台式焊接变位机设计说明书

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第一章焊接变位机械性能及结构

1.1 焊接变位机械概述

焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装置。焊接变位机械可分为三大类：（1）焊件变位机械：包括焊接变位机、焊接滚轮架、焊接回转台和焊接翻转机。（2）焊机变位机械：包括焊接操作机和电渣焊立架。（3）焊工变位机械：包括焊工升降机等。

焊接变位机（positioner）是将工件回转、倾斜，使工件上的焊缝置于有利施焊位置的焊件变位机械。它主要用于机架、机座、法兰、封头等非长形工件的翻转变位和焊接，也可用于装配、切割、检验等。焊接滚轮架（turning rolls）是借助主动滚轮与工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械。它主要用于筒形工件的装配与焊接，是锅炉容器生产中的常用工艺装备。

焊接回转台（welding turntable）是一种简化的变位机，它将工件绕垂直轴回转或者固定某一角度倾斜回转，主要用于回转体工件的焊接、堆焊与切割。

焊接翻转机（welding tilter）是将工件绕水平轴转动或倾斜，使之处于有利装焊位置的焊件变位机。它主要适用于梁柱、框架、椭圆容器等的焊接。

焊接操作机（manipulator）的作用是将焊机机头准确地送到并保持

在待焊位置，或以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊机机头。焊接操作机与变位机、滚轮架等配合使用，可完成纵缝、环缝、螺旋缝的焊接，还可以用于自动堆焊、切割、探伤、打磨、喷漆等作业。1.2 焊接变位机械具有的性能

1）焊件变位机械和焊机变位机械要有较宽的调速范围，稳定的焊接运行速度，以及良好的结构刚度。

2）对尺寸和形状各异的焊件，要有一定的适用性。

3）在传动链中，应具有一级反行程自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件因重力作用而发生事故。

4）与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件变位机械，视焊件大小和工艺方法的不同，其到位精度（点位控制）和运行轨迹精度（轮廓控制）应控制在0.1~2mm之间，最高精度应可达0.01mm。5）回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。

6）有良好的接电、接水、接气设施，以及导热和通风性能。

7）整个结构要有良好的密闭性，以免焊接飞溅物的损伤，对散落在其上的焊渣、药皮等赃物，应易被清除。

8）焊接变位机械要有联动控制接口和相应的自保护功能，以便集中控制和相互协调动作。

9）工作台面上应刻有安装基线，并设有安装槽孔，能方便地安装各种定位器和夹紧机构。

10）兼做装配用的焊件变位机械，其工作台面要有较高的强度和抗冲击性能。

11）用于电子束焊、等离子弧焊、激光焊和钎焊的焊件变位机械，应满足导电、隔磁、绝缘等方面的要求。

第二章焊接变位级的方案设计

2.1设计方案

1）设计要求，技术要求

2）回转机构的确定

由于工作台回转速度低，额定功率低，故可取手柄传动;因传动比比较大，由直流电动机经一级皮带和一级锥齿轮传动。

3）倾斜机构的确定

工作台的倾斜是为了使工件定位，其倾斜运动一般是电动机经减速器

减速后通过扇形齿轮带动工作台倾斜。因此次设计的载重量不是很大，故采用人工手柄带动，通过旋转机构在O O-45O范围调节，以适应工件在倾斜位置施焊。

4）机构预期寿命估算

机构预期使用寿命为5年，由于变位机上面焊件不可能总是在全自动化条件下焊接及安装和取放，即不是连续工作，则按运行时间按工作时间的50%计算。以每天两班制，全年工作300个工作日记则其使用寿命为5x300x2x8x50%=12000小时。

据《焊接工装夹具及变位机械图册》初步设计焊接变位机简图,如图1-2所示

传动简图

图1-2 台式焊接变位机简图

2.2回转机构设计

1）方案确定

焊接变位机工作台的回转运动，多采用直流电动机驱动。工作台的回转运动应具有较宽的调速范围，国产变位机的调速比一般为1:33左右；国外产品一般为1:40，有的甚至达1:200。工作台回转时，速度应平稳均匀，在最大载荷下的速度波动不得超过5%。本设计主要针

对10kg焊接变位机机构进行设计，该设计要求焊接变位机的载重量

为10kg，工作台回转速度为15～500r/min，工作台倾斜角度00～450。

2) 原始数据

3) 工作条件

每天工作8小时，环境温度30度，一年工作300天使用寿命5年，载荷平稳，环境清洁，有较好的通风条件。

4) 电机的选择

根据此焊接变位机的特点，选用直流电动机 SY L-5，额定功率为38W,满载转速为500r/min。

5) V 带的设计及计算

a.确定计算功率 P C由表9.21[1]查得K A=1.2

P C=K A P=1.2×38×10-3Kw=0.0456KW

b.选取普通V带型号

根据P A=0.0456KW和n1=500r/min,由图9.13[2]确定为Y型带

c.确定带轮基准直径

小带轮的基准直径为d1＝42 mm，小带轮的转速n1=500r/min

大带轮的基准直径d2＝72 mm，大带轮的转速n2=291.67r/min

实际传动比 i＝＝1.71

从动轮的转速为n2＝＝500／1.71＝292.40 r/min

误差：△n2所以＝-0.2%

所以误差在±5%之内，为允许值。

d.验算带速V

V=d 1n 1/60×1000=×42×500/60×1000 m/s=10.99m/s 带速在5-25m/s 范围内。

e. 确定带的基准长度 L d 和传动中心距 a

由于此焊接变位机具有升降运动。摇动升降机构手柄，使得升降锥齿轮副转动，由于大锥齿轮以螺母的方式与升降丝杠想啮合，故带动旋转机构沿导向轴和燕尾槽垂直升降。顶针的升降可通过转动顶针机构省的小手柄，带动与齿条想啮合的齿轮转动，从而使得顶针机构沿导杆上下升降。所以带的基准长度和传动中心距根据升降高度来更换带长，从而确定带长。

按结构设计要求初定中心距为a 0=220 mm 0.7（d 1+d 2） a 0 2(d 1+d 2) 故79.8 a 0 228 带长L 0

L 0 = 2a 0+(d 1+d 2)2+(d 2−d 1

)2

4a 0

=620mm

由表9.4[3]选取基准长度L d =630mm 实际中心距a

此结构中心距距可调整 a a 0+

L d −L 0

2

=[220+

630−620

2

] mm

=225 mm f.验算小带轮包角