焊接變位機械設(shè)計研究

袁培良

摘 要：本焊接變位機械設(shè)計主要設(shè)計一種普通型焊接變位機械，通過焊接變位機械設(shè)計和校核，得到下面的效果：1.本焊接變位機械有兩個主自由度，能夠?qū)崿F(xiàn)工作臺的回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)運動，進行全位置焊接。2.本焊接變位機械能夠適應(yīng)不同形狀和尺寸的中小焊件。3.本變位機結(jié)構(gòu)簡潔，尺寸較小，節(jié)省材料。4.本焊接變位機械設(shè)計能夠保證焊接操作方便、省力、安全，具有良好的工藝性，便于制造、維修和保養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：焊接變位機械;設(shè)計;校核

一、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，針對這些實際需要，我們設(shè)計了焊接變位機械，它可以通過工作臺的回轉(zhuǎn)和傾斜，使焊縫處于易焊位置。焊接變位機械與焊接操作機配合使用，可以實現(xiàn)焊接的機械化、自動，提高了焊接的效率和焊接質(zhì)量。

二、焊接變位機械的總體方案設(shè)計

1.焊接變位機械的總體設(shè)計和適用范圍

焊接變位機械設(shè)計是為了滿足焊接生產(chǎn)的功能，分析設(shè)計時要從該變位機在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中的功能來考慮：

（1）對待焊接部件的裝夾和固定;

（2）在設(shè)計參數(shù)許可的范圍內(nèi)對不同外形部件的焊接;

（3）使焊接工件能夠沿著一定的軌跡運動到合適的焊接位置;

（4）對常見的工作環(huán)境能夠適應(yīng)。

（5）能適應(yīng)尺寸要求下的不同形狀的工件焊接;

（6）結(jié)構(gòu)簡潔，外形尺寸小，成本低;

（7）多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)件，方便制造。

本焊接變位機械適用與中小工件的手工焊接，自動焊接等。能有效的將工件調(diào)整到合適的焊接位置。特點是操作簡單，安全，成本較低。

2.設(shè)計方案的確定

本焊接變位機械由工作平臺、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。

（1） 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。

（2）回轉(zhuǎn)機構(gòu)

用于實現(xiàn)工作臺上工件的回轉(zhuǎn)。其中有很多傳動部分的設(shè)計。

在設(shè)計中，一般采用兩個或者兩個以上的傳動機構(gòu)，如兩級蝸桿傳動。這種情況下要考慮傳動機構(gòu)的布置，因為這對整個傳動機構(gòu)的平穩(wěn)和效率都有影響，并且還影響機械的外形和尺寸。

（3） 工作機需要電動機輸入功率才能工作

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。

（4）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、外型尺寸、重量、生產(chǎn)率和成本等。

三、焊接變位機械的設(shè)計與校核

1.傳動裝置總效率的確定

（1）蝸桿傳動的效率

①第一級蝸桿的效率。

第一級蝸桿是圓弧面油潤滑，它的傳動效率在0.85～0.95之間，取0.95;并且蝸桿的兩端有一對滾動軸承，潤滑正常，傳動效率取0.97;所以得到，第一級蝸輪傳動的總效率為0.92

②第二級蝸桿的傳動效率。

第二級蝸桿也是圓弧面油潤滑，傳動效率也取0.95;兩端采用一對潤滑良好的滑動軸承，其傳動效率為0.97;在蝸桿上，還有一個滑動軸承，潤滑正常，傳動效率為0.97;所以，第二級蝸桿傳動的效率為0.89。

③第三級傳動是V帶傳動。

平帶傳動的精度低，但是平穩(wěn)性好 ，并且不會產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，還能起到過載保護作用。傳動效率取0.98;

所以，回轉(zhuǎn)機構(gòu)總的傳動效率為0.81

（2）翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的傳動總效率

擺線針狀減速器的傳動效率在0.90～0.97 之間，選0.95;

在減速器外連接的三個圓柱齒輪的傳動效率在0.96～0.99之間，為計算方便，都取0.98;

在連接中還有兩個滑動軸承，傳動效率取0.96;

綜合得到，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的總傳動效率為0.86。

2.電動機額定功率的確定

（1）電機容量的確定

標(biāo)準(zhǔn)電動機的容量用額定功率表示 ，所選電動機的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率，也就是：

P額定=（1～1.3）Pd

工作機效率選取0.8

（2）回轉(zhuǎn)機構(gòu)電機額定功率的確定，

由公式

P額定=（1～1.3）Pd? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3-3）

Pd =Pw/? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3-4）

得到

P額定=0.45kw

（3）翻轉(zhuǎn)機構(gòu)電機額定功率的確定

P額定=（1～1.3）Pd

Pd =Pw/

得到

P額定=0.49KW

3.電動機轉(zhuǎn)速的確定

P額定相同的電動機有不同的轉(zhuǎn)速。我所選擇的Z2系列直流電動機有以下幾種轉(zhuǎn)速供選擇：3000r/min～600r/min。電機的轉(zhuǎn)速高，傳動結(jié)構(gòu)的尺寸也增大，成本高，所以應(yīng)當(dāng)綜合考慮選用合適的電機轉(zhuǎn)速。

具體的轉(zhuǎn)速由下面的公式確定：

（3-5）

根據(jù)公式得到：

A 回轉(zhuǎn)機構(gòu)電機的額定轉(zhuǎn)速范圍

nd=Ia n=2000 （0.1～0.6）=200～1200

B 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)電機的額定轉(zhuǎn)速的范圍

nd=Ia n=2800 0.5=1420

由此，確定電機的轉(zhuǎn)速為 1500r/min。

四、結(jié)語

焊接變位機械已經(jīng)成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備，在焊接領(lǐng)域把它劃分為焊接輔助機。就型式系列和品種規(guī)格而言，已經(jīng)問世的，約有十余個系列，百余個品種規(guī)格，正在形成一個新興行業(yè)。但有關(guān)焊接變位機械的基本概念、型式與分類、主要技術(shù)參數(shù)等，存在不統(tǒng)一的問題。在本次設(shè)計中，參照設(shè)計數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，選擇機構(gòu)和傳動方式，確定機構(gòu)各個部分的傳動功率、轉(zhuǎn)矩和進行強度計算和校核，保證機構(gòu)的合理性。選用的方法主要是機械設(shè)計的相關(guān)知識，使用到的有材料力學(xué)、金屬工藝學(xué)、Autocad等。

參考文獻：

[1]? 陳祝年.焊接設(shè)計簡明手冊[M]北京：機械工業(yè)出版社，1997年.

[2]? 陳秀寧.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，1999年.