機械畢業(yè)設計（論文）-挖掘機動臂焊接工藝分析設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

1、題目：挖掘機動臂焊接工藝分析英文題目：the analysis on welding process of excavator boom學 院：專 業(yè)：姓 名:學 號：指導教師：2015年12月8日畢業(yè)設計論文獨創(chuàng)性聲明該畢業(yè)設計（論文）是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機構已經發(fā)表或撰寫過的研宂成果。其他同志對本研宂的啟發(fā)和所做的貢獻均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。作薺簽名：曰期：年 月 曰畢業(yè)設計（論文使用授權聲明本人完全了解xx學院有關保留、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：學校有權保留送交畢業(yè)設計（論文）的復

2、印件，允許被查閱和借閱；學校可以公布全部或部分內容，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存該畢業(yè)設計（論文）。保密的畢業(yè)設計（論文）在解密后遵守此規(guī)定。作者簽名：導師簽名：日期： 年 月 日摘要隨著國內工程機械行業(yè)的快速發(fā)展，挖掘機市場的競爭也日趨激烈，各主機廠 不但從成本上，也在質量上展開了激烈的競爭。動臂部分，作為挖掘機最重要的承 載結構，在工作中承受著絕大多數(shù)的載荷，是最常發(fā)生故障的部分，而其中尤以動 臂的失效影響最人,動臂質量成為影響整機產品可靠性的因素之一。我國生產的 挖掘機從仿制開始起步，近期產品的質量較早期有所提高。但受國產對挖掘機的 焊接質量及設計水平等的影響，我國目前生產的挖掘

3、機的總體水平，與進口產品 及港口用戶的耍求仍有較大差距，焊接工藝之間的差距尤為明顯，為滿足市場及 焊接工藝需求，對挖掘機焊接工藝進行深層次的研宂和分析勢在必行！本畢業(yè)設計課題來自于企業(yè)的生產實際，通過對挖掘機焊接工藝進行分析和 設計，掌握挖掘機焊接的整個生產流程，培養(yǎng)工程意識。隨著國家經濟的繁榮及 基礎建設的飛速發(fā)展，挖掘機的應用及需求日益增長。然而在挖掘機生產制造過 程中的動臂焊接工藝成為挖掘機整機質量及性能的重要決定因素，焊接變形的控 制對挖掘機動臂焊接工藝有著重要的意義。關鍵i司：行業(yè)；挖掘機；焊接工藝；意義abstractfor a lot of special places，like

4、 the risk is very big, or we are difficult to reach， such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection，probing deep of more dangerous situation usually need to implement the robot.its a main part of robot for micro pedipulator，walking robots and more than six feet，compared to the

5、 eight legged robot, because of strong bearing capacity，good stability, which the meritss is simple construction, so a large number of researchers around the world, start .this paper mainly to the four bar mechanism as the main execution elements to design of micro walking the whole scheme of the fo

6、ur bar mechanism.its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot is stationary, t

7、he motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking.keywords : manufacturing ,location, clamping，process'caxa工程圖文檔ao-封板右.a0封板左.a0-上封板.a0下封板. dwgdwgdwgdwg圖紙合集.dwgao-裝配體.a3 -安裝板a 3-安裝dwg右.dwg左.dwg jpeg 圖像(1)三維截圖. jpg'microsoft word 97 2003 s(l)挪機綢 煌接工2分 析設計說明書.doc、文件夾(

8、1)isw三維全套設計，請加12401814目錄tabstractii1賴11. 1國內外研宂現(xiàn)狀11. 2挖掘機的分類31.3本課題研宄的主要內容52挖掘機動臂結構的設計72. 1挖掘機動臂的組成結構82.2挖掘機動臂的工作原理93挖掘機動臂的焊接工藝分析103. 1挖掘機動臂用材料及其焊接性113. 2焊接冷裂紋123. 3沖擊韌性123.4挖掘機動臂焊接材料、工藝方法及裝備133. 5焊接材料選擇143. 6工藝方法及裝備154挖掘機動臂焊接變形控制154. 1焊接變形的主要形式及產生原因164.2控制焊接變形的方法17賤18翻19參考文獻201緒論1.1國內外研究現(xiàn)狀焊接自動化主要是指

9、焊接生產過程的自動化，其主要任務就是：在采用先 進的焊接、檢驗和裝配工藝過程的基礎上，建立不需要人直接參與焊接過程的焊 接加工方法和工藝方案，以及焊接機械裝備和焊接系統(tǒng)的結構和配置。2006年 年底全世界服役的各類挖掘機超過6800萬臺。相比之下，美國挖掘機的數(shù)量到 2001年達到1040臺，其中弧焊機器人占49%，點焊機器人占47%,尤其說隨著 信息技術、計算機技術、自動控制技術的發(fā)展和應用，近10年來，在發(fā)達的工 業(yè)國家，例如德國，日本等，焊接設備的發(fā)展更是飛速，英、美、德和口本等過 均有相當規(guī)模、先進的焊接設備生產企業(yè)，西方資本主義國家對于挖掘機的焊接 工藝進行了長時間的研究和嘗試，通過

10、釆用例如焊接機器人等以下的焊接工藝， 使挖掘機的焊接工藝達到了世界一流水平。1）高精度、高速度、高質量、高可靠性。由于焊接加工越來越向著“精細 化”加工方向發(fā)展，因此，焊接自動化系統(tǒng)也向著高精度、高速度、高質量、 高可靠性方向發(fā)展。這要求系統(tǒng)的控制器及軟件系統(tǒng)有很高的信息處理速度，電 氣機械裝罝有很好的控制精度。如，機器人和焊接操作機行走機構的定位精度可 達0. 1隱，移位速度的控制精度可達0. 1%。2）集成化。焊接自動化系統(tǒng)的集成化技術包括硬件系統(tǒng)的結構集成、功能 集成和控制技術集成?，F(xiàn)代焊接自動化系統(tǒng)的結構都采用模塊化的設計，根據(jù) 不同用戶對系統(tǒng)功能的要求，進行模塊的組合。而且其控制功能

11、也采用模塊化設 計，根據(jù)用戶需要，可以提供不同的控制軟件模塊，提供不同的控制功能。3）智能化。將現(xiàn)今的傳感技術、計算機技術和智能控制技術應用于焊接自 動化系統(tǒng)屮，使其能夠在各種復雜環(huán)境、變化的焊接工況下實現(xiàn)高質量、高效 率的自動焊接。智能化的焊接自動化系統(tǒng)，不僅可以根據(jù)指令完成自動焊接過 程，而且可以根據(jù)連續(xù)實測焊接工件坡u寬度，確定每層焊縫的焊道數(shù)及相關參 數(shù)、覆蓋層位罝等，而且從坡口底部到蓋面層的所有焊道均由焊機自動提升、變道、完成焊接。4）柔性化。大型自動化焊接裝備或生產線的一次投資相對較高，在設計這 種焊接裝備時必須考慮柔性化，形成柔性制造系統(tǒng)，以充分發(fā)揮裝備的效能， 滿足同類產品不同

12、規(guī)格工件的生產需耍。5）網(wǎng)絡化。由于現(xiàn)代網(wǎng)絡技術的發(fā)展，也促進那里焊接自動化系統(tǒng)管控一 體化技術的發(fā)展。通過網(wǎng)絡，利用計算機技術、遠程通信技術等，將生產管理 和焊接過程自動控制一體化，實現(xiàn)脫機編程，遠程監(jiān)控、診斷和檢修。國內研究現(xiàn)狀：我國在焊接領域起步較晚，特別是對挖掘機進行焊接的操作，九十年代隨 著重工業(yè)的發(fā)展，焊接設備也主要從前蘇聯(lián)引進。發(fā)展到同蘇聯(lián)斷交的七十年代， 我國才陸續(xù)加強丫在焊接領域的重視，建設丫主要的焊接設備制造廠。隨著經濟的發(fā)展，尤其是改革開放之后的幾年，在制造業(yè)中焊接成為重要 的加工工藝方法之一，廣泛用于機械制造、航空航天、能源交通、石油化工、建 筑等行業(yè)。也就是基于此，我

13、國對焊接相關設備的需求急速增長，各地相繼逑立 了許多屮小型的焊接設備生產廠。發(fā)展至今，我國已有10多家焊接設備生產企 業(yè)，其中多數(shù)己實現(xiàn)大批量的生產。在發(fā)展初期，我國生產的焊接設備大多是比較簡單的焊接操作機、滾輪架、 變位機、翻轉機等，多數(shù)都是人工或少數(shù)的半自動性質，在自動化程度上比較低。 進入80年代后，在我國大量引進成套焊接設備下，促使我國在焊接方面的成套 性、自動化、設備精度等有了很大的提高。在自動化焊接技術方面如機械控制技 術、plc控制技術以及數(shù)控系統(tǒng)，焊接的自動化程度有了很大進步。在焊接領域，我國同國外先進國家還是有很大差距。在20實際80年代初 期，挖掘機的應用在先進工業(yè)w家開始

14、齊及，1996年年底全世界服役的各類挖 掘機超過68萬臺。其中，焊機機器人大約為一半以上。相比之下，我國挖掘機 的數(shù)量到2001年達到1040臺，其中弧焊機器人占49%,點焊機器人占47%。尤 其說隨著信息技術、計算機技術、自動控制技術的發(fā)展和應用，近10年來，在發(fā) 達的工業(yè)國家，焊接設備的發(fā)展更是飛速。如英、美、德和h木等過均有相當規(guī) 模、先進的焊接設備生產企業(yè)。在2001年的第十五屆實際焊接與切割博覽會上 參展的焊接設備廠商多達百家。當下，多數(shù)焊接設備采用最先進的自動控制系統(tǒng)、 智能化控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡控制系統(tǒng)等。廣泛采用焊機機器人作為操作單元，組成焊 接中心、焊接生產線、集成制造系統(tǒng)。此外，

15、在綠色觀念的倡導下，由于焊接本身對環(huán)境和人體帶來的傷害，加之 我國當下焊接的手工化依然廣泛存在，尋求新的-環(huán)保型的焊接材料也是人們關 注的一個焦點。1.2挖掘機的分類按照驅動方式的不同，挖掘機可以分為內燃機驅動挖掘機、電力驅動挖掘機； 按照規(guī)模大小的不同，挖掘機可以分為大型挖掘機、中型挖掘機、小型挖掘機; 按照行走方式的不同，挖掘機可分為履帶式挖掘機、輪式挖掘機；按照傳動方式的不同，挖掘機可分為液壓挖掘機、機械挖掘機；按照用途的不同，挖掘機可分為通用挖掘機、礦用挖掘機、船用挖掘機、特種挖 掘機等不同類別；按照鏟斗的不同，挖掘機可分為正鏟挖掘機、反鏟挖掘機、拉鏟挖掘機、抓鏟挖 掘機。傳統(tǒng)的挖掘機

16、如下閣所示：1.3本課題研究的主要內容木課題是對挖掘機焊接工藝分析。具體伍括以下內容：(1) 介紹挖掘機機動臂的結構原理，合理地設計和改善其焊接工藝等，確定 挖掘機機動臂的結構。(2) 對確定好的挖掘機機動臂進行機械結構設計。(3) 挖掘機動臂的材料選擇及其焊接工藝分析。2挖掘機動臂結構的設計 2.1挖掘機動臂的組成結構本次設計的挖掘機動臂主要由安裝板，上、下封板，吊耳等組成。其組成結 構圖如下圖1-1所示：1-1挖掘機動臂組成結構圖2.2挖掘機動臂的工作原理液壓挖掘機主耍由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部 分組成。液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達、管路、油箱等組成

17、。 電氣控制系統(tǒng)包括監(jiān)控盤、發(fā)動機控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類傳感器、電磁閥 等。液壓挖掘機一般由工作裝置、回轉裝置和行走裝置三大部分組成。根據(jù)其構 造和用途可以區(qū)分為：履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉、非 全回轉、通用型、專用型、鉸接式、仲縮臂式等多種類型。工作裝置是直接完成 挖掘任務的裝置。它由動背、斗桿、鏟斗等三部分鉸接而成。動臂起落、斗桿伸 縮和鏟斗轉動都用往復式雙作用液壓缸控制。為了適應各種不同施工作業(yè)的需 要，液壓挖掘機可以配裝多種工作裝置，如挖掘、起重、裝載、平整、夾鉗、推 土、沖擊錘等多種作業(yè)機具?；剞D與行走裝罝是液壓挖掘機的機體，轉臺上部設 有動力裝置和傳動系統(tǒng)。

18、發(fā)動機是液壓挖掘機的動力源，大多采用柴油要在方便 的場地，也可改用電動機。液壓傳動系統(tǒng)通過液壓泵將發(fā)動機的動力傳遞給液壓 馬達、液壓缸等執(zhí)行元件，推動工作裝置動作，從而完成各種作業(yè)。3挖掘機動臂的焊接工藝分析3.1挖掘機動臂用材料及其焊接性目前挖掘機焊接動臂所采用的鋼材大部分為低合金鋼，其中q345（16mn）的應 用最廣泛，其它還包括國產的q235、q295、hq60、hq100等日本產ss400、sm490 等，美國t-1,德國ste690。下表是q345的化學成分及力學特性：表1. q345的化學成分及力學特性化學成分csimnspcrmovni0.020.051.00 1.600. 0

19、450. 0450. 020. 15力學特性抗拉強度rm，mpa屈服強度rel,mpa仲長率a, %沖擊功akv, j47063034521鋼的焊接性是指鋼對焊接加工的適應性，即在一定的焊接工藝條件下，獲 得優(yōu)良焊接接頭的難易程度（工藝焊接性），以及材料在施工條件下，焊接成按 規(guī)定要求設計的構件，并滿足預先服役要求的能力（使用焊接性）1。焊接性受 母材、焊接方法、構件類型及使用要求四個方面因素的影響。工藝焊接性是指材 料經焊接加工后形成完整焊接接頭的能力，通常以材料對形成諸如裂紋、氣孔等 焊接缺陷敏感性的大小，以及所采取的工藝措施的復雜程度來比較工藝焊接性的 優(yōu)劣。使用焊接性是指材料經焊接加工

20、所形成的焊接接頭能滿足產品制造技術條 件及安全服役要求的程度，結構及其所釆用的材料不同，具體要求和指標也不同。3. 2焊接冷裂紋由于裂紋是最危險的焊接缺陷，生產中常常把焊接裂紋作為重要的考核項 目，對低合金鋼而言，熱影響區(qū)淬硬傾向大的鋼因急冷易產生焊接冷裂紋，嚴重降低接頭的塑形。決定這類鋼的熱影響區(qū)淬硬性的主要因素之一是碳當量ce。碳 當量ce計算公式為：ce=c+mn/6+ (cr+mo+v) /5+ (ni+cu) /152經驗表明，當cec0.4時，鋼材的淬硬傾向不大，焊接性優(yōu)良，焊接時不預 熱；當ce=0.4%0.6%時，鋼材的淬硬傾向增大，焊接時要采取預熱，控制焊接 工藝參數(shù)、緩冷或

21、消除擴散氫等工藝措施；當ce0.6%時，鋼材的淬硬傾向強， 屬于難焊的鋼材，需要采取較高的余熱溫度和嚴格的工藝措施。挖掘機主體用鋼 q345的碳當量計算過程為：ce=0. 02+1. 6/6+0. 15/5=0. 32<0. 4,故挖掘機主體結 構部分焊接性較好，焊接冷裂紋敏感性小，無需采取預熱和緩冷等工藝措施。3.3沖擊韌性母材和焊接ix如有如有足夠的強度、塑形和缺口韌性，則表明焊接結構具有 可靠的使用性能。對低溫下服役的挖掘機焊接動臂，其v型缺口沖擊值的下限值 要達到所規(guī)定的溫度初性保證值，以防止結構在載荷下的脆性破毀。特雷克斯系 列挖掘機動臂主體材料q345d的焊接接頭沖擊試驗值如

22、下表：表2. q345d鋼焊接接頭沖擊韌性板厚，mm焊接材料沖擊部位akv20°c, j規(guī)定值12er70-g實芯焊縫92， 86， 92彡2712焊絲熱影響區(qū)85, 94, 94焊接區(qū)特別是焊接過熱區(qū)的的沖擊韌性，由于熱輸入影響會使其下降。因此在焊 接過程中應合理選擇規(guī)范，盡量控制合理的焊接熱輸入。3.4挖掘機動臂焊接材料、工藝方法及裝備 3.4.1焊接材料選擇此處刪減nnnnnnnn字 需全套設計請聯(lián)系124018144.2.2剛性固定法焊接前將易變形的工件加以固定來限制和減小焊接變形的方法稱為剛性固 定法。特別是對結構形式復雜，焊縫設計不對稱得構件，焊縫主要集中在工件的 一側時

23、剛性固定法可以很好地控制焊接變形。常見的方式是點焊拉筋，使用剛性 軸，工裝剛性制約以及依靠工件背對背互相制約變形的方法，都可以達到控制焊 接變形的0的。使用剛性固定法來控制焊接變形量現(xiàn)在已經普遍應用于挖掘機實際生產中，并取 得了良好效果。如閣所示幾個實例：圖3.挖掘機上平臺中部機架背對背剛性固定法圖4.挖掘機上平臺中部機架工裝剛性m定法結論一轉眼，幾個月就這樣過去了，到如今，畢業(yè)設計總算接近尾聲了，通過 這次對于挖掘機動臂的設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學 的知識，而且還獲得新的經驗與啟示,在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計, 會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指

24、導，確保設計進度，本文所 設計的是挖掘機動臂焊接工藝分析，通過査找相關的設計資料和導師以及同學們 溝通，聽取他們的建議然后開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重 要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才 可要做的好，總之，木設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研宄的最感謝幫 助過我的老師和同學，是大家的幫助冰使我的論文得以通過。致謝寫到這里，論文總算完成了，心里百感交集，在這里，我打心里向我的導師 和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和 做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活 上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我方 能順利地完成大學階段的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也 有丫一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹 的治學態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是 我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類挖掘機動臂焊接工藝 分析的相關資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的， 是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的