【導(dǎo)讀】本文介紹了電焊機自動進給工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)工作臺要完成的功能，工作臺需要具有4個自由度，即3個平動加1個轉(zhuǎn)動，才能實現(xiàn)對半筒的進給，為此提出了3種可行方案。通過分析對比，每一種方案都有自己的優(yōu)缺點，考。在總體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進行了標(biāo)準(zhǔn)件的選型。和對具體機械部分的詳細設(shè)計，同時完成某些零件的強度和剛度校核。

　　

【正文】 到 1 個脈沖，就會旋轉(zhuǎn) 1 個脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移。因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖。這樣，和伺服電機接收的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)。如此一來系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來。這樣就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確地定位，可達到 ㎜?；谶@種工作原理，伺服電機當(dāng)接收到信號時就可以快速反應(yīng)，沒有普通電機那種滯后性和步進電機失步的現(xiàn)象。 （ 2）氣動應(yīng)用與控制系統(tǒng)：氣動結(jié)構(gòu)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動力和控制信號的機構(gòu)。它的優(yōu)點在于 ，以空氣作為工作介質(zhì)不存在介質(zhì)變質(zhì)的問題，用后可直接排到大氣中，沒有污染，處理方便 ；動作迅速、反應(yīng)快、維修方便；工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別是在易燃、易爆、多塵、強磁、強震、潮濕、有輻射和溫度變化大的惡劣環(huán)境中工作時，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣機構(gòu)。 （ 3）燕尾導(dǎo)軌的應(yīng)用能更有效的限制工作臺的 5 個自由度，使工作臺只能在一個方向上進行往復(fù)的直線運用。 其實無論是電機的選擇還是氣動的應(yīng)用等等，都是為了保證在電焊機工作過程中精度的要求，這也是此次設(shè)計最難完成的項目。在設(shè)計的過程中不止一次的提到精度，就是因為此專用設(shè)備是應(yīng)用于航天領(lǐng)域，容不得半點偏差，如何保證工作臺在焊接過程中既快又穩(wěn)還精準(zhǔn)的定位是以后研究的重點。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 致 謝 電焊機車載平臺是我第一次較為綜合的設(shè)計，經(jīng)過幾個月的不懈努力終于完成，再次特別想對我的導(dǎo)師 老師表示衷心的感謝。在畢業(yè)設(shè)計過程中，他不但耐心的幫助我解決了所有疑難問題，還提供了有關(guān)這次畢業(yè)設(shè)計的相關(guān)資料以及自己的意見和建議，幫助我加深理解課題，最重要的事在他的幫助下我學(xué)到了許多其他領(lǐng)域的知識。 此外，我還要向幫助過我的同學(xué)表示感謝。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 參考文獻 1 濮良貴 紀(jì)名剛 .機械設(shè)計 [M].北京： 高等教育出版社 ， 2021. 2 張峰 關(guān)曉東 .機械設(shè)計 [M].哈爾濱 ： 哈爾比工業(yè)大學(xué)出版社 ， 2021. 3 張峰 古樂 .機械設(shè)計課程設(shè)計 [M].哈爾濱 ： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ， 2021. 4 李旦，韓榮第，鞏亞東，陳明君 .機械制造技術(shù)基礎(chǔ) [M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2021. 4 趙家齊 .機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021. 5 李益民 .機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 .北京：機械工業(yè)出版社， 1994. 6 艾興，肖詩綱 .切削用量簡明手冊 .北京：機械工業(yè)出版社， 1994. 7 朱耀祥，浦林祥 .現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊 .北京：機械工業(yè)出版社， 2021. 8 陳明主編，機械制造工藝學(xué) [M]．北京：機械工業(yè)出版社， 2021. 9 任家隆，李菊麗，張冰蔚 主編 .機械制造技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社， 2021. 10 賈亞洲，金屬切削機床概論。北京：機械工業(yè)出版社， 2021. 11 孫大涌主編 ． 先進制造技術(shù) [M]．北京： 機械工業(yè) 出版社， 2021. 12 畫法幾何及工程制圖，中國紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室等編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1984 13 機械零件設(shè)計手冊 (第二版 )/中冊，東北工學(xué)院《機械零件設(shè)計手冊》編寫組編，冶金工業(yè)出版社， 1982 14 機械零件課程設(shè)計，郭奇亮等主編，貴州人民出版社， 15 機械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊 /第二卷，汪愷主編，北京：機械工業(yè)出版社， 16 礦山提升機械設(shè)計，潘英編，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 17 機械設(shè)計 (第七版 )，濮良貴、紀(jì)名剛主編，北京：高等教育出版社， 2021 18 極限配合與測量技術(shù)基礎(chǔ)，孔慶華、劉傳紹主編，上海：同濟大學(xué)出版 社， 畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 附 錄 1 自動焊接工作臺，是用于飛行器上的大型壁板類零件焊接的工作臺，支撐和壓緊零件用；解決已往焊接工作臺，手工升降，操作者勞動強度大，升降和移動效率低、精度低，準(zhǔn)備時間長，工作臺工作效率低等不足。 工作臺由底座、立柱、壓緊梁、移動結(jié)構(gòu)、架車底座、直線導(dǎo)軌及滑塊結(jié)構(gòu)，電動機減速機組合、聯(lián)軸節(jié)、齒輪齒條組件、電動缸、架車工作平臺、架車支撐翼、壓緊軸、壓緊軸轉(zhuǎn)軸、壓緊塊、氣囊、手動換向閥、底板構(gòu)成；其優(yōu)點是升降、移動同步，精度高，電動移動平穩(wěn)，壓緊平穩(wěn)，提高焊接質(zhì)量，縮短準(zhǔn)備時間，提高工作臺工作效率。 減輕工人的勞動強度 。 （ 1)壓力焊 壓力焊，對焊件待焊處加壓或加壓又加熱，最后在壓力下焊接的方法，如：電阻焊，摩擦焊，冷壓焊等。代 首例電阻焊 實例是在 1856 年。 James Joule（ Joule 加熱原 理 發(fā)明者）成功用電阻加熱法對一捆銅絲進行了熔化焊接。第1 臺電阻焊機用于對接焊。 1886 年，英國的 Elihu Thomson 造出了第 1 個焊接變壓器并在來年為此項工藝申請了專利。該變壓器在 2V 空載電壓時能產(chǎn)生 200A 電流輸出。此后， Thomson 又發(fā)明了點焊機、縫焊機、凸焊機以及閃光對焊機，后來點焊成為電阻焊最常用的方法，如今 已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)和對其它許多金屬片的焊接上 。 1964 年， Unimation 生產(chǎn)的首批用于電阻點焊的機器人在通用汽車公司使用。 （ 2）熔化焊 熔化焊， 將焊件待焊處加熱至融化狀態(tài)，冷凝固后焊接的方法，如：手工電弧焊、埋弧自動焊、氬弧焊等。 1888 年， 俄羅斯 發(fā)明了手工電弧焊接技術(shù)，使用無藥皮的裸露金屬棒來產(chǎn)生保護氣體。直到 20 世紀(jì)初，在瑞典發(fā)明卡爾伯格過程（ Kjellberg process）和 Quasiarc 方法傳入英國后，藥皮焊條才開始發(fā)展起來。值得注意的是，由于成本較高，剛開始人們不怎么使用藥皮焊條。但是隨著人們對好的焊縫質(zhì)量需求的日益增長，手工電弧也開始使用藥皮焊條。金屬棒（焊條）和工件之間形成的電弧會熔化金屬棒和工件的表面，形成焊接熔池。同時，金屬棒上熔化的藥皮會形成氣體和熔渣，保護焊接熔池不受周圍空氣的影響。因為熔渣會冷卻、凝固，所以一旦焊縫焊完（或在熔敷下個焊道前）就必須從焊道上清除熔渣。在焊鉗更換新的焊條前，手工電弧焊過程只能完成短焊縫的焊接。焊縫 熔深淺，熔敷質(zhì) 量取決于焊工的技能 。因其具有： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 設(shè)備簡單 。 操作靈活方便。 能進行全位置 焊 接適合焊接多種材料。 不足之處是生產(chǎn)效率低勞動強度大。 因此被廣泛應(yīng)用。 （ 3）釬焊 釬焊，將焊件及熔點低于焊件的釬焊材料同時加熱，至焊料融化，并與相鄰的焊件相互作用、擴散，冷凝后實現(xiàn)連接的方法。釬焊接頭根據(jù)需要，可將焊料重熔、拆開，所以是一種辦永久性的連接。 釬焊過程：表面清洗好的工件以搭接型式裝配在一起，把釬料放在接頭間隙附近或接頭間隙之間。當(dāng)工件與釬料被加熱到稍高于釬料熔點溫度后，釬料熔化（工件未熔化），并借助毛細管作用被吸入和充滿固 態(tài)工件間隙之間，液態(tài)釬料與工件金屬相互擴散溶解，冷疑后即形成釬焊接頭。 二、焊接技術(shù)的應(yīng)用 焊接技術(shù) 在機床行業(yè) 的應(yīng)用 機床行業(yè)的焊接技術(shù)的應(yīng)用是隨著國外引進產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展起來的。同時，國內(nèi)焊接技術(shù)的發(fā)展也促進了機床行業(yè)焊接技術(shù)的應(yīng)用。目前， 鈑金加工 在機床行業(yè)中應(yīng)用的主要焊接技術(shù)有以下幾個方面 : 焊接技術(shù)的應(yīng)用 2. 數(shù)控切割技術(shù)應(yīng)用 焊接技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用 宇航技術(shù)中所用的各類火箭、衛(wèi)星、飛船、星球車、空間站以及太陽能電站等，它們的結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機，以及所用的各種儀器等都有一些共同特點，不僅要求零部件質(zhì)量極為可靠，能經(jīng)受各種惡劣環(huán)境，如強力振動，因日照變化引起的高低溫度交替沖擊，失重，宇宙線幅射，超高真空環(huán)境中運作；而且要求零件尺寸小，重量輕，氣密性好。因此，對宇航零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇及加工工藝都提出了極為苛刻的要求，實踐證明為了滿足上述特點，電子束焊接技術(shù)是必不可少的強有力的工具之一 。 此外，焊接技術(shù)在建筑行業(yè)、汽車行業(yè) 鐵路 、 造船和醫(yī)藥工業(yè) 、 能源和電子工 業(yè) 、 機器設(shè)備制造和食品工業(yè) 都得到廣泛應(yīng)用。 國內(nèi)焊接技術(shù)現(xiàn)狀 新中國建立以來，特別是改革開放 25 年來，中國先后自行研制、開發(fā)和引進了一些先進的焊接設(shè)備、技術(shù)和材料。目前國際上在生產(chǎn)中已經(jīng)采用的成熟焊接方法與裝備，在國內(nèi)也都有所應(yīng)用，只是應(yīng)用的深度和廣度有所不同而已。中國的制造企業(yè)已經(jīng)在采用諸如電子束焊接、激光焊接、激光釬焊和激光切割、激光與電弧復(fù)合熱源焊接、單絲或雙絲窄間隙埋弧焊、 4 絲高速埋弧焊、雙絲脈沖氣體保護焊、等離子弧焊接、精細等離子弧切割、水畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 射流切割、數(shù)控切割系統(tǒng)、機器人焊接系統(tǒng)、焊接柔性生產(chǎn)線（ WFMS）、變極性焊接電源、表面張力過渡焊接電源（ STT）和全數(shù)字化焊接電源等。甚至目前在國際上比較熱門的攪拌摩擦焊技術(shù)，也已經(jīng)應(yīng)用到產(chǎn)品的生產(chǎn)上。中國的焊接生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高，但是存在問題的嚴(yán)重性也不容忽視。 總體來看，中國 2021 年的焊接材料生產(chǎn)總量達到 210 萬噸，比美國、日本、德國三國焊接材料產(chǎn)量的總和還多，但是其中手工焊接用的焊條產(chǎn)量占 75％，各種機械化、自動化焊接用焊絲占 25％，焊接的機械化 自動化率為35％，達到歷年來的最高比例。然而，這僅相當(dāng)于日本 20 世紀(jì) 70 年代末焊接機械化自動化率的 水平，日本 1979 年焊接材料的總產(chǎn)量為 40 萬噸，手工焊條占 58％，各種焊絲占 42％，焊接的機械化 自動化率為 44％。 中國制造業(yè)中以焊接為主要工藝技術(shù)的企業(yè)約有 7000 家，其中特大型、大型和中型企業(yè)約占 1/3，它們的焊接機械化 自動化情況明顯要好于眾多的小型企業(yè)。焊接機器人是實現(xiàn)焊接自動化、柔性化的重要途徑。根據(jù) 2021年的統(tǒng)計，全國焊接機器人有 1040 臺，到 2021 年底預(yù)計增加到 2700臺左右，主要在汽車、工程機械、摩托車、軌道車輛、鍋爐、金屬家具及軍工等行業(yè)。近幾年來，汽車行業(yè)（包括汽車 制造廠和零部件廠）大 量安裝和應(yīng)用焊接機器人，全國焊接機器人的 70％集中在汽車行業(yè)。但是目前全國焊接用的關(guān)節(jié)式工業(yè)機器人 90％以上是進口的，基本上囊括了世界各國工業(yè)機器人的品種。全國只有一家中日合資的機器人生產(chǎn)廠家，但主要是將日本母公司生產(chǎn)的零部件組裝成機器人，缺乏國內(nèi)外自主品牌。一些高等院校和研究所也制造少量的工業(yè)機器人，但數(shù)量有限，在價格、性能、可靠性等方面難以和進口機器人競爭，在焊接領(lǐng)域已經(jīng)逐步被邊緣化。可喜的是，中國已經(jīng)出現(xiàn)十多家具有一定經(jīng)驗的焊接機器人應(yīng)用工程開發(fā)公司，他們采用進口的焊接機器人，根據(jù)用戶的需求，自行設(shè)計 制造外圍設(shè) 備，并集成為焊接機器人工作站或單元，完成交鑰匙工程。目前約有 20％的焊接機器人是由國內(nèi)的工程師組成工作站的。但是比較復(fù)雜的機器人焊接生產(chǎn)線、柔性生產(chǎn)線，如汽車、工程機械的裝焊生產(chǎn)線，基本上從國外公司成套進口。 制造超臨界和超超臨界火力電站鍋爐、核電站成套裝備以及石油化工裝備的加氫反應(yīng)器是國內(nèi)能源發(fā)展的需要。焊接在這些重大裝備的制造中起著重要的作用，但所需要的關(guān)鍵焊接材料，如超級耐熱鋼、超級不銹鋼的焊接材料和耐蝕的鎳基合金焊材、不銹鋼堆焊用的帶極材料基本依靠進口。工程機械用的高強度鋼（ 900 ～ 1100 ＭＰａ）的氣體保護焊焊絲也主要依靠畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 進口。國內(nèi)焊接材料廠有近千家，列入統(tǒng)計名單的大中型企業(yè) 120 家，并已形成以天津、自貢、上海、昆山、錦州等幾個較大的企業(yè)集團。但總的說來，產(chǎn)品品種較少、研發(fā)能力弱、研究開發(fā)速度慢，大多數(shù)為中低端產(chǎn)品，難以抵擋國外中高端焊接材料產(chǎn)品的不斷涌入。對國內(nèi)重大技術(shù)裝備與國防高新工程的研制具有嚴(yán)重影響。 電弧焊仍是當(dāng)今焊接的主要方法，焊接電源的性能直接影響到焊接過程的穩(wěn)定性和 效率以及材料和能源的消耗，最終體現(xiàn)在焊接接頭的質(zhì)量一致性。近 25 年來國外電焊機技術(shù)水平隨著 電力、電子元器件和計算機技術(shù)的發(fā)展迅速提高，從原先的旋轉(zhuǎn)式直流焊機發(fā)展到二極管整流焊機、晶閘管（可控硅）整流焊機、晶體管整流焊機、逆變式焊機，一直到現(xiàn)在的全數(shù)字化逆變式焊機。國內(nèi)電焊機行業(yè)在計劃經(jīng)濟時期主要由上海電焊機廠、天津電焊機廠、成都電焊機廠等國營大企業(yè)唱主角，現(xiàn)在它們都退下來了，全國電焊機行業(yè)形成近千家的眾多小型企業(yè)的局面。當(dāng)前引領(lǐng)中國電焊機產(chǎn)業(yè)的是兩家合資企業(yè)，產(chǎn)品主要是外國母公司的品牌，占有國內(nèi)電焊機市場的近半壁江山。具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的電焊機主要是晶閘管整流焊機和簡單功能的逆變焊機。目前國內(nèi) 骨干裝備制造企業(yè)使用的高檔焊機，如前面提到的ＳＴＴ焊機、全數(shù)字化逆變式焊機、雙絲脈沖氣體保護焊機等基本上依靠進口。這些先進的焊機附加值極高，一臺全數(shù)字化逆變焊機價格高達人民幣 12～ 15萬元，而一般同等功率的普通晶閘管整流焊機價格僅為 2～ 4 萬元。中國每年進口的焊接電源和設(shè)備的費用約占全國市場的一半，而國內(nèi)生產(chǎn)的焊接電源產(chǎn)值中有近一半是合資企業(yè)的。近千家中小企業(yè)的產(chǎn)值占不 到 1/3 的國內(nèi)市場份額，而且這些市場份額也主要依靠廉價的勞動力和一些商業(yè)運作手