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西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 I 頁(yè)
西 南 交 通 大 學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
0.1t普通座式焊接變位機(jī)
年 級(jí):2002級(jí)
學(xué) 號(hào):20023237
姓 名:賀有旭
專 業(yè):材料加工工程
指導(dǎo)老師:周友龍
2006年 6月
院 系 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 材料加工工程
年 級(jí) 2002級(jí) 姓 名 賀 有 旭
題 目 0.1t普通座式焊接變位機(jī)
指導(dǎo)教師
評(píng) 語(yǔ)
指導(dǎo)教師 (簽章)
評(píng) 閱 人
評(píng) 語(yǔ)
評(píng) 閱 人 (簽章)
成 績(jī)
答辯委員會(huì)主任 (簽章)
年 月 日
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 8 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
班 級(jí) 材料02—5班 學(xué)生姓名 賀 有 旭 學(xué) 號(hào) 20023237
發(fā)題日期：2006年 3月10日 完成日期： 6月 15 日
題 目 0.1t普通座式焊接變位機(jī)
1、本論文的目的、意義 焊接變位機(jī)是將工件回轉(zhuǎn)、傾斜，以便使工件上的焊縫至于水平和船形位置的機(jī)械裝置，主要用于機(jī)架、機(jī)座、機(jī)殼等非長(zhǎng)形工件的焊接。
座式焊接變位機(jī)是應(yīng)用最廣的一種焊接變位機(jī)，載重量一般為1～50噸，本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行0.1t的普通座式焊接變位機(jī)的設(shè)計(jì)，該裝備是以電動(dòng)機(jī)—減速機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)并傾斜的焊接變位機(jī)械，是適應(yīng)相關(guān)工件焊接需要而出現(xiàn)的焊接設(shè)備。
2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù)：
（1） 設(shè)計(jì)圖紙A0當(dāng)量大于3張；
（2） 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；
（3） 英文翻譯一份；
（4） 設(shè)計(jì)日志一份
3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 15 周）
第一部分 查閱文獻(xiàn)及調(diào)研 (1周)
第二部分 總體設(shè)計(jì)方案的比較論證及擬定 (2周)
第三部分 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算校核、修改 (3周)
第四部分 繪制設(shè)備機(jī)構(gòu)及零部件圖 (8周)
第五部分 畢業(yè)論文的撰寫 (2周)
評(píng)閱及答辯 ( 周)
備 注
指導(dǎo)教師： 年 月 日
審 批 人： 年 月 日
摘 要
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(dòng)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?，管子與法蘭內(nèi)外環(huán)縫焊接，管子對(duì)管子全位置焊接。焊接變位機(jī)可水平翻轉(zhuǎn)角度，通過(guò)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)及翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(guó)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0.1噸小型座式焊接變位機(jī)。該變位機(jī)具有兩個(gè)自由度，有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)裝置?？梢苑奖銓?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(duì)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算、機(jī)架的設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明，尤其是對(duì)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)說(shuō)明。
本焊接變位機(jī)采用直流電機(jī)—減速機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)并傾斜，具有運(yùn)動(dòng)精度高、慣量小、制動(dòng)性和穩(wěn)定性好，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)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。
關(guān)鍵詞： 焊接變位機(jī)； 變位自由度； 焊接輔機(jī)； 焊接自動(dòng)化設(shè)備；
Abstract
Welding positioner is a kind of welding auxiliary equipment, it was known as the three planes in welding auxiliary equipment with welding manipulator, welding roller bed. Welding positioner was designed with the development of welding industry mechanization, and automation. As a welding auxiliary machine, welding positioner was used in pipe′s landscape orientation welding, pipe and flange′s inside and outside central linking welding, pipe welding in all location. Though the gyration and retroflexion of the workbench, the welding positioner can make the welding line to an ideal position, which can improve the quality of the welded joint, reduce welder’s workload. It is ideal equipment especially fit to weld the kinds of workpiece, just like the shaft, tray, canister, and so on.
By understanding the welding positioner′ s development in domestic and overseas, and the positioner used in welding robot is described in the paper. A small block 0.1 ton s of welding positioner is designed. The positioner has two freedoms of motions and two unattached formula driving device and gearing. It can easily achieve the gyration and the inclination of the workpiece, thereby changing welding seam to downhand position or “ship form” position. the count of driving power is calculated, the framework of the welding positioner is designed, especially the gearing.
This welding positioner used DC motor and slowdown plane to drive the workbench to gyration or inclination. It has some advantages, such as a high-precision movement, inertia small, good braking and stability. It also can easily achieve stepless speed regulation, positive or negative turns. Because of its notables economic benefit, if it would been produced largely.
Key words: welding positioner，freedom of deflection，welding auxiliary machine， welding automatic equipment.
目錄
第一章 緒論 1
1.1 設(shè)計(jì)焊接變位機(jī)的意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外焊接變位機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介 1
1.3 我國(guó)焊接輔助設(shè)備簡(jiǎn)介 3
1.3.1 我國(guó)焊接輔助設(shè)備的發(fā)展歷程 3
1.3.2 焊接輔助設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì) 4
1.4 關(guān)于焊接機(jī)器人 5
1.4.1 國(guó)內(nèi)焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展 5
1.4.2 我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況 5
1.4.3 應(yīng)用焊接機(jī)器人的意義 6
1.4.4 我國(guó)焊接機(jī)器人應(yīng)用工程 7
1.4.5 焊接機(jī)器人的最新應(yīng)用技術(shù) 8
1.5 關(guān)于焊接變位機(jī)的幾個(gè)基本定義 9
1.5.1 焊接變位機(jī)的定義 9
1.5.2 主自由度及全功能焊接變位機(jī) 9
1.5.3 焊接變位機(jī)的變位自由度 10
1.5.4 變位機(jī)的第一主參數(shù) -- 額定負(fù)荷 10
1.6 焊接變位機(jī)的分類 11
1.6.1 焊件變位機(jī)的類型 11
1.6.2 焊機(jī)變位機(jī)械的類型 13
1.6.3 焊工變位機(jī)的類型 14
1.7 幾種常見(jiàn)的焊件變位機(jī)的類型及特點(diǎn) 14
1.8 設(shè)計(jì)本焊接變位機(jī)的目的和意義 16
第2章 總體設(shè)計(jì) 17
2.1 本焊接變位機(jī)總體設(shè)計(jì)及適用范圍 17
2.2 設(shè)計(jì)方案的確定 17
第3章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 21
3.1 傳動(dòng)部分的總體設(shè)計(jì)要求 21
3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的分析和擬定 21
3.3 本焊接變位機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 23
3.3.1工作臺(tái)回轉(zhuǎn)系統(tǒng) 23
3.3.2 工作臺(tái)傾斜系統(tǒng) 23
3.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 24
3.4.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 24
3.4.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定 27
3.4.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的驗(yàn)證 33
3.5 傳動(dòng)比的擬定及確定 34
3.5.1 總傳動(dòng)比的確定 34
3.5.2 各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的分配 34
3.5.3.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 36
3.6 蝸輪、蝸桿的選擇及校核 38
3.6.1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) 38
3.6.2 蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)的選擇 39
3.6.3 蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 40
3.7 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 42
3.7.1 工作臺(tái)傾斜機(jī)構(gòu)中的齒輪的設(shè)計(jì)與校核 42
3.8 諧波齒輪減速器的選擇 44
3.9 軸的設(shè)計(jì)與校核 47
3.9.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 47
3.9.2軸的初估 47
3.9.3 軸的強(qiáng)度校核 48
3.10 軸承的選擇與校核 52
3.10.1 軸承的選擇 52
3.10.2 軸承的校核 52
第4章 機(jī)架的設(shè)計(jì) 55
4.1 機(jī)架的設(shè)計(jì) 55
4.2 機(jī)架焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 56
4.2.1 機(jī)架應(yīng)用焊接結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題 56
4.2.2 焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)措施 57
結(jié)論 58
致 謝 59
參考文獻(xiàn) 60