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焊枪自动调整装置的结构设计与分析含3张CAD图,焊枪,自动,调整,装置,结构设计,分析,CAD

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焊枪自动调整装置的结构设计与分析任务书一、毕业设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）在现代化的大型工业、民用等各种产品的生产中，厚板工件的焊接需求日趋增多，为了提高此类焊接的稳定性和焊接效率，更多的企业在此类焊接中采用焊接摆动器。焊接摆动器的作用就是把焊枪安装在一个可以摆动的机械装置上,焊接时焊枪可以在焊缝表面上左右摆动,摆动幅度、摆动频率可调,使焊枪左右摆动向前焊接，一般用于自动焊接机上，用于需熔敷宽度增大，焊缝较宽的焊件，与自动焊接机配套，可以实现与焊枪的联动。常见的摆动器有直线摆和时钟摆两种。根据工件的实际需求，焊缝坡口形式为Y型，钝边为5mm，坡口角度范围6090，坡口宽度为1527mm，要保证焊缝的熔透性，焊枪必须作摆动，即焊枪装夹到摆动器上，在变位机转动时，要沿焊缝深度方向作直线摆动，又要在焊缝宽度方向上作摆动。本课题作为焊接专机上的重要机构，包括焊枪自动调整装置的运动及其结构设计焊枪自动调整装置的运动及其结构运动方案确定，绘制焊枪自动调整装置的装配图，绘制零件图若干张。设计内容如下：1、工厂调研及国内外相关资料搜集准备，开题报告一份；2、编写焊枪自动调整装置的结构设计与分析的设计说明书一份，字数要求：中文摘要300字左右，外文摘要250个实词左右，总数不少于8000字；3）装置需满足摆动滑架行程：060mm，摆动速度：1501500mm/min。2、 毕业设计图纸内容及张数1、绘制焊枪自动调整装置的装配图1张；2、绘制重要零件图若干张。 3、至少完成2张零号图纸的图纸量，原则上不得全部为计算机绘图或手工绘图。三、毕业设计实物内容及要求本课题需要的焊枪摆动器需包括一个通讯/驱动模块、一个执行机构。作为焊接专机的一部分，通过程序对摆动器进行控制，操作者使用PLC编制焊接程序时，可以设定摆动宽度、摆动中心、摆动速度和两边停留时间（左右可分别设定）。在进行边缘停留时，有一个辅助电路信号输出，此信号可以用来驱动其它辅助设备。焊接开始之前，操作者试运行摆动器，以查看摆动参数是否合适。焊接过程中，操作者可以随时人工干预摆动，也可以随时锁定随时恢复。本课题需要的焊枪摆动器应该还包括一个自动回位功能，它能够使摆动器在每次关闭时自动回到预设的摆动中心。考虑到采购成本及环焊缝焊接所需的摆动方式较为简单，采用摆动方式为直线摆动，装置应能满足焊枪加持需要，要求运行稳定可靠。四、毕业设计进度计划序号各阶段工作内容起讫日期备注1参观、实习、调研、搜集资料2020年1月10日2月01日2总体方案论证及确定和论文开题报告2020年2月02日2月16日3机械结构设计及分析2020年2月17日3月29日4修改图纸、编写设计说明书2020年4月01日4月29日5答辩准备2020年4月30日5月15日6毕业答辩2020年5月16日5月17日五、主要参考资料1 王昆.何小柏.机械设计、机械设计基础课程设计M北京： 高等教育出版社，19962 上海纺织工学院.哈尔滨工业大学.天津大学.机床设计图册 M上海： 上海科学技术出版社，19793 李秀智. 工件磨削速算M北京：机械工业出版社，20074尹佑盛. 机械控制学 M重庆：重庆出版社，19975张展.减速器设计选用手册 M上海：上海科学技术出版社，1996执行任务书时间2XX年01月10日完成毕业设计时间 焊枪自动调整装置的结构设计与分析开题报告一、 选题的依据及意义：在现代化的大型工业，民用等各种产品的生产中，厚板工件的焊接需求日趋增多，更多的企业在此类焊接中采用焊接摆动器，这种焊接摆动器提高了焊接的稳定性和效率，对生产企业的产品质量及生产效益有着至关重要的影响。二、 国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：1、焊枪摆动与焊接角度调节装置采用自动化焊接要求装置配备送丝盘机构，实现自动送丝，焊丝的型号及送丝的速度决定了焊缝的宽度，通过调节送丝速度实现焊缝宽度的调节的范围有限，所以简单的直线焊接无法满足不同焊接工件的焊接工艺要求。为实现自动焊接设备的自动化焊接并提高自动化焊接程度，实现更宽范围的焊缝宽度控制，提高焊接效率，改善焊缝表面，多道焊不同焊层的焊接质量，尽可能降低焊接缺陷，使得自动焊设备能适应不同工件厚度及工艺要求，必须设计焊枪摆动与焊枪角度调节装置。2、焊枪摆动器是气体保护自动焊接机的重要组成部分，它是在小坡口,窄焊缝及厚钢板深焊缝的焊接中，保证保证熔深和熔透性必不可少的机械单元，对保证焊缝表面成型的均匀美观，保证焊接质量，提高工效，也起十分重要的作用。气体保护自动焊接设备因越来越受到重视而迅速地发展起来,为了适应焊缝形式多样化,焊接工艺规范化等多方面的要求,对这些气体保护自动焊接设备所属的焊枪摆动器功能的要求也越来越高。目前国内外焊枪摆动器的现状是技术落后,功能单一,专机专用,尚未普及,限制了气体保护自动焊接设备应用范围的拓展。国内焊枪摆动器的开发和应用刚刚起步,国外有少数此类定型产品,但其焊枪摆动器只能作往复直线摆动,而无其他功能,远不能满足焊接生产实际的需要。三、 本课题研究内容焊接摆动器的作用就是把焊枪安装在一个可以摆动的机械装置上,焊接时焊枪可以在焊缝表面上左右摆动,摆动幅度、摆动频率可调,使焊枪左右摆动向前焊接，一般用于自动焊接机上，用于需熔敷宽度增大，焊缝较宽的焊件，与自动焊接机配套，可以实现与焊枪的联动。常见的摆动器有直线摆和时钟摆两种。根据平尾转轴的需求，焊缝坡口形式为Y型，钝边为5mm，坡口角度范围6090，坡口宽度为1527mm，要保证焊缝的熔透性，焊枪必须作摆动，即焊枪装夹到摆动器上，在变位机转动时，要沿焊缝深度方向作直线摆动，又要在焊缝宽度方向上作摆动。焊枪在摆动器的作用下能够实现自动调整，设计有送丝机，丝架，通过机械构建设计安装固定丝盘的架子，设计有焊接电源，完成一个饱满的焊接系统。四、 本课题研究方案通过线性模组构建一个十字摆动器，实现各个方向自由度自由，将焊枪安装在摆动器中。本项目需要的焊枪摆动器需包括一个通讯/驱动模块、一个执行机构。作为焊接程序的一部分，通过程序对摆动器进行控制，操作者使用PLC编制焊接程序时，可以设定摆动宽度、摆动中心、摆动速度和两边停留时间（左右可分别设定）。在进行边缘停留时，有一个辅助电路信号输出，此信号可以用来驱动其它辅助设备。焊接开始之前，操作者试运行摆动器，以查看摆动参数是否合适。焊接过程中，操作者可以随时人工干预摆动，也可以随时锁定随时恢复。本项目需要的焊枪摆动器应该还包括一个自动回位功能，它能够使摆动器在每次关闭时自动回到预设的摆动中心。考虑到采购成本及环焊缝焊接所需的摆动方式较为简单，采用自研方式来研制所需焊枪摆动器，摆动方式为直线摆动。五、 研究目标、主要特色及工作进度：研究目标：通过线性模组构成的摆动器，送丝机，丝架，焊接系统。装置需满足摆动滑架行程：0到60mm,摆动速度：150到1500mm/min。主要特色：制作的焊枪移动和摆动机构结构紧凑，操作灵活方便，参数调节精确，在焊接控制和焊枪摆动方面，达到了参数和性能要求，减轻了工人劳动强度，提高了焊接生产效率和焊接质量。工作进度：序号各阶段工作内容起讫日期备注1参观、实习、调研、搜集资料2020年1月10日2月01日2总体方案论证及确定和论文开题报告2020年2月02日2月16日3机械结构设计及分析2020年2月17日3月29日4修改图纸、编写设计说明书2020年4月01日4月29日5答辩准备2020年4月30日5月15日6毕业答辩2020年5月16日5月17日六、参考文献：1 王昆.何小柏.机械设计、机械设计基础课程设计M北京： 高等教育出版社，19962 上海纺织工学院.哈尔滨工业大学.天津大学.机床设计图册 M上海： 上海科学技术出版社，19793 尹佑盛. 机械控制学 M重庆：重庆出版社，19974 张展.减速器设计选用手册 M上海：上海科学技术出版社，19965 一种新型焊枪摆动器的研制J.沙玉章；王宾；康凤华.焊接技术.1998(02)6 自动钨极氩弧焊的焊缝自动跟踪系统J;焊接技术;2001(02).7 吴伏海,明道群;焊缝自动跟踪技术J;岳阳师范学院学报(自然科学版);2003(01).8 吕学勤,张轲,吴毅雄;焊缝自动跟踪的发展现状与展望J;机械工程学报;2003(12)9 黄文怡;刘立君;梁波;殷子强;基于图像传感的焊缝自动跟踪系统设计J;哈尔滨理工大学学报;2007(05).10 左士强;刘旭涛;杨天林;林树茂;林茂森;李新路;赵峰;焊缝自动跟踪技术的发展和系统基本结构J;煤矿现代化;2008(03).七、指导老师意见：选题新颖，思路严谨，焊枪自动调整装置作为一种在焊接装备上使用的装置，起到提升自动化焊接水平，减少工人操作难度和焊接损伤，提高焊接质量的作用，本选题符合实际需求，具有一定的创新性和实用性，在设计中可在行程机构方面进行创新，同意开题。 指导老师：陈磊2020年2月27日 焊枪自动调整装置的结构设计与分析摘 要本设计是在仔细研究了生产实际对焊枪自动调整功能的需要上，设计了一种经过直线模组构造完成焊枪摆动功能的摆动器，摆动器实现了在Y方向和Z方向的自由移动，在末端安装焊枪，焊接的状态下焊枪能够在焊缝外表左右上下摆动，摆动的幅度与摆动的频率可以调节，完成焊枪左右上下摆动的功能，在这个基础上实现了焊枪的自动调整，本文详细介绍了摆动器装置和焊枪的结构和功能。在自动化生产焊接的要求下，焊接专机需要装配送丝机构，在送丝盘上设计一个送丝架，实现自动送丝，焊丝类型及送丝速度决定焊缝的宽度，因为调整送丝速度来调整焊缝宽度有限，直线焊接很简单不能满足不同的焊接工件焊接工艺的需求。为了改善不同焊缝的表面，多道焊接不同焊层的焊接品质，让自动焊接设备能够适应各种工件的厚度及工艺生产要求，必须要设计一种焊枪自动调整装置。关键词：焊枪摆动器 自动调整装置 自动化 AbstractThis design is based on the need of the automatic adjustment function of the welding torch in the production, and a kind of swing device is designed to complete the swing function of the welding torch through the construction of the linear module, the swing device can move freely in y direction and z direction, the welding torch is installed at the end, the welding torch can swing up and down in the welding seam surface in the welding state, the swing amplitude and the swing frequency can be adjusted, on the basis of the function of the left and right up and down swing of the welding torch, the automatic adjustment of the welding torch is realized. Under the requirement of automatic production welding, the special welding machine needs to assemble the wire feeding mechanism. A wire feeding frame is designed on the wire feeding plate to realize automatic wire feeding, because adjusting wire feed speed to adjust the weld width is limited, linear welding is very simple can not meet the needs of different welding workpiece welding process. In order to improve the welding quality of different weld surfaces, multi-pass welding of different welding layers, so that the automatic welding equipment can adapt to the thickness of various workpiece and process production requirements, it is necessary to design an automatic adjusting device for welding torch. Keywords: Welding gun swing, automatic adjustment device, automation目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1目的与意义11.2国内外研究现状及发展趋势11.3本课题研究内容21.4本章小结2第2章 焊接工艺与焊枪的设计选型32.1焊接工艺32.1.1焊接方式32.2焊枪的设计与选型32.2.1焊枪概述32.2.2焊枪的分类32.2.3焊枪工作工作原理42.2.4焊枪的选型5第3章 摆动器的结构设计与分析53.1性能需求53.2设计要求63.3焊枪摆动器制造方案63.3.1线性模组63.3.2滚珠丝杆与电机选型计算63.3.3摆动器结构10第4章 焊接电源系统104.1系统功能104.2设计要求104.3焊接的系统方案114.4福尼斯焊接系统114.4.1 焊接电源114.4.送丝机需求124.4.冷却水箱134.4. 氩气134.5本章小结13第5章 结 论13参考文献15后 记16III引 言在现代化的各种大型工业各生产中，焊接厚板零件的需求越来越高，为了提高焊接的效率和稳定性，焊接摆动器在企业被广泛采用。把这种焊接摆动器安装在机械设备上,焊接过程中焊枪可以实现左右上下摆动,摆动的幅度与摆动频率可以调节,使得焊枪能向前自由焊接，作用于自动焊接机上，用于焊缝很宽的焊接件，安装在自动焊接设备中，能够完成与焊枪的自由联动。这种焊接摆动器大大提高了焊接的稳定性和效率，对生产企业的产品质量及生产效益有着至关重要的影响。第1章 绪论1.1目的与意义 科技技术的进步，伴随着人们的需求也日亦增加。要提高生产率，降低生产成本，光凭人工焊接是不行的，只要是人工焊接，必定会受到各种环境因素和主观因素的影响，没有办法保证每个产品的质量一致，焊接稳定性也因人而异。并且社会的进步伴随着高度的智能化机器化，生活质量的提高使得越来越少的人愿意从事这种环境差、工作质量恶劣的工作。焊枪自动调整装置很好的缓解这种矛盾，总结一下有以下优点：1、焊接过程稳定焊接质量高。采用焊枪自动调整装置焊接时，各种焊接的参数都是不变的，不需要人工进行焊接，焊接过程由机器人完成，机器人按照各种参数进行运作，焊接质量和稳定性能得到保证。2、改善工人工作环境。采用焊枪自动调整装置焊接，工人不需要进行各种焊接操作，只要把工件放好，焊接产生的弧光和飞溅等对人体有害物东西就不可能沾染上，极大的减少这种焊接直接或间接对人的伤害。 3、提高生产效率。采用焊枪自动调整装置焊接，效率能大大提高，毕竟机器是能不停息运作的。1.2国内外研究现状及发展趋势科技水平的发展带动着生产力的发展，焊接已经不仅仅是简单构件的连接，焊接已经成为了精加工手段之一。伴随着制造业水平的提高，人工焊接已经远远不能达到焊接行业的发展需求；同时，从各个角度考虑，我们发现焊接行业也正在朝着智能化自动化这种方向发展，国内外的发展有如下概况： 1、精细精准化。焊接加工参数越精细化，焊接自动化设备越需要高精度、高精密，不管是设备系统的控制器还是处理信息能力都有提高。2、集成化。现代化加工技术集成是不可或缺的一环，焊接系统的集成化技术包含各种硬件系统结构的集成、作用功能集成和控制系统的集成。针对不同用户的需要，采用不同的结构模块设计。 3、智能人性化。高效率、高质量化的焊接离不开智能化的控制，各种遥感技术计算机科学技术被广泛运用与自动化焊接系统中。面对各种复杂的工作环境，智能化焊接系统能够精确根据对不同环境接受的不同指令做出操作反应。自动化焊接设备采用数字化、图像化的操作界面，人机交互已经变成了一种常态模式，并且广泛运用与焊接行业。4、合理柔性化。各种自动化焊接产线投资成本很高，如果只是单纯生产不考虑合理柔性化，设备效能不能得到充分发挥，我们必须合理柔性化，才能满足不同规格同批产品的生产需求。 5、物连化网络化。 现代网络科学技术的发展极大地促进了管理焊接系统一体化互连化技术的发展。经过计算机网络技术和各种远程通信技术，合理分配管理，各种焊接过程都能得到统一互连，远程管理监控设备，维修设备已经成为常态。 焊枪摆动器是作为自动焊接机的重要部分，它作为保证熔透性的不可或缺的机械装置，无论是在小型较窄还是厚钢板深焊缝的焊接过程中，对于保证焊缝美观、提高焊接质量、提高生产率起到至关重要的作用。气体保护自动焊接设备发展的极快,为了达到焊接工艺规范和面对不同焊缝，对这种焊接设备摆动器功能需求也越来越高。现在国内外焊枪摆动器技术是比较不成熟的，功能还不是那么齐全,这些种种制约限制了自动焊接设备的发展和运用范围。国内的焊枪摆动器研发相对来说还不是那么成熟，许多东西没有得到广泛开发,如果焊枪摆动器只能向前作往返直线摆动,没有其他功能,是远远不能满足现在焊接行业生产的需要。1.3本课题研究内容焊枪在焊接的过程中当中要保证焊缝的熔透性，焊枪必须作运动，即焊枪装夹到摆动器上，在变位机转动时，不仅仅在沿焊接焊缝深度的方向直线运动，也要在焊接焊缝宽度的方向直线运动。焊枪在摆动器的作用下能够实现自动调整，设计有送丝机，丝架，通过机械构建设计安装固定丝盘的架子，设计有焊接电源，完成一个饱满的焊接系统1.4本章小结 查阅相关文献，了解焊枪自动调整装置的国内外现状以及发展的趋势，对比现代化工厂生产的需求，设计焊枪摆动器，对焊枪自动调整装置进行设计。第2章 焊接工艺与焊枪的设计选型2.1焊接工艺2.1.1焊接方式焊接作为现代社会十分重要的一项技术，不仅仅是焊接行业，甚至其他许多行业都离不开焊接，尤其是在制造业中，涉及到我们日常生活的每一个方面，居住的建筑大楼，飞机、轮船和工厂制造生产的各种设备和仪器，生活中的各种生活产品，很多都是由不同的金属材料构成，而这些产品都要由焊接来二次制造生产，所以焊接是我们必不可缺的技术。焊接原理就是经过加热以及加压，或者是两者都用，添加材料或者不添加任何填充的材料，将分开的两个工件连通起来的过程，运用不同的材料，焊接不同的产品以及不同规格，焊接所使用的方法也会有不同。熔焊、压焊和钎焊是作为焊接的三种不同的焊接方式。2.2焊枪的设计与选型2.2.1焊枪概述焊枪是在焊接过程中主动进行焊接操作的部件。焊枪顾名思义它的形状长的像枪，前面装备有一个喷嘴。它喷射高温火焰作为热源。使用灵活方便快捷，工艺简单。焊枪是热空气焊接的主要设备之一。加热元件、喷嘴共同组成焊枪的一部分。根据其结构分类主要有气焊枪、快速焊枪、电焊枪和自动焊枪这几种类型。2.2.2焊枪的分类拉丝焊枪和推丝焊枪是依照送丝方式的不同而分类的。拉丝焊枪这种焊枪的主要优点是送丝速度均匀稳定，移动范围大。推丝焊枪它的特点是结构简单，操作起来方便灵活。推丝焊枪根据不同的形状可分为鹅颈焊枪和手枪焊枪。鹅颈焊枪:鹅颈焊枪的结构如下图所示。这种焊枪看起来像鹅颈管，被广泛使用。平板焊接非常方便。典型的鹅颈焊枪主要包括喷嘴、焊丝喷嘴、分流器和导管。(1)喷嘴。气体的保护效果是受到喷嘴内孔形状和直径的影响。所以要求从喷嘴喷出的气体的形状是顶部小、底部大的尖锥形，为了清除附着在喷嘴上的各种飞溅物，合理延长喷嘴的使用寿命，我们经常在外面涂一层硅油。(2)焊丝喷嘴。也称为导电喷嘴，通常由纯铜和铬青铜制成。为了保证良好的导电性，减小送丝电阻，保证对中，焊丝喷嘴内孔的直径必须根据焊丝的直径来选择。孔直径太小太大都是不利的，太小送丝阻力大。太大焊接过程摆动幅度大，保护不好焊缝。(3)分流器。分流器由绝缘陶瓷制成，外面有许多小孔。焊枪喷射的保护气体是经过分流器才能从喷嘴层流均匀平稳的喷射，对焊接过程有很好的保护作用。(4)导管电缆。导管电缆的外部为橡胶绝缘管，内部有弹簧软管、纯铜导电电缆、保护管和控制线。导管电缆由弹簧软管、内绝缘套管和控制线组成。手枪式焊枪类似于手枪，除了水平面外，焊接间隙焊缝更方便。当焊接电流小时，焊枪采用自然冷却；当焊接电流较大时，采用水冷焊枪。2.2.3焊枪工作工作原理焊枪的工作原理主要是焊枪在焊机高电流、电压作用下产生大量的热量，熔化焊丝将其渗透在焊接的部分，经过冷却以后，焊缝被填满，这样在焊接过程完成下，被焊接的部分就粘连在一起连成一体了。焊机的功率大小与焊接材料的好坏决定了焊枪的功率。焊枪也具备许多优点，好的焊枪焊接效果优良，焊接过程安全，速度也快，焊枪性能平稳可靠，维护也比较简单，不需要过多的保养，所以选择一把合适的焊枪对提高焊接过程的生产效率也有极大的帮助。2.2.4焊枪的选型作为本设计的焊枪，选型是非常关键的，任何生产都不能脱离实际，合适的选型对生产效率的提高起着至关重要的作用。经过调查分析发现，德国Binzel 集团生产的型号为 binzel_VTS290的焊枪结构简单合理，焊枪性能优秀，不需要过多的设计，我们直接选取它作为我们焊枪自动调整装置设计分析的焊枪。第3章 摆动器的结构设计与分析3.1性能需求在现代化的各种大型工业各生产中，焊接厚板零件的需求越来越高，为了提高焊接的效率和稳定性，焊接摆动器在企业被广泛采用。把这种焊接摆动器安装在机械设备上,焊接过程中焊枪可以实现左右上下摆动,摆动的幅度与摆动频率可以调节,使得焊枪能向前自由焊接，作用于自动焊接机上，用于焊缝很宽的焊接件，安装在自动焊接设备中，能够完成与焊枪的自由联动。焊枪在焊接的过程中当中要保证焊缝的熔透性，焊枪必须作运动，即焊枪装夹到摆动器上，在变位机转动时，不仅仅在沿焊接焊缝深度的方向直线运动，也要在焊接焊缝宽度的方向直线运动。本项目需要的焊枪摆动器需包括一个通讯/驱动模块、一个执行机构。作为焊接程序的一部分，通过程序对摆动器进行控制，操作者使用PLC编制焊接程序时，可以设定摆动宽度、摆动中心、摆动速度和两边停留时间（左右可分别设定）。在进行边缘停留时，有一个辅助电路信号输出，此信号可以用来驱动其它辅助设备。焊接开始之前，操作者试运行摆动器，以查看摆动参数是否合适。在焊接过程中，可以人工进行干扰摆动，锁定以后可以自由恢复。本项目需要的焊枪摆动器应该还包括一个自动回位功能，它能够使摆动器在每次关闭时自动回到预设的摆动中心。考虑到采购成本及焊接所需的摆动方式较为简单，摆动方式为直线摆动。3.2设计要求通过本课题研究，结合项目需求，焊枪摆动器应达到以下指标要求：1）摆动滑架行程：01000mm2）摆动速度：150024000mm/min3.3焊枪摆动器制造方案3.3.1线性模组一种由滚珠丝杠以及直线导轨组成是作为线性模组设备的形式之一，另外一种是由同步带以及同步带轮组成。这两种线性模组都具有特别方便安装，使用的范围广泛的优点。为了省去自己研发制作的时间，这两种直线模组被大家广泛运用。线性模组具体又分为开放式以及封闭式这两种外部形式，这其中开放式的线性模组不同于其他，它主要受力部分在中下面和周围，它的传动部为是直接裸露在外面的。为了便于设计，我们选用日本THK公司生产的开放式滚珠丝杠式线性模组。3.3.2滚珠丝杆与电机选型计算1、确定滚珠丝杠副的导程按照电机的额定转速与x方向滑板的最大速度，来计算丝杠的导程。在x 方向我们选择松下型号为MDMA152P1V的电机，电机的最高运转转速为大约4500rpm。电机经过联轴器与丝杠连接，传动比效率为0.99。x方向的最大运动的速度为24000mm/min。则丝杠导程为Ph约等于0.34mm。通过靠近实际选取Ph=10mm，可以满足速度需求。2 、计算滚珠丝杠副所需载荷和转速的大小在滑动过程我们取0.004作为导轨的最大摩擦系数，静摩擦系数选取0.006。则计算导轨静摩擦力大小：式中：Fo=uMg+f108.2N。M 工件和工作台的质量， M的质量为500kg。f 密封导轨滑块的阻力。导轨和滑块的摩擦力是阻力主要来源。则有以下计算：滚珠丝杠副当量的转速：3 、滚珠丝杠副预期额定动载荷3.1、按照滚珠丝杠副的预计的工作时间来计算：式中：nm 当量转速，Lh 预计的工作时间fW 负载荷荷系数，平稳且无冲击挑选fW =1fa 精度系数，2级精度挑选f a =1fc 可靠性系数，挑选fc =13.2 按照预计的运行距离来计算大小：式中：Ls 预期运行距离，取Ls = 24X103 m3.3 、按照滚珠丝杠副的预加的最大轴向负载来计算：式中：fe 预加负荷系数，在轻预载情况下，取fe = 6.7fmax 丝杠副最大载荷4、估算最大允许的轴向变形量dm大小*重复定位精度方向运动的重复定位精度需要0.03mm，则5 、估计算滚珠丝杠副的螺纹底X5.1 、按照方向运动的行程为1000mm，可来计算出这两个固定支承之间的最大距离：L 1.21000+1410 =1340mm。.2 依照装置装配形式为轴向两端固定，则计算滚珠丝杠的螺纹底：式中：F0 导轨静摩擦力，F0=49.4NL 螺母到丝杠固定端支承的最大距离，计算取L = 1340mm 则有6 、导程精度的挑选依据X方向运动的定位精度要求，所以任意的300mm长度所要求的导程精度我们取0.024mm。7、确定滚珠丝杠副的规格代号依照丝杠Ph、d2m、Cam等选择型号为SFS6310的滚珠丝杆，其精度等级为2级。丝杆的基本导程选取Ph=10mm，丝杠外螺纹X d=61mm，螺母外径取90mm，滚珠直径取6.35mm，额定动载荷取Ca =48740N Cam，额定静载荷取Cao=156912N。8 、电机选择挑选伺服电机的驱动，松下MINAS A4系列当中的MDMA152P1*型号的惯量电机，它的功率为1.5KW；额定的转矩为7.15 N.m；电机惯量为JM为0.00123 Kg.m2，额定的转矩为7.15 N.m；8.1计算外部载荷的转动惯量大小和丝杠部位的转动惯量大小：外部负荷的负荷转动惯量：则有：加在电机上的转动惯量：8.2 、计算外部负载荷产生的摩擦扭矩大小：Ph 滚珠丝杆副的导程h 未预紧的丝杆副的效率取2级精度h=0.9F 外加轴向载荷力，包括导轨摩擦力8.3 、计算预紧力作用下产生的摩擦扭矩大小：式中：Fp 丝杆副间的预紧力大小取Fp = F max/3 = 49.4/31 = 6.47N8.4 、计算在支承轴承作用下产生的摩擦扭矩大小：挑选代号为6207的深沟球轴承作为轴承，力矩为为Tb1=0.23N.m。8.5 计算加速度产生的负荷扭矩大小：依照设计要求可方向工作台运动速度的速度大小为v=24m/min，与其对应的电机转速n2=144rpm，过程中产生的最大加速度为a=40mm/s2,所以速度从0升至25mm/s工作台所耗费的时间为：当电机转速从n1=0升至n2=144rpm时，计算其负荷扭矩为：8.6、电机总扭矩：所挑选的驱动电机额定扭矩是7.15N.m，检验其扭矩远大于我们通过计算的电机总扭矩的3倍以上。所以选择电机扭矩符合要求。图1.1线性模组3.3.3摆动器结构通过两个十字交叉的线性模组，用安装块连接，在外置驱动的作用下实现轴与轴方向的自由移动。图1.2摆动器第4章 焊接电源系统4.1系统功能焊接分系统的功能是通过焊接电源控制焊枪、送丝机构、冷却水箱及电、气等辅助部分，调节电压电流、送丝速度、水流量、气流速度等参数来实现焊枪的合理焊接，焊接系统与环缝系统配合，实现工件焊接。4.2设计要求通过本课题研究，焊接系统应达到以下指标要求： 保证焊接材料成型质量满足工艺要求； 焊接电源与焊枪之间支持相互通讯，满足系统需求； 焊接电源与PLC支持相互通讯； 焊接电源可以存储焊接程序，可以任意调取焊接程序； 冷却水箱满足焊枪冷却系统需求。4.3焊接的系统方案机加二厂焊接工件厚板居多，主要为硅钢和镍钢，8mm和10mm管材较多，基本上没有低于5mm。516mm多层焊接。在自动氩弧焊的焊接中，材料厚度为5mm，焊接电流为270290A。高于5mm,一般采用多层焊接。根据焊接需求，作为选择焊接电源的依据。厂内TIG焊接的焊接材质主要为黑色金属结构、铝合金金属，选择焊接电源时，论证了交直流的焊接电源。目前国际焊接品牌较多，有福尼斯、米勒、伊达、松下、OTC等，由于专机焊接对于焊接电源的稳定性要求较高，国内品牌焊接电源稳定性较差，建议选择国外焊接品牌。对于福尼斯、米勒、伊达、松下、OTC等品牌中，我抽取高端品牌中福尼斯焊接系统为主来论述，中端以伊达来论述。松下与OTC焊接电源接口封闭，两家系统封闭，焊接电源不可以与其他PLC通讯。4.4福尼斯焊接系统4.4.1 焊接电源在自动氩弧焊的焊接中，材料厚度为5mm，焊接电流为270290A。高于5mm,一般采用多层焊接。选建议焊接电源选择暂载率100焊接电流310A的交直流焊接电源MW4000。表1. 1焊接电源参数焊机MW4000输入电压（50/60HZ）3X400V 15/-20输入保险（slow-blow）16A初级持续功率 1006.1KVA焊接电流范围氩弧焊TIG3-300A暂载率（10min/40）310A 100开路电压85V保护等级IP23尺寸L/W/H(mm)560/250/435重量24.2kgMW4000具有高频引弧功能，高频引弧法引燃电弧是借助焊机控制装置的高频引弧器。表1.2焊接电源功能列表微处理器控制高频引弧特殊四步焊接方式CFC-显示温控风扇气体测试按钮清洁焊缝功能错误代码密码锁便携式可焊接纤维素、立向下焊条电弧推力控制功能防止沾钨/沾焊条功能热弧焊接电源的通讯设置依照设定好的焊接程序,准确高效地完成焊接各个参数输入，在实现程序自动控制以及自动诊断故障的同时能与焊枪控制器互连。焊接机器人控制器直接的控制焊接电源和送丝设备,自动过程中电源功率与连通时间一样。福尼斯焊接电源与plc接口： PROFIBUS、DEVICENET、ETHERNET。4.4.送丝机需求与数字焊接电源相配的送丝机应该是数字TIG焊送丝机,否则就不能实现与整个自动TIG焊系统的无缝集成，也不能达到精密优质自动TIG焊的效果。Fronius公司生产的KD系列专机与MW4000全数字控制TIG焊机配套的TIG焊送丝机，其中包括KD1500D-11 TIG焊送丝机，可直接安装于TIG焊专机系统，安装在X轴与Z轴后面，方便输送焊丝（送丝机到焊枪安装距离0-3m）。表1.3 KD系列数字控制TIG焊送丝机的技术特性参数主电压55V额定电流4A送丝速度0.111m/min马达四轮驱动焊丝直径0.83.2mm保护等级IP21外形尺寸400300205mm重量8kg4.4.冷却水箱在弧焊作业中，适合机器人焊枪的焊接电