机械式回转焊接机械设备的设计
机械式回转焊接机械设备的设计[20200210124320]
焊接设备是以节约消耗在装配、辅助和附加作业中的时间，和提高焊接效率和质量为目的的机械设备，在焊接为主要工艺的制造过程中起着重要的作用。分析了焊接反应罐环形焊缝的机械装置的工作原理，研究并设计整体传动系统的布局、结构分析，并三维造型。在满足各部件自身的强刚度条件后，布局上互不干涉，空间分配，结构安排，以及不常接触的传动设计分析对本科阶段的学习做了很好的补充。通过调研，了解了国内外在焊接设备领域中存在的问题和发展现状，其中由于总传动比过大导致的设备效率偏低和不同方向进给的电气控制有待于进一步的努力。作为焊件生产周期中提高效率最关键的措施，合理地设计并广泛地应用焊接辅助设备对实际生产有着重大的现实意义。
关键词：反应罐；环形焊缝；三维造
第1章 绪论 1。*查看完整论文请+Q: 351916072
1.1 环形焊缝的机械设备的焊接概述 1
1.2 焊接装备的结构 1
1.3 焊接方法分类 1
1.4 国内外研究现状及存在的问题 2
1.5 研究方法、步骤和措施 3
第2章 工艺方案和传动装置 4
2.1 方案考虑 4
2.2 技术设计 4
第3章 运动和动力设计 5
3.1 电动机的确定 5
3.2 安排传动装置传动比 6
3.3 各轴转速与功率 7
第4章 部件的设计和计算 9
4.1 驱动滚轮的设计 9
4.2 选择蜗轮蜗杆的传动类型 10
4.3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 12
4.4 锥齿轮传动几何计算 13
4.5 轴的设计与校核 16
4.6 联轴器的选择和计算 27
4.7 滚轮托架选择 27
第5章 三位造型 29
5.1 PRO/E介绍 29
5.2 部分轴、齿轮的三维图 31
5.3 零件的组装 33
总结 37
致谢 38
参考文献 39
第1章 绪论
1.1 环形焊缝的机械设备的焊接概述
现今，在工业中广泛应用焊联接。在各种金属结构件和锅炉结构件的制造中，焊接挺长是主要的制造工艺。在焊接焊件的过程中，焊接本身所耗的工时一般不多，较多的时间是焊件焊接之前的装配、辅助和附加作业中（约占总时间的50%左右）。因此，为缩短焊接生产周期，除缩短焊接本身的工时，还应缩短焊前装配时间和焊接过程中翻转焊件的时间，而后者在采用自动焊工艺时更具特别重要的意义。在焊接重而大的焊件和重型结构时，如果没有能翻转和调整焊件的焊接机械装备，就将浪费很多时间，同时降低了应用高生产率焊接方法的效果。所以，只有完整地综合解决焊件生产周期中的全部问题，如正确组织劳动、采用高效率焊接工艺和焊接机械装备等，才能获得理想的生产效率。实践证明，在工厂焊接车间中，广泛应用各种焊接机械装备是提高劳动生产率的最重要的措施。
1.2 焊接装备的结构
焊接系统由机械装置、供电装置、控制装置三大部分组成。其中供电装置主电力电路由电阻焊变压器、可控硅单元、主电力开关、焊接回路等组成。目前，我国采用的焊接设备是功率200、次级输出电压20--40的单相工频交流电阻焊机。控制装置主要提供信号控制电阻焊机动作接通和切断焊接电流，控制焊接电流值，进行故障监测和处理。
1.3焊接方法分类
焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。
各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。
1.4 国内外研究现状及存在的问题
我国焊接装备制造业起步较晚。年代以前，大部分焊接设备都是从国外进口，少量是由自己设计制造的。进入年代，国内焊接设备需求增加，才建立了几家中小型焊接设备制造厂，从国外引进先进设备，也使我们国内制造出的设备得到很大提高。随着流水式的焊接生产线的建立，国内逐步发展了焊接自动机、焊接中心和焊接生产线机械化自动化技术。随着焊接生产中采用交流电机变频调速技术、PLC控制技术、伺服驱动及数控系统等等，使得焊接方法的自动控制、焊接过程的自动控制，用自动传送装置、专用焊接设备及电控部分等组成的焊接中心和焊接生产自动线，较广泛地应用在各行业中，不断提高焊接生产的自动化程度。
但是从整体水平来说，与国外一流技术之间还是有很大差距。
焊机品牌高度分散、集中度低。全国品牌900多个，但市场上有一定知名度的全国性品牌不多；企业产品研发能力低，科研力量不足，发展应用现代最新技术(计算机控制、逆变、信息传感、参数控制等)滞后。目前在研发能力和投入上占优势的是既有品牌优势，又有市场份额的合资企业，其次是原来行业内的定点企业，大部分民营企业几乎没有研发能力；质保体系和质检手段落后，无法真正保障产品质量。目前全国900家左右企业，已取得质量体系认证的只有40多家，有些企业还停留在手工作坊和组装加工阶段或停留在简单的指数检测阶段。
1.5 研究方法、步骤和措施
1.根据所焊工件的尺寸形状以及重量等因素来确定所采用的焊接机械装备的方案。
2.计算驱动力矩和电动机功率。为使焊件可靠回转，需使驱动焊件回转的驱动力矩大于焊件回转是所需要克服的总阻力矩。总阻力距包括驱动滚轮、支承滚轮及与它们轴颈之间、支承圈之间的阻力距等等。根据阻力距得出所需的驱动力矩进而计算得出电机功率。
3.工装中定位器、夹紧装置、回转装置、支承装置的原理设计，绘制草图，校核计算。
4.设计并绘制焊接机械装备的总装备图和各个主要零部件图。装备图中需要明确反映装备关系，零部件图需表达清楚零部件的尺寸形状并考虑实际生产。
5.进行焊接机械装备的结构和强度计算，在考虑安全并保证大传动比得以实现的情况下尽量提高传动系统的传动效率，降低所需的电机功率。托架需要进行强度刚度校核；滚轮枢轴所采用的轴承需验算载荷，滑动轴承验算比压，滚动轴承验算额定动载荷。
焊接设备是以节约消耗在装配、辅助和附加作业中的时间，和提高焊接效率和质量为目的的机械设备，在焊接为主要工艺的制造过程中起着重要的作用。分析了焊接反应罐环形焊缝的机械装置的工作原理，研究并设计整体传动系统的布局、结构分析，并三维造型。在满足各部件自身的强刚度条件后，布局上互不干涉，空间分配，结构安排，以及不常接触的传动设计分析对本科阶段的学习做了很好的补充。通过调研，了解了国内外在焊接设备领域中存在的问题和发展现状，其中由于总传动比过大导致的设备效率偏低和不同方向进给的电气控制有待于进一步的努力。作为焊件生产周期中提高效率最关键的措施，合理地设计并广泛地应用焊接辅助设备对实际生产有着重大的现实意义。
关键词：反应罐；环形焊缝；三维造
第1章 绪论 1。*查看完整论文请+Q: 351916072
1.1 环形焊缝的机械设备的焊接概述 1
1.2 焊接装备的结构 1
1.3 焊接方法分类 1
1.4 国内外研究现状及存在的问题 2
1.5 研究方法、步骤和措施 3
第2章 工艺方案和传动装置 4
2.1 方案考虑 4
2.2 技术设计 4
第3章 运动和动力设计 5
3.1 电动机的确定 5
3.2 安排传动装置传动比 6
3.3 各轴转速与功率 7
第4章 部件的设计和计算 9
4.1 驱动滚轮的设计 9
4.2 选择蜗轮蜗杆的传动类型 10
4.3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 12
4.4 锥齿轮传动几何计算 13
4.5 轴的设计与校核 16
4.6 联轴器的选择和计算 27
4.7 滚轮托架选择 27
第5章 三位造型 29
5.1 PRO/E介绍 29
5.2 部分轴、齿轮的三维图 31
5.3 零件的组装 33
总结 37
致谢 38
参考文献 39
第1章 绪论
1.1 环形焊缝的机械设备的焊接概述
现今，在工业中广泛应用焊联接。在各种金属结构件和锅炉结构件的制造中，焊接挺长是主要的制造工艺。在焊接焊件的过程中，焊接本身所耗的工时一般不多，较多的时间是焊件焊接之前的装配、辅助和附加作业中（约占总时间的50%左右）。因此，为缩短焊接生产周期，除缩短焊接本身的工时，还应缩短焊前装配时间和焊接过程中翻转焊件的时间，而后者在采用自动焊工艺时更具特别重要的意义。在焊接重而大的焊件和重型结构时，如果没有能翻转和调整焊件的焊接机械装备，就将浪费很多时间，同时降低了应用高生产率焊接方法的效果。所以，只有完整地综合解决焊件生产周期中的全部问题，如正确组织劳动、采用高效率焊接工艺和焊接机械装备等，才能获得理想的生产效率。实践证明，在工厂焊接车间中，广泛应用各种焊接机械装备是提高劳动生产率的最重要的措施。
1.2 焊接装备的结构
焊接系统由机械装置、供电装置、控制装置三大部分组成。其中供电装置主电力电路由电阻焊变压器、可控硅单元、主电力开关、焊接回路等组成。目前，我国采用的焊接设备是功率200、次级输出电压20--40的单相工频交流电阻焊机。控制装置主要提供信号控制电阻焊机动作接通和切断焊接电流，控制焊接电流值，进行故障监测和处理。
1.3焊接方法分类
焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。
各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。
1.4 国内外研究现状及存在的问题
我国焊接装备制造业起步较晚。年代以前，大部分焊接设备都是从国外进口，少量是由自己设计制造的。进入年代，国内焊接设备需求增加，才建立了几家中小型焊接设备制造厂，从国外引进先进设备，也使我们国内制造出的设备得到很大提高。随着流水式的焊接生产线的建立，国内逐步发展了焊接自动机、焊接中心和焊接生产线机械化自动化技术。随着焊接生产中采用交流电机变频调速技术、PLC控制技术、伺服驱动及数控系统等等，使得焊接方法的自动控制、焊接过程的自动控制，用自动传送装置、专用焊接设备及电控部分等组成的焊接中心和焊接生产自动线，较广泛地应用在各行业中，不断提高焊接生产的自动化程度。
但是从整体水平来说，与国外一流技术之间还是有很大差距。
焊机品牌高度分散、集中度低。全国品牌900多个，但市场上有一定知名度的全国性品牌不多；企业产品研发能力低，科研力量不足，发展应用现代最新技术(计算机控制、逆变、信息传感、参数控制等)滞后。目前在研发能力和投入上占优势的是既有品牌优势，又有市场份额的合资企业，其次是原来行业内的定点企业，大部分民营企业几乎没有研发能力；质保体系和质检手段落后，无法真正保障产品质量。目前全国900家左右企业，已取得质量体系认证的只有40多家，有些企业还停留在手工作坊和组装加工阶段或停留在简单的指数检测阶段。
1.5 研究方法、步骤和措施
1.根据所焊工件的尺寸形状以及重量等因素来确定所采用的焊接机械装备的方案。
2.计算驱动力矩和电动机功率。为使焊件可靠回转，需使驱动焊件回转的驱动力矩大于焊件回转是所需要克服的总阻力矩。总阻力距包括驱动滚轮、支承滚轮及与它们轴颈之间、支承圈之间的阻力距等等。根据阻力距得出所需的驱动力矩进而计算得出电机功率。
3.工装中定位器、夹紧装置、回转装置、支承装置的原理设计，绘制草图，校核计算。
4.设计并绘制焊接机械装备的总装备图和各个主要零部件图。装备图中需要明确反映装备关系，零部件图需表达清楚零部件的尺寸形状并考虑实际生产。
5.进行焊接机械装备的结构和强度计算，在考虑安全并保证大传动比得以实现的情况下尽量提高传动系统的传动效率，降低所需的电机功率。托架需要进行强度刚度校核；滚轮枢轴所采用的轴承需验算载荷，滑动轴承验算比压，滚动轴承验算额定动载荷。
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