【正文】 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文12T焊接滾輪架機(jī)械設(shè)計畢業(yè)論文.引言 焊接是一種制造技術(shù)，它是適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，以現(xiàn)代工業(yè)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，并且直接服務(wù)于機(jī)械制造工業(yè)。焊接技術(shù)的發(fā)展與制造工業(yè)的需要緊密相關(guān)，一般工業(yè)先進(jìn)國家，鋼產(chǎn)量的50%左右需采用焊接工藝才能形成產(chǎn)品，在石油化工、礦山冶金、金屬結(jié)構(gòu)、起重運輸、水陸交通、航天航空、橋梁建筑、電力能源等機(jī)械設(shè)備制造部門，焊接都有著廣泛的應(yīng)用。許多設(shè)備中的大型結(jié)構(gòu)，幾乎都是焊接結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，焊接結(jié)構(gòu)正朝著超大型，高容量，高參數(shù)，耐磨，耐低溫，耐動載的方向發(fā)展，這就不僅需要為焊接生產(chǎn)提供質(zhì)量更高，性能更好的各種焊機(jī)，焊接材料和焊接工藝，而且要求提供各種性能優(yōu)異的焊接工裝設(shè)備，使焊接生產(chǎn)實現(xiàn)機(jī)械化和自動化，減少人為因素干擾，達(dá)到保證和穩(wěn)定焊接質(zhì)量，改善焊工勞動條件，提高生產(chǎn)率，促進(jìn)文明生產(chǎn)的目的。但是，焊接生產(chǎn)是綜合性生產(chǎn)，在焊接制造過程中，除了焊接工序本身外，前后還有很多工序的配合，如備料、輸送、裝配、檢驗、校正等工序。因此，焊接生產(chǎn)的機(jī)械化自動化不僅僅局限于焊接工序本身，而且包括了與焊接工序相銜接的上下各工序的機(jī)械化，自動化。只有各工序?qū)崿F(xiàn)了機(jī)械化，自動化，才能實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的綜合機(jī)械化，自動化。滾輪架主要用于筒形焊件的裝配與焊接。若對主、從動滾輪的高度作適當(dāng)調(diào)整，也可進(jìn)行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配與焊接。對于一些非圓長形焊件，若將其裝卡在特制的環(huán)形卡箍內(nèi)，也可在焊接滾輪架上進(jìn)行裝焊作業(yè)。焊接滾輪架還可配合手工焊或作為檢測、裝配圓筒體工件的設(shè)備。焊接滾輪架的使用能大大提高焊縫質(zhì)量，減輕勞動強度，提高工作效率。本畢業(yè)設(shè)計根據(jù)任務(wù)書的要求，通過構(gòu)思建立滾輪架三維實體模型，分析模型的優(yōu)越性和適用度選擇此種機(jī)構(gòu)。設(shè)計滾輪機(jī)架各部零件，分析校核零件，檢查是否有錯，按順序正確組裝，然后投入使用。從而，完成了畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的設(shè)計內(nèi)容。限于個人水平，此次設(shè)計難免存在不足之處，敬請老師指教。焊接機(jī)械裝備就是在焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配合，有利于實現(xiàn)焊接生產(chǎn)機(jī)械化，自動化，有利于提高裝配—焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過程加速進(jìn)行的各種輔助裝置和設(shè)備。這里稱之為輔助裝置和設(shè)備是為了與焊機(jī)相區(qū)別。焊機(jī)是焊接過程中的核心裝備，它包括焊接電源，焊接控制箱，焊接機(jī)頭等，有自己的獨立系統(tǒng)，不屬于焊接機(jī)械裝備的范疇。而焊接機(jī)械裝備相對焊機(jī)處于輔助的地位，是配合焊機(jī)進(jìn)行焊接生產(chǎn)的裝置和設(shè)備。它包括的范圍較廣，按用途分，主要有焊接工裝夾具、焊接變位機(jī)械和焊接輸送機(jī)械三個方面，其次還有導(dǎo)電裝置、焊劑輸送與回收裝置、坡口準(zhǔn)備及焊縫清理精整裝置等。他們又是焊接機(jī)械裝備的從屬裝置。從使用范圍來分，焊接機(jī)械裝備又分為通用和專用兩大類。通用焊接機(jī)械裝備通用性強、適應(yīng)性廣，整臺機(jī)械能適應(yīng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化重復(fù)使用。它們可以組合在一起使用，也可以組裝在焊接生產(chǎn)線上，成為焊接生產(chǎn)線的一個組成部分。由于這種裝備通用性強，所以機(jī)械化、自動化水平不是很高，主要滿足多品種、小批量焊接生產(chǎn)的需要。 專用焊接機(jī)械裝備是為了適應(yīng)單品種、大批量焊接生產(chǎn)的需要專門設(shè)計制造的。這種裝備專業(yè)性強、生產(chǎn)率高、控制系統(tǒng)先進(jìn)，能很好地滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、裝焊工藝、生產(chǎn)批量的要求。例如：專用焊接工裝夾具、專用焊接機(jī)床就屬于這類裝備。 焊接機(jī)械裝備可分為四大類：。其中： （1）焊接工裝夾具（按動力源分類）可分為：手動夾具 氣動夾具 液壓夾具 磁力夾具 電動夾具 真空夾具 混合式夾具。 （2）焊接變位機(jī)械可分為：焊工變位機(jī)械 焊機(jī)變位機(jī)械 焊件變位機(jī)械。其中焊件變位機(jī)械可分為：焊接變位機(jī) 焊接回轉(zhuǎn)臺 焊接翻轉(zhuǎn)機(jī) 焊接滾輪架 （3）焊件輸送機(jī)械可分為：上料裝置 配料裝置 卸料裝置 傳送裝置 各種專用吊具。 （4）其他從屬裝置可分為： 導(dǎo)電裝置 焊劑輸送與回收裝置 焊絲清理及盤絲裝置 埋弧焊焊劑墊等。 焊接機(jī)械裝備對焊接生產(chǎn)的有利作用有以下幾個方面：（1）采用焊接工裝夾具，零件由定位器定位，不用劃線，不用測量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置，從而保證裝配精度加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程。此外焊接工裝夾具上大多都采用磁力、液壓、氣動夾具，即使采用手動夾具，也都有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，因此可減輕工人的體力勞動，提高裝配效率。（2）由于焊接在夾具中可強行夾固或預(yù)先給予反變形，所以可以控制或消除反變形。（3）采用焊接工裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，所以可提高焊件互換性能；焊接上的配合孔配合槽可由原來的先焊接后加工改為加工后焊接從而避免了大型焊接焊后加工的困難，有利于縮短焊件生產(chǎn)周期。（4）采用焊接變位機(jī)械，可縮短裝配施焊過程中焊接翻轉(zhuǎn)變位的時間，減少輔助工時提高焊機(jī)利用率和焊接生產(chǎn)力。（5）采用焊接變位機(jī)械可使焊件處于最有利的施焊位置—水平及船型位置上進(jìn)行焊接，有利于操作，保證焊接質(zhì)量，而且可加大焊接工藝規(guī)程，充分發(fā)揮焊接方法的效能。（6）采用焊接變位機(jī)械可擴(kuò)大焊機(jī)的焊接范圍。例如，埋弧焊機(jī)配合相應(yīng)的焊接設(shè)備后可完成內(nèi)外環(huán)縫、空間曲線焊縫的焊接和空間曲面的堆焊。（7）采用焊接機(jī)械裝備后，可使手工操作變?yōu)闄C(jī)械操作。人處于控制機(jī)械的地位，減少人為因素對焊接質(zhì)量的影響，也可降低對焊工操作技術(shù)水平的要求。（8）采用焊接機(jī)械裝備后，可使裝配和焊接集中在一個工位上完成。減少工序數(shù)量，節(jié)約車間使用面積。（9）只有與焊接機(jī)械裝配相配合，才能在條件困難、環(huán)境危險、不宜由人工直接操作的場合實現(xiàn)焊接作業(yè)。例如在高溫、深水、劇毒、有放射性的環(huán)境進(jìn)行焊接作業(yè)?？傊?，焊接機(jī)械設(shè)備對焊接生產(chǎn)的有利作用是多方面的。不但保證了焊接質(zhì)量，提高了焊接生產(chǎn)率，改善工人工作條件，還使焊接實現(xiàn)了機(jī)械化，自動化提高了生產(chǎn)精度。因此，無論在焊接車間或是施工現(xiàn)場，焊接機(jī)械裝備已成為焊接生產(chǎn)中不可缺少的機(jī)械裝備之一，從而獲得廣泛的應(yīng)用。 焊接機(jī)器人的應(yīng)用：進(jìn)入20世紀(jì)如年代以來，隨著我國改革步伐的加快和國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，一些企業(yè)也相應(yīng)地以“更新裝備，加強技術(shù)改造，適應(yīng)市場需求，生產(chǎn)有競爭力的產(chǎn)品，穩(wěn)定提高企業(yè)效益”作為企業(yè)求生存、發(fā)展的關(guān)鍵措施之一。在此背景下，在機(jī)械制造業(yè)中使用焊接機(jī)器人的數(shù)量也急劇增加。據(jù)1996年的統(tǒng)計，我國使用焊接機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)的工廠已有70家，包括少量教學(xué)科研用焊接機(jī)器人在內(nèi)，我國當(dāng)時擁有的焊接機(jī)器人已達(dá)5百多臺，其中，弧焊機(jī)器人占53%，點焊機(jī)器人占46%，其余為其他焊接方法用的機(jī)器人。 國內(nèi)當(dāng)時使用的機(jī)器人，主要是從德國、日本、奧地利、意大利、瑞典等國引進(jìn)的，其中以德國、日本生產(chǎn)的最多，分別占39%和30%。這些引進(jìn)的焊接機(jī)器人，94%以上都是五軸或六軸的關(guān)節(jié)式球坐標(biāo)焊接機(jī)器人，它們代表了國際20世紀(jì)90年代初、中期的水平。其中，特別是工程機(jī)械制造行業(yè)所引進(jìn)的五條焊接柔性生產(chǎn)線(FMs)，性能尤為先進(jìn)，幾乎全部配備了接觸尋位、電弧跟蹤系統(tǒng)，有的還具有機(jī)器人與焊件變位機(jī)械同步協(xié)調(diào)運動的功能。 國內(nèi)使用焊接機(jī)器人較多的主要是汽車、摩托車和工程機(jī)械三個行業(yè)。其中，在汽車及其零部件制造業(yè)中所擁有的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的65%，在摩托車行業(yè)和工程機(jī)械行業(yè)分別占15%和16%，分布在電器、自行車、機(jī)車、航天航空等行業(yè)的機(jī)器人僅占4%。在我國，有高達(dá)98%的點焊機(jī)器人使用在汽車及其零部件制造行業(yè)中。這是因為點焊機(jī)器人僅適用于薄板非密封結(jié)構(gòu)的焊接，在汽車制造業(yè)中主要用于駕駛室、車箱、車身等薄板沖壓件的組對焊接。綜上所述可以預(yù)料，隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和市場需求的進(jìn)一步開拓，焊接機(jī)器人及其配套的焊件變位機(jī)械，在我國機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用，也會越來越多，越來越廣泛。 焊接工裝夾具是將焊件準(zhǔn)確定位并夾緊，用于裝配和焊接的工藝裝備。 在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，裝配和焊接是兩道重要的生產(chǎn)工序，根據(jù)工藝通常以兩種方式完成這兩道工序，一種是先裝配后焊接；一種是邊裝配邊焊接。我們把用來裝配以進(jìn)行定位焊的央具稱做裝配夾具；專門用來焊接焊件的夾具稱做焊接夾具；把既用來裝配又用來焊接的夾具稱做裝焊夾具。它們統(tǒng)稱為焊接工裝夾具。 焊接工裝夾具按動力源分為七類：電動夾具、真空夾具、磁力夾具、液壓夾具、氣動夾具、手動夾具。一個完整的夾具，是由定位器、夾緊機(jī)構(gòu)、夾具體三部分組成的。在裝焊作業(yè)中，多使用在夾具體上裝有多個不同夾緊機(jī)構(gòu)和定位器的復(fù)雜夾具(又稱為胎具或?qū)Ｓ脢A具)。其中，除夾具體是根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行專門設(shè)計外，夾緊機(jī)構(gòu)和定位器多是通用的結(jié)構(gòu)形式。 焊接工裝夾具的特點，是由裝配焊接工藝和焊接結(jié)構(gòu)的形式?jīng)Q定的，與機(jī)床夾具比較有如下特點： （1）由于焊件一般由多個簡單零件組焊而成，而這些零件的裝配和定位焊，在焊接工裝夾具上是按順序進(jìn)行的，因此，它們的定位和夾緊是一個個單獨進(jìn)行的。而機(jī)床夾具是對一個待機(jī)械加工的整體毛坯進(jìn)行一次定位和夾緊。 （2）在焊接過程中，零件會因焊接加熱而伸長或因冷卻而縮短，為了減少或消除焊接變形，要求工裝夾具能對某些零件給予反變形或者作剛性的夾固；為了減少焊接應(yīng)力，又要允許某些零件在某一方向可以自由伸縮。因此，焊接工裝夾具不是對所有的零件都作剛性的夾固。 機(jī)床夾具則不然，除少數(shù)加工長件的夾具，如加工光桿用的頂尖，要考慮工件機(jī)械加工時的熱變形對其作游動夾固外，夾具均對工件作剛性夾固。 （3）對機(jī)床夾具而言，加工后的工件，尺寸減小，重量減少，更便于從夾具上取下。對焊接工裝夾具而言，裝焊完的結(jié)構(gòu)，尺寸增大，重量增加，形狀變得復(fù)雜，增加了從工裝夾具上卸下的難度。 （4）對用于熔焊的夾具，工作時主要承受焊件的重力、焊接應(yīng)力和央緊力，有的還要承受裝配時的錘擊力；用于壓焊的夾具還要承受頂鍛力。而機(jī)床夾具主要承受工件的部分重力和切削力，且此切削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于焊接工裝夾具所承受的各種力。 （5）與機(jī)床夾具不同，焊接工裝夾具往往是焊接電源二次回路的一個組成部分，因此絕緣和導(dǎo)電是設(shè)計中必須注意的一個問題。例如，在設(shè)計電阻焊用的夾具時，如果絕緣處理不當(dāng)，將引起分流，使接頭強度降低。但對機(jī)床夾具而言，除電加工所用夾具外，不存在導(dǎo)電的問題。焊接結(jié)構(gòu)件的種類繁多，形狀尺寸各異，焊接過程的要求也不盡相同，與之相匹配的焊接工裝為適應(yīng)焊件的需要在形式，工作原理及技術(shù)要求上也有很大的差別。為了適應(yīng)技術(shù)管理工作的需要，便于掌握各類焊接工裝的工作特點和設(shè)計基本方法，就必須先對焊接工裝進(jìn)行分類?？梢园从猛九c應(yīng)用范圍對常見焊接機(jī)械進(jìn)行分類。 按用途分類： （1）裝配用工藝裝備。這類工裝的主要任務(wù)是按照工藝要求，把待焊工件的零部件按照相互之間的位置準(zhǔn)確的固定下來，然后再進(jìn)行定位點焊，而不直接參與正式的焊接工作。這類工裝稱為裝配定位焊夾具，它包括各位定位器，夾緊器，推拉裝置，組合夾具和裝配臺架。 （2）焊接用工藝裝備。這類工裝專門用來焊接已經(jīng)經(jīng)過點焊固定好的工件。如各類焊接專機(jī)，龍門式，懸臂式，平臺式，爬行式等。 （3）裝配焊接工藝裝備。這類工裝既能完成整個焊件的裝配，又能完成焊縫的焊接工作。這類工裝通常是專用焊接機(jī)床或自動焊接裝置，或者是裝配焊接的綜合機(jī)械化裝置，如一些自動焊接生產(chǎn)線。實際生產(chǎn)中一個焊件如果要完成焊接工作，單單依靠一個工裝一般是難于完成的，而是需要許多種焊接工裝的配合使用，這樣才能達(dá)到焊接過程的機(jī)械化和自動化。 按應(yīng)用范圍分類： （1）通用焊接工裝。目前國家針對焊接工藝中的需求已經(jīng)指定了很多的標(biāo)準(zhǔn)，如滾輪架行業(yè)的JB/T 9187標(biāo)準(zhǔn)等。所謂通用焊接工裝，既是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化且有較大適用范圍的工裝。這類工裝一般無須調(diào)整或稍加調(diào)整，就能適用與不同工件的裝配或焊接工件。 （2）專用焊接工裝。只適用與某一特定類型的工件的裝配或焊接，一般不能通用。這類焊接工裝一般應(yīng)按需求來設(shè)計，或者在專門廠家協(xié)商定做。 （3）柔性焊接工裝。指可以通過調(diào)整自身的尺寸來適應(yīng)一定形狀和尺寸變化的焊接工裝。 此外還有按動力裝置分類，按焊接方法分類等，再此就不詳細(xì)說明了。 （1）焊接工裝夾具應(yīng)動作迅速、操作方便，操作位置應(yīng)處在工人容易接近、最宜操作的部位。特別是手動夾具，其操作力不能過大，操作頻率不能過高，操作高度應(yīng)設(shè)在工人最易用力的部位，當(dāng)夾具處于夾緊狀態(tài)時，應(yīng)能自鎖。 （2）焊接工裝夾具應(yīng)有足夠的裝