毕业设计--1.0t普通座式焊接变位机工装设计.doc
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1、 东北大学毕业设计(论文) 第页 本科毕业设计(论文)本科毕业设计(论文) 1.0t1.0t 普通座式焊接变位机工装设计普通座式焊接变位机工装设计 毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)任务书 班 级 数控技术 1 班 学生姓名 牟喜贺 学 号 011310300699 发题日期:2011 年 07 月 10 日 完成日期: 月 日 题 目 1.0t 普通座式焊接变位机工装设计 1、本论文的目的、意义 焊接变位机是将焊件回转、倾斜,以使工件上的焊缝置 于水平和船形位置的装置,主要用于机架、机座、机壳等非长方形工件的焊接。 东北大学毕业设计(论文) 第页 座式焊接变位机是应用最广泛的一种焊接变为
2、机械,载重量一般为 1-50t,本 设计主要进行 1.0t 的通用型座式焊接变位机,该装备是以电动机-减速器驱动工作 台回转并倾斜的焊接变位机械,是为适应相关工件焊接需要而出现的焊接设备。 2、学生应完成的任务 (1)完成 A0 当量图纸大于 3 张。 (2)英文翻译大于 10000 字符。 (3)论文。 (4)毕业设计指导纪要。 东北大学毕业设计(论文) 第 页 3、论文各部分内容及时间分配:(共 12 周) 第一部分 查阅文献及调研 (1 周) 第二部分 设计方案的确定 (2 周) 第三部分 绘制设备结构及零件图 (8 周) 第四部分 论文书写 ( 2 周) 第五部分论文修改 (1 周)
3、评阅及答辩 ( 周) 备 注 指导教师: 年 月 日 审 批 人: 年 月 日 东北大学毕业设计(论文)(论文) 第 I 页 摘摘 要要 焊接变位机也已成为制造业的一种不可缺少的设备,在焊接领域把它划为 焊接辅助机。就型式系列和品种规格而言,已问世的,约有十余个系列,百余 个品种规格,正在形成一个新兴行业。但是,有关焊接变位机的基本概念、型 式与分类、主要技术参数等,存在不统一的问题。 本题目是设计能载重 1.0t 工件,进行全位置焊接的变位机械。主要内容是 关于焊接时机械的回转翻转的控制、电机选择、减速器的选择、各个轴和齿轮 轴承的确定以及校核等等。 设计的具体过程是根据预定的载荷和要求的焊
4、接速度从而确定设备所需要 的电机类型,包括:电机的转速、额定功率、电压电流等,在此基础上计算轴 的尺寸和相应配件的型号,并且对其进行相关的强度、使用寿命等的校核,然 后对一些外购件也进行选择。最后使用 CAD 软件将相关的零件图。总装图绘制 出来。 选用的方法主要是机械设计的相关知识,使用到的有材料力学、金属工艺 学、Autocad 等。 关键词:焊接变位机;机械设计关键词:焊接变位机;机械设计 东北大学毕业设计(论文)(论文) 第 II 页 Abstract Welding conjugation plane has become an indispensable manufacturing
5、 equipment , which is zoned welding assistant engine in the welding area. Patterns and varieties of specifications on the series, has been developed, some over 10 series, more than 100 varieties of specifications, a newly emerging industries. However, the welding machine conjugation basic concepts,
6、patterns and classification, the main technical parameters, there are not uniform. This topic is designed to load 1.0t working, welding locations throughout the conjugation machinery. Mainly on the subject of welding, mechanical rotation turnover of control, the electrical options, reducer selection
7、, various axle and the wheel bearings and determine accuracy, and so on. The design process is based on specific target load and speed requirements of welding equipment to determine the type of electrical needs, including : the rotational speed electrical, rated power, voltage, current and on the ba
8、sis of the calculation of axle size and corresponding accessories models, and their associated intensity, and the useful life of accuracy, then for some purchases were also chosen. Finally related to the use of CAD software components map. GAD mapping out. The method chosen mainly mechanical design
9、relevant knowledge, the use of the material mechanics, metal crafts science, Autocad. Keyword : welding conjugation machines, mechanical design. 东北大学毕业设计(论文)(论文) 第 III 页 目目 录录 目目 录录III 第第 1 1 章章 绪论绪论1 1.11.1 关于焊接变位机的几个定义和基本的要求关于焊接变位机的几个定义和基本的要求1 1.21.2 几种常见的焊接变位机的特点几种常见的焊接变位机的特点3 1.31.3 焊接变位机的变位焊接变位
10、机的变位5 1.41.4 变位机械中的机械传动机构的选择变位机械中的机械传动机构的选择5 1.51.5 变位机的额定载荷变位机的额定载荷5 1.61.6 焊接变位机械应具备的性能焊接变位机械应具备的性能6 1.71.7 国际和国内焊接变位机的发展国际和国内焊接变位机的发展7 1.81.8 任务的提出任务的提出8 第第 2 2 章章 焊接变位机的总体方案设计焊接变位机的总体方案设计10 2.12.1 焊接变位机的总体设计和适用范围焊接变位机的总体设计和适用范围10 2.22.2 焊接变位机的自由度焊接变位机的自由度10 2.32.3 设计方案的确定设计方案的确定11 第第 3 3 章章 设计与校
11、核设计与校核 .14 3.13.1 传动比的假定和确定传动比的假定和确定14 3.23.2 传动装置总效率的确定传动装置总效率的确定.15 3.33.3 工作台阻力矩的计算工作台阻力矩的计算15 3.43.4 电动机额定功率的确定电动机额定功率的确定17 3.53.5 电动机转速的确定电动机转速的确定18 3.63.6 电机类型的确定电机类型的确定19 3.73.7 蜗轮蜗杆的设计蜗轮蜗杆的设计19 3.83.8 齿轮的设计与较核齿轮的设计与较核23 东北大学毕业设计(论文)(论文) 第 IV 页 3.93.9 轴的设计轴的设计25 3.103.10 轴的强度的校核轴的强度的校核27 3.11
12、3.11 轴承的选择和较核轴承的选择和较核28 3.123.12 机架的设计机架的设计31 3.133.13 导电装置导电装置32 3.143.14 减速器箱体减速器箱体33 3.153.15 其他外购件的选择其他外购件的选择34 结结 论论 .36 致致 谢谢.37 参考文献参考文献38 东北大学毕业设计(论文)(论文) 第 1 页 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.11.1 关于焊接变位机的几个定义和基本的要求关于焊接变位机的几个定义和基本的要求 1.1.1 焊接变位机的定义焊接变位机的定义 在焊接过程中,我们经常会遇到焊接变位以及选择合适的焊接位置的情况, 为了解决这一问题,焊接变位机也
13、就理所应当的出现了。它可以通过工作台的 回转和翻转,使待焊处置于合适位置,很好的和焊接设备结合使用,实现焊接 的自动化,机械化,提高生产效率和焊接质量。但是,因为焊接变位机在我国 的出现时间不长,相关的专门技术人员比较少,在工艺参数,尺寸规格,名称 上都没有统一的标准,概括来讲,焊接变位机就是移动工件,使之待焊部位处 以合适易焊接的位置的焊接辅助设备,焊接变位机使被焊件任意一个焊缝变位 船角焊,平焊合平角焊的理想焊接位置。 1.1.21.1.2 焊接变位机的类型和基本原理焊接变位机的类型和基本原理 它的类型很多,可以分为焊件变位机械,焊机变位机械和焊工变位机械, 按照结构特点又可以分为若干类:
14、 图图 11 变位器的派生形式示意图变位器的派生形式示意图 1.1.31.1.3 焊件变位机械的构件组成焊件变位机械的构件组成 焊件变为机械的主要功能是实现焊件的回转,翻转,或者既能翻转又能回 转,使工件处于最便于装配和焊接的位置。 包括: A 翻转机, B 回转台, 东北大学毕业设计(论文)(论文) 第 2 页 C 滚轮架, D 变位器。 1.1.41.1.4 焊机变位机械的类型:焊机变位机械的类型: 按照结构形式分为 A 平台式 B 悬臂式 C 门桥式 1.1.51.1.5 焊件变位机械的类型焊件变位机械的类型 按照动作可分为平移和升降两种,又以升降者为多。 总之,尽管有很多类型,但是它们
15、的基本结构和工作原理都是相通的,由 工作平台,回转机构,翻转机构,机座,电子控制装置,焊接导电装置等部分 组成。 1.1.61.1.6 近年来焊接变位机有许多新的发展近年来焊接变位机有许多新的发展 上海交通大学焊接研究所研制成功集中新的变位机械: A 上车架总成同步空间定轨迹翻转机 CAT 系列履带式挖掘机的上车架总成,工件尺寸庞大,并且需要正反面加 工,如用普通翻转机,装夹很不安全,而且占地空间非常庞大。该机设计采用 空间定轨迹变位技术,使工件在原地翻转,最大限度地节省了占地空间。箱型 变位结构采用双驱动同步控制,有效保证空间变位时运动的平稳性。而翻转过 程中工件的重心先被提升,再下降,从而
16、使工件原始的装夹位置较低,并采用 由 PLC 控制的传感器测控同步系统,可对运行误差进行实时控制,使操作的 安全性大大增加。与普通翻转机相比,具有操作高度低,安全系数大,占地空 间小等特点。同时,采用了普通电机非相关驱动同步控制技术,其制造成本远 小于伺服电机驱动系统。 B 下车架总成双立柱升降式空间变位机 该机用于 CAT 系列履带式挖掘机下车架总成结构件的焊接。下车架总成呈 扁状型箱式结构,焊接要求全空间变位,由于结构庞大,在空间变位时,不仅 场地受限制,安全也存在问题。按以上要求研制的变位机。采用全空间变位设 计:工作台可作 360 度连续旋转,同时可作 360 度空间翻转。保证了焊接位
17、置 的最优化变位。不仅方便了焊接生产,也大大提高了安全系数。 C 挖斗总成三轴空间焊接变位机 由于挖斗的焊缝较分散,一次装夹焊接时焊缝的高低落差很大,操作不方 便,针对该情况,上海交通大学焊接工程研究所设计的变位机工作台具有升降 、倾翻、旋转 3 种运动方式,特别适合具有复杂焊缝的大型工件的全方位变位 焊接。 东北大学毕业设计(论文)(论文) 第 3 页 图图 12 座式变位机简图座式变位机简图 图图 1-3 双座式焊接变位机双座式焊接变位机 1.21.2 几种常见的焊接变位机的特点几种常见的焊接变位机的特点 1.2.11.2.1 座式通用变位机:座式通用变位机: 座式焊接变位机工作台有一个整
18、体翻转的自由度。可以将工作翻转到理想 的焊接位置进行焊接。另外工作台还有一个旋转的自由度。该种变位机已经系 列化生产,主要用于一些管,盘的焊接 。具体形式见图 1-2。 1.2.21.2.2 U U 型双座式头尾双回转型型双座式头尾双回转型 这种焊接变位机的焊接空间很大,工件可以被旋转到需要的位置,设计先 进,已经在很多地方成功使用。具体形式见图 1-3。 1.2.31.2.3 L L 型双回转焊接变位机型双回转焊接变位机 该变位机有两个方面的自由度,两个方向都可以进行 360 度的任意回转。 开徜性好,容易操作,焊接效果不错,很受使用者的欢迎。 随着工程机械制造厂商对结构件的焊接质量、生产效
19、率的要求小断提高, 对焊接工作的重要辅助设备变位机的要求同样在提高。结构件采用变位机焊 接,对变位机提出的要求是:第一,要求组焊件上的焊道尽量避免遮挡,一次装 夹完成全部焊接工作;第一,要求各焊道能达到船焊位置,以保证焊缝质量;第下, 要求装卸工件时操作简便、安全可靠;第四,要求焊接时操作高度最低,便于施 焊。一般变位机可以满足前几项要求,但要求操作高度最低有一定限制,尤其 对那些重量小大,但尺寸较大的结构件,降低焊接操作高度更为困难。L 形双 回转升降式变位机较好地解决这一难题,即在高位下变位,在低位置上焊接, 此运动是由升降装置完成的。现己开发出基本型、加强型等一系列机型。通过 配置不同的
20、工装夹具,可以适应多种工程机械结构件的焊接,己成功应用于履 带式挖掘机的动臂、上车架、下车架、履带架等一些结构件上。 L 形双回转升降式焊接变位机由:底座、升降机构、大回转机构、小回转 机构、 ,以及电气控制部分组成。 (1)底座 东北大学毕业设计(论文)(论文) 第 4 页 底座是由槽钢焊接而成的框架结构,是变位机的基础部分,两条向前仲出 的 H 形支腿起到平衡变位机重心的作用,支腿具有足够的强度和刚度,以保证 变位机工作时的稳定性。底座用预理地脚螺栓或膨胀螺栓与地面紧连接在一起。 (2)升降和 L 构 升降和 L 构形成变位机的直线运动自由度,其主体是用槽钢焊接而成的框 架结构,有足够的强
21、度和刚度,用以支承大、小回转部分。其传动机构是由电 机直联型摆线针轮减速机,通过联轴器驱动丝杠旋转,丝杠带动螺母上下运动, 使与之相连的滑座上下移动,滑座固定在直线导轨上,滑座带动与其相连的大、 小回转部分上下运动。上下限位由行程开关控制,同时设有机械限位挡块,确 保机构安全。 (3)大回转机构 大回转机构传动链为:制动电机-蜗轮蜗杆减速机-小齿轮-回转支承,可以 全回转。回转支承作为动力输出元件与小回转机构箱形梁连接,带动小 360 回转机构实现士 3600 全回转。大回转机构整体通过导轨座和滑座与升降结构相 连。 (4)小回转机构 小回转机构属于末级传动,与大回转机构的传动结构类似,也可以
22、实现士 3600 全回转。小回转机构通过箱形梁与大回转机构连接,箱形梁起到承载和连 接作用,在箱形梁与大回转机构连接处安装有下相导电滑环为小回转电机供电。 回转支承输出端连接工作盘,工件通过夹具安装在工作盘上。 (5)电气控制部分 电气控制部分装在独自的电控箱中,面板上装有各机构动作按钮和指示灯, 为便于现场远距离操作,电控系统配有手控盒,手控盒上装有各动作按钮和急 停开关,控制按钮线控并联控制(与电控箱中各按钮并联)。电控系统基本配置 包括升降电机、大小回转电机的控制以及安全防护装置。在本设计中没有过多 的提到。 总电源开关采用带漏电保护装置的断路器,不仅有效地进行过流短路保护, 还对电气设
23、备、器件绝缘使用的降低和操作人员触电进行有效的漏电保护。 操作面板和手控盒上都装有急停开关按钮,当出现可能危及人身或设备安 全的紧急情况时,只要按下此按钮,整机电源立即断开,从而保证人员与设备 的安全。 工程机械中有很多较大的结构件,采用普通的变位机时,需要中心高较大 东北大学毕业设计(论文)(论文) 第 5 页 才能转过去,变位后工件位置过高焊接操作方便;采用本变位机可以旋转到位后 将工件高度降下来,操作方便安全。 对于中小型结构复杂的结构件,更显示出其独特的优越性可以变换不同的 方位进行手工焊接。其特点是具有更大的开敞空间、多种变换位置、较小的占 地面积,是一种性能优越的机型。 1.2.4
24、1.2.4 C C 型双回转焊接变位机型双回转焊接变位机 该种变位机适合焊接装载机的铲斗、挖斗等部件。 1.31.3 焊接变位机的变位焊接变位机的变位 在设计变位机的时候,除了主自由度外,还应该考虑辅助的变位自由度, 回转、翻转是主自由度,可以添加上升等自由度。 对于一些焊接位置简单的焊件,用简单的回转自由度就可以解决,但是对 于位置复杂的构件必须有不同的自由度。 为了解决这个问题,出现了使用不同的变位机联合使用,增加焊接的自由 度。 1.41.4 变位机械中的机械传动机构的选择变位机械中的机械传动机构的选择 设计电力驱动的变位机方案时,需要选择从电机到工作台之间的机械传动 方式和相应的传动机
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