0.5t電控伸臂式焊接變位機設(shè)計【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,CAD,圖紙,PDF 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 課題名稱  焊接變位機 學(xué)  號 20072122 姓 專  名 業(yè)  王 興 機械工程及自動化 指導(dǎo)教師 評閱教師  張 鐳 開題時間 2011 年 3 月 15 東北大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院  日 一、立論依據(jù) 本課題的目的和意義 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 研 發(fā) 了 焊 接 變 位 機 ， 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 與 焊 接 操 作 機 配 合 使 用 ， 可 以 實 現(xiàn) 焊 接 的 機 械 化 ， 自 動 化 ， 提 高 了 焊 接 的 效 率 和 焊 接 質(zhì) 量 。 焊 接 變 位 機 可 以 應(yīng) 用 于 化 工 ， 鍋 爐 ， 壓 力 容 器 ， 電 機 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 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 。 近 十 年 來 ， 這 一 產(chǎn) 品 在 我 國 工 程 機 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 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 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 算 機 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 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 針 對 大 型 工 件 裝 配 和 焊 接 ， 說 明 了 升 降 式 焊 接 變 位 機 的 組 成 及 結(jié) 構(gòu) 。 其 中 它 的 回 轉(zhuǎn) 機 構(gòu) 和 傾 斜 機 構(gòu) 是 本 次 設(shè) 計 的 核 心 部 分 ， 主 要 涉 及 到 齒 輪 傳 動 設(shè) 計 及 軸 的 設(shè) 計 與 校 核 等 。 焊 接 生 產(chǎn) 與 國 民 經(jīng) 濟 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 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 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 得 到 國 內(nèi) 工 程 機 械 行 業(yè) 的 廣 泛 共 識 ， 對 這 方 面 的 投 入 都 在 加 大 。 1 二、文獻綜述 1．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài) 目前，國外先進國家設(shè)計制造的弧焊機器人大都與多軸數(shù)控變位機的使用協(xié)調(diào)。這些數(shù) 控變位機都是全伺服控制，或者通過它們自身的精密控制器，或者和機器人一起，利用機器 人的控制器進行控制。這些變位機最大的優(yōu)點就是數(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按自由度數(shù)可分為單軸、兩軸、三軸變位機。 單軸焊接數(shù)控變位機械只有一根回轉(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；目前應(yīng)用最廣泛的是兩軸變位機械，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)，能夠測出與機器人聯(lián)動的位置，并根據(jù)機器人和控制裝置發(fā)來的指令進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，也可與弧焊機器人配合使用。三軸數(shù)控變位機如歐 洲最大的焊接變位機械制造公司 BODE 生產(chǎn)的可升降雙座式數(shù)控焊接變位機，這種變位機可 與機器人接口，可升降、回轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)。 以上所述的國外先進工業(yè)國家的數(shù)控焊接變位機有的可與弧焊機器人同步協(xié)調(diào)動作，實 現(xiàn)復(fù)雜空間曲線焊縫的焊接。而在我國，國產(chǎn)數(shù)控焊接變位機尚處于研究開發(fā)階段，遠未形 成規(guī)模生產(chǎn)。特別是與弧焊機器人同步協(xié)調(diào)動作、配合使用的國產(chǎn)數(shù)控焊接變位機，更屬空 白，有待開發(fā)。 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 臺機器人在內(nèi)的 11 套弧焊機器人工作站。其中有為山東推土機廠的臺車架弧焊機器人工作 站；為重慶嘉陵機器廠研制的摩托車車架弧焊機器人生產(chǎn)線；為白山車門廠研制的奧迪轎車 車門弧焊機器人工作站等。在這些工作站中，山東推土機廠的臺車架弧焊機器人工作站是目 前國內(nèi)最復(fù)雜的弧焊機器人土作站，它包括一臺弧焊機器人、一臺可自由編程和任意定位的 兩自由度的機器人平移機構(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、工作站 協(xié)調(diào)總控系統(tǒng)。 2 2．所閱文獻的查閱范圍及手段 圖書館圖書借閱和網(wǎng)絡(luò)資源利用 主要網(wǎng)址有： 1.http://www.lib.neu.edu.cn/ 2.http://202.118.8.9 3. 中國知網(wǎng) http://www.edu.cnki.net/ 4. http://202.118.8.5/ 5. http://sun-valley.stanford.edu/ 6.中華工程機械網(wǎng) http://www.cnem.com.cn/ 7.www.hangood.com 參考文獻 1.徐灝，邱宣懷，蔡春源等. 機械設(shè)計手冊[3]，機械工業(yè)出版社， 1991. 2. 王政.焊接工裝夾具及變位機械――性能、設(shè)計、選用.北京：機械工業(yè)出版社，2001.6 3. 何瑞芳、陳裕川.焊接工作者信息手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1999.6 4.孫志禮,冷興聚等.機械設(shè)計，東北大學(xué)出版社，2000. 5.王啟義，朱孝錄等 中國機械設(shè)計大典[4]，江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002. 6.鞏云鵬，孫德志，喻子建.機械設(shè)計課程設(shè)計，冶金工業(yè)出版社，1999. 7．王啟義主編.機械制造裝備設(shè)計,冶金工業(yè)出版社,2002. 8．朱孝錄主編.齒輪傳動設(shè)計手冊,化學(xué)工業(yè)出版社,2004. 9．機械設(shè)計手冊編委會編著.機械設(shè)計手冊,機械工業(yè)出版社,2004. 10.講耕華，胡來榕，陳啟松.機械傳動設(shè)計手冊，煤炭工業(yè)出版社，1992. 3 三、研究內(nèi)容 1．課題的構(gòu)想與思路 焊接變位機是綜合了翻轉(zhuǎn)（或傾斜）和回轉(zhuǎn)功能于一身的變位機械。翻轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)分別由兩 根軸驅(qū)動，夾持工件的工作臺除能繞自身軸線回轉(zhuǎn)外，還能繞另一根軸做傾斜或翻轉(zhuǎn)。因此， 可將焊件上各種位置的焊縫調(diào)整到水平或“船形”易施焊位置。 2．主要設(shè)計內(nèi)容 本次設(shè)計要完成的畢業(yè)設(shè)計題目是“0.5 噸伸臂式焊接變位機” 。 工作內(nèi)容：（1）伸臂式焊接變位機的機械設(shè)計。（2）伸臂式焊接變位機的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計。 其中包括，減速機構(gòu)的設(shè)計和參數(shù)的選擇，電動機型號的選擇。（3）伸臂式焊接變位機回轉(zhuǎn)機 構(gòu)的設(shè)計。其中包括，減速機構(gòu)的設(shè)計和參數(shù)的選擇，夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 3．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的設(shè)計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。（2）工作臺回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計。 4.總體設(shè)計方案 0.5 噸伸臂式焊接變位機要由以下幾部分組成：底座，電動機，皮帶傳動機構(gòu)，伸臂旋轉(zhuǎn) 減速器，旋轉(zhuǎn)伸臂，工作臺，工作臺回轉(zhuǎn)機構(gòu)。其中皮帶傳動機構(gòu)主要由皮帶和兩個皮帶輪組 成，在設(shè)計過程中采用皮帶傳動機構(gòu)主要是為了實現(xiàn)過載保護。伸臂旋轉(zhuǎn)減速器初步計劃采用 兩級渦輪蝸桿傳動來實現(xiàn)減速。因為兩級渦輪蝸桿傳動有傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊的特點。工作臺 回轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)部包含電動機和減速機構(gòu)，電動機與減速機通過皮帶傳動來實現(xiàn)過載保護。減速機 構(gòu)同樣采用兩級渦輪蝸桿傳動來實現(xiàn)減速。在工作臺回轉(zhuǎn)機構(gòu)中安有測速發(fā)電機和導(dǎo)電裝置， 前者可以進行速度反饋，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)和渦輪蝸桿的各項參數(shù)以及電動機的選擇。 4 五、工作計劃 序號 1 2 3 4 5  階段及內(nèi)容 布置任務(wù)與開題報告 數(shù)據(jù)計算 結(jié)構(gòu)布局及技術(shù)參數(shù) 裝配圖繪制 典型零件圖設(shè)計  工作量估計 （時數(shù)） 2 周 2 周 2 周 3 周 5 周  起止日期 第一周到第 二周 第三、四周 第五、六周 第七周第九 周 第十周到第 十四周 第十五周到  階段成果形式 開題報告 中期檢查 6 論文書寫及方案最終成形 2 周 第十六周 畢業(yè)答辯 合計工作量： 1．總裝配圖一張（零號）。 2．典型零件圖二張（零號）。 3．零件圖 7 張（三號）。 4．三維建模虛擬裝配動畫。 5．設(shè)計說明書一本（約 70 頁）。 6．英文翻譯一篇（14 頁）。 5 六、評審意見 指導(dǎo)教師對本課題的評價 評閱教師對本課題的評價  6  指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 評閱教師簽名 年 月 日