畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）相 關 資 料題目： 60 噸焊接變位機設計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè)學 號： 學生姓名： 指導教師： 目 錄一、畢業(yè)設計（論文）開題報告二、畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯及原文三、學生“畢業(yè)論文（論文）計劃、進度、檢查及落實表”四、實習鑒定表畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）開 題 報 告題目： 60 噸焊接變位機設計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè)學 號：學生姓名：指導教師：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，為適應自動焊接，管與板要自轉，同時要傾斜 45 度，滿足船形焊接，要求設計該設備。科學依據(jù)（包括課題的科學意義；國內外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等）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當?shù)某霈F(xiàn)。它可以通過工作臺的回轉和翻轉，使待焊處置于合適位置，很好的和焊接設備結合使用，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、無錫市陽通機械設備有限公司、長沙海普公司、威達自動化設備有限公司等單位生產(chǎn)的變位機在國內占有較大市場。到2010年，國內已開發(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，有百余種系列。在技術上有普通型的，有無隙傳動伺服控制型的；產(chǎn)品的額定負荷范圍達到0.1KN～18000KN。在先進工業(yè)國家，焊接變位機已標準化、系列化，并由專門廠家生產(chǎn)，技術指標先進，品種規(guī)格齊全，不僅有各種結構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。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、工程機械等有關結構的焊接。 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，而技術培訓及售后服務卻不理想。在技術方面，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)調運動的功能。這對一些空間曲線或較復雜的焊縫可以始終保持在最佳位置下進行焊接，以提高焊接質量，并能一次起弧就焊完整條焊縫，以提高效率。但是有關技術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備，力求在自動化焊接領域在國際上占有一席之地。研究內容本焊接變位機由工作平臺、回轉機構、翻轉機構、機座、控制裝置和焊接導電裝置組成。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)質鋼板焊接而成，在受力部位作了加強處理；退火處理，消除應力后加工。⑶工作盤固定在專業(yè)回轉體上，保證穩(wěn)定地承載和回轉。㈡回轉機構⑴工作臺固定在大型回轉支承上，保證額定載荷下的承載及回轉平衡；回轉機構用于帶動工件旋轉，便于焊頭對工件進行環(huán)形焊接。⑵工作臺底部采用型材焊接成形，在受力部位作加強處理，工作臺焊后進行去應力處理，變形小。⑶工作臺固定在回轉支承上，從而保證穩(wěn)定回轉。采用回轉支承承載，固有承載能力大，回轉精度高的特點。⑷轉支承采用“ 單排四點接觸球式回轉支承 ”（型號為 012. 60. 2000 . ）由專業(yè)廠家生產(chǎn)。具有結構合理、剛性好、自重輕、壽命長等優(yōu)點。⑸工作臺的回轉由交流電機通過雙級擺線針輪減速器驅動，減速器輸出小齒輪與回轉嚙合，從而驅動工作臺回轉。⑹驅動小齒輪采用40Cr材質，并經(jīng)調質，齒面淬火處理，從而滿足高強度的傳遞使用。⑺驅動采用交流變頻無極調速，范圍廣，以保證在較寬調速范圍內的恒扭矩輸出。⑻整個回轉機構安裝在箱型結構的橫梁翻轉框上，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。采用箱型機構可以有效承載和抗扭能力。㈢翻轉機構㈠翻轉機構可使工件產(chǎn)生俯仰運動，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，看沖擊能力強的特點，但成本是普通蝸輪蝸桿減速器的2-3倍。⑶翻轉工作原理：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，平穩(wěn)可靠、承載效果好。⑷翻轉驅動裝置的小齒輪與傘齒嚙合，驅動機構翻轉；㈣底座⑴機架采用型材焊接而成結構牢固可靠，是整個設備的支撐結構⑵為了保證強度，我們將底座聯(lián)接為整體，內部行腔根據(jù)受力的情況焊接加強筋；⑶底座的延伸支架腿長度應該達到超過其最大重心距的要求㈤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性能和運轉費用。因此，正確設計傳動裝置對保證整機的技術性能和質量指標都具有相當重要的意義。根據(jù)工作原理的不同，傳動分為兩類：機械傳動和電傳動。㈥選擇傳動形式時，應當考慮的主要指標功率、效率、運動性能、外形尺寸、重量、生產(chǎn)率和成本等。現(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。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系也不能傳遞大的功率。⑵效率效率是評定傳動質量指標的一個重要參數(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。⑷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，還應考慮傳動比值的準確性問題。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。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械性和容許傳遞速度、容許傳遞功率密切相關。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，蝸桿程度和一些內嚙合行星傳動的尺寸和重量通常小。⑹機構預期壽命機構預期使用壽命為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)設計方案，設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，總結得出輸 60 噸焊接變位機的基本結構，工作方式與原理。然后根據(jù)考察的結果，再查閱相關書籍，確定基本的設計參數(shù)，進行初步的三維建模。交由指導老師檢查，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，編寫設計說明書?？尚行苑治觯骸段覈附虞o助設備與器具制造行業(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 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)焊接工藝設備的制造廠。進入 80 年代，隨著國內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，有些焊接設備已實現(xiàn)批量生產(chǎn)。研究計劃及預期成果本焊接變位機由工作平臺、回轉機構、翻轉機構、機座、控制裝置和焊接導電裝置組成。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：⑴穩(wěn)定和提高焊接質量，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果起決定行作用。采用焊接變位機焊接時對于每條焊接的焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊接質量受人的因素影響較小，降低了工人操作技術的要求，因此焊接質量是穩(wěn)定的。而人工焊接時，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質量的均一性。⑵改善了工人的勞動條件采用焊接變位機焊接工人只是用來裝卸工件，遠離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對于點焊來說工人不再搬運笨重的手工焊鉗，使工人從大強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的應用，使用焊接變位機焊接，效率提高的更加明顯。今年來我國對于焊接技術有很大的提高，有效提高生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動強度。焊接變位機件大量應用于焊接生產(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，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。 焊接變位機應具有以下技術要求：①回轉驅動實現(xiàn)無極調速，并可逆轉。②在回轉速度范圍內，承受最大載荷時轉速波動不超過 5%。③ 傾斜驅動應平穩(wěn)，在最大負荷下不抖動，整機不得傾覆。最大負荷 Q 超過 25kg 的，應具有動力驅動功能。④應設有限位裝置，控制傾斜角度，并有角度指示標志。⑤傾斜機構要具有自鎖功能，在最大負荷下不滑動，安全可靠。⑥變位機控制部分應設有供自動焊接的聯(lián)動接口。我設計的焊接變位機也會按照以上要求設計，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：設計過程中所需要的各種軟硬件資源和相關產(chǎn)品實物照片。尚需解決的問題：相關文獻資料的缺乏，對一些結構設計部分的具體設計指導，以及三維軟件的高級運用技巧。指導教師意見指導教師（簽名）： 年 月 日教研室（學科組、研究所）意見教研室主任簽名：年 月 日系意見主管領導簽名： 年 月 日