【正文】 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(jià)的勞動(dòng)力和一些商業(yè)運(yùn)作手段維
。這些先進(jìn)的焊機(jī)附加值極高，一臺(tái)全數(shù)字化逆變焊機(jī)價(jià)格高達(dá)人民幣 12～ 15萬元，而一般同等功率的普通晶閘管整流焊機(jī)價(jià)格僅為 2～ 4 萬元。具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電焊機(jī)主要是晶閘管整流焊機(jī)和簡單功能的逆變焊機(jī)。國內(nèi)電焊機(jī)行業(yè)在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期主要由上海電焊機(jī)廠、天津電焊機(jī)廠、成都電焊機(jī)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(jī)行業(yè)形成近千家的眾多小型企業(yè)的局面。 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。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。工程機(jī)械用的高強(qiáng)度鋼（ 900 ～ 1100 ＭＰａ）的氣體保護(hù)焊焊絲也主要依靠畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 進(jìn)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。目前約有 20％的焊接機(jī)器人是由國內(nèi)的工程師組成工作站的。一些高等院校和研究所也制造少量的工業(yè)機(jī)器人，但數(shù)量有限，在價(jià)格、性能、可靠性等方面難以和進(jìn)口機(jī)器人競爭，在焊接領(lǐng)域已經(jīng)逐步被邊緣化。但是目前全國焊接用的關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人 90％以上是進(jìn)口的，基本上囊括了世界各國工業(yè)機(jī)器人的品種。根據(jù) 2021年的統(tǒng)計(jì)，全國焊接機(jī)器人有 1040 臺(tái)，到 2021 年底預(yù)計(jì)增加到 2700臺(tái)左右，主要在汽車、工程機(jī)械、摩托車、軌道車輛、鍋爐、金屬家具及軍工等行業(yè)。 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(jī)械化 自動(dòng)化情況明顯要好于眾多的小型企業(yè)。 總體來看，中國 2021 年的焊接材料生產(chǎn)總量達(dá)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(jī)械化、自動(dòng)化焊接用焊絲占 25％，焊接的機(jī)械化 自動(dòng)化率為35％，達(dá)到歷年來的最高比例。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。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。 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(jī)器設(shè)備制造和食品工業(yè) 都得到廣泛應(yīng)用。目前， 鈑金加工 在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用的主要焊接技術(shù)有以下幾個(gè)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(dòng)機(jī)，以及所用的各種儀器等都有一些共同特點(diǎn)，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(qiáng)力振動(dòng)，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(yùn)作；而且要求零件尺寸小，重量輕，氣密性好。 二、焊接技術(shù)的應(yīng)用 焊接技術(shù) 在機(jī)床行業(yè) 的應(yīng)用 機(jī)床行業(yè)的焊接技術(shù)的應(yīng)用是隨著國外引進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展起來的。 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。 （ 3）釬焊 釬焊，將焊件及熔點(diǎn)低于焊件的釬焊材料同時(shí)加熱，至焊料融化，并與相鄰的焊件相互作用、擴(kuò)散，冷凝后實(shí)現(xiàn)連接的方法。 不足之處是生產(chǎn)效率低勞動(dòng)強(qiáng)度大。 操作靈活方便。焊縫 熔深淺，熔敷質(zhì) 量取決于焊工的技能 。因?yàn)槿墼鼤?huì)冷卻、凝固，所以一旦焊縫焊完（或在熔敷下個(gè)焊道前）就必須從焊道上清除熔渣。金屬棒（焊條）和工件之間形成的電弧會(huì)熔化金屬棒和工件的表面，形成焊接熔池。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。 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(hù)氣體。 1964 年， Unimation 生產(chǎn)的首批用于電阻點(diǎn)焊的機(jī)器人在通用汽車公司使用。該變壓器在 2V 空載電壓時(shí)能產(chǎn)生 200A 電流輸出。第1 臺(tái)電阻焊機(jī)用于對(duì)接焊。代 首例電阻焊 實(shí)例是在 1856 年。 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 。北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. 11 孫大涌主編 ． 先進(jìn)制造技術(shù) [M]．北京： 機(jī)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，上海科學(xué)技術(shù)出版社， 1984 13 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) (第二版 )/中冊(cè)，東北工學(xué)院《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組編，冶金工業(yè)出版社， 1982 14 機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)，郭奇亮等主編，貴州人民出版社， 15 機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè) /第二卷，汪愷主編，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 16 礦山提升機(jī)械設(shè)計(jì)，潘英編，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 17 機(jī)械設(shè)計(jì) (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(jì)大學(xué)出版 社， 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 附 錄 1 自動(dòng)焊接工作臺(tái)，是用于飛行器上的大型壁板類零件焊接的工作臺(tái)，支撐和壓緊零件用；解決已往焊接工作臺(tái)，手工升降，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大，升降和移動(dòng)效率低、精度低，準(zhǔn)備時(shí)間長，工作臺(tái)工作效率低等不足。 此外，我還要向幫助過我的同學(xué)表示感謝。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 致 謝 電焊機(jī)車載平臺(tái)是我第一次較為綜合的設(shè)計(jì)，經(jīng)過幾個(gè)月的不懈努力終于完成，再次特別想對(duì)我的導(dǎo)師 老師表示衷心的感謝。 其實(shí)無論是電機(jī)的選擇還是氣動(dòng)的應(yīng)用等等，都是為了保證在電焊機(jī)工作過程中精度的要求，這也是此次設(shè)計(jì)最難完成的項(xiàng)目。它的優(yōu)點(diǎn)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(dòng)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(qiáng)磁、強(qiáng)震、潮濕、有輻射和溫度變化大的惡劣環(huán)境中工作時(shí)，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣機(jī)構(gòu)?；谶@種工作原理，伺服電機(jī)當(dāng)接收到信號(hào)時(shí)就可以快速反應(yīng)，沒有普通電機(jī)那種滯后性和步進(jìn)電機(jī)失步的現(xiàn)象。如此一來系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來。因?yàn)?，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖。本文主要針對(duì)其機(jī)械部分設(shè)計(jì)做出了詳細(xì)的論述。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 本章總結(jié) 本章 對(duì)車載平臺(tái)在使用過程中的細(xì)節(jié)精度問題進(jìn)行了具體的優(yōu)化闡述，而且對(duì)車載平臺(tái)制造的經(jīng)濟(jì)效益上進(jìn)行了分析。成本低的不一定首先，成本高的也不一定是最好的，一定考慮的是最合適的。再如，在車載平臺(tái)數(shù)量上，可選一輛車對(duì)部件進(jìn)行承載，但最后我選擇了兩輛車，是因?yàn)檫@樣既滿足了點(diǎn)焊的工作原理要求， 也使在焊接過程中的穩(wěn)定性更高。例如在設(shè)計(jì)車載平臺(tái)運(yùn)載結(jié)構(gòu)時(shí)，就考慮了是用帶傳動(dòng)還是鏈傳動(dòng)。或者當(dāng)工作臺(tái)進(jìn)給過程中，超過了指定位置，通過傳 感器的信息反饋，可以讓控制中心下發(fā)指令，使私服電機(jī)反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)工作臺(tái)的位置，讓工件到達(dá)指定的焊接位置?？紤]到此焊件為為導(dǎo)彈半筒，屬于軍工產(chǎn)品的特殊性，精度必須嚴(yán)格控制，所以在一層工作臺(tái)與二層工作臺(tái)的導(dǎo)軌旁裝上光學(xué)傳感器。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 第 4 章 優(yōu)化與經(jīng)濟(jì)分析 車載平臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 由于焊接件質(zhì)量與點(diǎn)焊機(jī)工作臺(tái)上的各部件質(zhì)量都很大，而且導(dǎo)軌的材料又是鋼材，在客觀因素的存在下致使在焊接過程中工作臺(tái)肯定會(huì)出現(xiàn)定位的誤差。計(jì)算了系統(tǒng)的剛度、電機(jī)的功率轉(zhuǎn)矩。 由于徑向力很小，不用考慮，只需要考慮軸向力 Fa = 3761N P=XFr+YFa=0+1243= 帶入得 Lh=10122h2160h故滿足條件。P ）? （ 333） 式中 P當(dāng)量動(dòng)載荷 N。 Lh=10660n（fT Lm=Lfr （ 331） Lhm=Lhfr （ 332） 取可靠度 fr = Lhm=13229h 軸承壽命校核 軸承的基本額定壽命 L 與所受載荷有關(guān)。 Lh= Lnm60 (330) 式中 Lh時(shí)間壽命（以小時(shí)為單位）； L回轉(zhuǎn)壽命（以回轉(zhuǎn)次數(shù)為單位）； nm平均轉(zhuǎn)速。 Ca系列表中的額定動(dòng)載荷； fω載荷系數(shù)。 P=ωmM （ 328） 其中 ωm=2πnm Mm=Mi i 為傳動(dòng)比 帶入得 Mm= 滾珠絲杠壽命校核 回轉(zhuǎn)壽命（以回轉(zhuǎn)次數(shù)為單位） 回轉(zhuǎn)壽命 在額定動(dòng)載荷及平均轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，在 90%達(dá)到 106 轉(zhuǎn)（ 100 萬次回轉(zhuǎn)）情況下不產(chǎn)生材料的疲勞破壞的滾珠絲杠的壽命。 由工作圖得 Lc2=L1L0=910 nc=4469nmax=1000 驗(yàn)算 Dn=DDWnmax （ 327） 式中 DDW滾珠絲杠的節(jié)圓直徑㎜； nmax滾珠絲杠最高轉(zhuǎn)速 r/min。 驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速 nc= fd2LC22107 (326) 式中 nc臨界轉(zhuǎn)速 r/min； f與支撐形式有關(guān)的系數(shù)； d2絲杠底徑； Lc2臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度㎜。 =536N/μm； Ca=28300N； Fp= 帶入得 Kc= 剛度鹽酸及精度選擇 （ 1） 1Kmin= 1Ksmin+ 1Kb+ 1Kc （ 321） 1Kmin =188N/μm 1Kmax= 1Ksmax+ 1Kb+ 1Kc （ 322） 1Kmax =1（ 2）驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 Kmin= 式中 Kmin傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 N。 查樣本上的剛度 N/μm； Fp滾珠絲杠預(yù)緊力 N； Ca額定動(dòng)載荷 N。 ⅲ .滾珠絲杠滾珠和滾道的接觸強(qiáng)度 Kc=Kc39。 可得軸承 Famax是正常平動(dòng)工作載荷的 3 倍。 代入得 Ksmin=ⅱ .絲杠最大抗壓剛度 Ksmax= d22L14L0（ L1L0） 102 （ 317） 式中 Ksmax最大抗壓剛度 N/μm。 Ph=5 Ca=28300Cam= d2=d2m= 確定滾珠絲杠的預(yù)緊力 Fp=13Fmax (39) 式中 Fmax=F0（靜摩擦力） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 Fp≈ 行程補(bǔ)償值與拉伸力 （ 1）行程補(bǔ)償值 C=?tLu103 （ 310） 式中 Lu=行程 +（ 8~10） Ph=450 ㎜ ?t溫差取 ℃ C≈ （ 2）預(yù)拉伸力 Ft=?td22 (311) (3)帶入得 Ft≈ 確定滾珠絲杠支撐用的軸承代號(hào)、規(guī)格 （ 1）軸承所承受的最大軸向載荷 FBmax=Ft+Fmax （ 312） 帶入得 FBmax=1762 （ 2）軸承類型 兩端固定的支撐形式，選背對(duì)背 600角接觸推力球軸承 （ 3）軸承內(nèi)徑 d 略小于 d2= ㎜， FBP=13FBmax （ 313） 取 d=17 ㎜ 帶入得 FBmax=587N （ 4）軸承預(yù)緊力 預(yù)加負(fù)荷 ≥FBP （ 5）按樣本選擇軸承型號(hào)規(guī)格 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 當(dāng) d=20 ㎜，預(yù)加載和為 650N 所以選擇 7003C 軸承 預(yù)加載和為 650FBP=587N 滾珠絲杠工作圖設(shè)計(jì) （ 1）絲杠螺紋長度：考慮到安裝和運(yùn)行安全取 Ls=1190㎜ （ 2）兩固定支撐距離 L1 按樣本查出螺母安裝連接尺寸 絲杠全長 L （ 3）行程起點(diǎn)離固定支撐距離 L0 由工作圖得 L1=995㎜ L=1190 ㎜ L0=85 ㎜ 電機(jī)選擇 有由之前選取 3000 r/min，運(yùn)行功率為 Pm=FV=1243 560= 考慮傳遞過程中有能量損失，所以有 η=η1η22η3η4 （ 314） η1為減速器， η2為軸承， η3為絲杠， η4為聯(lián)軸器 經(jīng)查表得 η1=， η2=， η3=， η4=。 L≈（ ~）行程 +（ 10~14Ph） 動(dòng)靜摩擦系數(shù)不同取 μ0 = 。