计2.1 焊接变位机应用及适用范围焊接自动变形定位仪是一种机械传动装置，使用该焊接变位机，可有效缩短各种辅助材料的焊接施工时间，提高焊接变位机的综合效率。焊接变位机系统的设计目的是充分满足整个焊接机系统的基本功能。设计主要考虑焊接机在整体生产控制系统中的基本功能位置。被焊件的夹紧和固定：1.设计技术参数使用许可范围内不同材料形状的零部件的加工和焊接；2、当两个工件可以在移动焊接之间沿着特定的运动轨迹移动时，找到一个合适的移动焊接工件位置。3、适应一般工作环境。4、可根据不同产品尺寸的焊接要求，焊接不同焊接形状的各种工件。5、结构简单，体积小，成本低；6、大多采用标准件，便于制造。2.2 设计方案的确定 本展示系列新型焊接机设备由传动系统平台、旋转工作传动平台机构、倾斜工作传动平台机构、机座、控制元件传动装置、焊接工作机设备导电元件组成。传动装置它由6部分组成，包括焊接设备的导电机械传动装置。 1.工作平台主要用于控制工件的内部停止和移动排列。由于自动焊接翻转可以在不同条件下配合焊接翻转和自动焊接，可以完成各种工件的焊接翻转和自动焊接，因此，在各种工作面的表面开有凹槽，用于各种工件的固定和移动安装，增加的摩擦可以稳定工作台。 2.工作台回转机构工作台旋转传动机构主要用于直接实现工作台绗缝和焊接件的自动旋转和反向运动。设计部分主要负责汽车主机和变速器控制部分的整体设计，它包括功率传递时的功率和物体变化的速度，这次由于传动计算量比较大，选择了带自锁机构的二级蜗杆减速机。 3.倾斜机构 轴向工作台倾斜是通过转动手柄杆，由于调速电脑的负载能力不大或忽略不计，它采用手动驱动来驱动手轮和蜗杆，采用一步自动减速，形成较大的调速范围。4.工作寿命机械机械的预期负载寿命为5年，按小时轮班制，每天平均8小时，每小时平均最大负载的60%，整个工期平均300个月工作的，则平均预期使用寿命为。5.传动方案选择 由参考文献6焊接变位机的结构形式示意图如图2.2所示：图2.2焊接结构示意图本设计倾斜机构为手动操作，因此整体结构应力求结构简单、操作方便，因此选用第一种结构形式进行设计，如图2.3所示。图2.3手动焊接变位机焊接结构示意图 2.3 机构预期寿命估算机械设备的预期实际使用寿命为5年，变位机的焊接件并非在所有自动化工况下都同时进行焊接和安装，而是最终取出并存放，按规定连续工作数小时，连续工作时间按规定工作连续工作时间的50%计算，平均工作寿命为小时。2.4机构工作条件备用设备需要交流220v 直流电源、充足的辐射光、潮湿和通风良好的通风环境条件和工作区域，平均环境温度通常不应超过40摄氏度。第3章回转机构总体设计3.1 回转部分设计要求手动焊接变位机由回转机构、机架、倾斜机构等组成。本设计要求对手动焊接变位机做总体设计和工作台回转机构、机架等做结构设计。原始数据：1.最大载重量：400kg 2.工作台回转速度：0.050.6r/min 3.工作台倾斜速度：0.4r/min 4.工作台最大回转力矩：600N.m 5.工作台最大倾斜力矩：1500N.m 6.工作台倾斜角度： 01203.2 传动布置原则齿轮传动：传动效率高，又分为斜齿轮、圆柱齿轮、圆锥齿轮等，传动平稳性和均匀性逐个升高，故不也有低速级到高速级。蜗杆传动：承载能力比齿轮低，一般布置在高速级。3.3回转机构传动简图图3.1回转机构传动方案1.回转工作台 2.齿轮传动 3.蜗轮蜗杆传动 4.联轴器 5.电动机第4章倾斜机构的设计4.1倾斜机构简图图4.1倾斜机构传动简图1.扇形蜗轮 2.蜗杆 4.2蜗杆传动的设计4.2.1 蜗杆传动类型的选择 手动焊接变位机倾斜机构已知自锁，低速，故选用单头阿基米德蜗杆传动，开式蜗杆传动以保证蜗轮齿根弯曲疲劳强度进行设计，闭式蜗杆传动以保证蜗轮齿面接触疲劳强度进行设计，并校核齿根弯曲疲劳强度，蜗杆轴细长且支撑跨距大还应进行刚度计算。本设计选用开式蜗杆传动即可。4.2.2材料的选择1.蜗轮材料的选择 蜗杆材料通常是指蜗轮齿冠部分的材料有铸锡青铜，铸铝青铜，铸铝黄铜，灰铸铁和球墨铸铁，锌铝合金。本设计选用蜗杆材料为铸锡青铜ZC。2.蜗杆材料的选择 蜗杆材料分为碳钢和合金钢，在要求持久性高的动力传动中，可选用渗碳钢淬火，也可用中碳钢表面或整体淬火，受短时冲击载荷的蜗杆不应该用渗碳钢淬火，最好用调质钢，只有在缺乏磨削时才选用调质蜗杆。铸铁蜗轮与镀硌蜗杆配对时，有利于提高传动的承载能力和滑动速度。手动焊接变位机限于低速工作，因此蜗杆材料选用45钢。4.2.3设计计算1.蜗杆头数选择 单头蜗杆具有自锁性能，因此取z1=1。2.确定转矩 由任务书原始数据取工作台最大倾斜力矩Nm3. 按齿根弯曲疲劳强度设计 齿根弯曲疲劳强度设计计算公式： 1）确定参数、由参考文献3表11-5查得KA=1.15，取则载荷系数 (取i=56) 。2）确定参数、手动操作，选取传动比,则 。 取=，则当量齿数为，由参考文献3图11-9查得齿形系数螺旋角影响系数。3）确定许用弯曲应力由参考文献3材料表11-8查得蜗轮的基本许用弯曲应力为=40MPa， 蜗杆传动的工作寿命取,则蜗轮轮齿的应力循环次数为： 寿命系数 许用弯曲应力MPa4.计算 取模数m=10mm 蜗杆分度圆直径d1=80mm.实际中心距a=0.5+(q+z2)m=160mm5.蜗杆、蜗轮几何尺寸计算1)蜗杆几何尺寸计算由参考文献3表11-2查的蜗杆头数z1=2直径系数q=8 分度圆导程角R= 轴向齿距：mm（4-1）齿顶圆直径：mm（4-2）齿根圆直径：mm（4-3）蜗杆轴向齿厚：mm（4-4）2）蜗轮几何尺寸计算蜗轮 蜗轮齿数z2=56 不变位蜗轮分度圆直径： （4-5）蜗轮喉圆直径：（4-6）蜗轮齿根圆直径： （4-7） 4.2.4蜗杆轴结构设计蜗杆轴结构如图4.2所示图4.2 蜗杆轴蜗杆尺寸： （4-16）根据最小直径计算结果，依次确定各轴段尺寸如下： 径向尺寸 轴向尺寸 4.3蜗杆轴受力分析及校核4.3.1蜗杆轴受力分析 蜗杆轴受力如图4.3所示图4.3蜗杆轴受力分析图(1)H平面内蜗杆轴受力分析水平面内蜗杆轴受力如图4.4所示图4.4 蜗杆轴H平面内受力图根据蜗杆轴结构和各个轴段尺寸可得：（4-17）（4-18）则 ： （4-19）因 ：（4-20）故 ： （4-21）B截面处得弯矩：（4-22）蜗杆轴H平面内弯矩图如图4.5所示图4.5 蜗杆轴H平面内弯矩图 (2)V平面内蜗杆轴受力分析图4.6 蜗杆轴V平面内受力分析 水平面内蜗杆轴受力如图4.7所示 已知：， 则 ： （4-23）因各个力对B点弯矩之和为零可得：（4-24）又因轴受力应该平衡，得：（4-25） 即： （4-26）计算可得： B截面处所受弯矩：（4-27）（4-28）图4.7 蜗杆轴V平面内弯矩图 (3)合成弯矩图B截面处：（4-29）（4-30）则蜗杆轴合成弯矩图如图4.8所示：图4.8 蜗杆弯矩轴合成图因,则蜗杆轴所受扭矩图如图4.9所示。图4.9 蜗杆轴弯矩图 4.3.2蜗杆轴强度校核按弯扭合成应力校核轴的强度： （4-31） 式中： 轴的计算应力，； 轴所受的弯矩，； 轴所受的扭矩，； 轴的抗弯截面系数，。已知抗弯截面系数： （4-32）因此： （4-33）(3)计算轴颈圆周速度（4-34）4.4 蜗轮轴设计1.材料选择选用45钢，调质处理，根据参考文献3表15-1抗拉强度，屈服点，弯曲疲劳极限，许用弯曲应力。2.按扭转强度设计，由倾斜力矩可知：（4-35）所以轴承安装处轴径为，。结构见图4.10。 图4.10倾斜轴结构4.5扇形蜗轮与回转箱体螺栓连接设计1采用铰制孔螺栓连接，材料选，参考文献11采用两排，共八个螺栓，即。2.螺栓受力分析1）作用在蜗轮上的力：2）故螺栓所受横向力：（4-39）由于工作时螺栓主要受横向力，故按剪应力设计即可。3.螺栓直径计算 （4-40） 式中：剪切面的数量；考虑到蜗轮的自重所以选择螺栓直径为。4.许用挤压应力：（4-41）5.校核计算： （4-42） 式中：计算对象的接触长度，取。故螺栓连接符合要求4.6轴承校核1.蜗杆轴轴承选用33208型单列圆锥滚子轴承，查参考文献520-204可知；基本额定动载荷；。2.轴承受力分析图4.11轴承受力简图2）径向力：（4-43）（4-44）3）轴的派生轴向力：（4-45）（4-46）轴的外部轴向力：（4-47）3. 轴承当量动载荷： （4-48） （4-49）（4-50）由参考文献3表13-5查得动载荷系数分别为；，从318页表13-5可知。（4-51）（4-52）4.验算轴承寿命： （4-53） 故合格。 4.7键的选择与校核根据工作方式选择A型平键，；由参考文献3表6-1选择，长度为，计算工作长度为。根据公式： （4-69）由参考文献3表6-2可知；因为，故合格。第5章 机架的设计5.1机架的总体设计机架是卧式焊接变位机的主要支撑部分，整个焊接机床除了支持工作台的运动和整个焊接机床的旋转机构外，还具有焊接加工的运行稳定性，该系列焊机变位机和机架产品设计的基本技术要求是：产品工艺性好，加工制造容易，原材料用量少，制造成本低。确保车架具有足够的整体结构刚度和足够的性能以承受外部振动，整个框架必须能够承受所有的外部强度，并承受外部结构材料的全部热应力强度，框架内部材料的变形程度和热应力应尽可能小，屈服强度和框架强度应尽可能高，并有相应的性能保证，框架结构适合施工和维护，安装方便，人工运输方便。在现代工业生产中，人类劳动强度是工业生产经营过程中需要认真考虑的关键因素之一，如何保证企业产品质量，提高企业生产效率，降低劳动强度，让大家都能在舒适的工作环境中工作，是不可忽视的前提，为此，使用手动机器工作的人体尺寸必须完全适合每个人体以保证工人最低的劳动强度工作。我们使用的变位器通常需要操作人员站立操作，所以建议机架高度在一个人蹲下最安全的工作区域，人们站立时左右手的最佳放置位置约为1000mm，因此我们将这款焊接铸造变速定位机的整体框架高度设计为760mm，以确保整体框架高度足够。该空间可结合电机、减速机等传动部件的结构尺寸，可用于确定放置驱动电机、减速机等主要传动部件的机构，这种位移架的结构较大，如果焊接铸造框架更大，完全采用的结构不可避免地增加了整个位移框架的承载能力，同时使加工复杂化，为有效减轻焊接架的重量，降低生产成本，本产品焊接结构为400kg的小架焊接结构，所以在加工设计焊接架时，框架的实际位移结构视情况而定，可以选择10mm的优质钢板材料作为框架焊接结构材料，由于组装车架的特殊要求，车架的所有焊接都可以在其他重要部件的组装工作完成后进行。5.2焊接结构设计5.2.1箱体采用焊接结构的特点：1）焊接接头强度高；2）焊接结构的尺寸和形状可以满足各种要求。3）与碳钢铸件相比更容易焊接，可以生产全封闭的空心结构件。4）由于这些劣质焊件的质量良率比较高，如果这些焊件有质量问题或产品不合格，很容易造成售后无法维修。5) 焊接易产生变形和内应力。7）焊接接头性能不均。结合焊接结构的优缺点，大量采用低碳钢焊接结构作为本设计的基础。5.2.2焊接时应注意的问题1）在满足焊接强度控制要求的前提下，应选择尽可能小的矩形焊接尺寸，并考虑接头的焊接工艺可能性。应避免焊缝集中、交叉和紧密接触。2) 避免结构的不连续性、突变性和截面形状的缺口。3）选择焊接性和缺口韧性好的材料。4）应考虑焊接应力和变形，特别是避免焊缝不能自由缩回。5) 可采用轧制型材、铸锻件等或宽板、型材板，减少焊缝。6）合理放置焊缝位置，合理放置焊缝。7）注意焊缝的可焊性和检验的可达性。5.2.3焊接材料的选择焊接结构使用的材料主要包括各种焊缝金属材料，称为焊接母材，以及用于自动连接螺钉母材并形成固定焊缝的各种焊缝结构材料，用于焊接的材料是指焊接过程中必须消耗的材料，常用的材料包括加工电极、焊接螺钉、焊剂、保护剂和气体、焊料和焊剂等，焊接金属材料的主要技术功能之一是在各种焊缝的填充过程中将其作为金属的主要来源，保证各种焊接工艺的稳定性，保护焊后的金属元素，防止空气侵入。各种冶金化学反应，转化为各种焊料元素形成合金金属元素，有助于控制和调整各种焊料的化学成分和结构性能，防止焊件产生各种焊接工艺缺陷，提高焊接工艺性能等。1.焊接结构用母材的选择原则：1) 满足性能要求。焊接材料结构不仅要求焊接材料本身具有足够的静电和强度，而且焊接材料本身必须具有良好的耐热性、抗疲劳性和抗断裂腐蚀性能，此外，材料必须具有一定程度的塑性和韧性，以及静态和动态断裂韧性。2）良好的加工性能。3）经济性好，制造焊接结构的总成本应该更低，更经济。2、焊接材料选择原则：1）根据焊缝的性能要求选择。2）根据焊缝结构和接头的特点选择。3）根据施工条件选择；考虑焊接材料本身的性能特点，焊接底座通常由低碳钢（Q236-A）制成。根据结构和承重要求，在开口处焊接加强板，电极型号选择电极型号e4316: 电极型号选择电子电极； 金属电极拉伸冲击强度的最低等级；适用于自动位置高压焊接的电极；6 型电极可选涂层低碳酸钠型，可通过直流电直接焊接或反向焊接。5.2.4焊接方法的选择焊接方法选择的原则：1、充分掌握和了解各种机械焊接加工方法的基本特点和具体应用范围。2、焊接结构的材料、板厚、接头形状和结构的重要性应充分考虑。3、在保证焊接质量的前提下，焊接生产的经济效益最高。目前，工业应用中最常见的焊接类型是直流弧焊、电阻弧焊、电渣焊和各种金属钎焊，电弧焊是应用最广泛的焊接方法之一，是现代机械焊接加工方法中最重要的焊接方法。手工焊电弧焊是国内适用的焊接加工方法，设备简单，适用于室内外水平、平衡、垂直、垂直多种位置的手工焊接，在我们的设计中，根据弧焊零件的结构、工作量的需要和市场的考虑，我们选择了手工电弧，确认了我们的产品不能用手工单个零件进行小批量加工。5.2.5焊接接头的选择与特点焊缝的接头由主焊缝、热温效应区和焊缝母材组成。根据所采用的焊接复合方法的不同，焊接复合接头大致可分为低压熔焊复合接头、压焊复合接头和高压钎焊复合接头34类。焊接结构接头选型的基本原则在：坡口焊机的结构设计中，各种坡口焊接结构接头的坡口形状和焊缝尺寸都可以准确、合理地测量。焊接必须通过的主要要素，综合分析考虑以下四个基本方面：1.技术要求：保证接头符合使用要求。2、焊接变形的难点和适用性：焊接过程中的变形，一件式焊接可以很容易的实施，变形的程度可以得到及时有效的控制。3、焊接：成本低，由于用于接头加工的准备和焊接的实际操作所需的材料成本低，因此成本低，经济。4、建设准备条件：产品制造项目建设单位必须具备完成制造建设项目所需的专业技能、人员和配套设备建设条件。本设计的基本结构主要采用角焊。1）焊接接头强度高；2）避免结构上的不连续区、截面形状的突变和缺口。 3）选择焊接性和缺口韧性良好的材料。4）要考虑焊接应力和变形，特别要避免不能自由收缩的焊缝。5）为减少焊接接头，可部分采用轧制型材、铸锻件等，或采用宽板和压型板。6）合理安排焊缝位置，合理布置焊缝。7）要注意焊接接头的可焊到性及检测的可达到性。焊接接头由焊缝、热影响区和母材三部分组成。根据所采用的焊接方法，焊接接头可以分为熔焊接头、压焊接头和钎焊接头三大类。根据接头的构造形式不同，焊接接头可以分为对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、和角接接头等。焊接接头的选择原则：在焊接结构设计中为做到正确合理地选择焊接接头的类型、坡口形状和尺寸，主要应该综合考虑以下四个方面：1技术要求：保证接头满足使用要求。2焊接的难易与焊接变形：焊接容易实现，变形能够控制。3焊接成本：接头准备和实际焊接所需费用低，经济性好；4施工条件：制造施工单位具备完成施工要求所需的技术、人员和设备条件设计小结 本毕业设计的主要目标设备是一台40
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