20T焊接变位机的设计与分析

目录

第一章绪论 (2)

1.1选题背景 (2)

1.2研究的目的和意义 (2)

1.3国内外研究综述 (3)

第二章焊接变位机的主要性能及结构 (3)

2.1一般焊接设备应具备的性能 (3)

2.2焊接变位机的分类 (4)

2.3焊接变位机的主要结构及工作原理 (5)

2.4焊接变位机的选用原则 (6)

第三章焊接变位机的方案设计 (7)

3.1焊接变为机的整体方案设计 (7)

3.2 翻转机构设计 (8)

3.2.1第一级蜗杆的设计 (8)

3.2.2第二级蜗轮的设计蜗杆 (12)

第四章校核 (17)

4.1各轴转速 (17)

4.2各轴的功率 (17)

4.3 各轴的转矩 (18)

4.4 齿轮的校核 (18)

4.5 轴的校核 (21)

4.6小齿轮轴承的校核 (23)

第五章控制部分 (25)

5.1 控制部分电气原理图 (25)

5.2回转机构的控制部分 (25)

5.3翻转电机的控制 (26)

致谢 (27)

参考文献 (28)

第一章绪论

1.1选题背景

焊接技术自发明至今已有百余年的历史，工业生产中的一切重要产品，如航空、航天及核能工业中产品的生产制造都离不开焊接工艺,并且焊接质量的好坏直接影响产品质量的好坏以及整机性能。所以改进焊接技术，提高焊接质量对现代化工业有着重要的作用，其中提高焊接机械化、自动化水平，实现焊接工艺及装备的现代化是改进焊接质量的一个重要方面。一般来说，当焊件的质量较大或体积较大时，靠人工改变焊缝位置很不容易，且效率低下，在这样的焊接生产中，就会遇到焊接变位及选择合适的焊接位置的情况，针对这一实际需要，人们就设计制造了焊接变位机。合适的变位机能将被焊工件的焊缝转动到最佳位置,从而提高焊接质量及生产效率，更避免了立焊、仰焊等情况出现。变位机可以使工件上的接缝处于理想的船形位置或平焊位置，以方便进行焊接，是提高焊接效率和质量，降低劳动强度的有效工具。另外,选择合适的变位机能降低工人的劳动强度以及生产成本,加强安全文明生产,有利于现场管理。到如今，焊接变位机不仅仅是一种焊接辅助设备，它更是与与焊接操作机、焊接滚轮架并称为焊接辅助设备中三大机。

1.2研究的目的和意义

自从焊接技术发明以来，它便在机械制造工业当中占据着其不可替代的地位，工业生产中的绝大多数重要产品，如汽车、船舶、飞机等等产品的生产制造都离不开焊接技术。焊接质量的高低会直接影响产品的整体质量。所以，改进焊接技术，提高焊接质量对工业现代化起着重要的作用。而焊接变位机正是这样一个可以提高焊接工艺水平的关键焊接设备。

一般而言，对于加工比较复杂并且质量较重的工件我们很难人为的去改变工件的焊缝位置。在这个时候焊机变位机就显示了它的优越性，通过对工件的翻转与回转，焊接变位机可以将被焊工件的各类焊缝调整到最佳位置，从而避免仰焊、立焊等的出现，提高焊接加工质量。

在现如今的制造业当中焊接机器人的运用越来越广泛，未来能够充分发挥机器人的高能力，我们经常将机器人与焊接变位机组合使用。焊接变位机已经成为了焊接机器人工作站不可缺少的一部分，因此我对焊机变位机的研究是有很大现实意义的。

总之，焊接变位机是保证焊接效率和质量，提高焊接生产率，降低劳动强度，改善工人作业条件，实现机械化、自动化的的有效设备。另外,焊接变位机也能及生产成本,加强安全文明生产,有利于现场管理。目前，我国的焊接变位机行业已经开始起步，但是与世界一流水平还有一定的差距。所以，就焊接变位机的重要性和我国目前焊接变位机的现状来说，对焊接变位机的研究具有重大意义。

1.3国内外研究综述

我国的焊接变位机起步较晚，目前处于研究开发阶段，但是在最近的十几年里也取得了巨大的成就。焊接变位机在我国工程机械行业，有了较大的发展，获得了广泛的应用。就型式系列和品种规格而言，已问世的，约有十余个系列，百余品种规格，正在形成一个小行业。

焊接变位机按机构形式可分为三类：伸臂式焊机变位机、座式焊机变位机、双座式焊机变位机。在国际领域，各种各样的焊接变位机的产品有百余种。从技术角度来看，有普通型的，有无隙传动伺服控制型的。焊接变位机的额定负荷范围也从0.1KN至18000KN应有尽有。可以这么说，焊接变位机是一个品种多，拥有较高技术水平，产品型号齐全的产品。

国外在焊接变位机领域比较著名的公司有德国Severt公司、美国Aroson 公司、德国CLOOS公司、日本松下公司。这些公司大多生产伺服控制与机器人配套的焊接变位机，这些变位机最大的优点就是精准的数字控制，这使得工件的焊接加工位置变得绝对可控，从而大大提高了加工质量，减少了施焊时间，改善了操作工人的工作条件。

第二章焊接变位机的主要性能及结构

焊接变位机，是在焊接作业中，将焊件回转并倾斜，使焊件上的焊缝置于有利于施焊的位置的焊件变位机械。焊接变位机主要用于机架、机座、机壳、封头等非长型焊件的翻转变位，同时还可用于装配、切割、检验、打磨、喷漆等作业。焊接变位机主要实现工作台的正反回转，并可无级调速，在最大承载条件下保持其回转速度的波动不超过5%。变位机能自动倾斜工作台而不抖动、倾覆，并有限位、自锁功能，并且其回转速度无级调速，变速范围大，调速精度高。

2.1一般焊接设备应具备的性能

1）焊件、焊机变位设备要具有较宽的调速范围，稳定的焊接运行速度以及良好的结构刚度。

2）对不同尺寸、不同形状的焊件要有一定的适用范围。

3）传动链中，应具备一级反行程自锁传动，以避免动力源突然切断。

4）与焊接机器人和精密焊接配合的焊件变位设备，其到位精度（点位控制）和运行轨迹精度（轨迹控制）应视焊件大小、工艺方法控制在0.1~3mm，最高达到0.01mm。

5）回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。

6）良好的接电、接水、接气设施以及导热和通风性能。

7）整体结构要有良好的密封性，以避免焊接飞溅的损伤，对散落其上的焊渣，药皮等脏物应易清除。

8）焊接变位设备要有联动控制接口和相应的自保护性能，以利于集中控制，相互协调动作。