一種焊接設備翻轉機構設計【優(yōu)秀畢業(yè)論文 答辯通過】

需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 編號 無錫 太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： 一種焊接設備翻轉機構 信機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專業(yè) 學 號： 0923161 學生姓名： 張琪琪 指導教師： 薛慶紅 （職稱： 副教授 ） （職稱： ） 013 年 5 月 25 日 無錫 太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重 聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 一種焊接設備翻轉機構 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 94 學 號： 0923161 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無錫 太湖學院 信 機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、 題目 一種焊接設備翻轉機構 2、專題 二、課題來源及選題依據 機構設計是機械專業(yè)學生應掌握的基本的專業(yè)知識，該翻轉機構為某缸體的翻轉機構，為企業(yè)在用 設備，需運用機械原理，機械設計，工程力學等相關的綜合知識。通過設計，學生可以對機械制圖，機械設備的運動原理，機構的設計，機械零件的加工，標準件的選用等專業(yè)知識得以綜合運用，提高學生解決問題的綜合能力。課題稍難，在指導教師的指導下，可以在規(guī)定時間內設計完成。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1、機構運動原理設計，繪制運動原理圖； 2、繪制產品裝配圖； 3、典型非標件設計，對非標件進行結構及強度、剛度校核； 4、繪制全套非標零件圖； 于 30 頁）； 、接受任務學生： 機械 94 班 姓名 張琪琪 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 要 本文闡述了大型缸體翻轉提升機構的設計，設計只講解了機械結構設計 ,設計主要是為了使得缸體在生產過程中更容易加工，更容易焊接。機械結構部分采用了軸類轉動和大平面式定位裝置組成。包括整體系統設計、 翻轉機構的設計、框架的設計等。在設計中對傳動軸和基本部件的強度進行了校荷，來保證其強度要求同時需要進行焊接部分的強度校荷，來最終確定設計方案。 焊接翻轉機構的結構尺寸、平穩(wěn)性、翻轉的連續(xù)性以及制造成本對提高焊接效率和保證安全性有很大的影響，研究了可以實現原地低位的翻轉機構，并對動態(tài)穩(wěn)定性進行分析，結果表明：翻轉機構在翻轉時連續(xù)平穩(wěn)。翻轉機構占地空間小，制造成本低，具有良好的應用前景，在國內外焊接生產線上有很高的推廣價值。 關鍵詞 :焊接；翻轉機構；結構設計 of on of is to is to in of In of of of to of of to of to to an on to at is is in V 目 錄 摘 要 . . 錄 . V 1 緒論 . 1 來題源及研究的目的和意義 . 1 國內外 設備目前的發(fā)展狀況 . 1 題研究方法和手段 . 2 題應達到的基本要求 . 2 轉機構設計 指導思想 . 2 計任務書的基本要求 . 2 2 翻轉機構整體方案設計 . 3 體設計方案 . 3 計目的 . 3 計原理 . 3 轉機構系統概述 . 5 轉機構系統組成 . 5 轉機構的工作原理 . 5 轉機構的功能要求 . 5 轉機構總體方案設計與比較 . 5 轉機構總體方案設計 . 5 轉機構的比較選擇 . 8 3 翻轉機構結構零部件的設計 . 9 構框架設計 . 9 架結構材料 . 9 構的成形方式 . 10 轉機構軸的設計 . 10 徑的確定 . 12 的結構設計 . 12 板、轉盤及手輪的設計 . 16 衡塊的設計 . 17 4 標準件的選用 . 17 承的選擇 . 錯誤 !未定義書簽。 承的基本概念 . 18 動軸承的主要類型、比較和選擇 . 18 承 型號的確定 . 22 軸承的壽命 . 23 它標準件選用 . 24 承座的選用 . 24 套的選用 . 24 口銷的選用 . 27 簧的選用 . 27 片的選用 . 28 的選用 . 29 5 翻轉機構的焊接與裝配 . 錯誤 !未定義書簽。 架的焊接 . 32 擇焊接方法 . 32 定焊接的形狀、尺寸和下料方法 . 32 定焊接接頭、坡口形式和坡口邊緣的加工方法 . 32 接方案的確定 . 33 部件的裝配 . 33 器裝配的基本概念 . 33 件在裝配中連接種類 . 33 配方法 . 34 配方案的確定 . 35 5 結論 . 36 致謝 . 38 參考文獻 . 38 一種焊接翻轉機構設計 1 1 緒論 來題源及研究的目的和意義 技術進步的最重要和最有效的發(fā)轉方向之一就是實現生產的過程，其中包括焊接過程的全盤機械化和自動化。 在焊接過程中，焊接工作本身所占的工作量不會超過總工作量的 25%30%，剩余的工作就是裝配及其它的工作，其中包括運輸及其它輔助工作，如工件調試、修整、檢測等。在工件制作過程中，我們必須多次繞其水平軸翻轉工件，這個翻轉工作用翻 轉臺來實現是最合理、最有效、最安全的。 運用焊接翻轉臺可以大大提高勞動生產率、縮短生產周期、確保得到高品質的產品。這是因為使用翻轉臺可以擴大自動焊的應用，可以使焊接工作總是在方便的位置下進行，甚至可以提高工作的安全性，因為翻轉臺能使最危險的操作 翻轉工件實現機械化。 在缸體的生產過程中，用焊接方法制造更為有利。同時，在焊接生產加工中，當缸體完成組對并進行一面的焊接后，需要將其翻轉，以便焊接另一面。但由于缸體體積大、重量重，人工很難翻轉，所以需要專用的設備，尤其是在大批量生產中，就更需要一種 翻轉提升機構來完成這一操作，以提高生產效率。缸體翻轉提升機就是應用在這種場合下的設備 。 內外設備目前的發(fā)展狀況 對于翻轉機構，現在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈式、環(huán)式、推舉式等。并已在實際生產中用于各種工件的翻轉。目前國內還未對各種形式的翻轉機制訂出系列標準，但國內已有廠家生產頭尾架式的翻轉機，并成系列。 另外，配合焊接機器人使用的框架式、頭尾架式翻轉機，國內外均有生產。它們都是點位控制，控制點數以使用要求而定，但多為 2 點 (每隔 180)、 4 點（每隔 90）、 8 點（每隔 45）控制，翻轉速度以恒速的 為多 ， 但也有 變速的。翻轉機與機器人聯機按程序動作，載重量多在 20 3000間。 例如我國汽車、摩托車等制造行業(yè)使用的弧焊機器人加工中心，已經成功的采用國產頭尾架式的焊接翻轉機，由于恒定速度的翻轉，點以電磁制動和汽缸錐銷強制定位，所以多采用交流電動機、普通齒輪副減速，機械傳動系統的制作精度比軌跡控制的低 1 到 2 級，造價便宜。 今天，隨著市場需求的增加，人們對制作更加通用的機械化工具的需求日益增長，前蘇聯重型機械制作工藝研究院科學生產聯合公司設計制造了帶兩個驅動支架 、翻轉與焊接同步進行的雙支架翻轉臺，用于焊接非剛性金屬構件。杠桿 鏈式翻轉臺已經開始上市，這種翻轉臺能夠方便的安裝在生產長條形工件的流水線上。 無錫太湖學院學士學位論文 2 在現在社會生產中， 框架式 翻轉臺 、頭尾架式 翻轉臺 、鏈式 翻轉臺 、環(huán)式 翻轉臺 、推舉式 翻轉臺等翻轉臺，已經較長時間地被用于機械制造工廠中，他們依然屬于世界先進水平，仍屬新的工藝過程。 題研究方法和手段 本課題主要采用機械設計、理論力學和材料力學相互結合的研究方法，并結合實際工廠中在實際應用的產品和相關資料進行整體設計。具體實施方法如下： （ 1）廣泛閱讀我國的翻轉機構的論文和期刊，參考國外的成形翻轉機構的設計方案 （ 2）分析研究缸體翻轉需要的條件、必要的自由度限制和整體支撐架材料的選擇 （ 3）系統總體方案設計、機構設計（對多種機構進行可行性選擇） （ 4）對設計的機構件的強度進行校核 （ 5）總結 題應達到的基本要求 轉機構設計指導思想 翻轉機構中能實現翻轉的部分是整個翻轉機構設計的核心部分，針對現在的加工工藝和材料的選擇主要考慮翻轉機構的生產、價格、生產率和翻轉的平穩(wěn)性。本課題的基本研究思路 是采用夾具將缸體固定在平面上，利用支架兩端的軸的轉動帶動大平面的轉動來實現缸體的翻轉，在設計中對軸的強度進行校核，軸承的選擇來為翻轉功能的實現提動理論基礎。 解決的主要問題 實現了在焊接缸體的過程中，對于缸體的翻轉實現了機械化，使多次繞其水平軸翻轉工件，不用人工翻轉這個翻轉工作用翻轉臺來實現是最合理、最有效、最安全的。運用焊接翻轉臺可以大大提高勞動生產率、縮短生產周期、確保高品質的產品。使用翻轉臺可以擴大自動焊的應用，可以使焊接工作總在方便的位置下進行，甚至可以提高工作的安全性，因為翻轉 臺能使最危險的操作 翻轉工件實現機械化。 計任務書的基本要求 1、機構運動原理設計，繪制運動原理圖； 2、繪制產品裝配圖； 3、典型非標件設計，對非標件進行結構及強度、剛度校核； 4、繪制全套非標零件圖： 5、編寫設計說明書。 一種焊接翻轉機構設計 3 2 翻轉機構整體方案設計 體設計方案 計目的 該變位機構是將工件回轉、傾斜，以便使所有的焊縫置于水平、船形等最佳的位置從而進行焊接的設備。選擇合理有用的變位機構能夠有效提高焊接的質量和生產效率，并降低人工的勞動強度及生產成本，加強安全文明生產，有助于現場管理。工作臺的翻轉采用手動，因為定位可靠，可以使工件處于最理想、最可靠的焊接最佳位置進行焊接。 計原理 設計一個手動 過手動控制回轉手輪來控制焊裝夾具的翻轉，可以自行的調節(jié)所需翻轉的任意角度，實現焊接時的 360度的變位，方 便于焊接，可以達到定位可靠，焊接方便的最佳功效。 機器的要求 設計機器的任務是在當前技術發(fā)展所能達到的條件下，根據生產及生活的需要提出的。不管機器的類型如何，一般來說，會對機器提出以下的基本要求。 1、使用功能要求 機器應該具有預訂的使用功能。這主要靠正確地選擇機器的工作原理，正確地設計或選用功能全面實現功能要求的執(zhí)行機構、傳動機構和原動機，以及合理地配置必要的輔助系統來實現。 2、經濟性要求 機器的經濟性體現在設計、制造和 使用的全過程中，設計機器時就要全面綜合地進行考慮。設計制造的經濟性表現為機器的成本低；使用經濟性表現為高生產率，高效率，較少地消耗能源、原材料和輔助材料，以及低的管理和維護費用等。 提高設計和制造經濟性指標的主要途徑有： 1）采用先進的現代設計方法，使設計的參數最優(yōu)化，達到盡可能精確的設計計算結果，并保證機器足夠的可靠性。盡可能多地應用 術，加快設計的進度，降低設計的成本。 2）最大限度地采用標準化、系列化及通用化的零部件。零件結構盡可能采用標準化結構及尺寸。 3）盡可 能采用新技術、新工藝、新結構和新材料。 4）合理地組織設計和制造過程。 5）力求改善零件的結構工藝性，使其用料少、易加工、易裝配。 無錫太湖學院學士學位論文 4 提高使用經濟性指標的主要途徑有： 1）合理地提高機器的機械化和自動化水平，以期提高機器的生產率和產品的質量。 2）選用高效率的傳動系統，盡可能減少傳動的中間環(huán)節(jié)，以期降低能源消耗和生產成本。 3）適當地采用防護（如閉式傳動、表面防護等）及潤滑等措施，以便于延長機器的使用壽命。 4）采用可靠的密封，減小或消除滲漏現象。 3、勞動保護和環(huán)境保護要求 1）要使所設計的機器符合勞動保護法規(guī)的要求。設計時要按照人機工程學（ 觀點盡可能減少操作手柄的數量，操作手柄及按鈕等應放置在便于操作的位置，合理地規(guī)定操作時的驅動力，操作方式要符合人們的心理和習慣（例如汽車轉向盤向左打則汽車向左拐彎等）。同時，設置完善的安全防護及保安裝置、報警裝置、顯示裝置等，并根據工程美學的原則美化機器的外形及外部色彩。使操作者有一個安全、舒適的環(huán)境，不易產生疲勞。這也有助于提高勞動生產率和產品質量。 2）要把環(huán)境保護 提高到一個重要的位置。改善機器及操作者周圍的環(huán)境條件，如降低機器運轉時的噪聲水平，防止有毒、有害介質的滲漏及對廢水、廢氣和廢液進行有效的治理等以滿足環(huán)境保護法規(guī)對生產環(huán)境提出的要求。 4、壽命與可靠性的要求 任何機器都要求能在一定的壽命下可靠地工作。隨著機器的功能愈來愈先進，結構愈來愈復雜，發(fā)生故障的可能環(huán)節(jié)也愈來愈多。機器工作的可靠性受到了愈來愈大的挑戰(zhàn)。在這種情況下，人們對機器除了習慣上對工作壽命的要求外，明確地對可靠性也提出要求是很自然的。機器可靠性的高低是用可靠度來衡量的。機器的可靠 度 R 是指在規(guī)定的使用時間（壽命）內和預定環(huán)境條件下機器能夠正常工作的概率。機器不能正常工作，即機器由于某種故障而不能完成其預定的功能稱為失效。已有愈來愈多的機器設計和生產部門，特別是那些因機器失效將造成巨大損失的部門，例如航空、航天部門，都相繼規(guī)定了在設計時必須對其產品，包括零部件，進行可靠性分析與評估的要求，例如要求給出產品在工作壽命內可以安全工作的定量說明。在設計時對組成機器的每個零件的可靠性提出要求，采用備用系統和在使用中對機器加強維護和檢測可以提高機器的可靠性。 5、其他專用要求 對 不同的機器，還有一些為該機器所特有的要求。例如：對機床有長期保持精度的要求；對飛機有質量小、飛行阻力小而運載能力大的要求；對流動使用的機器（如鉆探機械）有便于安裝和拆卸的要求；對大型機器有便于運輸的要求等。設計機器時，在滿足前述共同的基本要求的前提下，還應著重地滿足這些特殊要求，以提高機器的使用性能。 不言而喻，機器的各項要求的滿足，是以組成機器的機械零件的正確設計和制造為前提的。亦即零件設計的好壞，將對機器使用性能的優(yōu)劣起著決定性的作用。 一種焊接翻轉機構設計 5 轉機構系統概述 轉機構系統組成 翻轉機構主要是由整體承重支架、主軸、翻轉臺、軸承和手輪裝置等部分的組成的一個完整的實現翻轉的系統。 整體承重支架是作為一個打的支撐，用于實現對整個機構的支撐作用 ,主軸使翻轉臺能夠繞水平軸轉動。翻轉臺是作為大的承載平面，用來承載缸體的（在翻轉臺上有固定的缸體的夾具），軸承是為了和主軸配合保證轉動。手輪裝置是人通過旋轉手輪來實現主軸的轉動從而帶動翻轉臺的轉動。 轉機構的工作原理 翻轉機構實現翻轉的功能的實現是通過翻轉機臺的右端的手輪裝置，人通過旋轉手輪來帶動旋轉軸轉動，通過旋 轉的轉動帶動中間的翻轉臺實現翻轉，而工件是通過夾具固定在翻轉臺上表面的，所以對翻轉臺的翻轉的實現就能夠實現對工件的翻轉，這就是翻轉機構實現基本翻轉功能的工作原理。 轉機構的功能要求 實現翻轉臺繞水平軸在 180內任意角度翻轉，實現對工件的焊接。同時翻轉臺需要具有一定的通用性，能夠實現對不同形式的缸體的翻轉，所以需要其具有一定的通用性。 轉機構總體方案設計與比較 轉機構總體方案設計 根據對題目“一種焊接翻轉機構設計”可知，該機構主要是為了實現機構 的翻轉功能，所做的設計翻轉機構，以下是對翻轉機構的機構件設計的詳細論述。 翻轉機構 翻轉機構是將工件沿水平軸轉動或傾斜，使之處于有利于加工位置的變位設置機構。在工件制作過程中我們必須多次繞水平軸翻轉工作，這個翻轉用翻轉太來實現較為合理、最有效、最安全。而根據用途不同可以分為通用型和專用型兩大類。前者用途廣泛，可以用于不同種類的料件，厚著范圍比較窄，僅適用特定形狀的工件，甚至專門用于某些尺寸功夫定的工件。有些專用翻轉機臺甚至是為了某幾條機械化或者自動化生產流水線專門設計的。 翻轉臺根據 其結構形式進行分類，可分為雙支架翻轉臺、單支架翻轉臺、鏈式翻轉臺、杠桿式翻轉臺、千斤頂式翻轉臺及滾輪式翻轉臺等。甚至可以依據翻轉臺保證工件繞固定軸翻轉的程度或者使工件升降或平移的程度進行分類。 1、方案一 無錫太湖學院學士學位論文 6 圖 轉臺式翻轉機構 圖 裝有轉動架的雙支架翻轉臺，它是由前驅動支架 1 和后從動支架 4 組成，工件二固定在轉動架 3 上。轉動架支撐面和地面的距離，可以依據工件的尺寸進行調整，因而能減小轉動力矩。 負荷能力不大 的翻轉臺可以通過手動翻轉。 對于小工件，人們通常使用單支架翻轉臺，這不僅是操作者易于接近工件，且可以節(jié)約勞動場地，提高生產場地的利用率。 這種翻轉臺常用來焊接大型、平值的框架類構件。用普通的雙支架翻轉臺來焊接這類工件。 2、方案二 圖 輪式翻轉臺 圖 滾輪式翻轉臺配合兩個滾輪，他們即可以是整體也可以是組合，最初滾輪式翻轉臺基本上是用來焊接框架類和箱體類工件 ，這些工件通常都緊固在布置于兩個滾輪之間的托架或者固定架上。上圖為一個滾輪式翻轉臺系統。翻轉臺由兩個滾輪 1 組成，滾輪奸設置了可拆卸的旋轉臺架 3，臺架的上部 2 是可以拆下的。滾輪支撐在兩個從動托輪 7一種焊接翻轉機構設計 7 和兩個驅動托輪 8 上，在托輪的軸上裝有星形輪 6，星形輪由電動機 5 通過兩級蝸桿減速器 4 來驅動。 與雙支架翻轉臺比較，滾輪式翻轉臺的有點在于：可以在旋轉臺架上裝配和焊接大型框架類零件；易于接近工件的端頭；由于工件的兩端之間布置了托輪，固定長梁架工件的條件更好。不足之處在于，難于接近位于滾輪之間的工件部位，通用性差 。 3、方案三 圖 圖 是由幾個支架組成，這些支架的每一根上都裝有驅動鏈條 2和從動鏈條 5和 ，鏈條 3用于支托需要翻轉的工件 機構簡單、工作可靠和不需要固定工件。但是鏈式翻轉臺難于用在自動焊接中，因為工件翻轉后，僅靠鏈條支托而沒有其它輔助支撐使工件處于靜止不動的位置；同時也很難固定正在運動中的焊接設備的軸心。 4、方案四 無錫太湖學院學士學位論文 8 圖 斤頂式翻轉臺 圖 于將平直的框架式構件翻轉 90。千斤頂式翻轉臺由轉 動架基座，一個液壓千斤頂及四只可調整半軸組成。半軸的推出靠液壓筒來實現。其上放置這工件的轉動架可以繞這兩個半軸轉動，此時另外兩個半軸是收縮進去的。千斤頂式翻轉臺是為了特定工件設計制造的，基本上用于翻轉大尺寸的平直框架結構件。 轉機構的比較選擇 綜合前面提出的方案，列出其優(yōu)缺點如下： 方案一，雙支 架的翻轉臺與其它翻轉臺相比較，它具有用途廣泛、結構簡單、價格低、消耗驅動功率不高等優(yōu)點。而消耗驅動功率不高是因為工件繞著轉動的縱軸正好與工件的重心相重合。這種翻轉臺常用來焊接大型、平值的框架類構件。用普通的雙支架翻轉臺來焊接這類工件。 方案二，滾輪式翻轉臺的優(yōu)點在于：可以在旋轉臺架上裝配和焊接大型框架類工件，易于接近工件的端頭；由于工件的兩端之間布置了托輪，固定長條形工件的條件更好。不足之處在于難于接近位于轉輪之間的工件部位，通用型較差。 方案三，即機構簡單、工作可靠和不需要固定工件。但是鏈 式翻轉臺難于用在自動焊接中，因為工件翻轉后，僅靠鏈條支托而沒有其它輔助支撐使工件處于 靜止不動的位置；同時也很難固定正在運動中的焊接設備的軸心。 方案四，千斤頂式翻轉臺是為了特定工件設計制造的，基本上用于翻轉大尺寸的平直框架結構件。 經過比較，方案一的采用框架式翻轉機構能夠很好的滿足缸體的翻轉要求并且方案一的結構簡單，節(jié)約勞動產地可提高場地利用率。在使用過程中能夠很好的實現翻轉的功能，可以大大的提高勞動生產率。故采用方案一框架式翻轉臺的翻轉機構來實現缸體的翻轉功能。 一種焊接翻轉機構設計 9 3 翻轉機構結構零部件的 設計 構框架設計 架結構材料 考慮到缸體本身重量較重，所以在選擇材料時應盡量選擇強度較強，而重量輕一點的材料來保證翻轉機構整體的重量特別是翻轉臺部分（翻轉臺部分是和缸體連接在一起，在 轉動主軸時，翻轉臺也是需要轉動的）所以，經過基本篩選，我選擇 C 型槽鋼來作為翻轉機構的框架的基本材料。槽鋼的選擇： 表 3型 號 每米重 (型 號 每米重 (C 80 50 20 C 180 50 20 80 50 20 C 180 50 20 80 50 20 C 180 50 20 80 50 20 C 200 60 20 100 50 20 C 200 70 20 100 50 20 C 200 80 20 100 50 20 C 200 50 20 120 50 20 C 200 60 20 120 50 20 C 200 70 20 120 50 20 C 200 80 20 120 50 20 C 220 50 20 140 50 20 C 220 60 20 140 60 20 C 220 70 20 140 50 20 C 220 80 20 140 60 20 C 220 50 20 160 50 20 C 220 60 20 160 60 20 C 220 70 20 160 70 20 C 220 80 20 160 50 20 C 240 50 20 160 60 20 C 240 60 20 160 70 20 C 240 70 20 180 50 20 C 240 80 20 錫太湖學院學士學位論文 10 續(xù)表 3 3形槽鋼的理論重量表 ,我們按照整個翻轉機構的重量來初選槽鋼的尺寸，我選擇 格的槽鋼來作為主體框架的焊接板材。 示的意思： 截面高度 H=200 截面寬度 B=70 卷邊寬度 C=20 厚度 t=3 整個槽鋼長度的選擇我們按照缸體額尺寸來選擇，如果一個翻轉臺上只加一個工位的缸體翻轉機構，那么長度就選得短一點，如果在一個翻轉臺上有 幾個工位的缸體翻轉機構，那么整個翻轉臺就需要長的槽鋼來焊接而成。 構的成形方式 我們選用槽鋼作為支架的主體材料，而將槽鋼組成整個支架，我們選擇用焊接的方式來實現主體框架的成形，其它部分需要通過螺栓鏈接將不同尺寸的板材連接在一起從而形成整體的翻轉機構。 轉機構軸的設計 根據整