【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(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和焊接技術(shù)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(chǎn)品，例如大型的超高壓容器，除采用焊接工藝外，難以設(shè)想有更好 的方法。 近幾年來對焊接產(chǎn)品的質(zhì)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(yīng)運產(chǎn)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(dāng)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(shè)備的一部分，焊接工藝設(shè)備的分類見圖 21。 通常焊接變位機械可分為變位機、翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)體零件 的理想設(shè)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(yīng)根據(jù)工件直徑與焊接速度計算出工作臺的回轉(zhuǎn)速度；如變位機僅用于工件的變位，工作臺的回轉(zhuǎn)速度及傾翻速度應(yīng)根據(jù)工件的幾何尺寸及重量選擇，對大型、重型工件速度應(yīng)慢些。 (3) 工作臺應(yīng)有聯(lián)接焊接地線的位置，且不受工作臺回轉(zhuǎn)的影響。 (4) 批量生產(chǎn)定型工件時，可選用具有程序控制性能的變位機。 二、翻轉(zhuǎn)機 它 是將工件繞水平軸翻轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)機 這種翻轉(zhuǎn)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(jù)所支撐的工件長度調(diào)節(jié)。頭尾架式翻轉(zhuǎn)機的缺點是工件由兩端支承，翻轉(zhuǎn)時頭架端要施加扭轉(zhuǎn)力，因而不適用于剛性小，易撓曲的工件；另外，當(dāng)設(shè)備安裝不當(dāng)，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(zhuǎn)力矩使翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)機 用一根橫梁連接在頭尾架的樞軸上或 工作臺上，可構(gòu)成框架式翻轉(zhuǎn)機。為減小驅(qū)動力矩，應(yīng)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(zhuǎn)機 液壓千斤頂式翻轉(zhuǎn)機結(jié)構(gòu)簡單，載重量大，通常用于將工件作 ?? 90~45? 的翻轉(zhuǎn)。主要用于回轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)形式有： 管結(jié)構(gòu)肘臂式。 焊接生產(chǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(xiàn)過程是：回轉(zhuǎn) 機構(gòu)由電動機拖動，電動機輸出一定的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過帶輪一次減速后，然后經(jīng)過二級蝸輪蝸桿減速器兩次減速，最后由回轉(zhuǎn)主軸，經(jīng)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(gòu)主要實現(xiàn)工件在空間上的傾斜，本次論文所要研究的是傾斜機構(gòu)空間四十五度范圍內(nèi)的傾斜，其具體的實現(xiàn)過程：整個傾斜機構(gòu)由電動機拖動，電動機輸出一定的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過帶輪一次減速后，然后經(jīng)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(zhuǎn)機構(gòu)相連從而實現(xiàn)工作臺在空間上的四十五度傾斜。 課題研究意義及現(xiàn)狀 當(dāng)前焊接變位機械的研究在國內(nèi)已經(jīng)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(xué)四年所學(xué)的知識進行的一次綜合性的梳理及應(yīng)用，對學(xué)生的綜合能力進行的一次較為實質(zhì)性的鍛煉。 該次論文中回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用了測速發(fā)電機（ 測速發(fā)電機 是 輸出電動勢與轉(zhuǎn)速成比例的微特電機。改變旋轉(zhuǎn)方向時輸出電動勢的極性即相應(yīng)改變。 這里 e ， h 的取值參見下表 21。 ? — 回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)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(dāng)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(xiàn) 最大值。 從而得出 ?mi n ?? ? hectg? ? n1max ????????? ?? ? ??? hectg 因此回轉(zhuǎn)主軸的強度可選在 ?min ～ ?max 的范圍內(nèi)任意位置進行計算。所對應(yīng)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(jù)公式： ? ?HEH aTKZZ ?? ? ????? 32 / （ 2－ 49） ZE — 材料 O 型密封圈可以適用于往復(fù)運動，以及轉(zhuǎn)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(jù)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(dāng)回轉(zhuǎn)機構(gòu)處于水平位置時： 整 個 臂 梁 可 視 作 懸 臂 梁 ， 其 力 學(xué) 模 型 簡 化 如 下 ： 則計算其相關(guān)力有： LGN MFF yX ???? m ax,10000,0 323dW ?? , ? ???? , gmG總? （ 41） 63m a x 1010032 ?????? dM lgmW ?? （ 42） 3 ? ????? ? ld 當(dāng) mml 850? 時， mmd 93?? ，這里取 mmd 108? 。 底座和箱體的簡單設(shè)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(dāng)同時用作滑道時，滑道部分還應(yīng)具有足夠的耐磨性。 底座和箱體的結(jié)構(gòu)尺寸和大小，決定于安裝在它的內(nèi)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(jié)構(gòu)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(zhì)量和成本，均有重大的影響。 此次論文設(shè)計采用的機座和箱體的設(shè)計采用經(jīng)驗公式和比照的方法進行設(shè)計。 設(shè)計中回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用了測速發(fā)電機（ 測速發(fā)電機 是 輸出電動勢與轉(zhuǎn)速成比例的微特電機。改變旋轉(zhuǎn)方向時輸出電動勢的極性即相應(yīng)改變。以上兩個裝置的使用將更好的使焊接變位機械服務(wù)于當(dāng)代產(chǎn)品的焊接工序中，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。 Sons,2021 ??18