無錫太湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目：60噸焊接變位機設(shè)計信機系機械工程及自動化專業(yè)學(xué)號：0923237學(xué)生姓名：朱斌指導(dǎo)教師：尤麗華（職稱：教授）（職稱：）2012年11月25日課題來源本課題來自無錫華聯(lián)精工機械有限公司的生產(chǎn)實際。目前機械行業(yè)，特別是鍋爐行業(yè)有大量的管和板的焊接，管子和板的接合處為環(huán)縫焊接，為適應(yīng)自動焊接，管與板要自轉(zhuǎn)，同時要傾斜45度，滿足船形焊接，要求設(shè)計該設(shè)備。科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等）在焊接過程中，我們經(jīng)常會遇到焊接變位以及選擇合適的焊接位置的情況，為了解決這一問題，焊接變位機就理所應(yīng)當(dāng)?shù)某霈F(xiàn)。它可以通過工作臺的回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，使待焊處置于合適位置，很好的和焊接設(shè)備結(jié)合使用，實現(xiàn)焊接的自動化，機械化，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。概括來講，焊接變位機就是移動工件，使之待焊部位處于合適的位置的焊接輔助設(shè)備?，F(xiàn)在我國生產(chǎn)變焊接的廠家已經(jīng)不少，但都不成規(guī)模。以變位機為主導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)展起來的企業(yè)，尚未形成。天津鼎盛公司工程機械有限公司、無錫市陽通機械設(shè)備有限公司、長沙海普公司、威達自動化設(shè)備有限公司等單位生產(chǎn)的變位機在國內(nèi)占有較大市場。到2010年，國內(nèi)已開發(fā)的變位機產(chǎn)品約130余種規(guī)格。然而在國際上，包括各種功能的產(chǎn)品在內(nèi)，有百余種系列。在技術(shù)上有普通型的，有無隙傳動伺服控制型的；產(chǎn)品的額定負荷范圍達到0.1KN18000KN。在先進工業(yè)國家，焊接變位機已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，并由專門廠家生產(chǎn)，技術(shù)指標(biāo)先進，品種規(guī)格齊全，不僅有各種結(jié)構(gòu)形式的通用焊接變位機，也有配合焊接機器人使用的高精度變位機。比較有名的國外公司有：瑞典的ESAB、意大利的ANSALDO、德國的CL00S、奧地利的IGM、美國的LINCOLN和日本的機械株式會社。他們的產(chǎn)品，我國都有引進，其中以引進ESAB公司的較多，蘭州石油化工機器廠在1991年就引進了該公司生產(chǎn)的30t焊接變位機；四川東方鍋爐廠為了核電站反應(yīng)容器的生產(chǎn)，1997年也從該公司引進了100t的焊接變位機，長春焊機廠還從日本引進了生產(chǎn)焊接變位機的技術(shù)。配合焊接機器人使用的焊接變位機，在我國幾乎都是作為焊接柔性加工單元(FMC)和柔性加工系統(tǒng)(FMS)的組成部分一并引進的。據(jù)1995年的不完全統(tǒng)計，已引進約200多臺，主要用于汽車、工程機械等有關(guān)結(jié)構(gòu)的焊接。我國引進的焊機器人柔性加工單元中的變位機，也是針對特定產(chǎn)品研制的，因此價格較昂貴，而技術(shù)培訓(xùn)及售后服務(wù)卻不理想。在技術(shù)方面，我國許多工廠引進的弧焊機器人系統(tǒng)己具有機器人與變位機協(xié)調(diào)運動的功能。這對一些空間曲線或較復(fù)雜的焊縫可以始終保持在最佳位置下進行焊接，以提高焊接質(zhì)量，并能一次起弧就焊完整條焊縫，以提高效率。但是有關(guān)技術(shù)卻往往為外方廠家所壟斷，我們并不掌握。從提高我國焊接生產(chǎn)機械化與自動化水平的角度出發(fā)，必須加大科研投入，研制高性能的焊接機器人與配套變位設(shè)備，力求在自動化焊接領(lǐng)域在國際上占有一席之地。研究內(nèi)容本焊接變位機由工作平臺、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、機座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置組成。工作臺它用于工件的停放和固定。在臺面上開溝槽，表面經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀處理后增大了摩擦，一方面配合夾具固定工件，一方面也增大了表面的摩擦。工作盤為直徑3000的圓盤用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成，在受力部位作了加強處理；退火處理，消除應(yīng)力后加工。工作盤固定在專業(yè)回轉(zhuǎn)體上，保證穩(wěn)定地承載和回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)工作臺固定在大型回轉(zhuǎn)支承上，保證額定載荷下的承載及回轉(zhuǎn)平衡；回轉(zhuǎn)機構(gòu)用于帶動工件旋轉(zhuǎn)，便于焊頭對工件進行環(huán)形焊接。工作臺底部采用型材焊接成形，在受力部位作加強處理，工作臺焊后進行去應(yīng)力處理，變形小。工作臺固定在回轉(zhuǎn)支承上，從而保證穩(wěn)定回轉(zhuǎn)。采用回轉(zhuǎn)支承承載，固有承載能力大，回轉(zhuǎn)精度高的特點。轉(zhuǎn)支承采用“單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承”（型號為012.60.2000.）由專業(yè)廠家生產(chǎn)。具有結(jié)構(gòu)合理、剛性好、自重輕、壽命長等優(yōu)點。工作臺的回轉(zhuǎn)由交流電機通過雙級擺線針輪減速器驅(qū)動，減速器輸出小齒輪與回轉(zhuǎn)嚙合，從而驅(qū)動工作臺回轉(zhuǎn)。驅(qū)動小齒輪采用40Cr材質(zhì)，并經(jīng)調(diào)質(zhì)，齒面淬火處理，從而滿足高強度的傳遞使用。驅(qū)動采用交流變頻無極調(diào)速，范圍廣，以保證在較寬調(diào)速范圍內(nèi)的恒扭矩輸出。整個回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝在箱型結(jié)構(gòu)的橫梁翻轉(zhuǎn)框上，橫梁對工件進行支撐承載，并將工件的重量通過橫梁傳遞到兩邊立柱支架上，能承受大的沖擊載荷和扭曲力。采用箱型機構(gòu)可以有效承載和抗扭能力。翻轉(zhuǎn)機構(gòu)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)可使工件產(chǎn)生俯仰運動，改變工件的位置便于焊接；采用圓弧硬齒面蝸輪蝸桿減速器具有承載能力大，看沖擊能力強的特點，但成本是普通蝸輪蝸桿減速器的2-3倍。翻轉(zhuǎn)工作原理：電磁制動電機-減速器-齒輪-大齒盤-工件，由大直徑和大模數(shù)的雙齒盤才實現(xiàn)工件的翻轉(zhuǎn)，平穩(wěn)可靠、承載效果好。翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的小齒輪與傘齒嚙合，驅(qū)動機構(gòu)翻轉(zhuǎn)；底座機架采用型材焊接而成結(jié)構(gòu)牢固可靠，是整個設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)為了保證強度，我們將底座聯(lián)接為整體，內(nèi)部行腔根據(jù)受力的情況焊接加強筋；底座的延伸支架腿長度應(yīng)該達到超過其最大重心距的要求工作機需要電動機輸入功率才能工作一般原動機與工作機不直接相連，而是通過在兩者之間設(shè)置一個中間裝置，稱這個中間裝置為傳動裝置簡稱傳動；在機械中，傳動裝置的功用是根據(jù)工作機的工作提要實現(xiàn)某種減速、增速、變速、或改變運動形式的功能。工程實踐表明，傳動裝置是機械中重要的組成部分，在整機的成本和重量中占有很大的比重，并在很大程度上決定整機的技術(shù)性能和運轉(zhuǎn)費用。因此，正確設(shè)計傳動裝置對保證整機的技術(shù)性能和質(zhì)量指標(biāo)都具有相當(dāng)重要的意義。根據(jù)工作原理的不同，傳動分為兩類：機械傳動和電傳動。選擇傳動形式時，應(yīng)當(dāng)考慮的主要指標(biāo)功率、效率、運動性能、外形尺寸、重量、生產(chǎn)率和成本等?，F(xiàn)分別闡述如下：功率每種傳動所傳遞的功率大小與該傳動的工作原理、承載能力、工作速度、效率、材料和制造精度等因素有關(guān)。一般來說，嚙合傳動傳遞的功率高于摩擦傳動傳遞的功率，但是嚙合傳動中蝸桿傳動則因材料關(guān)系也不能傳遞大的功率。效率效率是評定傳動質(zhì)量指標(biāo)的一個重要參數(shù)。高的效率意味著節(jié)約動力。傳動效率低，一般不宜傳遞大的功率。通常嚙合傳動的效率高于摩擦傳動，但普通圓柱蝸桿的傳動可能低于摩擦傳動。速度速度是傳動裝置的一個主要運動特性。提高傳動的速度是機械的主要發(fā)展方向之一。影響速度的因素有動載荷和制造精度等。傳動比傳動比是傳動裝置的又一種運動特性。每種傳動因受外形尺寸或承載能力的影響限制，均有各自適用的最大傳動比值。此外，還應(yīng)考慮傳動比值的準(zhǔn)確性問題。對于要求精確傳動比的機械，不用摩擦傳動而采用嚙合傳動。外廓尺寸、重量及成本傳動裝置的外廓尺寸和重量與傳動零件材料的機械性和容許傳遞速度、容許傳遞功率密切相關(guān)。在上述條件確定下，單極傳動的外廓尺寸和重量主要取決于傳動形式。一般來說嚙合傳動比摩擦傳動輕巧，但成本高。嚙合傳動中，蝸桿程度和一些內(nèi)嚙合行星傳動的尺寸和重量通常小。機構(gòu)預(yù)期壽命機構(gòu)預(yù)期使用壽命為10年，每天兩班制，全年工作300個工作日記則其使用壽命為10*300*2*8=4800小時?？傊?，綜合考慮各種情況，得出一個最優(yōu)設(shè)計方案，設(shè)計一個符合實際情況的焊接變位機。擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析通過對輸煤系統(tǒng)的實地考察，總結(jié)得出輸60噸焊接變位機的基本結(jié)構(gòu)，工作方式與原理。然后根據(jù)考察的結(jié)果，再查閱相關(guān)書籍，確定基本的設(shè)計參數(shù)，進行初步的三維建模。交由指導(dǎo)老師檢查，修改。完成后，再對主要載荷部件進行校核。最后出主要零件的零件圖，編寫設(shè)計說明書?？尚行苑治觯何覈附虞o助設(shè)備與器具制造行業(yè)前景分析我國焊接工藝裝備制造行業(yè)起步較晚，直到二十世紀(jì)70年代初才在上海、成都、長春等地陸續(xù)建成一批專門生產(chǎn)焊接工藝設(shè)備的制造廠。進入80年代，隨著國內(nèi)焊接工藝裝備需用量的日益增長，各地又相繼成立多家中小型焊接裝備生產(chǎn)廠。近期又新建成或改建具有一定規(guī)模的焊接裝備生產(chǎn)企業(yè)。迄今，我國已有24加焊接裝備生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)量2000萬元以上的已有10多家。有些企業(yè)發(fā)展速度較快，并已具有較大的規(guī)模，有些焊接設(shè)備已實現(xiàn)批量生產(chǎn)。研究計劃及預(yù)期成果本焊接變位機由工作平臺、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、機座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置組成。此焊接變位機可解決鍋爐行業(yè)有大量的管和板的焊接，管子和板的焊接問題，主要體現(xiàn)在下面幾個方面：穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均一性焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度等對焊接結(jié)果起決定