0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)【含4張CAD圖紙+PDF圖】

0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)【含4張CAD圖紙+PDF圖】,含4張CAD圖紙+PDF圖,0.5,電控伸臂式,焊接,變位,設(shè)計(jì),CAD,圖紙,PDF 遼寧省高等教育自學(xué)考試 數(shù)控技術(shù) 專業(yè)(本科段) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文) 設(shè)計(jì)題目: 0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 助學(xué)單位 姓 名 準(zhǔn)考證號 指導(dǎo)教師 張 鐳 2012年 09月 29日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 助學(xué)單位: 專業(yè):數(shù)控技術(shù) 姓名: 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目: 0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容: （1）0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)總體方案設(shè)計(jì) （2）0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （3）0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)主要部件圖設(shè)計(jì) （4）0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)電控制原理設(shè)計(jì) （5）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（12000字以上） 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)專題部分: 指導(dǎo)教師: 簽 字 2012年 10月 30日 助學(xué)單位 負(fù) 責(zé) 人: 簽 字 2009年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)教師意見書 學(xué)生姓名 準(zhǔn)考證號 100108100231 助學(xué)單位 設(shè)計(jì)(論文)題目 0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 評語: 該同學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為“0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)”，題目來自于企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。 該生按時完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的全部設(shè)計(jì)任務(wù)。 所設(shè)計(jì)的0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)總體方案可行，能夠?qū)崿F(xiàn)要求功能；機(jī)械部分裝配圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本正確，能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的基本功能；零件圖設(shè)計(jì)基本正確，圖紙標(biāo)注需要進(jìn)一步完善；微機(jī)控制系統(tǒng)硬件原理圖基本正確，能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的控制功能。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書內(nèi)容完整，基本上符合要求；該生的畢業(yè)設(shè)計(jì)全部內(nèi)容都是應(yīng)用計(jì)算機(jī)來完成，說明該生有一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。 同意該生參加數(shù)控技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 指導(dǎo)教師 職 稱 工作單位 東北大學(xué) 日期 2013.09.20 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評閱人意見書 學(xué)生姓名 準(zhǔn)考證號 100108100231 助學(xué)單位 設(shè)計(jì)(論文)題目 0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 評語: 該同學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為“0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)”，題目為數(shù)控技術(shù)類型，符合數(shù)控技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)“0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì)”總體方案正確，能夠?qū)崿F(xiàn)要求功能；機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本正確，可以完成預(yù)定動作；零件圖設(shè)計(jì)基本正確；微機(jī)控制系統(tǒng)硬件原理圖能夠?qū)崿F(xiàn)最基本的功能。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書內(nèi)容完整，基本上符合要求；該生的畢業(yè)設(shè)計(jì)全部內(nèi)容都是應(yīng)用計(jì)算機(jī)來完成，說明該生有一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。 同意該生參加數(shù)控技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 評閱人姓名 職稱 工作單位 東北大學(xué) 日期 2011.09.20 東 北 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯成績評定 東北大學(xué)高等教育自學(xué)考試 數(shù)控技術(shù) 專業(yè)指導(dǎo)委員會畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辨委員會于2011年 月 日審查了學(xué)生 的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)。 設(shè)計(jì)（論文）題目：0.5t電控伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 設(shè)計(jì)（論文）說明書共 頁，設(shè)計(jì)圖紙 張。 指導(dǎo)教師： 張鐳 評閱人： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會意見： 成績： 東北大學(xué)高等教育自學(xué)考試 專業(yè) 指導(dǎo)委員會畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會 主任委員： 簽字 年 月 日 0.5t 伸臂式焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì) 作 者 姓 名： 王興 指 導(dǎo) 教 師： 張鐳 副教授 單 位 名 稱： 機(jī)械工程與自動化 專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械工程及自動化 東 北 大 學(xué) 2011 年 6 月 0.5 t arms outstretched type welding machine design of displacement by Wang Xing Supervisor: Zhang Lei Northeastern University June 2011 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)  畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 任務(wù)書 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 0.5 噸機(jī)械伸臂式焊接變位機(jī)設(shè)計(jì) 基本內(nèi)容： （1）0.5t 機(jī)械伸臂式焊接變位機(jī)機(jī)械傳動方案設(shè)計(jì)（A1 圖 1 張） （2）焊接變位機(jī)總裝配圖設(shè)計(jì)（A0 圖 1 張）； （3）主回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)裝配圖設(shè)計(jì)（A0 圖 1 張）； （4）部分主要零部件設(shè)計(jì)圖（A0 圖 1 張） （5）電控原理圖及其控制順序設(shè)計(jì)（A1 圖 2 張）； （5）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份（12000 字以上）； （6）相關(guān)外文文獻(xiàn)翻譯一份 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 題目： 基本內(nèi)容： 學(xué)生接受畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目日期 第 周 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 - i - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 摘  要 焊接變位機(jī)運(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是焊接變位機(jī)方案設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，而焊接變位機(jī)運(yùn)動 自由度的確定是其前提條件。焊接變位機(jī)的關(guān)鍵是對變位機(jī)進(jìn)行最佳位置焊接所需要的 運(yùn)動自由度的設(shè)計(jì)，如平動或轉(zhuǎn)動的設(shè)計(jì)。 伸臂式焊接變位機(jī)是將工件回轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)，以便使工件上的焊縫置于水平和船形位置 的機(jī)械裝置。伸臂式焊接變位機(jī)是應(yīng)用最廣泛的一種焊接變位機(jī)，載重量一般不超過 1 噸。伸臂式焊接變位機(jī)的主體部分是翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、底座。本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)翻 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的減速裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的減速裝置、。以及個部分和零件的個參數(shù)的選擇。伸臂 式焊接變位機(jī) 焊接變位機(jī)有利于實(shí)現(xiàn)最佳位置的焊接過程。提高工作效率、降低疲勞強(qiáng)度并達(dá)到 良好的焊縫成型。 關(guān)鍵詞： 伸臂式焊接變位機(jī)；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) - ii - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abtract Abstract Abstract is …The welding dislodgement machine kinematic scheme design is the core content of the welds dislodgement machine plan design. But the welds dislodgement machine movement degree lf freedom is the prerequisite situation. The key of welding dislodgement machine is the design of movement degree in the best position welding, such as plate or rotation design. Stretching arm-the welding dislodgement machine is rotating and turning over the specimens, in order to set the welded joint to the horizontal and the hull shape position mechanism. Stretching arm-welding dislodgement machine is the one kind lf the most applied widespread welding dislodgement machine, the load-carrying capacity generally does not surpass one ton. The stretching arm-welding dislodgement machine main body part is turning over the organization, rotation organization, foundation. This design is mainly the design of the decelerating device in the turning over organization and rotating organization, as well as part and components parameter choice. Stretching arm-welding dislodgement machine is advantageous to the realization the best position welding process, improves the working efficiency, reduces the fatigue strength and achieves the good welded joint shape. Key words: stretching arm-welding dislodgement machine; turning over organization; rotation organization - iii - 目  錄 摘要..................................................................................................................................Ⅰ Abstract..........................................................................................................................Ⅱ 第一章 緒論.......................................................................................................................1 1.1 本課題的目的和意義..................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)......................................................................................2 1.3 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容……………..........................................................................................4 1.4 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)......................................................................................................4 1.5 總體設(shè)計(jì)方案………………………………………………………………………..5 第二章 二維繪圖…………………..................................................................................6 2.1 我國工程圖學(xué)發(fā)展簡介..............................................................................................6 2.2 計(jì)算機(jī)繪圖發(fā)展概況..................................................................................................7 2.3 計(jì)算機(jī)繪圖軟件介紹…..............................................................................................7 2.3.1 二維繪圖CAXA電子圖版簡介................................................................................8 第三章 設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案的確定………………………………………….………10 3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………….....................................................................................10 3.2 總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容……………….........................................................................10 3.2.1 系統(tǒng)運(yùn)動方式的確定..............................................................................................10 3.2.2 機(jī)構(gòu)傳動方式的確定..............................................................................................11 3.2.3 焊接機(jī)的種類和選擇..............................................................................................11 第四章 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算..........................................................................................26 4.1 選擇電動機(jī)….............................................................................................................26 4.2 高速級渦輪蝸桿設(shè)計(jì).................................................................................................27 4.3 低速級渦輪蝸桿設(shè)計(jì).................................................................................................29 第五章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析…………………………………………………………….32 5.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.............................................................................................................32 5.1 環(huán)境保護(hù)分析.............................................................................................................32 結(jié)論 ……………………………………………………………………………………..33 致謝 ……………………………………………………………………………………..34 參 考 文 獻(xiàn)......................................................................................................................35 附錄A：外文資料原文………………………………………………………………….36 附錄B：外文資料翻譯………………………………………………………………….46 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 章 緒論 第1章 1.1 本課題的目的和意義  緒論 在 焊 接 生 產(chǎn) 中 ， 經(jīng) 常 會 遇 到 焊 接 變 位 及 選 擇 合 適 的 焊 接 位 置 的 情 況 ， 針 對 這 些 實(shí) 際 需 要 ， 我 們 設(shè) 計(jì) 研 發(fā) 了 焊 接 變 位 機(jī) ， 它 可 以 通 過 工 作 臺 的 回 轉(zhuǎn) 和 傾 斜 ， 使 焊 縫 處 于 易 焊 位 置 。 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 了 焊 接 的 效 率 和 焊 接 質(zhì) 量 。 焊 接 變 位 機(jī) 可 以 應(yīng) 用 于 化 工 ， 鍋 爐 ， 壓 力 容 器 ， 電 機(jī) 電 器 ， 鐵 路 交 通 ， 冶 金 等 工 業(yè) 部 門 的 自 動 焊 接 系 統(tǒng) 。 在 我 國 ， 焊 接 變 位 機(jī) 也 已 悄 然 成 為 制 造 業(yè) 的 一 種 不 可 缺 少 的 設(shè) 備 ， 在 焊 接 領(lǐng) 域 把 他 劃 為 焊 接 輔 機(jī) 。 近 十 年 來 ， 這 一 產(chǎn) 品 在 我 國 工 程 機(jī) 械 行 業(yè) ， 有 了 較 大 的 發(fā) 展 ， 并 獲 得 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 使 用 焊 接 變 位 機(jī) 械 可 縮 短 焊 接 輔 助 時 間 ， 提 高 勞 動 生 產(chǎn) 率 ， 減 輕 工 人 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 。 隨 著 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 不 斷 向 智 能 化 發(fā) 展 ， 動 控 制 和 信 息 技 術(shù) 在 制 造 業(yè) 中 的 廣 泛 應(yīng) 用 ， 焊 接 變 位 機(jī) 也 朝 著 智 能 化 、 多 功 能 化 、 大 型 化 、 集 成 化 、 高 精 度 、 高 可 靠 度 方 向 發(fā) 展 。 本 設(shè) 計(jì) 針 對 大 型 工 件 裝 配 和 焊 接 ， 說 明 了 升 降 式 焊 接 變 位 機(jī) 的 組 成 及 結(jié) 構(gòu) 。 其 中 它 的 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 和 傾 斜 機(jī) 構(gòu) 是 本 次 設(shè) 計(jì) 的 核 心 部 分 ， 主 要 涉 及 到 齒 輪 傳 動 設(shè) 計(jì) 及 軸 的 設(shè) 計(jì) 與 校 核 等 。 焊 接 生 產(chǎn) 與 國 民 經(jīng) 濟(jì) 的 發(fā) 展 密 切 相 關(guān) ， 差 不 多 所 有 的 工 業(yè) 生 產(chǎn) 部 門 ， 從 航 空 、 航 天 到 海 洋 工 程 ， 從 發(fā) 電 設(shè) 備 到 家 用 電 器 ， 從 火 車 、 汽 車 到 摩 托 車 、 自 行 車 ， 從 萬 噸 水 壓 機(jī) 到 兒 童 玩 具 都 無 不 與 焊 接 相 關(guān) 。 焊 接 生 產(chǎn) 水 平 的 高 低 會 直 接 影 響 機(jī) 械 制 造 業(yè) 發(fā) 展 的 速 度 。 我 國 鋼 產(chǎn) 量 已 經(jīng) 超 過 1 億 噸 ， 近 十 年 內(nèi) 焊 接 結(jié) 構(gòu) 的 用 鋼 量 將 從 目 前 的 35% 提 高 到 96%以 上 。 焊 接 生 產(chǎn) 的 效 率 和 質(zhì) 量 問 題 己 經(jīng) 非 常 突 出 的 擺 在 我 們 焊 接 工 作 者 的 面 前 。 因 此 ， 近 年 來 焊 接 變 位 機(jī) 得 到 國 內(nèi) 工 程 機(jī) 械 行 業(yè) 的 廣 泛 共 識 ， 對 這 方 面 的 投 入 都 在 加 大 。 - 1 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 章 緒論 焊接變位機(jī)是一種焊接輔助設(shè)備，它與焊接操作機(jī)、焊接滾輪架并稱為焊接輔助設(shè) 備中三大機(jī)。焊接變位機(jī)是應(yīng)焊接行業(yè)的機(jī)械化、自動化發(fā)展需要而產(chǎn)生的。焊接變位 機(jī)作為一種焊接配套設(shè)備，用于管子橫向?qū)雍附樱茏优c法蘭內(nèi)外環(huán)縫焊接，管子對 管子全位置焊接。焊接變位機(jī)可水平翻轉(zhuǎn)角度，通過工作臺的回轉(zhuǎn)及翻轉(zhuǎn)運(yùn)動使工件上 焊縫處于最理想的位置進(jìn)行焊接，從而大大提高焊縫質(zhì)量，減輕焊工勞動強(qiáng)度，尤其是 適合焊接各種軸類、盤類、筒體等回轉(zhuǎn)工件的理想設(shè)備。 本設(shè)計(jì)分析了解國內(nèi)外焊接變位機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r、以及焊接變位機(jī)在焊接機(jī)器人中的 應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一種 0.5 噸伸臂式焊接變位機(jī)。該變位機(jī)具有兩個自由度，有兩套獨(dú)立的 驅(qū)動和傳動裝置。可以方便實(shí)現(xiàn)工件的旋轉(zhuǎn)和傾斜翻轉(zhuǎn)，從而能使焊縫變化到平焊位置 或“船形”位置。文中對驅(qū)動力的計(jì)算、機(jī)架的設(shè)計(jì)進(jìn)行了說明，尤其是對傳動裝置的設(shè) 計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)說明。 本焊接變位機(jī)采用直流電機(jī)—減速機(jī)驅(qū)動工作臺回轉(zhuǎn)并傾斜，具有運(yùn)動精度高、慣 量小、制動性和穩(wěn)定性好，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，方便實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。批量生產(chǎn)可獲得 比較高的經(jīng)濟(jì)效益。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài) 目前，國外先進(jìn)國家設(shè)計(jì)制造的弧焊機(jī)器人大都與多軸數(shù)控變位機(jī)的使用協(xié)調(diào)。這些數(shù) 控變位機(jī)都是全伺服控制，或者通過它們自身的精密控制器，或者和機(jī)器人一起，利用 機(jī)器人的控制器進(jìn)行控制。這些變位機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是數(shù)字控制，自由編程設(shè)定工作區(qū) 內(nèi)所有施焊位置，同步操縱被焊工件，以與機(jī)器人上的焊槍相協(xié)調(diào)。這使得工件位置絕 對可控，減少了施焊時間，并改善了工人勞動條件焊接變位機(jī)按自由度數(shù)可分為單軸、 兩軸、三軸變位機(jī)。單軸焊接數(shù)控變位機(jī)械只有一根回轉(zhuǎn)軸，使工件回轉(zhuǎn)。例如日本株 式會社生產(chǎn) OT-10 型單軸焊接變位機(jī)；目前應(yīng)用最廣泛的是兩軸變位機(jī)械，此兩軸是 指使工作臺回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)主軸和使工作臺俯仰的傾軸；而三軸變位機(jī)通常都是多加一根升 降軸，也有的是加一條可水平移動的導(dǎo)軌。兩軸單座式如日本松本株式會社的 PRK,PRC 型，它采用旋轉(zhuǎn)編碼器測位，工作臺轉(zhuǎn)速可調(diào)，能夠測出與機(jī)器人聯(lián)動的位置，并根據(jù) 機(jī)器人和控制裝置發(fā)來的指令進(jìn)行一些特定位置的位。松本株式會社生產(chǎn)的兩軸雙座式 變位機(jī)，也可與弧焊機(jī)器人配合使用。三軸數(shù)控變位機(jī)如歐洲最大的焊接變位機(jī)械制造 - 2 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 章 緒論 公司 BODE 生產(chǎn)的可升降雙座式數(shù)控焊接變位機(jī)，這種變位機(jī)可與機(jī)器人接口，可升 降、回轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)。 當(dāng)前世界各國在發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)方面有三條不同的道路： (1)機(jī)器人制造廠商以開發(fā)新型機(jī)器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，而各行業(yè) 需要的機(jī)器人成套系統(tǒng)，一般由其子公司或社會上的工程公司來設(shè)計(jì)制造，并完成交鑰 匙工程(暫稱為“日本模式”）； (2)機(jī)器人制造廠商自己既生產(chǎn)機(jī)器人又設(shè)計(jì)制造用戶所需要的系統(tǒng)，完成交鑰匙 工程(暫稱為“歐洲模式”）； (3)本國基本不生產(chǎn)一般工業(yè)機(jī)器人，企業(yè)需要的機(jī)器人系統(tǒng)由工程公司用進(jìn)口的 機(jī)器人自行設(shè)計(jì)制造外圍設(shè)備并成套，完成交鑰匙工程(暫稱為“美國模式”)。 以上所述的國外先進(jìn)工業(yè)國家的數(shù)控焊接變位機(jī)有的可與弧焊機(jī)器人同步協(xié)調(diào)動 作，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間曲線焊縫的焊接。而在我國，國產(chǎn)數(shù)控焊接變位機(jī)尚處于研究開發(fā)階 段，遠(yuǎn)未形成規(guī)模生產(chǎn)。特別是與弧焊機(jī)器人同步協(xié)調(diào)動作、配合使用的國產(chǎn)數(shù)控焊接 變位機(jī)，更屬空白，有待開發(fā)。 目前我國需要研究我們的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)走什么道路的問題。我們認(rèn)為應(yīng)從“美國模 式”著手，在條件成熟后逐步向“日本模式”靠近?？上驳氖?，我國已經(jīng)形成一批焊接自動 化系統(tǒng)集成工程公司，可以完成焊接機(jī)器人工作站的設(shè)計(jì)、設(shè)備集成與技術(shù)咨詢工作。 現(xiàn)在我國使用的焊接機(jī)器人工作站有近 20％是在國內(nèi)由中國的工程師采用進(jìn)口的機(jī)器 人，配合自行設(shè)計(jì)的外圍設(shè)備而集成的。但是比較復(fù)雜的焊接機(jī)器人生產(chǎn)線或焊接 FMS 大多還需要全套從國外進(jìn)口。今后，應(yīng)促使這些工程公司做大做強(qiáng)，政府應(yīng)以政策鼓勵 企業(yè)采用我國自行成套的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，而我國的工程師應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)和國外的機(jī)器 人廠家和集成公司的合作與技術(shù)交流，使國內(nèi)應(yīng)用的焊接機(jī)器人系統(tǒng)中自行成套的焊接 機(jī)器人工作站迅速增多，促進(jìn)我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的成長。 國內(nèi)在這方面的開發(fā)工作主要有以下幾個方面:哈爾濱焊接研究所目前已完成了包 括 15 臺機(jī)器人在內(nèi)的 11 套弧焊機(jī)器人工作站。其中有為山東推土機(jī)廠的臺車架弧焊機(jī) 器人工作站；為重慶嘉陵機(jī)器廠研制的摩托車車架弧焊機(jī)器人生產(chǎn)線；為白山車門廠研 制的奧迪轎車車門弧焊機(jī)器人工作站等。在這些工作站中，山東推土機(jī)廠的臺車架弧焊 機(jī)器人工作站是目前國內(nèi)最復(fù)雜的弧焊機(jī)器人土作站，它包括一臺弧焊機(jī)器人、一臺可 自由編程和任意定位的兩自由度的機(jī)器人平移機(jī)構(gòu)、夾具及其驅(qū)動液壓站、兩套雙頭同 步驅(qū)動翻轉(zhuǎn)變位機(jī)、工作站協(xié)調(diào)總控系統(tǒng)。 - 3 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 章 緒論 變位機(jī)可以使工件上的接縫處于理想的船形位置或平焊位置進(jìn)行焊接，是提高焊接 效率和質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度的有效廉價(jià)工具。企業(yè)在沒有進(jìn)入自動化焊接階段，就應(yīng)大 力推廣應(yīng)用變位機(jī)。一般變位機(jī)有兩個回轉(zhuǎn)軸，有電動的也有手動的，從調(diào)查的 115 家 各類企業(yè)的情況看，總共只有焊接變位機(jī) 750 臺，84％是國產(chǎn)的。可見，變位機(jī)在我國 企業(yè)中的應(yīng)用還不普遍，許多工廠沒有變位機(jī)，工件仍是放在地上焊接。但是，我們在 深入工廠的訪問中也發(fā)現(xiàn)一些應(yīng)用變位機(jī)好的典型，如廈門的林德叉車廠。這個工廠的 焊接車間自動化水平并不高，沒有焊接機(jī)器人，也幾乎沒有什么焊接專機(jī)，但是每個焊 接工位都配備一臺變位機(jī)、一臺小電葫蘆吊車和一臺 CO2 氣體保護(hù)焊機(jī)。這個工廠的 焊接車間可以作為非自動化焊接車間的典范，應(yīng)大力宣傳和推廣他們的經(jīng)驗(yàn)。該企業(yè)充 分利用了我國勞動力成本低的優(yōu)勢，同時用比較低廉的設(shè)備(變位機(jī))解決生產(chǎn)效率、焊 接質(zhì)量和勞動強(qiáng)度的問題。 我想，隨著技術(shù)水平的提高，以及焊接技術(shù)的多樣性，今后多功能、綜合性、智能 化的焊接變位機(jī)會越來越多，但是像伸臂式焊接變位機(jī)這樣單功能的焊接設(shè)備并不會消 失，對于小型企業(yè)、研究單位，這樣的設(shè)備仍然很有用武之地，并且隨著信息技術(shù)的發(fā) 展，智能化改造一臺焊接變位機(jī)的成本會越來越低，今后的產(chǎn)品必定是機(jī)電一體化的。 1.3 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)要完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是“0.5 噸伸臂式焊接變位機(jī)” 。 工作內(nèi)容：（1）伸臂式焊接變位機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)。（2）伸臂式焊接變位機(jī)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì)。其中包括，減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇，電動機(jī)型號的選擇。（3）伸臂式焊接變 位機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。其中包括，減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇，夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 1.4 擬解決的關(guān)鍵技術(shù) 通過以上內(nèi)容可知，要完成伸臂式焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì)我們主要需要解決兩個問題： （1）伸臂旋轉(zhuǎn)減速器的設(shè)計(jì)； （2）工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； （3）電控方案的設(shè)計(jì)。 - 4 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 章 緒論 1.5 總體設(shè)計(jì)方案 0.5 噸伸臂式焊接變位機(jī)要由以下幾部分組成：底座，電動機(jī)，皮帶傳動機(jī)構(gòu)，伸 臂旋轉(zhuǎn)減速器，旋轉(zhuǎn)伸臂，工作臺，工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。其中皮帶傳動機(jī)構(gòu)主要由皮帶和 兩個皮帶輪組成，在設(shè)計(jì)過程中采用皮帶傳動機(jī)構(gòu)主要是為了實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。伸臂旋轉(zhuǎn) 減速器初步計(jì)劃采用兩級渦輪蝸桿傳動來實(shí)現(xiàn)減速。因?yàn)閮杉墱u輪蝸桿傳動有傳動比 大，結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)部包含電動機(jī)和減速機(jī)構(gòu)，電動機(jī)與減速機(jī)通 過皮帶傳動來實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。減速機(jī)構(gòu)同樣采用兩級渦輪蝸桿傳動來實(shí)現(xiàn)減速。在工作 臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中安有測速發(fā)電機(jī)和導(dǎo)電裝置，前者可以進(jìn)行速度反饋，使工作臺能以穩(wěn)定 的焊速回轉(zhuǎn)，以便獲得優(yōu)良的焊縫成形。后者可防止焊接電流通過軸承，齒輪等傳動零 件時起弧，產(chǎn)生“咬傷”零件的現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)過程中，主要內(nèi)容是確定各帶輪的參數(shù)和 渦輪蝸桿的各項(xiàng)參數(shù)以及電動機(jī)的選擇。 - 5 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 二維繪圖 第2章 2.1 我國工程圖學(xué)發(fā)展簡介  二維繪圖 勞動創(chuàng)造了人類文明，在人類文明的發(fā)展史中，也凝聚著我國勞動人民的智慧。作 為世界上工程技術(shù)發(fā)展最早的文明古國之一，我國的工程圖學(xué)的發(fā)展也有著悠久的歷 史。早在春秋時期的《周禮考工記》中，就有了“規(guī)、矩、水、繩墨”等制圖工具的記 載；迄今我國發(fā)現(xiàn)的最古老的一幅建筑施工圖，是戰(zhàn)國時期的一塊“兆域圖”銅版，它 于1977年在河北平山的中山王墓中被發(fā)掘出土，其上用不同粗細(xì)的金屬線畫出了標(biāo)有尺 寸和文字說明的陵墓平面圖，還使用了1:500的比例及正投影法和階梯剖。由宋代的李 誡所著的建筑工程巨著《營造法式》，它的附圖中繪制了大量的平面圖、立面圖、剖視 圖以及透視圖和軸測圖，僅附圖就占了全書的六分之一。還有在明朝宋應(yīng)星所著的《天 工開物》一書中，也繪有大量的立體軸測圖來表達(dá)各種器械的立體形狀和結(jié)構(gòu)?！稜I造 法式》和《天工開物》這兩部書至今還完好的保存在國家歷史博物館中。這些充分展現(xiàn) 了我國古代高水平的制圖技術(shù)。 但在近代，由于歷史的原因，我國的工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相當(dāng)緩慢，因而工程圖 學(xué)的發(fā)展也曾一度止步不前。但建國后，百廢待興，工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)得到迅猛發(fā)展， 工程圖學(xué)也隨之得到了前所未有的進(jìn)步。1959年，新中國的第一個制圖規(guī)范——國家標(biāo) 準(zhǔn)《機(jī)械制圖》由國家科學(xué)技術(shù)委員會頒布。在此以后，隨著生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累， 又對其進(jìn)行了多次修訂，使之不斷完善，技術(shù)水平也不斷提高。但由于“文化大革命” 等歷史條件的限制，這些標(biāo)準(zhǔn)過多地強(qiáng)調(diào)了國內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)，相當(dāng)多的內(nèi)容與國際標(biāo)準(zhǔn)不符。 因此，八十年代，我國又相繼頒布并實(shí)施了一大批有關(guān)制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尤 以1984年經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)局批準(zhǔn)頒布的《機(jī)械制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)最為典型，還有在技術(shù)內(nèi)容上 具有統(tǒng)一性和通用性的《技術(shù)制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)。同時還規(guī)定，各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)每經(jīng)過五年都要 進(jìn)行一次復(fù)審和確認(rèn)，并于1991年完成了這項(xiàng)工作。這些標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施，對我國工 業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起到了積極的推動作用。另外，我國在工程圖學(xué)的理論與應(yīng)用、 圖樣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、制圖技術(shù)與裝備、圖學(xué)教育理論及教學(xué)改革等方面，都取得了長足的 發(fā)展。特別是從1967年開始研制計(jì)算機(jī)繪圖工作以來，在1977年就設(shè)計(jì)出了具有世界先 進(jìn)水平的大型繪圖機(jī)和彩色顯示器，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和已經(jīng)到來的新技 術(shù)革命所 催產(chǎn)的數(shù)字化生存時代的到來，各種繪圖軟件不斷出現(xiàn)和升級，CAD及計(jì)算機(jī) - 6 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 二維繪圖 繪圖技術(shù)越來越多的應(yīng)用于我國的科研、生產(chǎn)、教育、管理等各個部門，同時，國際交 流與合作也日益增多，這些都必將推動我國的工程圖學(xué)向著更高水平的方向快速前進(jìn)。 2.2 計(jì)算機(jī)繪圖發(fā)展概況 計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與應(yīng)用是20世紀(jì)人類最偉大的成就之一。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)隨之誕生， 并迅猛發(fā)展。目前，CAD已成為工程設(shè)計(jì)行業(yè)在新技術(shù)背景下參與產(chǎn)品競爭的必備工具， 成為衡量一個國家和地區(qū)科技與工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志 之一。CAD正朝著標(biāo)準(zhǔn)化、 智能化、三維化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向蓬勃發(fā)展。 CAD就是用計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種方法和技術(shù)。 它貫穿于方案設(shè)計(jì)、建模、詳細(xì)設(shè)計(jì)及出圖等整個設(shè)計(jì)過程，包括圖形處理、數(shù)據(jù)管理 等等。它大大縮短了科研成果的開發(fā)和轉(zhuǎn)換周期，提高了工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，增加 了設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性和創(chuàng)造性，對加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代和提高市場競爭力有著巨大的幫 助。 計(jì)算機(jī)繪圖是CAD的一個重要組成部分。在一些工業(yè)化的國家里，計(jì)算機(jī)繪圖己被 廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、航天航空，還有軍事、文化教育、氣象，乃至娛樂等各 個領(lǐng)域，傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)繪圖不僅工作效率低、勞動強(qiáng)度大，而且設(shè)計(jì)、繪圖的精確度 難以保證。特別是在科技高度發(fā)達(dá)的今天，圖樣越來越復(fù)雜，對設(shè)計(jì)繪圖的精確度要求 越來越高。例如，超大規(guī)模集成電路的掩膜圖，印刷電路布線圖，船艦和飛行器的曲線 外殼設(shè)計(jì)圖，都是手工設(shè)計(jì)繪圖難以勝任的。同時，隨著社會的進(jìn)步，商品競爭日趨激 烈，要求產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越短越好，而計(jì)算機(jī)繪圖的成果對提高工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì) 量，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代發(fā)揮了極大的作用。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和發(fā)展，掌握計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，甩掉圖板，已成為廣 大工 程技術(shù)人員員迫切的要求。 2.3 計(jì)算機(jī)繪圖軟件介紹 計(jì)算機(jī)繪圖是利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件，生成、顯示、存儲及輸出圖形的一種方法和 技術(shù)。 計(jì)算機(jī)繪圖的硬件系統(tǒng)包括主機(jī)、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。輸入設(shè)備包括鍵盤、 鼠 標(biāo)，還可配置數(shù)字化儀、掃描儀等。輸出設(shè)備除顯示器外，實(shí)現(xiàn)圖形輸出還應(yīng)配置打印 - 7 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 二維繪圖 機(jī)或繪圖機(jī)。 從軟件上看，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)繪圖，除通過編程自動生成圖形外，更多采用的是 利用 繪圖軟件以交互方式繪圖。根據(jù)硬件使用環(huán)境、產(chǎn)品性能及應(yīng)用領(lǐng)域的不同， 世界各 國研究開發(fā)了不同種類的CAD系統(tǒng)軟件。當(dāng)前我國市場上銷售的CAD軟件多達(dá)幾十個品 牌，既有進(jìn)口的，也有國產(chǎn)的。國外員有代表性的CAD支撐平臺，首推美國Autodesk公 司的旗艦產(chǎn)品AutoCAD。該軟件在全球應(yīng)用最廣、用戶最多。 最 有 代 表 性 的 三 維 CAD 軟 件 為 美 國 Solidworks 公 司 的 Solidworks 。 它 運(yùn) 行 于 Windows環(huán)境下，與Office兼容，具有較強(qiáng)的參數(shù)化特征造型功能。同類產(chǎn)品還有美國 EDS公司的Solid Edge等。 國內(nèi)自主版權(quán)的支撐平臺軟件主要有北京北航海爾有限公司的CAXA系列、 華中理 工大學(xué)開目公司的開目CAD/CAPP、中科院凱思集團(tuán)的PICAD(凱思博宏)、清華大學(xué)與廣 東省容奇鎮(zhèn)合資成立的高華公司的GHCAD、北京大凱集團(tuán)凱達(dá)研究所的BCDTool、西安正 直軟件公司的正直CAD等。由于國產(chǎn)軟件符合國情，遵循國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)繪 圖速度快，價(jià)格相對低廉，占據(jù)了越來越大的市場份額。 國產(chǎn)最有代表性的三維CAD軟件是北京北航海爾有限公司的CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)。 2.3.1 二維繪圖CAXA電子圖版簡介 CAXA電子圖扳是由北京北航海爾軟件有限公司研制開發(fā)的二維微機(jī)繪圖系統(tǒng)。自 1996年問世以來，先后推出CAXA電子圖扳 97、98、2000、v2以及XP等多個版本，目前 己在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)繪圖中得到較廣泛的應(yīng)用，成為全國制圖員計(jì)算機(jī)繪圖技能考試的 指定軟件。 CAXA電子圖板以交互圖形方式，對幾何模型進(jìn)行實(shí)時的構(gòu)造、編輯和修改， 并能 夠存儲備類拓?fù)湫畔ⅰAXA電子圖板提供形象化的設(shè)計(jì)手段，幫助設(shè)計(jì)人員發(fā)揮創(chuàng)造性， 提高工作效率，縮短新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，把設(shè)計(jì)人員從繁重的設(shè)計(jì)繪圖工作中解脫出來， 并有助于促增產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，使得整個設(shè)計(jì)規(guī)范化。 CAXA電子圖板適合于所有需要二維繪圖的場合。利用它可以進(jìn)行零件圖設(shè) 計(jì)、裝 配圖設(shè)計(jì)、零件圖組裝裝配圖、裝配圖拆畫零件圖、工藝圖表設(shè)計(jì)、平面 包裝設(shè)計(jì)和 電氣圖設(shè)計(jì)等。CAXA電子圖板系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： (1)自主版權(quán)、易學(xué)易用。系統(tǒng)具有全中文界面和靈活方便的操作方式，符合中國 工程技術(shù)人員的應(yīng)用習(xí)慣，也符合中國制造業(yè)的實(shí)際需要。其設(shè)計(jì)功能和繪圖步驟均從 - 8 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 二維繪圖 實(shí)用角度出發(fā)，功能強(qiáng)勁操作步驟簡練。用戶無需具備精深的計(jì)算機(jī)知識，經(jīng)過短暫的 學(xué)習(xí)，即可獨(dú)立操作，進(jìn)入實(shí)際設(shè)計(jì)階段。 (2)智能設(shè)計(jì)、操作簡便。系統(tǒng)提供強(qiáng)大的智能化工程標(biāo)注方式，包括尺寸 標(biāo)注、 坐標(biāo)標(biāo)按、文字標(biāo)控、尺寸公差標(biāo)注、形位公差標(biāo)注、表面粗糙度標(biāo)注等。用戶只要選 擇需要的標(biāo)注方式，標(biāo)注的所有細(xì)節(jié)均由系統(tǒng)自動完成。系統(tǒng)提供強(qiáng) 大的智能化圖形 繪制和編輯功能，包括基本的點(diǎn)、直線、圓弧、矩形等以及樣條 線、等距線、橢圓、 公式曲線等的繪制，提供裁剪、交換、拉伸、陣列、過渡、 粘貼、文字和尺寸的修改 等。 (3)體系開放、符合標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)全面支持最新國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，備有符 合國家 標(biāo)準(zhǔn)的圖框、標(biāo)題欄、也可根據(jù)需要，自行設(shè)定圖框、標(biāo)題欄。在繪制裝配圖的零件序 號、明細(xì)欄時，系統(tǒng)自動實(shí)現(xiàn)零件序號與明細(xì)欄聯(lián)動。系統(tǒng)為使用過其他CAD系統(tǒng)的用 戶提供了標(biāo)淮的數(shù)據(jù)接口，可以有效地繼承用戶以前的工作成果，以及與其他系統(tǒng)進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)支持Tructype矢量字庫和Shx形文件，可以利用中文平臺的漢字輸入方 法輸入漢字，方便地在圖樣中輸入各種字體的文字。 (4)參量設(shè)計(jì)、方便實(shí)用。系統(tǒng)提供方便高效的參量化圖庫，可以方便地調(diào) 出預(yù)先 定義好的標(biāo)準(zhǔn)圖形或相似圖形進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，從而大大地減輕繪圖負(fù)擔(dān)。對圖形的參 數(shù)化過程既直觀又簡便，凡標(biāo)有尺寸的圖形，均可參量化入庫供以后調(diào)用。未標(biāo)有尺寸 的圖形，則可作為用戶自定義圖符來使用。系統(tǒng)提供的局部參數(shù)化設(shè)計(jì)，可以對復(fù)雜的 零件圖或裝配圖進(jìn)行編輯修改，在欠約束和過約束的情況下，均能給出合理的結(jié)果。 - 9 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案的確定 第3章 3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)  設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案的確定 本次設(shè)計(jì)要完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是“0.5 噸伸臂式焊接變位機(jī)” 。 工作內(nèi)容：（1）伸臂式焊接變位機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)。（2）伸臂式焊接變位機(jī)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)。其中包括，減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇，電動機(jī)型號的選擇。（3）伸臂式焊 接變位機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。其中包括，減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇，夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 3.2 總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容 0.5噸伸臂式焊接變位機(jī)要由以下幾部分組成：底座，電動機(jī)，皮帶傳動機(jī)構(gòu)，伸 臂旋轉(zhuǎn)減速器，旋轉(zhuǎn)伸臂，工作臺，工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。其中皮帶傳動機(jī)構(gòu)主要由皮帶和 兩個皮帶輪組成，在設(shè)計(jì)過程中采用皮帶傳動機(jī)構(gòu)主要是為了實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。伸臂旋轉(zhuǎn) 減速器初步計(jì)劃采用兩級渦輪蝸桿傳動來實(shí)現(xiàn)減速。因?yàn)閮杉墱u輪蝸桿傳動有傳動比 大，結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)部包含電動機(jī)和減速機(jī)構(gòu)，電動機(jī)與減速機(jī)通 過皮帶傳動來實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。減速機(jī)構(gòu)同樣采用兩級渦輪蝸桿傳動來實(shí)現(xiàn)減速。在工作 臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中安有測速發(fā)電機(jī)和導(dǎo)電裝置，前者可以進(jìn)行速度反饋，使工作臺能以穩(wěn)定 的焊速回轉(zhuǎn)，以便獲得優(yōu)良的焊縫成形。后者可防止焊接電流通過軸承，齒輪等傳動零 件時起弧，產(chǎn)生“咬傷”零件的現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)過程中，主要內(nèi)容是確定各帶輪的參數(shù)和 渦輪蝸桿的各項(xiàng)參數(shù)以及電動機(jī)的選擇。 3.2.1 系統(tǒng)運(yùn)動方式的確定 PLC控制系統(tǒng)按運(yùn)動方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位/直線控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系 統(tǒng)。點(diǎn)位控制系統(tǒng)只控制焊接相對工件的定位，由某一點(diǎn)向下一點(diǎn)定位運(yùn)動時不進(jìn)行焊 接，對運(yùn)動路徑?jīng)]有嚴(yán)格的要求，為了精確定位和提高生產(chǎn)率，首先系統(tǒng)高速運(yùn)行，然 后進(jìn)行1～3級減速，使之慢速趨近定位點(diǎn)，減小定位誤差。點(diǎn)位/直線控制系統(tǒng)不僅要求 具有準(zhǔn)確的定位功能，而且要求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間按直線運(yùn)動進(jìn)行焊接。如果要求工 作臺或焊槍演各自坐標(biāo)軸運(yùn)行有確定的函數(shù)關(guān)系，應(yīng)選用連續(xù)控制系統(tǒng)，它能同時控制 兩個或兩個以上坐標(biāo)軸，具有插補(bǔ)功能。它對位移和速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷控制，即可 以焊接曲線或者曲面零件。由于本次改造的焊接機(jī)可以焊接各種外形的回轉(zhuǎn)體零件，所 以要求選用連續(xù)控制系統(tǒng)。 - 10 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案的確定 3.2.2 機(jī)構(gòu)傳動方式的確定 為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動精度和工作臺的平穩(wěn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動裝置時，通常提出 低摩擦、低慣量、高剛度、無縫隙、高諧振以及有適意的阻尼比的要求。在設(shè)計(jì)中應(yīng)考 慮以下幾點(diǎn)： （1） 盡量采用傳動比穩(wěn)定的傳動機(jī)構(gòu)。如同步帶傳動。 （2） 盡量消除傳動間隙。如采用消隙齒輪。 （3） 縮短傳動鏈。縮短傳動鏈可以提高系統(tǒng)的傳動剛度，減少傳動誤差。 3.2.3 焊接機(jī)的種類和選擇 焊接變位機(jī)械裝置與設(shè)備的主要作用：一是通過改變焊件、焊機(jī)及焊接工人的操作 位置，達(dá)到和保持焊接位置的最佳狀態(tài)；二是利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn)。焊接變位 機(jī)械的主要類型有焊件變位機(jī)、焊機(jī)變位機(jī)和焊工變位機(jī)等幾種。每種類型又按其結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)或作用分成若干種類。挖掘機(jī)、壓路機(jī)、裝載機(jī)等工程機(jī)械的結(jié)構(gòu)件大多數(shù)都很復(fù) 雜，而且是整機(jī)主要關(guān)鍵部件，其焊接質(zhì)量的好壞直接影響整機(jī)性能。選擇合適的變位 機(jī)能提高焊接質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低工人的勞動強(qiáng)度及生產(chǎn)成本，加強(qiáng)安全文明生產(chǎn)， 有利于現(xiàn)場管理。特別是入世的沖擊，工程機(jī)械市場競爭將會越來越激烈，國內(nèi)企業(yè)必 須適應(yīng)形勢，通過焊接變位機(jī)等基礎(chǔ)設(shè)備投入達(dá)到生產(chǎn)能力的革命。 一、焊件變位機(jī) 焊件變位機(jī)主要應(yīng)用于框架形、箱形、盤形和其他非長形機(jī)件的焊接，如減速箱體、 機(jī)座、齒輪、法蘭、封頭等。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和承載能力的不同，主要有以下幾種基本類 型。 1. 翻轉(zhuǎn)機(jī) 焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)是將工件繞水平軸翻轉(zhuǎn)或傾斜，使之處于有利裝焊位置的焊件變位機(jī) 械。焊接生產(chǎn)中將沉重的工件翻轉(zhuǎn)到最佳施焊位置是困難的，使用車間現(xiàn)有的起重設(shè)備 不僅費(fèi)時，增加勞動強(qiáng)度，還可能出現(xiàn)意外事故。采用翻轉(zhuǎn)機(jī)工作可以提高生產(chǎn)效率， 改善結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量。焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)主要適用于梁、柱、框架及橢圓容器等長形工件的裝配 和焊接。常見的焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)有頭尾架式、框架式、鏈條式和轉(zhuǎn)環(huán)式等多種。 （1）頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī) - 11 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案的確定 這種翻轉(zhuǎn)機(jī)由主動的頭架與從動的尾架組成，帶主動卡盤的頭架固定，帶從動卡 盤的尾架可移動，它們之間的距離根據(jù)所支承工件的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖 1 是一種典型的 頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)，在頭架 1 的樞軸上裝有工作臺 2、卡盤 3 或?qū)Ｓ脢A緊器。頭架為固定 式安裝驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可以按翻轉(zhuǎn)或焊接速度轉(zhuǎn)動，并且能自鎖于任何位置，以便獲得最佳 焊接位置。尾架 6 可以在軌道上移動，樞軸可以伸縮，便于調(diào)節(jié)卡盤與焊件間的位置。 該翻轉(zhuǎn)機(jī)最大載重量為 4t，加工工件直徑 1300mm。頭尾架翻轉(zhuǎn)機(jī)的不足之處是工件由 兩端支承，翻轉(zhuǎn)時在頭架端要施加扭轉(zhuǎn)力，因而不適用于剛性小、易撓曲的工件。安裝 使用時應(yīng)注意使頭尾架的兩端樞軸在同一軸線上，減小扭轉(zhuǎn)力。對于較短的工件裝焊時， 可采取不用尾架，單獨(dú)使用頭架固定翻轉(zhuǎn)。 （2）框架式翻轉(zhuǎn)機(jī) 圖 2 是一臺可升降的框架式翻轉(zhuǎn)機(jī)。支承與夾持工件的是框架，焊件裝卡在回轉(zhuǎn)框 架 2 上，框架兩端安有兩個插入滑塊中的回轉(zhuǎn)軸?；瑝K可沿左右兩支柱 1 和 3 上下移動， 動力由電動機(jī) 7、減速器 6 帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使與滑塊固定在一起的絲杠螺母升降。 框架 2 的回轉(zhuǎn)是由電動機(jī) 4 經(jīng)減速器 5 帶動光杠上的蝸桿（可上下滑動）旋轉(zhuǎn)，使與它 嚙合的蝸輪及蝸輪剛性固定的框架旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工件的翻轉(zhuǎn)。為了轉(zhuǎn)動平衡要求框架和工 件合成重心線與樞軸中心線重合。 （3）轉(zhuǎn)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī) 將工件夾緊固定在兩個半圓環(huán)組成的支承環(huán)內(nèi)，并安裝在支承滾輪上，依靠摩擦 - 12 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案的確定 力或齒輪傳動方式翻轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，稱為環(huán)式焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)。 生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 ① 正確安放焊件，使其重心盡可能與轉(zhuǎn)環(huán)的中心重合。 ② 支承環(huán)的位置應(yīng)以不影響焊件的正常焊接工作為準(zhǔn)。 ③ 采用電磁閘瓦制動裝置時，應(yīng)避免因支承環(huán)的偏心作用而自行旋轉(zhuǎn)。 ④ 一般采用兩個支承環(huán)同時擔(dān)負(fù)對焊件的支承，一為主動環(huán)，一為被動環(huán)。 （4）鏈條翻轉(zhuǎn)機(jī) 鏈條翻轉(zhuǎn)機(jī)主要用于裝配定位焊后自身剛度很強(qiáng)的梁柱等，如 n 形、I 形和口形截 面焊件的翻轉(zhuǎn)變位。工作時，主要鏈輪帶動鏈條上的工件翻轉(zhuǎn)變位；從動鏈輪上裝有制 動器，以防止焊件自重而產(chǎn)生的滑動；無齒鏈輪用以拉緊鏈條，防止焊件下沉。鏈條翻 轉(zhuǎn)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，工件裝卸迅速，但使用時應(yīng)注意因翻轉(zhuǎn)速度不均而產(chǎn)生的沖擊作用。 （5）液壓雙面翻轉(zhuǎn)機(jī) 圖 3 是 12t 液壓雙面翻轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于小車架、機(jī)座等非長形板結(jié)構(gòu)、桁架 結(jié)構(gòu)的傾斜變位。工作臺 1 可向兩面傾斜 90º，并可停留在任意位置。 液壓雙面翻轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)是，在臺車底座的中央設(shè)置翻轉(zhuǎn)液壓缸 2，上端與 工作臺 1 鉸接。當(dāng)工作臺傾斜時，先由四個輔助液壓缸（圖中未畫出）帶動四個推拉式 銷軸 4 動作，兩個拉出，兩個送進(jìn)。然后向翻轉(zhuǎn)液壓缸供油，推動工作臺繞銷軸轉(zhuǎn)動傾 斜。使用時為防止工件傾倒，工件應(yīng)緊固在工作臺面上。 2. 回轉(zhuǎn)臺 焊接回轉(zhuǎn)臺是將工件繞垂直軸或傾斜軸回轉(zhuǎn)的焊件變位機(jī)械。其工作臺一般處于水 平或固定在某一傾角位置，形成專用的變位機(jī)械。工作臺能保證焊速回轉(zhuǎn)，且均勻可調(diào)。 通?；剞D(zhuǎn)臺適用于高度不大、有環(huán)形焊縫的焊接或封頭的切割工作。 3. 滾輪架 焊接滾輪架是借助主動滾輪與工件之間的摩擦力帶動筒形工件旋轉(zhuǎn)的焊件變位機(jī) 械，主要應(yīng)用于筒形工件的裝配和焊接。根據(jù)產(chǎn)品需要，適當(dāng)調(diào)整主、從動輪的高度， 還可進(jìn)行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的裝配和焊接。焊接滾輪架按結(jié)構(gòu)形式不同有以下幾 種類型。 （1）整體式滾輪架 - 13 - 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案的確定 圖 4 為載重量 2t、加工工件直徑 300～1900mm 的整體式滾輪架。驅(qū)動滾輪布置在 一側(cè)，用長軸相連，由電動機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動。為保證所需要的焊接速度，電動機(jī)常選用 直流或電磁調(diào)速電動機(jī)。為適應(yīng)不同直徑筒體的焊接，從動輪與驅(qū)動輪之間的距離可以 調(diào)節(jié)。由于支承的滾輪較多，適用于長度大的薄壁筒體，而且筒體在回轉(zhuǎn)是不易打滑， 能較方便地對準(zhǔn)兩節(jié)筒體的環(huán)形焊縫。此種滾輪架的不足之處是設(shè)備位置固定，占地面 積大。 （2）組合式滾輪架