【正文】 在人類社會步入二十一世紀(jì)的今天，焊接已經(jīng)進(jìn)入了一個嶄新的發(fā)展階段。焊接已成為最流行的連接技術(shù) [34] 。焊接變位機(jī)與焊接操作機(jī)配合使用，可以實(shí)現(xiàn)焊接的機(jī)械化、自動化，提高焊接的效率和焊接質(zhì)量。在現(xiàn)代加工和制造過程中，焊接變位機(jī)已悄然成為了一種不可或缺的設(shè)備，其作用越來越突出。各種機(jī)械產(chǎn)品和機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)件大多數(shù)都很復(fù)雜，尤其是各種機(jī)械的主要關(guān)鍵不為，其焊接質(zhì)量的好壞直接影響整機(jī)性能。特別是入世的沖擊，機(jī)械市場競爭已經(jīng)變得越原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 2來越激烈，國內(nèi)企業(yè)必須適應(yīng)形勢，通過對焊接變位機(jī)等基礎(chǔ)設(shè)備加大投入以達(dá)到生產(chǎn)能力的革命性成長。一、國內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述：在我國，焊接變位機(jī)的地位越來越重要，在焊接領(lǐng)域把它劃為焊接輔機(jī)。就型式系列和品種規(guī)格而言，已問世的約有十余個系列，百余品種規(guī)格，正在形成一個小行業(yè)。在技術(shù)上有普通型的，有無隙傳動伺服控制型的；產(chǎn)品的額定負(fù)荷范圍，達(dá)到～18000kN。現(xiàn)在我國生產(chǎn)焊接變位機(jī)的廠家已經(jīng)不少，大都不成規(guī)模。天津鼎盛公司工程機(jī)械有限公司、無錫市陽通機(jī)械設(shè)備有限公司、長沙海普公司、威達(dá)自動化設(shè)備有限公司等單位生產(chǎn)的變位機(jī)在國內(nèi)占有較大市場。以下簡單介紹這些變位機(jī)的基本型式。此外還有調(diào)速型、聯(lián)控型和機(jī)器人配套型產(chǎn)品。包括：工位變換機(jī)，如，立式雙工位、四工位、八工位變位機(jī)，雙座單回轉(zhuǎn)式八工位和傾翻回轉(zhuǎn)式雙工位變位機(jī)等；與機(jī)器人配套焊接變位機(jī)，如，傾翻回轉(zhuǎn)伺服傳動式、雙座單回轉(zhuǎn)伺服傳動式。一般來說生產(chǎn)焊接操作機(jī)、滾輪架、焊接系統(tǒng)及其他焊接設(shè)備的廠家，大都生產(chǎn)焊接變位機(jī)；生產(chǎn)焊接機(jī)器人的廠家，大都生產(chǎn)機(jī)器人配套的焊接變位機(jī)。德國 Severt 公司，美國 Aroson公司，我國天津鼎盛公司工程機(jī)械有限公司等，算是比較典型的生產(chǎn)焊接變位機(jī)的企業(yè)。他們的產(chǎn)品，我國都有引進(jìn)，其中以 ESAB 公司的較多，蘭州石油化工機(jī)器廠為了核電站反應(yīng)容器的生產(chǎn)的 30T 焊接變位機(jī)；四川東方鍋爐廠為了核電站反應(yīng)容器的生產(chǎn)，1997 年也從該公司引進(jìn)了 100T 的焊接變位機(jī)，長春焊機(jī)廠還從日本引進(jìn)了生產(chǎn)焊接變位機(jī)的技術(shù) [1,45]。焊接變位機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中呈現(xiàn)出如下主要特點(diǎn)：1) 焊件變位機(jī)械和焊機(jī)變位機(jī)械有較寬的調(diào)速范圍,穩(wěn)定的焊接運(yùn)行速度,以及良好的結(jié)構(gòu)剛度。3) 在傳動鏈中，具有一級反行程自鎖傳動，以免動力源突然切斷時(shí)，焊件因重力作用而發(fā)生事故。5) 回程速度快，能避免產(chǎn)生沖擊和振動。7) 整個結(jié)構(gòu)有良好的密閉性，以免焊接飛濺物的損傷，對散落在其上的焊渣、藥皮等應(yīng)易清除。9) 工作臺面上刻有安裝基線，并設(shè)有安裝槽孔，能方便地安裝各種定位器件和夾緊機(jī)構(gòu)。11) 用于電子束焊、等離子焊弧焊、激光焊和釬焊的焊件機(jī)械，能滿足導(dǎo)電、隔磁、絕緣等方面的特殊要求 [1,6]。焊件變位機(jī)械也是機(jī)械化、自動化裝焊生產(chǎn)線上的重要組成部分。在復(fù)雜焊件焊接和要求施焊位置精度較高的焊接作業(yè)中，例如窄間隙焊接、空間曲面的帶極堆焊等。故本課題便來源于生產(chǎn)，以便用自己大學(xué)幾年所學(xué)的專業(yè)知識位社會敬獻(xiàn)一份微薄的力量。主要包括：1．焊接變位機(jī)的底座、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、傾斜機(jī)構(gòu)等的機(jī)械設(shè)計(jì)、裝配圖和零件圖設(shè)計(jì)；2．設(shè)計(jì)參數(shù)：載重量 500kg；最大回轉(zhuǎn)力矩 100N；工作臺傾斜角度130176。4．編寫相應(yīng)的設(shè)計(jì)說明書。數(shù)控式焊接變位機(jī)，主要用于筒形工件的環(huán)縫自動焊。伸臂旋轉(zhuǎn)時(shí)，其空間軌跡為圓錐面，在改變工件的傾斜位置的同時(shí)將伴隨著工件的升高或下降，以滿足獲得最佳施焊位置的需求。（二） 、設(shè)計(jì)的意義焊接變位機(jī)械是改變焊件、焊機(jī)或焊工的空間位置來完成機(jī)械化、自動化焊接的各種機(jī)械設(shè)備。焊接變位技術(shù)是針對傳統(tǒng)的焊接行業(yè)的一次革命，具有劃時(shí)代的意義 [10]。 焊接變位機(jī)械的分類焊接變位機(jī)械是改變焊件、焊機(jī)或焊式空間位置來完成機(jī)械化、自動化焊接的各種機(jī)械設(shè)備。焊接變位機(jī)應(yīng)用的意義在于，可以縮短焊接輔助時(shí)間，提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強(qiáng)度，保證和改善焊接質(zhì)量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。167。原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 6焊件變位機(jī)械按功能不同，分為變位機(jī)、焊接滾輪架、焊接回轉(zhuǎn)臺和焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)四類。焊件變位機(jī)械也是機(jī)械化、自動化裝焊生產(chǎn)線上的重要組成部分。在復(fù)雜焊件焊接和要求施焊位置精度較高的焊接作業(yè)中，例如窄間隙焊接、空間曲面的帶極堆焊等。一、焊接變位機(jī)（一）功能及結(jié)構(gòu)形式焊接變位機(jī), 是在焊接作業(yè)中將焊件回轉(zhuǎn)并傾斜，使焊件上的焊縫置于有利于施焊位置的焊件變位機(jī)械。焊接變位機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為三種： （1）伸臂式機(jī)，如圖 12 所示，其回轉(zhuǎn)工作臺繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并安裝在伸臂的一端，伸臂一般相對于某一旋轉(zhuǎn)軸成角度回轉(zhuǎn)，而此旋轉(zhuǎn)軸的位置多是固定的，但有的也可在小于 100 度的范圍內(nèi)上下傾斜。 該機(jī)多為電動機(jī)驅(qū)動，承載能力在 以下，適用于小型焊件的翻轉(zhuǎn)。伸臂式的焊接變位機(jī)在手工焊中應(yīng)用較多。該機(jī)穩(wěn)定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，適用于 ~50T 焊件的翻轉(zhuǎn)變位。常與伸縮臂式焊接操作機(jī)或弧焊機(jī)器人配合使用。工作臺安裝在 “凹”形架上，以所原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 8需的焊接速度回轉(zhuǎn)；“凹”形架座在兩側(cè)的機(jī)座上，多以恒速度或所需的焊接速度繞水平軸線轉(zhuǎn)動。因此，重型焊接變位機(jī)多采用這種結(jié)構(gòu)。在焊接作業(yè)中，常與大型門式焊接操作機(jī)或伸縮臂式焊接操作機(jī)配合使用。圖 14 雙座式焊接變位機(jī)1工作臺 2“凹”形架 3機(jī)座 4回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 5傾斜機(jī)構(gòu)（二）驅(qū)動系統(tǒng)焊接變位機(jī)工作臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，多采用直流電動機(jī)驅(qū)動，無級變速。另一種是采用液壓缸直接推動工作臺傾斜。工作臺的傾斜速度多是恒定的，但對應(yīng)用于空間曲線焊接及空間曲面的堆焊的變位機(jī)，則是無級調(diào)速的。在電動機(jī)驅(qū)動的工作臺回轉(zhuǎn)、傾斜系統(tǒng)中，常設(shè)有一級蝸桿傳動，使其具有自鎖功能。工作臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍，國產(chǎn)變位調(diào)速比一般為 1：33 左右。工作臺回轉(zhuǎn)時(shí)，速度應(yīng)平穩(wěn)均勻，在最大載荷下的速度波動不得超過 5%。本次設(shè)計(jì)中，因?yàn)椴捎靡簤合到y(tǒng)，所以在工作臺的回轉(zhuǎn)、傾斜系統(tǒng)中，均采用液壓驅(qū)動，其中回轉(zhuǎn)由液壓馬達(dá)提供動力，經(jīng)減速器、齒輪副驅(qū)動工作臺回轉(zhuǎn)；傾斜由三組液壓缸驅(qū)動 [1]。 總體方案的確定接到一個機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先必須擬定總體方案，繪制系統(tǒng)總體裝配草圖，才能決定各種設(shè)計(jì)參數(shù)和機(jī)構(gòu)，然后再就機(jī)械傳動部分進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。一個好的傳動方案，除了首先應(yīng)滿足機(jī)器的功能要求外，還應(yīng)當(dāng)工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、傳動效率高、成本低廉及使用維護(hù)方便等。 噸液壓伸臂式焊接變位機(jī)主要有以下幾部分組成：底座、伸臂（主臂與副臂） 、液壓系統(tǒng)、電動機(jī)、工作臺、工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、箱體。所以主要研究工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。減速機(jī)構(gòu)中的減速器采用外購件 WHT80 型。在設(shè)計(jì)過程中，主要內(nèi)容是確定齒輪副的各項(xiàng)參數(shù)，軸（回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的長軸和傾斜臂中的短軸）及其軸承的校核及電動機(jī)的選擇。 選擇傳動機(jī)構(gòu)類型 合理地選擇傳動類型是擬定傳動方案時(shí)的重要環(huán)節(jié)，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 ，得到常用的傳動機(jī)構(gòu)的類型、性能和適用范圍。選擇類型的基本原則為：1. 對于傳遞功率不大，在滿足功能條件下，考慮采用齒輪傳動方式，因?yàn)槠湓瓌?chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 11結(jié)構(gòu)簡單、尺寸較小。3. 考慮到其工作環(huán)境，采用半開式齒輪傳動 [12,13]。 傳動方案框圖圖 21 傳動方案 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)框圖機(jī)器通常由原動機(jī)、傳動裝置和工作機(jī)等三部分組成。傳動裝置的設(shè)計(jì)對整臺機(jī)器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影響，因此應(yīng)當(dāng)合理地?cái)M定傳動方案。原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 12第 3 章 液壓馬達(dá)、電機(jī)的和傳動裝置動力參數(shù)計(jì)算167。 回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)參數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)參數(shù)[1,2]工作臺尺寸 100mm?允許最大荷重 500k