【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 3）焊縫數(shù)量和斷面大小。焊縫數(shù)量愈多，斷面尺寸愈大，焊接變形愈大。 （ 4）施工方法。連續(xù)焊，斷續(xù)焊的溫度場(chǎng)不同，產(chǎn)生的熱變形也不同。通常連續(xù)焊變形較大，斷續(xù)焊變形最小。 （ 5）材料的熱物理性能。不同的材料，導(dǎo)熱系數(shù)，比熱和膨脹系數(shù)等均不相同，產(chǎn) 生的熱變形也不相同，焊接變形也不相同。 焊接設(shè)備 焊接操作機(jī)的概念 焊接操作機(jī)是能將焊接機(jī)頭 也就是焊槍 準(zhǔn)確送到待焊位置，并保持在該位置或以選定焊速沿設(shè)計(jì)軌跡移動(dòng)的焊接機(jī)頭的變位機(jī)械。 焊接操作機(jī)的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)、及應(yīng)用 焊接操作機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多，使用范圍廣，長(zhǎng)與焊件變位機(jī)械相配合，完成各種焊接作業(yè)。若更換作業(yè)機(jī)頭，還能進(jìn)行其他的相應(yīng)作業(yè)。 （ 1） 焊接操作機(jī)應(yīng)用：焊接操作機(jī)是與焊接滾輪架、焊接變位機(jī)等組合，對(duì)構(gòu)件的內(nèi)外環(huán)縫、角焊縫、內(nèi)外縱縫進(jìn)行自動(dòng)焊接的專(zhuān)用設(shè)備，有固定式、回轉(zhuǎn)式、全位置等多種 結(jié)構(gòu)形式?？筛鶕?jù)用戶(hù)的需求選擇結(jié)構(gòu)并配套各種焊機(jī)以及增加跟蹤、擺動(dòng)、監(jiān)控、焊劑回收輸送等輔助功能。 焊接操作機(jī)組成原理：主要由操作裝置、控制裝置、動(dòng)力源裝置、工藝保障裝置組成。 a、 操作裝置包括導(dǎo)軌、傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、焊槍夾和焊槍?zhuān)瑑A角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可使焊槍能繞中心進(jìn)行正負(fù)旋轉(zhuǎn)。 沈陽(yáng) 工學(xué)院畢業(yè) 論文 9 b、 控制裝置由電氣控制系統(tǒng)組成，可以控制焊接操作機(jī)的工作狀態(tài)。 c、 動(dòng)力源裝置由氣缸組成，采用氣壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力傳送。 d、 工藝保障裝置由導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)、焊絲導(dǎo)管和導(dǎo)絲嘴組成，能實(shí)現(xiàn)焊絲的自動(dòng)導(dǎo)向定位，可保證焊縫質(zhì)量。 焊接操作機(jī)一般 由立柱、橫梁、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、臺(tái)車(chē)等部件組成。各部件為積木式結(jié)構(gòu)，一般立柱、橫梁為其基本部件，其余部件可據(jù)用戶(hù)使用要求選配。立柱及橫梁采用折彎焊接結(jié)構(gòu)件， 具有很好的剛性。輕、中型、重型焊接操作機(jī)均采用三角型導(dǎo)軌，超重型采用平面方形導(dǎo)軌，均經(jīng)磨削、 高頻淬火。保證了導(dǎo)軌的高精度及其耐磨性。 應(yīng)用于壓力容器中鍋爐汽包，石化容器等圓筒形工件的內(nèi)外縫的縱縫焊和環(huán)縫焊焊接。 （ 2） 按其結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用特點(diǎn)可分為三種： a、 平臺(tái)式焊接操作機(jī) 平臺(tái)式焊接操作機(jī)又分為單軌臺(tái)車(chē)式和雙軌臺(tái)車(chē)式兩種平臺(tái)式焊接操作機(jī)又分為單軌臺(tái)車(chē)式和 雙軌臺(tái)車(chē)式兩種。單軌臺(tái)車(chē)式焊接操作機(jī)實(shí)際上還有一條軌道，不過(guò)該軌道一般設(shè)置在車(chē)間的立柱上，車(chē)間橋式起重機(jī)移動(dòng)往往引起平臺(tái)振動(dòng)，從而影響焊接過(guò)程的正常進(jìn)行。平臺(tái)式焊接操作機(jī)的機(jī)動(dòng)性、使用范圍和用途均不如伸縮臂式焊接操作機(jī)，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用已逐年減少，如圖 。 圖 平臺(tái)式操作機(jī) b、 伸臂式焊接操作機(jī) 這類(lèi)焊接操作機(jī)根據(jù)橫臂的結(jié)構(gòu)不同又分為：懸臂式焊接操作機(jī)和伸臂式焊接 變位機(jī) ，如圖 。 沈陽(yáng) 工學(xué)院畢業(yè) 論文 10 圖 伸縮臂式焊接 變位 操作機(jī) c、 門(mén)式焊接操作 機(jī)，如圖 。 圖 門(mén)式焊接操作機(jī) 焊接操作機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 焊接變位機(jī)械是改變焊接機(jī)頭空間位置進(jìn)行焊接作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。 a、 伸縮臂式 焊接變位操作 機(jī) 伸臂旋轉(zhuǎn)減速器 、 伸臂式焊接變位機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮臂升降機(jī)構(gòu)、伸縮臂等組成。其中伸縮臂固定裝在伸縮臂升降滑座上，可連同滑座一體沿立柱升降或繞立柱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；立柱可以直接安裝在底座上。 b、 傳動(dòng)形式與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) ， 伸縮臂與平臺(tái)的升降。操作機(jī)的平臺(tái)升降多為恒速或快、慢兩檔速度。操作機(jī)升降系統(tǒng)若恒速升降，多采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，若變速升降，多采用 交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。近年來(lái)在國(guó)外一些公司生產(chǎn)的操作機(jī)上，也有采用沈陽(yáng) 工學(xué)院畢業(yè) 論文 11 交流變頻驅(qū)動(dòng)和直、交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。在升降的兩個(gè)極限位置，應(yīng)設(shè)置有兩類(lèi)型：一種是偏心圓或凸輪式的；一種是楔塊式的。另外，為了降低升降系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)功率，并使升降運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行更加平穩(wěn)，選擇鏈傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪，通過(guò)鏈條使伸縮臂升降，采用雙鏈條。制造成本低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，但傳動(dòng)精度不如螺旋或者齒條傳動(dòng)。 本文研究的內(nèi)容意義及內(nèi)容 本文研究意義 小直徑 密封罐體的焊接主要難點(diǎn)在于焊接變形量過(guò)大 ， 由于小直徑罐體的最小 直徑 可以達(dá)到 ， 且 這類(lèi) 筒節(jié)在焊接階段剛性極差 ,與厚壁大直徑筒節(jié)比較有其特殊困難 ， 焊接 變形更嚴(yán)重 ,用現(xiàn)有的焊接設(shè)備往往不能獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量。 本文對(duì) 小直徑密封罐體縱縫焊接機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其有效改善 小 直徑密封罐體焊接的 變形 問(wèn)題，從而提高 焊接 質(zhì) 量 和 生產(chǎn)率 。 本文研究?jī)?nèi)容 小直徑密封罐體自動(dòng)焊接機(jī)構(gòu) ： (1) 伸臂 式焊接變位機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。（ 2） 伸臂式焊接變位機(jī)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。其中包括，減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇、電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇。 （ 3）伸臂式焊接變位機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。其中包括，減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇。 焊接系統(tǒng) ： 小直徑密封罐體自動(dòng)焊接 系統(tǒng)的整個(gè)流程，其中包括 兩個(gè)操作機(jī)組成一個(gè)加工生產(chǎn)線，生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備 應(yīng)全套 （下料 成形 裝配 焊接 質(zhì)量檢測(cè)均實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化加工）；加工中心一體化 ； 并且該生產(chǎn)線結(jié)構(gòu) 能夠伸 進(jìn)更 小 直徑的 罐體 中進(jìn)行 焊 接 。 沈陽(yáng) 工學(xué)院畢業(yè) 論文 12 第 2章 小直徑密封罐體縱縫自動(dòng)焊接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 專(zhuān)用焊接操作機(jī)的總體方案 確定 及 設(shè)計(jì)要求 總體方案的確定 伸臂式焊接變位機(jī)主要由以下幾部分組成：底座、電動(dòng)機(jī)、皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、伸臂旋轉(zhuǎn)減速器、旋轉(zhuǎn)伸臂、工作臺(tái)、工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。其中底座、旋轉(zhuǎn)伸臂、工作臺(tái)采用焊件。而電動(dòng)機(jī)是外 購(gòu)件。所以主要研究皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、伸臂旋轉(zhuǎn)減速器、工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 其中皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由皮帶和兩個(gè)皮帶輪組成，在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是為了實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。伸臂旋轉(zhuǎn)減速器初步計(jì)劃采用兩級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)減速。因?yàn)閮杉?jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)有傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)部包含電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)構(gòu)通過(guò)皮帶傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。減速機(jī)構(gòu)同樣采用兩級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)減速。在工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中安有測(cè)速發(fā)電機(jī)和導(dǎo)電裝置，前者可以進(jìn)行速度反饋，使工作臺(tái)能以穩(wěn)定的焊速回轉(zhuǎn)，以便獲得優(yōu)良的焊縫 成形。后者可防止焊接電流通過(guò)軸承、齒輪等傳動(dòng)零件時(shí)起弧，產(chǎn)生 “咬傷 ”零件的現(xiàn)象。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要內(nèi)容是確定各帶輪的參數(shù)和蝸輪蝸桿的各項(xiàng)參數(shù)以及電動(dòng)機(jī)的選擇。 設(shè)計(jì)要求 焊接變位機(jī)是將被焊接工件回轉(zhuǎn)、傾斜，以便使工件上的焊縫置于水平和船型位置的機(jī)械裝置，該焊接變位機(jī)工作臺(tái)以穩(wěn)定的焊接速度回轉(zhuǎn)時(shí)，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線可以?xún)A斜旋轉(zhuǎn)，以獲得優(yōu)良的空間焊縫成形，該裝置具有以下幾項(xiàng)要求： (1)允許工件尺寸 Φ3001500mm (2)工作臺(tái)面最大高度 1297mm (3)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)速度 (4)伸臂旋轉(zhuǎn)速度 r/min (5)工作臺(tái)最大回轉(zhuǎn)力矩 (6)伸臂最大旋轉(zhuǎn)力矩 (7)伸臂旋轉(zhuǎn)錐角 45186。 沈陽(yáng) 工學(xué)院畢業(yè) 論文 13 伸臂旋轉(zhuǎn)減速器的設(shè)計(jì) 伸臂旋轉(zhuǎn)減速器的傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 伸臂旋轉(zhuǎn)減速器的傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如圖 所示。 圖 伸臂旋 轉(zhuǎn)減速器的傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 選擇電動(dòng)機(jī) 在電動(dòng)機(jī)的選擇過(guò)程中，主 要考慮電動(dòng)機(jī)的容量（額定功率）。電動(dòng)機(jī)的容量（額定功率）選的合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量小于工作要求，則不能保證機(jī)器正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載、發(fā)熱而過(guò)早損壞。容量過(guò)大則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，能力有不能充分利用。由于經(jīng)常不在滿(mǎn)載下運(yùn)行，效率和功率因數(shù)都很低，造成很大浪費(fèi)。 電動(dòng)機(jī)的容量主要根據(jù)運(yùn)行是發(fā)熱條件決定，額定功率是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下電動(dòng)機(jī)發(fā)熱不超過(guò)許用溫度的最大功率。滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速是指負(fù)荷相當(dāng)于額定功率時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速。同一類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)按照額定功率和轉(zhuǎn)速的不同，具有一系列型號(hào)。對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，要求 所選電動(dòng)機(jī)的額定功率 edP 應(yīng)該大于等于電動(dòng)機(jī)所需要的功率 dP ，即 ded PP ? 。電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率為： KWPP Wd ?? （ ） 其中： wP ——為工作機(jī)要求的輸入功率， KW； ?為有電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率。 沈陽(yáng) 工學(xué)院畢業(yè) 論文 14 根據(jù)要求伸臂旋轉(zhuǎn)速度為 min/ r ； 伸臂最大回轉(zhuǎn)力矩為 。 由公式 KWnTP www 9550? ()得： KWrmNP W m i n/ ??? 由電動(dòng)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(dòng)的效率 ； 2? ——軸承的效率 ； 3? ——第一級(jí)蝸輪 蝸桿傳動(dòng)的效率 ； 4? ——第二級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)的效率。 所以： 343321????????? ????? 所以： KWKWPP wd ??? ? 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五卷選得電動(dòng)機(jī) 4801?Y ，其額定功率 ，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 1380r/min。 確定傳動(dòng)比 根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 mn 和工作機(jī)轉(zhuǎn)速 wn 即可確定傳動(dòng)裝置的總 傳動(dòng)比： 1917min/ min/1380 ??? rrnni Wm 接下來(lái)我們面臨的問(wèn)題就是如何合理的分配各級(jí)傳動(dòng)比。合理分配傳動(dòng)比，是傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題，它將直接影響到傳動(dòng)裝置的外廓尺寸、重量、潤(rùn)滑以及減速器的中心距等很多方面。分配傳動(dòng)比主 要考慮以下幾點(diǎn)： 各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比最好在推薦范圍內(nèi)選取，不應(yīng)超過(guò)其允許的最大值。 應(yīng)充分發(fā)揮各級(jí)傳動(dòng)比的承載能力，注意使各級(jí)傳動(dòng)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。應(yīng)考慮帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比大小對(duì)總體結(jié)構(gòu)的影響，如果傳動(dòng)比過(guò)大則大帶輪直徑過(guò)大與減速器總體尺寸相比不均勻 ，沈陽(yáng) 工學(xué)院畢業(yè) 論文 15 甚至與機(jī)座相干涉。應(yīng)使傳動(dòng)裝置的外廓尺寸盡可能緊湊。傳動(dòng)比分配還要考慮載荷性質(zhì)。綜合考慮以上各因素，選帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 2?i 。 對(duì)于兩級(jí)蝸 桿減速器，為了使結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)使 12 2aa? ，這時(shí)可取 iii ?? 21 。所以取第一級(jí)蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比為 ，第二級(jí)蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比為 48。 傳動(dòng)裝置的實(shí)際傳動(dòng)比由于受到各種因素的影響，因而與要求的傳動(dòng)比常有一定的誤差，一般情況下，所選用的傳動(dòng)比應(yīng)使工作機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與要求的轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差在 %5? 范圍內(nèi)即可。設(shè)帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 1i ，第一級(jí)（高速級(jí)）蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比為 2i ，第二級(jí)（低速級(jí)）蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比為 3i 。 則工作機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速 m i n/ m i n/1380321 rriii nn m ??????? 而： %5%%100m i n/ m i n/ i n/ ????r rr 所以此傳動(dòng)比選擇合適。 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，主要是指各軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩。它們是進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 （ 1）傳動(dòng)系統(tǒng)中各軸轉(zhuǎn)速 n（ r/min）： m i n/6902 m i n/138001 rrinn m ??? ? m i n/ m i n/6901212 rrinn ??? m i n/ m i n/ rrinn ??? 3nnW? （ 2）各軸輸入功率 P（ kW）： KWKWPP d ??????? ?? ； KWKWPP 376.. ??????? ?? KWKWPP ??????? ?? 3PPW? （ 3）各軸轉(zhuǎn)矩 T（ N m? ）： 沈陽(yáng) 工學(xué)院畢業(yè) 論文 16 mNrKWnPT .7m i n/690 111 ????? mNrKWnPT . i n/ 222 ????? mNrKWnPT .3547min/ 333 ????? 3TTW? V 帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1） 確定設(shè)計(jì)功率 dP : PKP Ad ?? 查工具書(shū)可知 ?AK ,則 kWkWP d 7 1 ??? 。 （ 2） 選擇 V帶型號(hào)： 對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)嚴(yán)格要求，可選普通 V帶。根據(jù) dP 和 1n ，查工具書(shū)選擇 Z型 V帶。 （ 3） 選擇帶輪直 徑 21:DD ： 由工具書(shū)查得 Z型 V帶最小直徑 mmD 50min ? ，應(yīng)使 min1 DD