【文章內(nèi)容簡介】 問題 實(shí)現(xiàn)了在焊接缸體的過程中，對(duì)于缸體的翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，使多次繞其水平軸翻轉(zhuǎn)工件，不用人工翻轉(zhuǎn)這個(gè)翻轉(zhuǎn)工作用翻轉(zhuǎn)臺(tái)來實(shí)現(xiàn)是最合理、最有效、最安全的。運(yùn)用焊接翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、確保高品質(zhì)的產(chǎn)品。使用翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以擴(kuò)大自動(dòng)焊的應(yīng)用，可以使焊接工作總在方便的位置下進(jìn)行，甚至可以提高工作的安全性，因?yàn)榉D(zhuǎn)臺(tái)能使最危險(xiǎn)的操作——翻轉(zhuǎn)工件實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 設(shè)計(jì)任務(wù)書的基本要求 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)，繪制運(yùn)動(dòng)原理圖； 繪制產(chǎn)品裝配圖； 典型非標(biāo)件設(shè)計(jì)，對(duì)非標(biāo)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度、剛度校核； 繪制全套非標(biāo)零件圖： 編寫設(shè)計(jì)說明書。3 / 502 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體方案設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)目的 該變位機(jī)構(gòu)是將工件回轉(zhuǎn)、傾斜，以便使所有的焊縫置于水平、船形等最佳的位置從而進(jìn)行焊接的設(shè)備。選擇合理有用的變位機(jī)構(gòu)能夠有效提高焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，并降低人工的勞動(dòng)強(qiáng)度及生產(chǎn)成本，加強(qiáng)安全文明生產(chǎn)，有助于現(xiàn)場(chǎng)管理。工作臺(tái)的翻轉(zhuǎn)采用手動(dòng)，因?yàn)槎ㄎ豢煽?，可以使工件處于最理想、最可靠的焊接最佳位置進(jìn)行焊接。 設(shè)計(jì)原理 設(shè)計(jì)一個(gè)手動(dòng)H型雙座雙回轉(zhuǎn)式的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過手動(dòng)控制回轉(zhuǎn)手輪來控制焊裝夾具的翻轉(zhuǎn)，可以自行的調(diào)節(jié)所需翻轉(zhuǎn)的任意角度，實(shí)現(xiàn)焊接時(shí)的360度的變位，方便于焊接，可以達(dá)到定位可靠，焊接方便的最佳功效。 對(duì)機(jī)器的要求 設(shè)計(jì)機(jī)器的任務(wù)是在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展所能達(dá)到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要提出的。不管機(jī)器的類型如何，一般來說，會(huì)對(duì)機(jī)器提出以下的基本要求。 使用功能要求 機(jī)器應(yīng)該具有預(yù)訂的使用功能。這主要靠正確地選擇機(jī)器的工作原理，正確地設(shè)計(jì)或選用功能全面實(shí)現(xiàn)功能要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和原動(dòng)機(jī)，以及合理地配置必要的輔助系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)濟(jì)性要求 機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、制造和使用的全過程中，設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)就要全面綜合地進(jìn)行考慮。設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為機(jī)器的成本低；使用經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為高生產(chǎn)率，高效率，較少地消耗能源、原材料和輔助材料，以及低的管理和維護(hù)費(fèi)用等。 提高設(shè)計(jì)和制造經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的主要途徑有： 1）采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)的參數(shù)最優(yōu)化，達(dá)到盡可能精確的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，并保證機(jī)器足夠的可靠性。盡可能多地應(yīng)用 CAD 技術(shù)，加快設(shè)計(jì)的進(jìn)度，降低設(shè)計(jì)的成本。 2）最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化的零部件。零件結(jié)構(gòu)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)及尺寸。 3）盡可能采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料。 4）合理地組織設(shè)計(jì)和制造過程。 5）力求改善零件的結(jié)構(gòu)工藝性，使其用料少、易加工、易裝配。 提高使用經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的主要途徑有： 1）合理地提高機(jī)器的機(jī)械化和自動(dòng)化水平，以期提高機(jī)器的生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。 2）選用高效率的傳動(dòng)系統(tǒng)，盡可能減少傳動(dòng)的中間環(huán)節(jié)，以期降低能源消耗和生產(chǎn)成本。 3）適當(dāng)?shù)夭捎梅雷o(hù)（如閉式傳動(dòng)、表面防護(hù)等）及潤滑等措施，以便于延長機(jī)器的使用壽命。 4）采用可靠的密封，減小或消除滲漏現(xiàn)象。 勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求 1）要使所設(shè)計(jì)的機(jī)器符合勞動(dòng)保護(hù)法規(guī)的要求。設(shè)計(jì)時(shí)要按照人機(jī)工程學(xué)（ergonomics）的觀點(diǎn)盡可能減少操作手柄的數(shù)量，操作手柄及按鈕等應(yīng)放置在便于操作的位置，合理地規(guī)定操作時(shí)的驅(qū)動(dòng)力，操作方式要符合人們的心理和習(xí)慣（例如汽車轉(zhuǎn)向盤向左打則汽車向左拐彎等） 。同時(shí)，設(shè)置完善的安全防護(hù)及保安裝置、報(bào)警裝置、顯示裝置等，并根據(jù)工程美學(xué)的原則美化機(jī)器的外形及外部色彩。使操作者有一個(gè)安全、舒適的環(huán)境，不易產(chǎn)生疲勞。這也有助于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。 2）要把環(huán)境保護(hù)提高到一個(gè)重要的位置。改善機(jī)器及操作者周圍的環(huán)境條件，如降低機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲水平，防止有毒、有害介質(zhì)的滲漏及對(duì)廢水、廢氣和廢液進(jìn)行有效的治理等以滿足環(huán)境保護(hù)法規(guī)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境提出的要求。 壽命與可靠性的要求 任何機(jī)器都要求能在一定的壽命下可靠地工作。隨著機(jī)器的功能愈來愈先進(jìn)，結(jié)構(gòu)愈來愈復(fù)雜，發(fā)生故障的可能環(huán)節(jié)也愈來愈多。機(jī)器工作的可靠性受到了愈來愈大的挑戰(zhàn)。在這種情況下，人們對(duì)機(jī)器除了習(xí)慣上對(duì)工作壽命的要求外，明確地對(duì)可靠性也提出要求是很自然的。機(jī)器可靠性的高低是用可靠度來衡量的。機(jī)器的可靠度 R 是指在規(guī)定的使用時(shí)間（壽命）內(nèi)和預(yù)定環(huán)境條件下機(jī)器能夠正常工作的概率。機(jī)器不能正常工作，即機(jī)器由于某種故障而不能完成其預(yù)定的功能稱為失效。已有愈來愈多的機(jī)器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)部門，特別是那些因機(jī)器失效將造成巨大損失的部門，例如航空、航天部門，都相繼規(guī)定了在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)其產(chǎn)品，包括零部件，進(jìn)行可靠性分析與評(píng)估的要求，例如要求給出產(chǎn)品在工作壽命內(nèi)可以安全工作的定量說明。在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)組成機(jī)器的每個(gè)零件的可靠性提出要求，采用備用系統(tǒng)和在使用中對(duì)機(jī)器加強(qiáng)維護(hù)和檢測(cè)可以提高機(jī)器的可靠性。 其他專用要求 對(duì)不同的機(jī)器，還有一些為該機(jī)器所特有的要求。例如：對(duì)機(jī)床有長期保持精度的要求；對(duì)飛機(jī)有質(zhì)量小、飛行阻力小而運(yùn)載能力大的要求；對(duì)流動(dòng)使用的機(jī)器（如鉆探機(jī)械）有便于安裝和拆卸的要求；對(duì)大型機(jī)器有便于運(yùn)輸?shù)囊蟮?。設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，在滿足前述共同的基本要求的前提下，還應(yīng)著重地滿足這些特殊要求，以提高機(jī)器的使用性能。5 / 50不言而喻，機(jī)器的各項(xiàng)要求的滿足，是以組成機(jī)器的機(jī)械零件的正確設(shè)計(jì)和制造為前提的。亦即零件設(shè)計(jì)的好壞，將對(duì)機(jī)器使用性能的優(yōu)劣起著決定性的作用。 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)概述 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組成 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是由整體承重支架、主軸、翻轉(zhuǎn)臺(tái)、軸承和手輪裝置等部分的組成的一個(gè)完整的實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。 整體承重支架是作為一個(gè)打的支撐，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的支撐作用,主軸使翻轉(zhuǎn)臺(tái)能夠繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。翻轉(zhuǎn)臺(tái)是作為大的承載平面，用來承載缸體的（在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上有固定的缸體的夾具） ，軸承是為了和主軸配合保證轉(zhuǎn)動(dòng)。手輪裝置是人通過旋轉(zhuǎn)手輪來實(shí)現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的功能的實(shí)現(xiàn)是通過翻轉(zhuǎn)機(jī)臺(tái)的右端的手輪裝置，人通過旋轉(zhuǎn)手輪來帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)中間的翻轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，而工件是通過夾具固定在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上表面的，所以對(duì)翻轉(zhuǎn)臺(tái)的翻轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工件的翻轉(zhuǎn)，這就是翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)基本翻轉(zhuǎn)功能的工作原理。 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的功能要求 實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)臺(tái)繞水平軸在 180176。內(nèi)任意角度翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的焊接。同時(shí)翻轉(zhuǎn)臺(tái)需要具有一定的通用性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同形式的缸體的翻轉(zhuǎn)，所以需要其具有一定的通用性。 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)與比較 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 根據(jù)對(duì)題目“一種焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”可知，該機(jī)構(gòu)主要是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)功能，所做的設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以下是對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)件設(shè)計(jì)的詳細(xì)論述。 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是將工件沿水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜，使之處于有利于加工位置的變位設(shè)置機(jī)構(gòu)。在工件制作過程中我們必須多次繞水平軸翻轉(zhuǎn)工作，這個(gè)翻轉(zhuǎn)用翻轉(zhuǎn)太來實(shí)現(xiàn)較為合理、最有效、最安全。而根據(jù)用途不同可以分為通用型和專用型兩大類。前者用途廣泛，可以用于不同種類的料件，厚著范圍比較窄，僅適用特定形狀的工件，甚至專門用于某些尺寸功夫定的工件。有些專用翻轉(zhuǎn)機(jī)臺(tái)甚至是為了某幾條機(jī)械化或者自動(dòng)化生產(chǎn)流水線專門設(shè)計(jì)的。 翻轉(zhuǎn)臺(tái)根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分類，可分為雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)、單支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)、鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)、杠桿式翻轉(zhuǎn)臺(tái)、千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)及滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)等。甚至可以依據(jù)翻轉(zhuǎn)臺(tái)保證工件繞固定軸翻轉(zhuǎn)的程度或者使工件升降或平移的程度進(jìn)行分類。 方案一 圖 翻轉(zhuǎn)臺(tái)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 圖 為裝有轉(zhuǎn)動(dòng)架的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)，它是由前驅(qū)動(dòng)支架 1 和后從動(dòng)支架 4 組成，工件二固定在轉(zhuǎn)動(dòng)架 3 上。轉(zhuǎn)動(dòng)架支撐面和地面的距離，可以依據(jù)工件的尺寸進(jìn)行調(diào)整，因而能減小轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。 負(fù)荷能力不大的翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以通過手動(dòng)翻轉(zhuǎn)。 對(duì)于小工件，人們通常使用單支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)，這不僅是操作者易于接近工件，且可以節(jié)約勞動(dòng)場(chǎng)地，提高生產(chǎn)場(chǎng)地的利用率。 這種翻轉(zhuǎn)臺(tái)常用來焊接大型、平值的框架類構(gòu)件。用普通的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)來焊接這類工件。 方案二 圖 滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái) 圖 為滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)配合兩個(gè)滾輪，他們即可以是整體也可以是組合，最初滾輪式7 / 50翻轉(zhuǎn)臺(tái)基本上是用來焊接框架類和箱體類工件，這些工件通常都緊固在布置于兩個(gè)滾輪之間的托架或者固定架上。上圖為一個(gè)滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)。翻轉(zhuǎn)臺(tái)由兩個(gè)滾輪 1 組成，滾輪奸設(shè)置了可拆卸的旋轉(zhuǎn)臺(tái)架 3，臺(tái)架的上部 2 是可以拆下的。滾輪支撐在兩個(gè)從動(dòng)托輪 7 和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)托輪 8 上，在托輪的軸上裝有星形輪 6，星形輪由電動(dòng)機(jī) 5 通過兩級(jí)蝸桿減速器 4 來驅(qū)動(dòng)。 與雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)比較，滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)的有點(diǎn)在于：可以在旋轉(zhuǎn)臺(tái)架上裝配和焊接大型框架類零件；易于接近工件的端頭；由于工件的兩端之間布置了托輪，固定長梁架工件的條件更好。不足之處在于，難于接近位于滾輪之間的工件部位，通用性差。方案三 ，它是由幾個(gè)支架組成，鏈條上套著松垂的鏈條3，：即機(jī)構(gòu)簡單、工作可靠和不需要固定工件。但是鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)難于用在自動(dòng)焊接中，因?yàn)楣ぜD(zhuǎn)后，僅靠鏈條支托而沒有其它輔助支撐使工件處于靜止不動(dòng)的位置；同時(shí)也很難固定正在運(yùn)動(dòng)中的焊接設(shè)備的軸心。 方案四 圖 千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái) ，用于將平直的框架式構(gòu)件翻轉(zhuǎn)90176。千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)由轉(zhuǎn)動(dòng)架基座，一個(gè)液壓千斤頂及四只可調(diào)整半軸組成。半軸的推出靠液壓筒來實(shí)現(xiàn)。其上放置這工件的轉(zhuǎn)動(dòng)架可以繞這兩個(gè)半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)另外兩個(gè)半軸是收縮進(jìn)去的。千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)是為了特定工件設(shè)計(jì)制造的，基本上用于翻轉(zhuǎn)大尺寸的平直框架結(jié)構(gòu)件。 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的比較選擇 綜合前面提出的方案，列出其優(yōu)缺點(diǎn)如下： 方案一，雙支架的翻轉(zhuǎn)臺(tái)與其它翻轉(zhuǎn)臺(tái)相比較，它具有用途廣泛、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低、消耗驅(qū)動(dòng)功率不高等優(yōu)點(diǎn)。而消耗驅(qū)動(dòng)功率不高是因?yàn)楣ぜ@著轉(zhuǎn)動(dòng)的縱軸正好與工件的重心相重合。這種翻轉(zhuǎn)臺(tái)常用來焊接大型、平值的框架類構(gòu)件。用普通的雙支架翻轉(zhuǎn)臺(tái)來焊接這類工件。 方案二，滾輪式翻轉(zhuǎn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)在于：可以在旋轉(zhuǎn)臺(tái)架上裝配和焊接大型框架類工件，易于接近工件的端頭；由于工件的兩端之間布置了托輪，固定長條形工件的條件更好。不足之處在于難于接近位于轉(zhuǎn)輪之間的工件部位，通用型較差。 方案三，即機(jī)構(gòu)簡單、工作可靠和不需要固定工件。但是鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)臺(tái)難于用在自動(dòng)焊接中，因?yàn)楣ぜD(zhuǎn)后，僅靠鏈條支托而沒有其它輔助支撐使工件處于 靜止不動(dòng)的位置；同時(shí)也很難固定正在運(yùn)動(dòng)中的焊接設(shè)備的軸心。 方案四，千斤頂式翻轉(zhuǎn)臺(tái)是為了特定工件設(shè)計(jì)制造的，基本上用于翻轉(zhuǎn)大尺寸的平直框架結(jié)構(gòu)件。 經(jīng)過比較，方案一的采用框架式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠很好的滿足缸體的翻轉(zhuǎn)要求并且方案一的結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約勞動(dòng)產(chǎn)地可提高場(chǎng)地利用率。在使用過程中能夠很好的實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的功能，可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。故采用方案一框架式翻轉(zhuǎn)臺(tái)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)缸體的翻轉(zhuǎn)功能。9 / 503 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)框架設(shè)計(jì) 框架結(jié)構(gòu)材料 考慮到缸體本身重量較重，所以在選擇材料時(shí)應(yīng)盡量選擇強(qiáng)度較強(qiáng)，而重量輕一點(diǎn)的材料來保證翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體的重量特別是翻轉(zhuǎn)臺(tái)部分（翻轉(zhuǎn)臺(tái)部分是和缸體連接在一起，在轉(zhuǎn)動(dòng)主軸時(shí)，翻轉(zhuǎn)臺(tái)也是需要轉(zhuǎn)動(dòng)的）所以，經(jīng)過基本篩選，我選擇 C 型槽鋼來作為翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的框架的基本材料。槽鋼的選擇： 表31槽鋼規(guī)格型 號(hào) 每米重(kg) 型 號(hào) 每米重 (kg)C 80 50 20 C 180 50 20 C 80 50 20 C 180 50 20 C 80 50 20 C 180 50 20 C 80 50 20 C 200 60 20 C 100 50 20 C 200 70 20 C 100 50 20 C 200 80 20 C 100 50 20 C 200 50 20 C 120 50 20 C 200 60 20 C 120 50 20 C 200 70 20 續(xù)表31 表31為C形槽鋼的理論重量表,我們按照整個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的重量來初選槽鋼的尺寸，我 規(guī)格的槽鋼來作為主體框架的焊接板材。 表示的意思： 截面高度 H=200mm； 截面寬度 B=70mm； 卷邊寬度 C=20mm； 厚度 t=3mm；