【正文】 2021 年 6 月 2 第 1章 緒論 伸臂式焊接變位機械概述 隨著現代工業(yè)的發(fā)展和焊接技術的不斷進步，焊接作為一種金屬連接的工藝方法。許多傳統(tǒng)的鑄鍛制品也有焊接制品或鑄 焊，鍛 焊制品所代替。許多產品，例如大型的超高壓容器，除采用焊接工藝外，難以設想有更好 的方法。 近幾年來對焊接產品的質量要求也越來越高，傳統(tǒng)的手工定位已不能夠滿足其精度要求，焊接變位機械便應運產生使用，近幾年并隨著控制理論的成熟發(fā)展，將其運用到其機械當中，發(fā)揮了越來越大的作用。 焊接變位機械的組成分類及使用特點 焊接變位機械是焊接工藝設備的一部分，焊接工藝設備的分類見圖 21。 通常焊接變位機械可分為變位機、翻轉機、滾輪架、升降機等四大類： 一、變位機 變位機 是通過工作臺的旋轉和翻轉運動，使工件所有焊縫處于最理想的位置進行焊接，使焊縫質量的提高有了可靠的保證，它是焊接各 種軸類、盤類、筒體等回轉體零件 的理想設備，同時也可用來焊接機架、機座、機殼等非長形工件。 (2) 要在變位機上焊接圓形焊縫時，應根據工件直徑與焊接速度計算出工作臺的回轉速度；如變位機僅用于工件的變位，工作臺的回轉速度及傾翻速度應根據工件的幾何尺寸及重量選擇，對大型、重型工件速度應慢些。 (3) 工作臺應有聯(lián)接焊接地線的位置，且不受工作臺回轉的影響。 (4) 批量生產定型工件時，可選用具有程序控制性能的變位機。 二、翻轉機 它 是將工件繞水平軸翻轉，使之處于有利施焊位置的機械，適用于梁、柱、框架、橢圓容器等長形工件的裝配焊接。 (1) 頭 尾架式翻轉機 這種翻轉機由主動的頭架及從動的尾架 組成，它們之間的距離可根據所支撐的工件長度調節(jié)。頭尾架式翻轉機的缺點是工件由兩端支承，翻轉時頭架端要施加扭轉力，因而不適用于剛性小，易撓曲的工件；另外，當設備安裝不當，頭尾架的兩根樞軸不在同一軸線上時，工件會受到過大的扭轉力矩使翻轉困難，甚至造成工件扭壞或樞軸因發(fā)生超負荷而扭斷。 (2) 框架式翻轉機 用一根橫梁連接在頭尾架的樞軸上或 工作臺上，可構成框架式翻轉機。為減小驅動力矩，應使橫梁 — 工件合成的縱向重心線盡可能與樞軸的軸線相重合。 (4) 液壓千斤頂式翻轉機 液壓千斤頂式翻轉機結構簡單，載重量大，通常用于將工件作 ?? 90~45? 的翻轉。主要用于回轉體工件的裝配與焊接，其載重可從幾十千克到千噸以上。 組合式焊接滾輪架。其主要結構形式有： 管結構肘臂式。 焊接生產工藝裝備 裝配用工藝裝備 焊接用工藝裝備 裝配 — 焊接組 合工藝裝備 裝配 — 焊接組 合輔助裝備 檢查用工藝裝備 定位器及定位裝置 推拉裝置 壓夾器及裝 配裝置 裝配臺架 焊件操作機械 焊接機械 焊工操作機械 焊接輔助裝置 焊接變位機 焊接滾輪架 焊接翻轉機 橫臂式焊接機 單軌式焊接機 懸架式焊接機 門架式焊接機 爬行式焊接機 電渣焊焊接機 焊接機器人 焊絲處理裝置 焊劑回收裝置 焊劑墊 5 板結構肘臂式。 伸臂式 焊接變位機械的工作原理 焊接變位機械主要為焊接工藝提供合適的工作焊點，其具體的實現過程是：回轉 機構由電動機拖動，電動機輸出一定的轉速，經過帶輪一次減速后，然后經過二級蝸輪蝸桿減速器兩次減速，最后由回轉主軸，經過工作臺輸出焊件所需要的焊接速度，以期達到所需要的焊縫要求； 傾斜機構主要實現工件在空間上的傾斜，本次論文所要研究的是傾斜機構空間四十五度范圍內的傾斜，其具體的實現過程：整個傾斜機構由電動機拖動，電動機輸出一定的轉速，經過帶輪一次減速后，然后經過二級蝸輪蝸桿減速器兩次減速，最后其輸出軸與錐角四十五度的伸臂梁相連接，伸臂梁與回轉機構相連從而實現工作臺在空間上的四十五度傾斜。 課題研究意義及現狀 當前焊接變位機械的研究在國內已經比較成熟，有普通的焊接變位機械，如伸臂式焊接變位機械 ,座式焊接變位機械等等。因此在改變工件傾斜位置的同時，將伴隨有工件的升高和下降。本次論文處于對大學四年所學的知識進行的一次綜合性的梳理及應用，對學生的綜合能力進行的一次較為實質性的鍛煉。 該次論文中回轉機構采用了測速發(fā)電機（ 測速發(fā)電機 是 輸出電動勢與轉速成比例的微特電機。改變旋轉方向時輸出電動勢的極性即相應改變。 這里 e ， h 的取值參見下表 21。 ? — 回轉軸轉角。) HB25 25 ? 40 ? 63 ~ 315 ? 135 HB25 25 ? 50 ? 80 ~ 500 ? 135 HB100 100 ? 63 ? 100 ~ 500 ? 135 HB250 250 ? 160 ? 400 ? 1000 ~ 630 ? 135 HB500 500 ? 160 ? 400 ? 1000 ~ 1000 ? 135 HB1000 1000 ? 250 ? 400 ? 1250 ~ 1000 ? 135 HB2021 2021 ? 250 ? 400 ? 1250 ~ 1250 ? 135 HB3150 3150 ? 250 ? 400 ? 1600 ~ 1250 ? 135 HB4000 4000 ? 250 ? 400 ? 1600 ~ 1250 ? 135 HB5000 5000 ? 250 ? 400 ? 1600 ~ 1250 ? 135 HB8000 8000 ? 200 ? 400 ? 1600 ~ 1600 ? 135 HB10000 10000 ? 200 ? 400 ? 2021 ~ 1600 ? 135 HB16000 16000 ? 200 ? 500 ? 2021 ~ 1600 ? 120 HB20210 20210 ? 200 ? 630 ? 2500 ~ 2021 ? 120 HB31500 31500 ? 200 ? 800 ? 2500 ~ 2021 ? 120 HB40000 40000 ? 160 ? 800 ? 3150 ~ 2021 ? 105 HB50000 50000 ? 160 ? 1000 ? 3150 ~ 2021 ? 105 HB80000 80000 ? 160 ? 1000 ? 3150 ~ 2021 ? 105 其軸承處的扭矩： ?? c o ss in ???? eGM n ， （ 22） 按第三強度理論折算的當量彎矩為： 22 MMM nwxd ?? （ 23） ? ? 222 s i nc oss i nc os ???? eheG ???? 該式在滿足 ?? sinhectg ? 條件時才出現 最大值。 從而得出 ?mi n ?? ? hectg? ? n1max ????????? ?? ? ??? hectg 因此回轉主軸的強度可選在 ?min ～ ?max 的范圍內任意位置進行計算。所對應的 ? ? M pa2551 ??? ? ? M ????? ? 代入上式可得： mmd 22min ????? 在這里取 mmd 94? 。 2. 校核蝸輪的齒面接觸疲勞強度 首先蝸輪蝸桿材料選用： 蝸輪選用鑄造錫青銅： ZCuSn10P1，蝸桿選用 : 20Cr. 蝸輪蝸桿中心矩 : ? ?qma z ???? 22 （ 2－ 48） ? ?829521 ????? a ? 圓整其中心距： mmaw 100? 根據公式： ? ?HEH aTKZZ ?? ? ????? 32 / （ 2－ 49） ZE — 材料 O 型密封圈可以適用于往復運動，以及轉動等情況下，在耐壓性，耐高速性 ，耐熱性，耐寒性，耐久性等性能上都比較好，可廣泛用于靜密封，此時耐久性較好根據軸承及軸的工作情況，選擇 O 型密封圈。 由工作情況可知，臂梁所承受的最大彎矩發(fā)生在當回轉機構處于水平位置時： 整 個 臂 梁 可 視 作 懸 臂 梁 ， 其 力 學 模 型 簡 化 如 下 ： 則計算其相關力有： LGN MFF yX ???? m ax,10000,0 323dW ?? , ? ???? , gmG總? （ 41） 63m a x 1010032 ?????? dM lgmW ?? （ 42） 3 ? ????? ? ld 當 mml 850? 時， mmd 93?? ，這里取 mmd 108? 。 底座和箱體的簡單設計 底座和箱體等零件工作能力的主要指標是剛度，其次是強度和抗振性能；當同時用作滑道時，滑道部分還應具有足夠的耐磨性。 底座和箱體的結構尺寸和大小，決定于安裝在它的內部或外部的零件和部件的形狀和尺寸及其相互配置，受力與運動情況等。底座和箱體的一些結構和尺寸，如壁厚，凸緣寬度，肋板厚度等，對機座和箱體的工作能力，材料消耗，質量和成本，均有重大的影響。 此次論文設計采用的機座和箱體的設計采用經驗公式和比照的方法進行設計。 設計中回轉機構采用了測速發(fā)電機（ 測速發(fā)電機 是 輸出電動勢與轉速成比例的微特電機。改變旋轉方向時輸出電動勢的極性即相應改變。以上兩個裝置的使用將更好的使焊接變位機械服務于當代產品的焊接工序中，提高了產品的質量。 Sons,2021 ??18