旋转定位座焊机焊接头设计

焊接变位机械设计研究焊接变位机械是一种可以帮助焊接过程中工件进行旋转和翻转的设备，它在焊接工艺中具有非常重要的作用。

在焊接自动化过程中，焊接变位机械能够提高焊接效率和质量，减少人力成本和操作风险。

对焊接变位机械的设计和研究具有重要的实际意义。

一、焊接变位机械的类型及其应用1. 类型焊接变位机械根据其结构和工作方式的不同，可以分为旋转式焊接变位机和翻转式焊接变位机两种类型。

旋转式焊接变位机是指通过电机驱动旋转轴，使工件进行旋转的装置。

在焊接过程中，采用旋转式焊接变位机可以使工件保持稳定的旋转速度和角度，从而实现对工件全方位的焊接。

2. 应用焊接变位机械主要用于大型工件焊接过程中的旋转和翻转操作。

在船舶、桥梁、石油化工、风电等领域，需要对大型金属构件进行焊接时，通常就需要使用焊接变位机械来实现对工件的旋转和翻转。

焊接变位机械也可以应用于钢结构、船舶、桥梁等工程机械的生产制造环节。

二、焊接变位机械设计研究现状分析目前，国内外关于焊接变位机械设计研究已经取得了一系列的成果，但与焊接自动化设备的整体发展相比，焊接变位机械的设计研究尚处于起步阶段，存在一些问题和不足。

1. 技术水平不高目前国内焊接变位机械的设计水平相对较低，主要体现在设备的控制精度、稳定性和可靠性方面。

大多数焊接变位机械还停留在传统机械传动和液压控制的阶段，缺乏现代化的电气控制技术和自动化控制系统。

2. 缺乏标准化设计国内焊接变位机械的设计缺乏统一的标准和规范，导致了产品质量参差不齐，生产效率低下，难以满足用户的实际需求。

由于缺乏标准化设计，焊接变位机械的产品结构和性能参数存在较大的差异。

3. 创新能力不足国内焊接变位机械制造企业创新能力不足，缺乏对焊接变位机械的核心技术和关键零部件的研发能力。

目前，市场上主要以进口设备为主，国内产品在技术含量和产品性能上存在明显的差距。

为了提高焊接变位机械的设计水平和产品质量，需要针对关键技术进行深入研究和探讨。

500公斤数控座式焊接变位机摘要座式焊接变位机是通过工作台的回转或倾斜，使焊缝处于水平或船形位置的装置，它可以实现与操作机或焊机联控，可应用于各种轴类、盘类、筒体等回转体工件的焊接。

本次设计题目是设计一台500公斤数控座式焊接变位机，可实现焊接工件的回转、倾斜，而且工作台的回转和倾斜运动采用数控控制，以便与机器人配合联动，实现工件上的各类焊缝的自动焊接。

本次设计采用步进电动机进行驱动，直接与无级变速器及涡轮蜗杆减速器机构相连接，以带动工作台转动。

所以控制进入步进电动机的脉冲数量，就可控制工作台转角的大小；控制进入步进电动机的脉冲频率，就可控制工作台的转动速度；改变步进电机中各绕组的通电顺序，便是工作台正传或反转。

因此，该变位机可实现点位控制，并有较高的到位精度。

步进驱动系统采用开环控制，传动机构比较简单，从而设计、调整、维修都很方便。

本次设计的主要内容包括:数控座式焊接变位机的底座、回转机构、倾斜机构等的机械设计、装配图和零件图设计，数控步进电机的选型等。

整个机械系统应简单可靠，操作方便。

编写相应的设计说明书。

关键词：焊接、步进电机、变位机DESIGN OF 500 kg CNC WELDINGDISPLACEMENT MACHINEABSTRACTSeat type welding machine is through the displacement worktable turn or tilt, the weld seam in horizontal or boat form position of the device, which can realize Manipulator or welding machine with but connected controlling, can be applied to various axial, plate, barrel etc of axially symmetrical workpiece welding. This design topic is to design a 500 kilograms NC seat type welding displacements machine, It can realize the fluctuation on turn, tilt, and the rotary and tilt table adopts CNC control, in order to exercise with robot cooperate linkage, realize the of all kinds of workpiece weld automatic welding.This design adapts the stepping motor driven directly and variator and worm and worm reducer institutions, to drive workbench is connected to rotate. So control into stepping motor pulse quantity, can control the size of workbench corner; Control into stepping motor pulse frequency, it can control the rotation speed worktable; Change stepping motor of the winding electrify sequence, days or reverse is workbench. Therefore, this shift machine can realize position control and have higher in position precision. Stepping driving system USES the open loop control, transmission mechanism is simpler, thus design, adjustment, maintenance is very convenient.The design of the main content includes NC seat type welding displacements machine base, such as swing mechanism, the tilt institution of mechanical design, assembly and parts graph design, NC stepping motor selection, etc. The mechanical system should be simple, reliable and convenient operation. Write the corresponding design specification.KEY WORDS ：Welding, Stepping motor, Displacements machine目录前言 (2)第1章总体方案拟定 (8)§1.1 焊接变位机概述 (8)§1.1.1 焊接变位机定义 (8)§1.1.2 焊接变位机的类型和特点 (8)§1.1.3 驱动系统 (11)§1.2 总体方案的确定 (12)第2章电动机的选择及传动比的分配 (13)§2.1 电动机的选择 (13)§2.1.1 主要技术参数 (13)§2.1.2 电动机的选择 (13)§2.2.1 回转轴总传动比的计算及其分配 (16)第3章零件设计和选用 (17)§3.1 零件的结构设计 (18)§3.2 回转轴的强度校核 (19)§3.2.1 轴上的受力分析及计算 (19)§3.2 回转轴齿轮强度校核 (23)§3.3 键强度校核 (24)§3.4 轴承的选用 (25)参考文献 (27)致谢 (28)前言焊接是一种制造技术，它是适应工业发展的需要，以现代工业为基础发展起来的，并且直接服务于机械制造工业。

0引言在机械结构中，焊接件被广泛采用。

要保证焊接质量和生产效率，则需要使焊枪准确且快速地找到焊接位置，对于整个结构件的加工非常关键。

当采用手工焊接方式时，通常使用夹具进行工件的固定，由操作者手持焊枪，寻找焊枪的焊接位置。

这种方式存在着很多问题，例如：操作者不安全、增加了工人的劳动强度、焊接效率不高、焊接质量不佳等。

当采用自动焊接方式时，通常情况下，焊枪的位置固定不动，必须采用自动的方式移动结构件，变换焊接位，降低工人的劳动强度，增加安全保障，提高焊接的准确性，提高工件的焊接质量。

即便使用焊接机器人时，虽然焊枪的位置可以移动，但也会因焊缝的位置特殊而产生焊枪干涉的情况，此时仍然需要使用焊接变位器进行结构件的位置变换，使焊枪便捷地找到焊缝位置。

综上所述，变位机是专用焊接辅助设备，在焊接过程中用于使工件得到理想的加工位置，提高焊接质量，减少焊枪的移动，提高焊接效率。

尤其在焊接机器人被日益广泛应用的情况下，焊接变位机的开发，可与工业焊接机器人配套使用，与控制系统相连，实现联动操作，组成自动焊接中心，实现焊接自动化和无人化。

按照运动轴的数量分类，变位机有单轴翻转变位机、双轴变位机、三轴变位机等。

运动轴的直线或回转运动由电动机或液压传动装置为动力，改变了传统的手工搬运焊件的方法，从而节省了人力，提高了生产效率和焊件的质量。

1小型结构件的结构特点以及变位机的功能要求1.1小型结构件的结构特点分析小型焊接件的结构千差万别，其焊缝的位置呈现出多样性的特点，其中，图1和图2为两个典型焊接件实例。

图1的焊缝位于焊接件内侧，焊缝形状为直线。

这类焊接件在不采用变位机的情况下，由于焊接件的尺寸和焊缝位置的限制，在焊接时随着焊缝位置的前移，需要改变焊枪相对于焊接件的角度，否则焊枪与焊接件之间可能会产生干涉，使焊枪无法达到指定位置。

而焊枪与焊接件的相对角度的改变，若使用变位机将焊接件倾斜，可使焊枪方便地找到需要焊接的位置，当焊枪固定时，采用变位机使焊接件倾斜成为了必然。

专利名称：自动焊接机用的旋转定位机构专利类型：实用新型专利
发明人：姜根生,李勇
申请号：CN201721126672.2
申请日：20170905
公开号：CN207171291U
公开日：
20180403
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供自动焊接机用的旋转定位机构，它包括有焊接机，焊接机上安装有焊接头，它还包括有置料平台，置料平台顶部设有旋转轴，旋转轴顶部安装有旋转盘，旋转盘边缘处按等份分布有四个定位座，焊接头位于旋转盘一侧上方，且焊接头与定位座相配合，旋转盘另一侧设有进料架，旋转盘后侧的置料平台上安装有支架，支架顶部延伸至旋转盘上方，其延伸端安装有调节支板，调节支板底部向前折弯形成感应器安装板，感应器安装板表面安装有若干条感应杆，进料架、焊接头一侧设有定位片。

采用本方案后的结构合理、操作方便、使用效果好。

申请人：佛山市顺德区骏崴焊接设备有限公司
地址：528313 广东省佛山市顺德区陈村镇仙涌大道东(南)10号之五
国籍：CN
代理机构：湖南省娄底市兴娄专利事务所
代理人：邬松生
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一种滚筒焊件液压定位及旋转装置摘要：针对焊接滚筒焊件时工人操作不便或定位装置过于复杂昂贵的现状，特别针对自动焊接机的愈为普及，本文设计一种滚筒焊件液压定位及旋转装置，包括动力控制装置和液压定位装置。

焊接前动力控制装置可使定位机转盘倾斜一定角度，滚筒通过液压定位装置与定位机转盘轴线同轴心，焊接过程中定位机带动滚筒做倾斜一定角度的回转运动。

自动焊接机在滚筒定位完成后开始对其进行焊接，完成滚筒焊缝的焊接。

关键词：液压定位；自动焊接机；回转运动；滚筒焊件焊接前言目前在滚筒焊件焊接过程中使用的定位装置，通常价格比较昂贵，并且由于这类设备往往规格过大会导致操作不便，增大了工人的工作量和安全隐患。

而且针对越来越先进的自动焊机技术，笨重的滚筒焊件定位装置也不易于提高工作效率 [ ][ ][ ]。

本文在传统的理论设计基础上，有效的利用现代设计方法进行设计，以提高设计的可靠性，并且基于solidworks软件建立自动焊接机焊接的三维模型并进行虚拟组装，充分发挥现代设计方法的优越性[ ]。

1.焊接场景整体方案设计根据需要，在焊接时滚筒一般需倾斜一定角度（一般倾斜450时焊缝质量最好），故焊接前先将定位机转盘倾斜一定角度，滚筒定位完成后通过定位销固定在定位机转盘上，常见的自动焊接机能自动调节焊枪的位置，焊接过程中焊枪固定不动，故在焊接过程中需定位机带动滚筒一直做倾斜一定角度的回转运动。

因采用自动焊接机焊接时焊枪固定不动，通过滚筒的相对旋转实现整个圆周焊缝的焊接时，如果滚筒在安装时相对定位机转盘偏心较大，那么可能发生圆周焊缝部分圆弧段漏焊，所以滚筒在安装时必须保证其和定位机转盘的同轴心度。

2.滚筒与定位机同轴心方案设计要实现螺旋滚筒与定位机转盘同轴心，必须满足两点要求：第一，定位装置固定在定位机转盘上，并且其几何中心与定位机转盘同轴心；第二，其定位装置必须实现同步向心（离心）运动才能自动找心定位。

只有满足以上两点要求才能保证定位时滚筒与定位机转盘同轴心[ ]。

座式焊接变位机回转机构设计摘要焊接变位机已经成为制造业的一种不可缺少的设备，在焊接领域把它划为焊接辅助机，其型式系列和品种规格约有十余个系列、百余个品种，正在形成一个新兴行业。

本题目是设计能载重1.0吨工件，可进行全位置焊接的座式变位机械。

主要内容是关于焊接时工作台与工件回转倾斜的控制、电机选择、减速器的选择、各个轴和轴承的确定以及校核等等。

设计的具体过程是根据预定的载荷和要求的焊接速度确定设备所需要的电动机类型，包括：电动机的转速、额定功率、电压电流等，在此基础上计算第一级蜗杆传动轴的相关数据、第二级蜗杆传动轴的相关数据以及选择相应配件的型号，并且对其进行相关的强度、使用寿命等的校核。

最后使用CAD软件绘制相关的零件图、总装图。

关键词：焊接变位机，减速器，电机类型，机械设计BLOCK-TYPE WELDING POSITIONER ROTARYMECHANISM DESIGNABSTRACTWelding positioner has become indispensable manufacturing equipment, in the welding area it designated as welding auxiliary machines. Series and products specifications on the type of case, has been available, and nearly a dozen more series, more than one hundred varieties and specifications, is forming a new industry.This subject is designed to load 1.0t parts, for all position welding of Block Variable-bit machines. Mainly on the welding machine of the rotary turning the control, motor selection, the choice of reducer, worm shaft and bearing all the determination and checking, and so on.The specific process design is based on pre-load and required welding speed to determine the equipment needed to motor types, including: motor speed, rated power, voltage and current, calculated on the basis of this axis and the corresponding parts of the model size, and its associated strength, service life can be checked. Fragment using CAD software, the relevant parts diagram, assembly drawing out.KEY WORDS: welding positioner, reducer, motor type, mechanical design目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)目录 (Ⅲ)前言 (1)第一章焊接变位机械性能及结构 (3)§1.1 焊接变位机械 (3)§1.2 焊接变位机械应具备的性能 (3)§1.3 焊接变位机的功能及结构形式 (4)§1.4 主自由度及全功能焊接变位机 (5)第二章焊接变位机方案设计 (6)§2.1 焊接变位机整体方案设计 (6)§2.1.1 座式焊接变位机的用途及结构形式 (6)§2.1.2焊接变位机的驱动系统 (7)§2.1.3 设计方案简介 (7)§2.2 回转机构的设计 (7)§2.2.1 回转机构传动简图 (7)§2.2.2 原始数据 (8)§2.2.3 工作条件 (8)§2.2.4 电动机的选择 (8)第三章回转机构减速器的设计 (9)§3.1 总传动比 (9)§3.2 总传动比的分配 (9)§3.3 传动装置的运动和动力参数设计 (9)§3.3.1 各轴的转速 (9)§3.3.2 各轴的功率 (9)§3.3.3 各轴的转矩 (10)§3.3.4 各数据汇总 (10)§3.4 传动零件的设计 (10)§3.4.1 同步带传动的设计 (10)§3.4.2 第一级蜗杆传动的设计 (12)§3.4.3第二级蜗杆传动的设计 (16)§3.4.4一级蜗杆轴的设计 (19)§3.4.5二级蜗杆轴的设计 (20)§3.4.6二级蜗轮轴的设计 (21)§3.4.7轴的校核 (22)§3.4.8键的选择 (24)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)外文资料翻译 (28)前言在我国，乃至世界范围内，有关焊接变位机的基本概念、型式与分类、主要技术参数等存在不统一的问题，甚至存在某些量纲混淆问题。

摘要焊接变位机运动系统的设计是焊接变位机方案设计的核心内容，而焊接变位机运动自由度的确定是其前提条件。

焊接变位机的关键是对变位机进行最佳位置焊接所需要的运动自由度的设计，如平动或转动的设计。

焊接变位机是将工件回转，翻转，以便使工件上的焊缝置于水平和船形位置的机械装置。

焊接变位机是应用最广泛的一种焊接变位机，载重量一般不超过1吨。

焊接变位机的主体部分是翻转机构、回转机构、底座。

本设计主要论述了焊接变位机械的组成，工作原理，重点讲述了其中的旋转减速机构的设计，旋转减速机构通过电机驱动，经过带传动，二级蜗杆蜗轮减速器的传动，起到减速和工作台的旋转运动的效果。

包括了电机的选择，键的选择，轴承的选择等，还有带轮传动的计算，蜗轮蜗杆传动的计算，蜗杆轴的校核，轴承的校核等一系列设计计算。

焊接变位机有利于实现最佳位置的焊接过程、提高工作效率、降低疲劳强度并达到良好的焊缝成型。

关键词：焊接变位机械；带传动；蜗轮蜗杆传动；减速器AbstractThe design of the moving system of the welding positioner is the core content of the scheme design,but the system depends on the moving freedom`s certainty.The key part of the design of the welding positioner is the design of the moving freedom, according to the best welding position.The main parts of the welding positioner include overturning machinery, circumgyrating machinery and the base.The arm-extending welding posioner is used most widely ,the load is less than one ton.The arm-extending welding positioner is the machine which makes the workpiece circumgyrate and overturn to make the welding line on the workpiece park the level direction and cymbate position. The welding positioner`s makeup and operating principle make up of the paper ,which disserates the design of the turning gear of the machine .The belt driving and two stage worm wheel retarder make the turning gear realize the man`s anticipating speed.The use of the techogenerator which will feed back the instant speed to the generator and then the controller will adjust the speed makes sure of the high welding line quality.Welding positioner is in favor of the welding process to achieve the best possible position,improving efficiency,reducing the fatigue strength,and forming a good weld.Key words:welding posioner,belt drive,worm drive,reducer目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I II 前言.. (1)第1章绪论 (2)1.1课题研究现状及意义 (2)1.2焊接变位机械概述 (2)1.3论文主要研究内容 (4)第2章带传动的设计 (6)2.1.电动机的选择 (6)2.2.带传动的设计计算 (6)第3章旋转减速器设计 (10)3.1传动比的分配 (10)3.2二级蜗杆传动设计 (10)3.3蜗杆轴的设计计算及校核 (18)3.4轴承的选择及校核 (23)3.5键的选择及校核 (28)第4章焊接变位机的总体设计 (31)4.1伸臂梁的设计计算： (31)4.2底座和箱体的简单设计 (32)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)前言随着现代工业的发展和焊接技术的不断进步，焊接作为一种金属连接的工艺方法。