焊接专机机械传动装置设计
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五轴弧焊机器人传动机构的设计与分析戚松制造学院 0743021004摘要:本文总结并具体应用了示教、再现(T/P)式全电动多关节型五轴弧焊机器人传动机构的设计原则以及各关节传动机构的若干实用可行的设讣方案,并进行了分析比较。
1.引言设计T/P式具有点位控制(PTP)、连续控制(CP)功能的全电动多关节型五轴弧焊机器人本体的关键问题之一就是传动机构的设计。
本文将详细介绍其传动机构的设计原则,并具体应用于各关节传动机构设计和分析的若千方案。
2.弧焊机器人简介及其传动机构的总设计原则弧焊机器人持重只有10k g左右,重复精度应±0.2mm为佳,焊接速度范围大约需要0.2~ 2 m/min,高速移动时的速度达60m/min左右,T/P式,具有PTP、CP控制功能,目前国内主要应用的驱动器有直流和交流伺服电机(以下用M表示),主要应用的减速方式是谐波减速器(以下用R表示)、滚珠丝杠副、行星齿轮机构、齿轮及蜗轮蜗杆传动;本体主要由机身回转(RT自由度),上臂俯仰(UA自由度)、前臂俯仰(FA自由度)、手腕回转(TW自由度)和手腕上下摆动(BW自由发)构成。
为了满足焊接作业和控制对弧焊机器人本体的基本要求,在传动机构的设计中应着重保证:①足够高的传动精度和刚度;②传动平稳,噪音小;⑧偏重力矩小,运动部分重量轻,惯量小;④摩擦小,传动效率高;⑤总体布局合理,造型美观;⑥成本低,经济性好。
下面将应用这些总设计原则,具体分析各关节传动机构的重点设计要求,并据此设计和分析若干传动方案。
3.机身回转传动机构的设计与分析机身是直接支承和传动手臂的部件,承载重且受力情况复杂,转动惯量及其变化幅度大,误差放大比最大。
因此,高旋转精度和刚性是机身设计时应首先予以保证。
方案一 M1经R1直接驱动RT轴(图1 )。
方案二参见图1。
M1经摆线行星轮减速器直接驱动RT轴。
方案三图2所示,M1经同步齿形带、R1驱动RT轴。
方案四如图34。
传动装置的总体设计方案传动装置是机械设备中的重要部分,其设计方案直接关系到设备的性能和功能。
本文将介绍传动装置的总体设计方案,涵盖了传动装置的选择、布局、材料等方面,以帮助读者更好地理解和应用传动装置。
首先,传动装置的选择是设计的关键。
根据设备的需求和工作条件,可以选择不同类型的传动装置,如齿轮传动、带传动、链传动等。
齿轮传动常用于需要高转矩和精确传动的场合,而带传动适用于需要平稳传动和隔振的场合,链传动则适用于需要连续传动和较大传动比的场合。
因此,在总体设计方案中,需对传动装置的类型进行选择,以确保其适用于设备的工作条件。
其次,传动装置的布局也需要考虑。
在实际设计中,需要根据设备的结构和空间要求,合理布置传动装置的位置和结构。
例如,对于齿轮传动,需要考虑齿轮的轴向间距、垂直间距和相互之间的配合关系,以确保传动效果和运行稳定性。
对于带传动和链传动,需要考虑传动带或传动链的张紧装置和导向装置,以保证传动的紧密性和准确性。
此外,传动装置的材料也是设计方案的重要部分。
传动装置常用的材料有钢、铸铁、铝合金等,每种材料都有其特定的物理和机械性能。
在总体设计方案中,需要根据传动装置的工作条件和负载要求,选择合适的材料以确保传动装置的强度和耐久性。
同时,还需要考虑材料的加工性能和成本因素,以兼顾经济性和可行性。
总之,传动装置的总体设计方案是机械设备设计中不可忽视的一部分。
通过合理选择传动装置的类型、布局和材料,可以确保设备的性能和功能的实现。
对于设计师来说,需要综合考虑设备的要求、工作条件和经济性等因素,以达到最佳的设计效果。
同时,不断地进行总结和经验积累,才能不断提高传动装置的设计水平和质量。
汽车后桥环焊缝焊接专机设计摘要汽车工业在中国已经经历了60年的探索与发展,近年来,我国汽车生产水平大幅度提高,逐步接近世界先进水平。
焊接作为汽车生产工艺中必不可少且最关键的一环,国内的焊接技术也达到了国际水准。
在专业性强且具有规则轨道的零部件进行焊接时,使用焊接专机可以满足焊接条件且经济实用。
本设计为汽车后桥环焊缝焊接专机的设计。
整个焊接专机的工作包括气动卡盘卡紧与放松并按照焊接工艺要求进行匀速转动,顶尖通过气缸带动进行左右移动以便装卸工件,焊枪上下移动给工人留下操作空间,焊枪可以左右移动以便使焊枪对准焊缝位置。
环焊缝焊接专机的结构设计内容包括床身,焊接小车,传动机构,工装卡具等。
根据工件的加工需求,采用两个对称的焊接小车进行一次性同时加工两条焊缝。
环焊缝的工作原理是焊枪不动,要求工件进行匀速转动,所以气动卡盘是整个设计的核心部件,根据工件的尺寸对卡盘的大小尺寸,工件的定位都是以卡盘中心为基准。
进行设计另外设计内容还包括了电机与减速机构的选取,顶尖定位与传动,焊接小车的设计等。
关键词:汽车后桥;焊接专机;气动卡盘;焊接小车AbstractAutomobile industry in China has gone through 60 years of exploration and development,in recent years,China's automobile production levels increase the dsignificantly,Step by step closer to the world's advanced level.Welding as a car is necessary in the production process and the key link,Domestic welding technology has reached the international level.In orbits and with specialized components during welding,using the welding machine can satisfy the welding conditions and the economic and practical.This design for the automobile rear axle seam welding machine design.Work of the whole welding machine including pneumatic chuck card tight and relaxation and uniform rotation in accordance with the requirements for welding process.Top move around to unloading workpieces by pneumatic cylinders,Welding torch left workers operating space to move up and down,Welding torch can move around in order to make the torch on the weld position.Seam welding machine structure design content including lathe bed seam the welding machine tstructure design content including lathe bed,the welding tractor, transmissionmechanism.Due to the workpiece requirements,Using two symmetrical welding carriage to one-time processing two weld at the same time.The working principle of girth weld is a welding torch,So the pneumatic chuck is the core component of the whole design,So according to the size of the size of the workpiece to chuck size,So the root workpiece positioning are chuck center as a benchmark.To carry on the design and design content includes the selection of motor and the retarding mechanism, top location and transmission, the design of the welding carriage, etc.Keywords:Automobile driving axle; Welding machine; Pneumatic chuck. Welding tractor目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 焊接专机的发展现状及发展趋势 (1)1.2国内外焊接技术发展 (2)1.2.1国内焊接技术的发展现状 (2)1.2.2国外焊接技术发展现状 (3)1.3课题研究内容及目标 (5)第2章汽车后桥环焊缝焊接专机整体设计方案 (6)2.1汽车后桥环焊缝焊接专机工作原理 (6)2.2气动卡盘的设计 (6)2.2.1气动卡盘的工作原理 (6)2.2.2滑柱的设计方案 (7)2.2.3 活塞的设计方案 (8)2.2.4 气缸的设计方案 (8)2.2.5 法兰盘的设计方案 (8)2.2.6进气盘的设计方案 (8)2.2.7 芯体的设计方案 (9)2.2.8 端盖的设计方案 (9)2.2.9爪体与卡爪的设计方案 (9)2.2.10 轴承及轴承端盖的设计方案 (9)2.2.11 橡胶密封环的设计方案 (10)2.2.12 轴的设计 (10)2.3 焊枪卡紧机构的设计 (10)2.4 工件支架的设计 (11)第3章汽车后桥环焊缝焊接专机各标准件的选取 (13)3.1 电动机与减速机的选取 (13)3.2 顶尖的选取 (14)3.3 气缸的选取 (14)3.3.1 带动顶尖的气缸的选取 (14)3.3.2 带动焊枪的气缸的选取 (14)3.4 工件的定位 (14)3.4.1加工件的定位 (14)3.4.2气动卡盘的定位 (14)3.4.3工件支架的定位 (15)3.4.4减速电动机及减速机的定位 (15)3.4.5 顶尖的定位 (15)3.4.6 顶尖气缸的定位和校核 (15)3.4.7 焊枪的定位 (17)3.4.8 送丝机构的定位 (18)3.5 轴的校核 (19)3.5.1 初步确定轴的最小直径 (19)3.5.2 轴的强度校核 (20)第4章结论 (22)参考文献 (23)致谢 (24)第1章绪论1.1 焊接专机的发展现状及发展趋势典型的焊接机器人系统有如下几种形式:焊接机器人工作站、焊接机器人生产线和焊接专机。
第2章机械传动装置的总体设计机械传动装置总体设计的任务是选择电动机、确定总传动比并合理分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数,为下一步各级传动零件设计、装配图设计作准备。
设计任务书一般由指导教师拟定,学生应对传动方案进行分析,对方案是否合理提出自己的见解。
传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响,因此应当合理地拟定传动方案。
2.1 拟定传动方案1.传动装置的组成机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。
传动装置位于原动机和工作机之间,用来传递运动和动力,并可用以改变转速、转矩的大小或改变运动形式,以适应工作装置的功能要求。
传动装置的传动方案一般用运动简图来表示。
2.合理的传动方案当采用多级传动时,应合理地选择传动零件和它们之间的传动顺序,扬长避短,力求方案合理。
常需要考虑以下几点:1)带传动平稳性好,能缓冲吸振,但承载能力小,宜布置在高速级;2)链传动平稳性差,且有冲击、振动,宜布置在低速级;3)蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料应选用锡青铜,否则可选用铝铁青铜;4)开式齿轮传动的润滑条件差,磨损严重,应布置在低速级;5)锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级。
常见机械传动的主要性能见表2-1。
对初步选定的传动方案,在设计过程中还可能要不断地修改和完善。
表2-1常见机械传动的主要性能环境适应性不能接触酸、碱、油类、爆炸性气体好一般一般2.2 减速器的类型、特点及应用减速器是原动机和工作机之间的独立的封闭传动装置。
由于减速器具有结构紧凑、传动效率高、传动准确可靠、使用维护方便等特点,故在各种机械设备中应用甚广。
减速器的种类很多,用以满足各种机械传动的不同要求。
其主要类型、特点及应用如表2-2所示。
为了便于生产和选用,常用减速器已标准化,由专门工厂成批生产。
标准减速器的有关技术资料,可查阅减速器标准或《机械设计手册》。
因受某些条件限制选不到合适型号的标准减速器时,则需自行设计和制造。
目录课程设计任务总析................................................................................................ 错误!未定义书签。
一、任务目标:................................................................................................ 错误!未定义书签。
二、项目及设计总领:.................................................................................... 错误!未定义书签。
三、相关知识:.................................................................................................. 错误!未定义书签。
1.1 课程设计的目的.................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2 课程设计的内容和任务........................................................................ 错误!未定义书签。
1.3 课程设计的步骤.................................................................................... 错误!未定义书签。
1.4 课程设计的有关注意事项.................................................................... 错误!未定义书签。
机械传动装置总体设计方案引言机械传动是工程领域中常用的一种动力传递方式,它通过机械元件间的相互作用,将动力从原动机传递到负载上。
机械传动装置的设计方案的合理性对于确保机械系统的正常工作具有重要意义。
本文将介绍一种机械传动装置的总体设计方案,对其设计思路、工作原理、选材和结构等进行详细阐述。
设计思路机械传动装置的设计思路主要基于以下几个方面的考虑: 1. 功能需求:根据负载的性质和工作要求,确定传动装置需要实现的功能,例如传递动力、调节转速和转矩等。
2. 结构布局:根据传动装置的需求,设计合理的结构布局,选择合适的传动方式,包括齿轮传动、链条传动等。
3. 材料选用:根据传动装置的工作环境、负载特性和寿命要求,选择合适的材料,以确保传动装置的安全性和可靠性。
4. 尺寸确定:根据负载的功率和转速要求,确定传动装置各个部件的尺寸,包括齿轮的模数、链条的节距等。
工作原理本设计方案采用齿轮传动为主要传动方式。
其工作原理如下: 1. 原动机通过输入轴将动力输入传动装置。
2. 主齿轮和从齿轮通过齿轮齿槽的咬合将动力传递到输出轴上。
3. 根据需要,可以在传动过程中增加其他齿轮传动、链条传动等辅助传动方式,以满足不同的功能需求。
选材和结构在本设计方案中,我们选择了以下材料和结构: 1. 主齿轮和从齿轮:我们选择了高强度合金钢作为齿轮的材料,以确保其承载能力和耐磨性。
2. 链条:为了提高传动装置的可靠性和寿命,我们选择了高强度不锈钢链条作为辅助传动装置。
3. 结构布局:我们将主齿轮和从齿轮安装在机械箱体中,并通过轴承固定,以确保其稳定运行和长寿命。
设计参数根据实际应用需求,我们给出以下设计参数: 1. 输入功率:1000W 2. 输出转速:1000 rpm 3. 传动比:1:2 4. 齿轮模数:4结论本文介绍了一种机械传动装置的总体设计方案,通过合理的设计思路、选材和结构,实现了对动力的有效传递和转换。
一.设计任务题目:设计一个用于带式运输机上的二级圆柱斜齿轮减速器.给定数据及要求:已知带式运输机驱动卷筒的圆周力(牵引力)F=2500N带速v=1.5m/s,卷筒直径D=450mm三相交流电源,有粉尘,工作寿命15年(设每年工作300天)两班制,单向运转,载荷平稳,常温连续工作,齿轮精度为7 级。
二.机械传动装置总体设计方案:一、拟定传动方案1. 减速器类型选择:选用展开式两级圆柱齿轮减速器。
2. 特点及应用:结构简单,但齿轮相对于轴承的位置不对称,因此要求轴有较大的刚度。
高速级齿轮布置在远离转矩输入端,这样,轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象3. 具体传动方案如下:图示:传动方案为:电动机-皮带轮-高速齿轮-低速齿轮-联轴器-工作机。
辅助件有:观察孔盖,油标和油尺,放油螺塞,通气孔,吊环螺钉,吊耳和吊钩,定位销,启盖螺钉轴承套,密封圈等。
、选择电动机1. 选择电动机的类型按已知的工作要求和条件,选用丫型(IP44)全封闭笼型三相异步电动机。
2. 选择电动机的容量n w60 1000 v ■ D 由《机械设计课程设计》表3-1推荐的常用传动比范围,初选 V 带的传动比 工作机要求的电动机输出功率为:P^ —Y\F v其中P =1000■且F 二 2500N ,v - 1.5m/s , w 二 0.94F v则P = d1000 7 由电动机至传送带的传动总功率为:”-4 2w1 2 3 4 5式中,1是带传动的效率,2是轴承传动的效率,3是齿轮传动的效率,4 是联轴器传动的效率,5是卷筒传递的效率。
其大小分别为^=0.96, n 2=0.98, n 3 = °・97,口 4=°・99,耳 5=°・96。
则 w = 4; 2 4 5 = 0.96 0.984 0.972 0.99 0.96=0.79 即厂F v 250^ 1.5 , , “P dkw = 4.7 kw1000 ,1000 0.79由《机械设计课程设计》附录九选取电动机额定功率p=5.5kw 。
圆柱体相贯线焊接专机工作台设计计算说明书一圆柱齿轮设计1.1电动机选择1、电动机类型的选择:Y系列三相异步电动机,设定皮带拉力F=1000N,速度V=2.0m/s2、电动机功率选择:(1)传动装置的总功率:η总=η涡轮×η4轴承×η齿轮×η联轴器×η锥齿轮=0.96×0.984×0.97×0.99×0.96=0.85(2)电机所需的工作功率:P工作=FV/1000η总=1000×2/1000×0.85=2.4KW1.2确定电动机转速计算工作台工作转速:n工作台=1.5r/min按手册P7表1推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速传动比范围I’a=3~6。
考虑到电机转速太小,将会造成设计成本加高,因而添加V带传动,取V带传动比I’1=2~4,则总传动比范围为I’a=6~24。
故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×n工作台=(6~24)×1.5=9~36r/min,加上V带减速,取减速比为5,那么n’d=45~180r/min 符合这一范围的同步转速有60、100、和150r/min。
由于工作台n工作台=1.5r/min,圆锥齿轮传动比1:1,蜗轮蜗杆传动比10,齿轮传动比2,V带传动比5,因而选择电机转速150r/min。
F=1000NV=2.0m/sn工作台=1.5r/min η总=0.85P工作=2.4KW电机转速150r/min1.3 确定电动机型号根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y132S-6。
其主要性能:额定功率:3KW,额定转速150r/min,额定转矩2.0。
质量10kg。
1.4 计算总传动比及分配各级的伟动比1、总传动比:i总=n电动/n工作台=150/1.5=1002、分配各级传动比1)取齿轮i齿轮=2(单级减速器i=2~6合理);2)圆锥齿轮传动比1:1,3)蜗轮蜗杆传动比10,4)V带传动比5,1.5 运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min)n I=n电机/5=150/5=30r/minn II=n I/i齿轮=30/2=15(r/min)n III=n II/i涡轮=15/10=1.5(r/min)n工作= n III=1.5(r/min)2、计算各轴的功率(KW)P I=P工作=2.4KWP II=P I×η带=2.4×0.96=2.304KWP III=P II×η轴承×η齿轮=2.304×0.98×0.96=2.168KWP IV=P III×η轴承×η涡轮=2.168×0.98×0.96=2.039 KW3、计算各轴扭矩(N·mm)T I=9.55×106P I/n I=9.55×106×2.4/150 =152800N·mm 电动机型号Y132S-6T II=9.55×106P II/n II=9.55×106×2.304/30=733440N·mmT III=9.55×106P III/n III=9.55×106×2.168/15=138029N·mmT IV=9.55×106P IV/n IV=9.55×106×2.039/1.5=12985799N·mm1.6 齿轮传动的设计计算(1)选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在,所以齿轮采用软齿面。
机械传动装置总体设计方案机械传动装置是现代工业生产中最基础的机械部件之一,用于将机械能从一处传递到另一处。
设计一种高效,稳定的机械传动装置对于实现工业制造的自动化、智能化、高效化至关重要。
本文将展示一种机械传动装置的总体设计方案,主要包括选型、结构设计等内容。
1. 设计选型机械传动装置传递的机械能大多来自机械驱动,因此应参照所需传递的机械能量以及工作条件选用合适的电机、减速器及其他惯性元件。
电机选型要考虑其额定功率、额定转速及带载能力,通过数据计算予以确定。
减速器选型要根据实际使用情况,首先确定需要的速比,再根据带载条件和动力输入要求确定减速器型号。
惯性元件包括轮齿、联轴器、齿轮、凸轮等,需要根据工作条件及传动类型选用不同的型号。
2. 设计结构机械传动装置总体结构应该通过实际应用条件的最优化设计,以满足工作精度、负载能力、寿命和稳定性等限制要求。
(1)动力传递结构机械传动装置的动力传递结构应考虑其具体的工作条件,如旋转速度、转矩、传递功率等。
通常情况下,传递动力的元件是齿轮、链条以及带轮。
齿轮传动结构的优势在于传递效率高,但需要注意减小齿轮齿面的损耗。
链条结构具有一定的弹性,适合长距离和高速传动。
带轮结构则适合小功率的传动。
(2)承载结构承载结构是机械传动装置的核心,同时也是影响其稳定性、精度以及寿命等因素的重要因素。
承载结构常包括轴承、轴承座、支撑块等元件。
轴承是起到支撑及转动作用的部件,选用合适的轴承,能够保证传动过程中的精度和稳定性。
轴承座是承载轴承的部件,应考虑承载力、散热、安装与更换等方面,同时应具有较高的刚性。
支撑块是支撑轴的部分,对轴的位置进行控制,保证传动精度。
(3)转动联接转动联接主要包括轮齿、联轴器等。
轮齿是最常用的联轴器,其作用是连接两个轴,具有传递动力及减振的特点。
轮齿的制造过程涉及到齿面热处理、光洁度的保障及正确的装配等多方面考虑。
联轴器有多种类型,可适用于不同的传动需要,如传动角度大、不同轴线安装等。
目录第一章绪论 (2)1.1焊接接技术的应用 (2)1.2焊接机械装备 (2)1.3焊接工艺确定分析 (4)第二章机械传动装置设计 (7)2.1传动方案的确定 (7)2.2 丝杠螺母的选择 (7)2.3、电动机选择 (8)第三章机械减速器设计 (12)3.1 齿轮的设计与计算 (12)3.1.1、按齿面接触疲劳强度设计 (12)3.1.2、校核齿根弯曲疲劳强度 (13)3.2轴的设计 (14)3.2.1高速轴的设计 (14)3.2.2、低速轴的设计 (16)3.3键的选择与校核 (18)3.3.1、高速级轴键的选择及校核 (18)3.3.2、低速轴上键的选择及校核 (18)3.4轴承的选择与校核 (19)3.4.1高速轴上滚动轴承的寿命 (19)3.4.2低速轴上滚动轴承的寿命 (19)3.5 箱体结构尺寸选择 (20)第四章专用夹具结构设计 (21)4.1焊接夹具概述 (21)4.2 焊装夹具的定位原则: (22)4.3 基准的选择 (23)4.4 焊装夹具的机构分析 (24)4.5、焊接专用夹具设计的步骤 (25)第五章送丝机设计 (27)5.1微型送丝机的设计原理 (27)5.2驱动轮的设计 (27)5.3压板及底板的设计 (29)第五章 PLC设计概述 (32)总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论1.1焊接接技术的应用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。
焊接技术的发展与制造工业的需要紧密相关,一般工业先进国家,钢产量的50%左右需采用焊接工艺才能形成产品,在石油化工、矿山冶金、金属结构、起重运输、水陆交通、航天航空、桥梁建筑、电力能源等机械设备制造部门,焊接都有着广泛的应用。
许多设备中的大型结构,几乎都是焊接结构。
现在,随着科学技术的进步,生产规模的日益扩大,焊接结构正朝着超大型,高容量,高参数,耐磨,耐低温,耐动载的方向发展,这就不仅需要为焊接生产提供质量更高,性能更好的各种焊机,焊接材料和焊接工艺,而且要求提供各种性能优异的焊接工装设备,使焊接生产实现机械化和自动化,减少人为因素干扰,达到保证和稳定焊接质量,改善焊工劳动条件,提高生产率,促进文明生产的目的。
但是,焊接生产是综合性生产,在焊接制造过程中,除了焊接工序本身外,前后还有很多工序的配合,如备料、输送、装配、检验、校正等工序。
因此,焊接生产的机械化自动化不仅仅局限于焊接工序本身,而且包括了与焊接工序相衔接的上下各工序的机械化,自动化。
只有各工序实现了机械化,自动化,才能实现焊接生产的综合机械化,自动化。
1.2焊接机械装备焊接机械装备就是在焊接生产中与焊接工序相配合,有利于实现焊接生产机械化,自动化,有利于提高装配—焊接质量,促使焊接生产过程加速进行的各种辅助装置和设备。
这里称之为辅助装置和设备是为了与焊机相区别。
焊机是焊接过程中的核心装备,它包括焊接电源,焊接控制箱,焊接机头等,有自己的独立系统,不属于焊接机械装备的范畴。
而焊接机械装备相对焊机处于辅助的地位,是配合焊机进行焊接生产的装置和设备。
它包括的范围较广,按用途分,主要有焊接工装夹具、焊接变位机械和焊接输送机械三个方面,其次还有导电装置、焊剂输送与回收装置、坡口准备及焊缝清理精整装置等。
他们又是焊接机械装备的从属装置。
从使用范围来分,焊接机械装备又分为通用焊接机械装备和专用焊接机械装备两大类。
通用焊接机械装备通用性强、适应性广,整台机械能适应产品结构的变化重复使用。
它们可以组合在一起使用,也可以组装在焊接生产线上,成为焊接生产线的一个组成部分。
由于这种装备通用性强,所以机械化、自动化水平不是很高,主要满足多品种、小批量焊接生产的需要。
专用焊接机械装备是为了适应单品种、大批量焊接生产的需要专门设计制造的。
这种装备专业性强、生产率高、控制系统先进,能很好地满足产品结构、装焊工艺、生产批量的要求。
例如:专用焊接工装夹具、专用焊接机床就属于这类装备。
自动焊接专机是为特定的工件和一定形状的焊接接头而专门设计的焊接自动化设备。
可以通过电气控制,气动控制和液压控制技术,实现对电动机、气动执行元件、液压执行元件的旋转或移动,实现工件焊缝与焊枪的相对运动,从而自动完成焊接接头的焊接工作。
自动焊接专机是用于自动化生产的,要求人工或者机械手上下工件,焊接工装夹具自动将工件固定,定位,自动启动焊接电源的电弧,自动送丝和焊枪或工件的自动移动,焊接完成后自动退回,人工或机械手取下工件,其组成主要由焊接系统、机械系统、电气控制系统构成。
其中,焊接系统包括焊接电源及焊枪,主要有氩弧焊机、CO2焊机、MIG/MAG 焊机、等离子焊机、埋弧焊机等等。
当然,也有电阻焊,火焰焊、激光焊、电子束焊等焊接形式。
前述几种焊接电源,氩弧焊机和等离子焊机可以采用焊缝金属自身融合,将两个工件焊接在一起,也可加上自动填丝机,完成较厚工件的焊接。
CO2/MIG/MAG焊机及埋弧焊机都有自身的送丝系统,通过焊枪中心端部将焊丝送出。
焊接参数由焊机上的控制旋钮调节。
机械系统主要由床身机构、工装夹具及工件辅助支撑机构、焊枪微调机构、焊接工件或者焊枪移动机构等。
床身机构:床身主要对设备起支撑作用,可以用铸造件或者焊接件构成。
由于铸造件生产周期长、成本高,所以现在基本上采用型材和钢板焊接后,经退火、精加工而成,可以快速制造和成本低,得到大量使用。
工装夹具及辅助支撑机构:可以根据工件的加工面或定位孔,固定工件的相对位置,可以采用手动、气动、电动、液压控制夹具运动,实现装夹和定位工件。
焊枪微调机构:要焊枪对准焊缝,需要对焊枪的X\Y\Z向进行三维调节,是焊枪的指向对准焊缝,同时根据焊接工艺要求,还需实现各方向的旋转功能。
焊接工件或焊枪的移动机构:要完成直线、圆周或曲线焊缝的焊接,需要焊枪与工件的焊缝的轨迹的相对运动才能完成焊接要求。
可以选择焊枪移动,也可选择工件运动。
这个需要根据工件的形状和尺寸来决定设计思路。
其设计原则是机构最简单、控制最简单、工人装卸工件最方便为主。
环缝焊是工件运动,焊枪不动,直缝焊机是工件不动,焊枪直线运动。
本文所涉及的是接线盒的直缝焊接,所以采用的是直缝焊接,即工件不动焊枪作直线运动。
所以,设计合适的焊接支架和焊接夹具来加紧、定位我们所要焊接的长度为6m的接线盒具,是保证焊接质量的重要保障。
要实现高质量的均匀焊接,本焊接机需要采用PLC自动控制,来提高焊接效率。
1.3焊接工艺确定分析本文焊接工件材料为Q235,Q235是普通碳素结构钢的一种,其屈服强度大约为235MPa,并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。
由于含碳适中,综合性能较好,强度、塑性和焊接等性能得到较好配合,用途最广泛。
Q235含碳量低,锰、硅含量也少,所以,通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。
低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好,焊接时,一般不需预热、控制层间温度和后热,焊后也不必采用热处理改善组织,整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施,焊接性优良。
对焊接电源没有特殊要求,一般的交、直流弧焊机都可以焊接。
在实际生产中,根据工件的不同加工要求,可选择手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧焊等焊接方法。
由于焊接件尺寸的限制,为焊接方便须实现焊接自动化,所以选择利于实现焊接过程机械化和自动化的气体保护焊。
气体保护焊具备以下特点:(1)电弧和熔池的可见性好,焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数; (2)焊接过程操作方便,没有熔渣或很少有熔渣,焊后基本上蒙不需清渣;(3)电弧在保护气流的压缩下热量集中,焊接速度较快,熔池较小,热影响区窄,焊件焊后变形小;(4)有利于焊接过程的机械化和自动化,特别是空间位置的机械化焊接;(5)可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化膜的镁、铝、钦及其合金;(6)可以焊接薄板。
气体保护焊接操作前的准备:(1)操作人员必须了解焊机构造原理,熟悉其机械系统,电气系统,熟悉电源箱和操作键盘上的各种开关,旋钮的功能,了解焊机的主要技术参数;(2)操作前应熟悉图纸及被焊工件的材质,堆焊部位等有关技术要求;(3)工作前对焊丝和焊剂要做质量检查,有产品出产合格证的方可使用。
对焊丝上的油污和铁锈要清除,对焊剂要按工艺要求进行烘培;(4)堆焊前,要对工件上堆焊部位的铁锈和油污清除干净;(5)根据堆焊的工艺要求,选择下降性、平特性、平特性的气保焊电源特性曲线,并将转换开关转到对应的位置上。
选定直流电源的极性,正接法指工件接正极,焊丝接负极;反接法与此相反。
调整焊机机头,讲机头沿水平方向对准焊缝,调节机头升降位置,使焊剂流出管的末端与工件的间隙取25~40mm为宜;(6)开启焊剂供给阀,当机头末端漏出焊剂时,将红色开关调至“Ⅰ”位置,直到起弧。
堆焊过程中,仔细调整焊接参数,主要是焊接电流和电弧电压,焊接电流的粗调节可在电源箱上进行,细调节在操纵盘上进行;(7)焊丝的检查。
焊丝表面应清洁,无氧化色,焊丝的横向低倍组织上不应有裂纹、折叠、气孔、分层、缩尾、金属或非金属夹杂物及其他影响使用的缺陷。
焊丝应满足在自动或半自动焊接设备中均匀送进的要求。
气体保护焊接焊后检查:(1)破断试验检查:将焊接完的工件切割成小块,进行硬度检查,及焊接破断检查:主要是看焊接是否完全,焊缝中是否有气泡。
(2)外观检查:1.凹坑:焊接后在焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分;2.未焊满:焊缝表面形成了连续活断续的沟槽;3.焊接裂纹:在焊接应力及其他致脆因素共同作用下,焊接接头中局部地区的金属院子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。
它具有尖锐的缺口和较大的长宽比的特征;焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹;4.冷裂纹:焊接接头冷却到较低温度下时产生的焊接裂纹;5.延迟裂纹:钢的焊接接头冷却到室温后并经过一段潜伏期才出现的裂纹;6.焊根裂纹:沿应力集中的焊缝根部所形成的焊接冷裂纹。
(3)无损检查:1.超声波探伤:利用超声波探测材料内部缺陷的无损检验法;2.射线探伤:采用X射线和Y射线照射焊接接头检查内部缺陷的无损检验法;3.磁粉探伤:才磁场中,铁磁性材料表层缺陷的漏磁场媳妇磁粉的现象而进行的无损检验法;4.渗透探伤:采用带有荧光染料或红色染料的渗透剂的渗透作用,现实缺陷痕迹的无损检验法;5.密封性检验:检查有无漏水、漏气和漏油等现象的实验。
自动控制气体保护焊接是一种高效焊接方法,由于它具有气体保护,所以用它能进行高质量焊接,又由于采用了PLC自动控制,因而焊缝均匀,焊接效率高,并且用PLC作为控制核心,可靠性高、控制功能强、编程方便、适用于恶劣的工业环境抗干扰能力强、具有各种接口与外部设备连接维修也非常方便,所以这种气体保护自动焊机被广泛应用。