【正文】 使工件處于最佳焊接或裝配位置的焊接變位機(jī)。 焊接變位機(jī)的輔助功能是保證其他部分正常運(yùn)做必須的輔助部分，例如焊接時焊接電流的傳導(dǎo)部分、埋弧焊的焊劑墊和系統(tǒng)的支撐部分等。本文是根據(jù)現(xiàn)代生產(chǎn)方式下焊接變位機(jī)的功能、作用 , 結(jié)合自動化裝配生產(chǎn)線中的焊件變位機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析 , 給出了一種不同于一般變位機(jī)械 , 具有更多功能、更多自由度 , 更為靈活的變位機(jī)械裝置。 采用工藝裝備并不以為要選用機(jī)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴的設(shè)備，許多情況下對一些簡單的定位器、壓緊器或現(xiàn)有設(shè)備稍加改裝， 即可收到明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。 （ ② ） 制品品種應(yīng)盡可能少，同一制品幾何尺寸應(yīng)規(guī)格化、模數(shù)化和系列化 二、焊接生產(chǎn)工藝裝備的分類： 焊接產(chǎn)品種類繁多，形狀尺寸各異，但焊接生產(chǎn)工藝裝備一般包括以下三種： 1 保持工件正確位置的 ； 2 防止熱變形的 ； 3 改善焊接操作相對位置的 。主要包括： （ 1） 焊件操作機(jī)械（焊接變位機(jī)、焊接滾輪架、焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)） ； （ 2） 焊接機(jī)械（各種焊接機(jī)及焊接機(jī)器人） ； （ 3） 焊工操作機(jī)械 ； （ 4） 焊接輔助裝置（焊絲處理裝置、焊劑回收裝置、焊劑墊） 。變位機(jī)的夾持工件用的平面卡盤有各 種運(yùn)動方案。 也可以在變位機(jī)從事分割、堆焊、噴涂等作業(yè)，配以支承 架，還可以當(dāng)做翻轉(zhuǎn)機(jī)，焊接重量及長度較大的梁柱，構(gòu)架及筒節(jié)等。 （ 4）工 作臺上應(yīng)該有連接焊接地線的裝置，且不受工作臺回轉(zhuǎn)的影響，不允許 焊接地線接在變位機(jī)架上，從而使焊接電流通過軸承等轉(zhuǎn)動零件。 工作臺的回轉(zhuǎn)工作 原理如下： 電動機(jī)轉(zhuǎn)動，經(jīng)過 O 型三角皮帶傳動，帶動蝸桿，蝸輪轉(zhuǎn)動（此蝸輪蝸桿傳動兼有減速 和自鎖兩種作用），從而達(dá)到二級減 速。 在本設(shè)計(jì)的變位中，工作臺的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用了三級蝸輪蝸桿減速，整體結(jié)構(gòu)較為緊湊，并裝有測速發(fā)電機(jī)和導(dǎo)電裝置，有利于獲得優(yōu)良焊縫成型，保 證設(shè)備的精度和使用壽命，在工作臺傾斜機(jī)構(gòu)上，裝有兩個行程開關(guān)， 當(dāng) 工作臺超過傾斜 極限 位置時，可以立即停 機(jī) ，以免發(fā)生事故 。由于經(jīng)常不在滿載下運(yùn)行，效率和功率因數(shù)都很低，造成很大浪費(fèi)。 由電動機(jī)至工作機(jī)的總效率 ? 按照下式計(jì)算： 43321 ????? ???? 其中： 1? —— 帶傳動的效率。 應(yīng)充分發(fā)揮各級傳動比的承載能力，注意使各級傳動件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)均勻合理，避免各零件的干涉及安裝不便。設(shè)帶傳動的傳動比為 1i ，第一級（高速級）蝸輪蝸桿的傳動比為 2i ，第二級（低速級）蝸輪蝸桿的傳動比為 3i 。 驗(yàn)算帶速， 所以： mmDiD 1 4 0702112 ???? ， 2D 符合工具書推薦的基準(zhǔn)直徑，故：帶輪選擇合適。 （ 9） 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)選擇 V帶的類型（ Z型）查工具書的得以下參數(shù) ： 表 項(xiàng)目 符號 1 基準(zhǔn)寬度（節(jié)寬） pb 基準(zhǔn)線上槽深 minah 基準(zhǔn)線下槽深 minfh 槽間距 e ? 第一槽對稱面 至端面的距離 f 18? 最小輪緣厚 min? 帶輪寬 B fezB 2)1( ??? 外徑 WD aW hDD 2?? 輪槽角 ? o34 以大帶輪結(jié)構(gòu)如圖 ： 圖 大帶輪結(jié)構(gòu) )( ?????zNF58) ( 20????????NzFQ o 2312 i n58222s i n2 10 ?????? ? 15 高速級 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)： （ 1） 材料選擇：由于是伸臂旋轉(zhuǎn)減速機(jī)構(gòu)較為重要，選蝸桿材料 20Cr. 表面淬火，硬度 45～ 50HRC；選蝸輪材料 ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造。 （ 2） 確定許 用應(yīng)力： 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 522 ?????? hLnN ， 查工具書得 M P a40][,M P a2 2 0][ OFOH ?? ?? ，則 （ 3） 選擇齒數(shù) 21z,z ： 參考工具書 1z ＝ 1，則 4812 ??izz 。 設(shè)： tF 為圓周力， rF 為徑向力， aF 為軸向力。 其次校核鍵的擠壓強(qiáng)度。 3? —— 第一級蝸輪蝸桿傳動的效率。 則工作機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速 而： %5%1%100m i n/1 m i n/ i n/1 ????r rr 所以該傳動比選擇合適。 所以： mmDiD ???? （ 4）確定中心距 a 和帶長 Ld ： smsmrmmnDv /5/ min/150072100060 11 ???????? ??mNr KWnPT . i n/811 5095 50 111 ?????mNr KWnPT . i n/ 222 ?????mNr KWnPT .2701m i n/ 333 ?????m i n/ m i n/150001 rrinn m ??? ?m i n/ m i n/8111212 rrinn ???m i n/ m i n/ rrinn ??? 24 設(shè)計(jì)條件中沒有限制中心距，故可初選中 心距 0a 。 （ 2） 確定許用應(yīng)力： 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 722 6 0 0 ?????? hLnN ， 查工具書得 M P a40][,M P a2 2 0][ OFOH ?? ?? ，則 M P aNYM P aNZOFOFNFOHOHNH][10][][,182][10][][269278?????????????? 26 （ 3） 選擇齒數(shù) 21z,z ： 根據(jù)傳動比 1721 ??nni 參考工具書 1z ＝ 2，則 3412 ??izz 。 取 482?z ，實(shí) 際傳動比 48148??i （ 4） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 查工具書得： 查工具書得：載荷系數(shù) K＝ ?KKK VA 查工具書得： ?AK 。則查工具書得公式： 1112 2dTFF ta ?? 2212 2dTFF at ?? ?tgFFF trr 212 ?? 其中： mNT . ? mNT .27012 ? mNd .601 ? mNd .2402 ? o20?? 代入公式得： 3軸受力如圖： FF MP aMP a ][ ?? ???? ????? ???? ??YKNmm mNdTFF ta . 1 112 ?????KNmm mNdTFF at .27 0122 2 212 ?????KNtgKNtgFFF otrr ????? ? 29 （ a） 其中： 單獨(dú)考慮 2rF 作用： （ b） 對 B 點(diǎn)取矩建立平衡方程： mmKNmmF ??? 解得： KNF ? 對 A 點(diǎn)取矩建立平衡方程： mmKNmmF ??? 解得： KNF ? 驗(yàn)算 1F 、 2F ： KNKNKNFF ???? 彎矩圖如圖： （ c） 單獨(dú)考慮 M 作 用： （ d） mNmmKNMmNMx..2 7 0 1???? 30 對 B 點(diǎn)取矩建立平衡方程： mNmmF . ?? 解得： KNF ? 對 A 點(diǎn)取矩建立平衡方程： mNmmF . ?? 解得： KNF ? 驗(yàn)算 1F 、 2F ： KNKNKNFF ???? 彎矩圖如圖： （ e） 圖 3 軸強(qiáng)度校核 由以上各圖可知： 危險截面處的最大 彎矩： mNmNmNM . ????? 根據(jù)第四強(qiáng)度理論得： 其中： W 為抗彎截面系數(shù)。 2．工作臺可任意角度回轉(zhuǎn)或以焊接速度回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)速度為 ～ 1 minr 。 軸承壽命的計(jì)算 由于減速機(jī)構(gòu)采用了蝸輪、蝸桿機(jī)構(gòu)，所以軸承得能夠承受一定的軸向力，選用圓錐滾子軸承。 則： mmmzd 24022 ?? 中心距。 由于 2n 較低，估計(jì) smn /32 ? 取 , ? 由于載荷平穩(wěn)，通過磨 合可以改善偏載程度，所以取 , ?? 所以載荷系數(shù) K＝ ?????KKK VA ， 而 mNT ?? ，查得 Ez ＝ MPa155 ，則 按照接觸強(qiáng)度要求： 查工具書可選出 m＝ 3mm， 1d ＝ 36mm， 2z1? ， q＝ 12， 342?z ， 638111 ?????? 。 （ 6） 確定 V 帶根數(shù) z： 查工具書得： 查工具書得： 0P ＝ ， ? )11(10 ib knkP ??, 查工具書得： bk ＝ ?103? ， ik ＝ ， 則： 0P? ＝ 。它們是進(jìn)行傳動設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 所以： 343321????????? ????? 所以： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五卷選的電動機(jī) 122?Z ，其額定功率 ，額定轉(zhuǎn)速1500r/min。 伸臂式焊接變位機(jī)工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 總體傳動方案簡圖： 圖 總體傳動方案簡圖 選擇電機(jī) ： 對于長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，要求所選電動機(jī)的額定功率 edP 應(yīng)該大 于等于電動機(jī)所需要的功率 dP ，即 ded PP ? 。 其中： W 為抗彎截面系數(shù)。 由于 2n 較低，估計(jì) smn /32 ? 取 , ? 由于載荷平穩(wěn)，通過磨 合可以改善偏載程度，所以取 , ?? 所以載荷系數(shù) K＝ ?????KKK VA ， 而 mNT ?? 35472 ，查得 Ez ＝ MPa155 ，則 FF MP aMP a ][ ?? ???? ????? ???? ??YM P aNYM P aNZOFOFNFOHOHNH][10][][,308][10][][269278?????????????? 17 mmdb 552sin12 ?? ? 按照接觸強(qiáng)度要求： 查工具書可選出 m＝ 6mm， 1d ＝ 72mm， 2z1? ， q＝ 12， 482?z ，638111 ?????? 。 取 412?z ，實(shí)際傳動比 （ 4） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 查工具書得： 查工具書得：載荷系數(shù) K＝ ?KKK VA 查工具書得： ?AK 。 由式 )dd(2a)dd( 2d1d02d1d ???? 得 420217 0 ?a 初選 0a ＝ 370mm，則帶長： 查工具書圓整 mmLd 1120? 于是中心距 a＝ 0a +， A的調(diào)整范圍： （ 5） 驗(yàn)算小帶輪包角 1? ： ?????????? )(180 121 a DD? 所以中心距選 擇合適。 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) ： 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)，主要是指各軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩。 應(yīng)使傳動裝置的外廓尺寸盡可能緊湊。 3? —— 第一級蝸輪蝸桿傳動的效率。滿載轉(zhuǎn)速是指負(fù)荷相當(dāng)于額定功率時的電機(jī)轉(zhuǎn)速。 該變位機(jī)的回轉(zhuǎn)總成布局合 理，在工作臺上未安放工件時其重心位于傾斜軸線的一側(cè)，安放工件后，綜合重心將移近 或移到傾斜軸線的另一側(cè)，使工作臺無論在有載還是無載的情況下， 重心新形成的傾斜力矩變化不大，因此可以減小傾斜機(jī)構(gòu)的驅(qū)動功率 。 工作臺的轉(zhuǎn)速是可調(diào)的 ， 其調(diào)節(jié)是通過測速發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)電動 機(jī) 的轉(zhuǎn)速度來實(shí)現(xiàn)的。 （ 6）變位機(jī)只能使工件回轉(zhuǎn)，翻動，要使焊接過程自動化、機(jī)械化，還應(yīng)考慮配用相應(yīng)的焊接操作機(jī)械。 變位機(jī)的工作臺一般是用電動機(jī)來驅(qū)動回轉(zhuǎn)并能調(diào)節(jié)速度，以便適用不同焊接方法與焊接參數(shù)，近年來，變位機(jī)中已有用液壓馬達(dá)來回轉(zhuǎn)工作臺的，小型變位機(jī)可以用人力來驅(qū)動，但不易得到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，不利于圓形焊縫的自動焊。常用的有 如下三種： 圖 是兩根轉(zhuǎn)軸互相垂直，并在一 個平面內(nèi)， 本設(shè)計(jì)是采用此運(yùn)動方案。 ㈢ 按動力來源分類 ⒈ 手動：靠人力推緊、夾緊機(jī)構(gòu)，以及達(dá)到夾緊工件的目的。裝配、焊接臺架，焊接變位機(jī)等稱為胎架或裝置，但在實(shí)際生產(chǎn)中，他們的功能往往不是單一的。 制品的幾何尺寸一致，提高了精度和互換性。焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，同樣應(yīng)具有這些特性，在整個生產(chǎn)過程中，充分應(yīng)用工藝裝備，