畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）相 關(guān) 資 料題目： 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè)學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 目 錄一、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告二、畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯及原文三、學(xué)生“畢業(yè)論文（論文）計劃、進(jìn)度、檢查及落實表”四、實習(xí)鑒定表畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）開 題 報 告題目： 60 噸焊接變位機(jī)設(shè)計 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè)學(xué) 號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：課題來源本課題來自無錫華聯(lián)精工機(jī)械有限公司的生產(chǎn)實際。目前機(jī)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(jī)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(jī)械化，提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。概括來講，焊接變位機(jī)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(jī)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(jī)械有限公司、無錫市陽通機(jī)械設(shè)備有限公司、長沙海普公司、威達(dá)自動化設(shè)備有限公司等單位生產(chǎn)的變位機(jī)在國內(nèi)占有較大市場。到2010年，國內(nèi)已開發(fā)的變位機(jī)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(fù)荷范圍達(dá)到0.1KN～18000KN。在先進(jìn)工業(yè)國家，焊接變位機(jī)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(jìn)，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(jī)，也有配合焊接機(jī)器人使用的高精度變位機(jī)。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(jī)械株式會社 。他們的產(chǎn)品，我國都有引進(jìn)，其中以引進(jìn)ESAB公司的較多，蘭州石油化工機(jī)器廠在1991年就引進(jìn)了該公司生產(chǎn)的30t焊接變位機(jī)；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(jìn)了100t的焊接變位機(jī)，長春焊機(jī)廠還從日本引進(jìn)了生產(chǎn)焊接變位機(jī)的技術(shù)。配合焊接機(jī)器人使用的焊接變位機(jī)，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(jìn)的。據(jù)1995年的不完全統(tǒng)計，已引進(jìn)約200多臺，主要用于汽車、工程機(jī)械等有關(guān)結(jié)構(gòu)的焊接。 我國引進(jìn)的焊機(jī)器人柔性加工單元中的變位機(jī)，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(jìn)的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)己具有機(jī)器人與變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)由工作平臺、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置組成。㈠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。⑴工作盤為直徑Φ3000的圓盤⑵用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成，在受力部位作了加強(qiáng)處理；退火處理，消除應(yīng)力后加工。⑶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)。㈡回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)⑴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(jī)構(gòu)用于帶動工件旋轉(zhuǎn)，便于焊頭對工件進(jìn)行環(huán)形焊接。⑵工作臺底部采用型材焊接成形，在受力部位作加強(qiáng)處理，工作臺焊后進(jìn)行去應(yīng)力處理，變形小。⑶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。⑷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。⑸工作臺的回轉(zhuǎn)由交流電機(jī)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)。⑹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(qiáng)度的傳遞使用。⑺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。⑻整個回轉(zhuǎn)機(jī)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(jìn)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(jī)構(gòu)可以有效承載和抗扭能力。㈢翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)㈠翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可使工件產(chǎn)生俯仰運(yùn)動，改變工件的位置便于焊接；⑵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(qiáng)的特點，但成本是普通蝸輪蝸桿減速器的2-3倍。⑶翻轉(zhuǎn)工作原理：電磁制動電機(jī)-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。⑷翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的小齒輪與傘齒嚙合，驅(qū)動機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)；㈣底座⑴機(jī)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)⑵為了保證強(qiáng)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(qiáng)筋；⑶底座的延伸支架腿長度應(yīng)該達(dá)到超過其最大重心距的要求㈤工作機(jī)需要電動機(jī)輸入功率才能工作一般原動機(jī)與工作機(jī)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(jī)械中，傳動裝置的功用是根據(jù)工作機(jī)的工作提要實現(xiàn)某種減速、增速、變速、或改變運(yùn)動形式的功能。工程實踐表明，傳動裝置是機(jī)械中重要的組成部分，在整機(jī)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(jī)的技術(shù)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費用。因此，正確設(shè)計傳動裝置對保證整機(jī)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(jī)械傳動和電傳動。㈥選擇傳動形式時，應(yīng)當(dāng)考慮的主要指標(biāo)功率、效率、運(yùn)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：⑴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。⑵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。⑶速度速度是傳動裝置的一個主要運(yùn)動特性。提高傳動的速度是機(jī)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。⑷傳動比傳動比是傳動裝置的又一種運(yùn)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(jī)械，不用摩擦傳動而采用嚙合傳動。⑸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(jī)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。⑹機(jī)構(gòu)預(yù)期壽命機(jī)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C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(jī)。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(jī)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(jìn)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(jìn)行校核。最后出主要零件的零件圖，編寫設(shè)計說明書?？尚行苑治觯骸段覈附虞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(jìn)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(jī)由工作平臺、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)座、控制裝置和焊接導(dǎo)電裝置組成。此焊接變位機(jī)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：⑴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)果起決定行作用。采用焊接變位機(jī)焊接時對于每條焊接的焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊接質(zhì)量受人的因素影響較小，降低了工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。而人工焊接時，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性。⑵改善了工人的勞動條件采用焊接變位機(jī)焊接工人只是用來裝卸工件，遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對于點焊來說工人不再搬運(yùn)笨重的手工焊鉗，使工人從大強(qiáng)度的體力勞動中解脫出來。⑶提高勞動生產(chǎn)率焊接變位機(jī)沒有疲勞，一天可 24 小時連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速高效焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用焊接變位機(jī)焊接，效率提高的更加明顯。今年來我國對于焊接技術(shù)有很大的提高，有效提高生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。焊接變位機(jī)件大量應(yīng)用于焊接生產(chǎn)中。特色或創(chuàng)新之處近年來我國焊接變位機(jī)行業(yè)占整個行業(yè)的 40%以上，與焊接這個特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為工業(yè)“裁縫” ，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段。 焊接變位機(jī)應(yīng)具有以下技術(shù)要求：①回轉(zhuǎn)驅(qū)動實現(xiàn)無極調(diào)速，并可逆轉(zhuǎn)。②在回轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)，承受最大載荷時轉(zhuǎn)速波動不超過 5%。③ 傾斜驅(qū)動應(yīng)平穩(wěn)，在最大負(fù)荷下不抖動，整機(jī)不得傾覆。最大負(fù)荷 Q 超過 25kg 的，應(yīng)具有動力驅(qū)動功能。④應(yīng)設(shè)有限位裝置，控制傾斜角度，并有角度指示標(biāo)志。⑤傾斜機(jī)構(gòu)要具有自鎖功能，在最大負(fù)荷下不滑動，安全可靠。⑥變位機(jī)控制部分應(yīng)設(shè)有供自動焊接的聯(lián)動接口。我設(shè)計的焊接變位機(jī)也會按照以上要求設(shè)計，即注重實用性和安全性；同時性價比高，成本低。已具備的條件和尚需解決的問題已具備的條件：設(shè)計過程中所需要的各種軟硬件資源和相關(guān)產(chǎn)品實物照片。尚需解決的問題：相關(guān)文獻(xiàn)資料的缺乏，對一些結(jié)構(gòu)設(shè)計部分的具體設(shè)計指導(dǎo)，以及三維軟件的高級運(yùn)用技巧。指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日教研室（學(xué)科組、研究所）意見教研室主任簽名：年 月 日系意見主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日