SoliderWorks真空管自动焊尾管机三维设计
1 引言
太阳能热水器作为家庭必备设施之一，是一种利用太阳能来加热清水的装置,可应用于全国大部分地区。随着世界传统能源枯竭状况的不断恶化，寻找开发利用新能源成为了世界各国长远发展的战略性工作。就目前而言，太阳能、风能等可再生能源的开发利用备受重视，太阳能热水工程解决方案越来越多地被应用于居民住宅、别墅、酒店、旅游风景区、科技园区、医院、学校、工业厂区 等众多领域，针对不同领域热水使用情况进行合理设计与配置，达到能源的综合利用，降低成本投入。
作为太阳能热水器核心部件的真空管在生产时需要在外管尾部烧接一细玻璃管（称为尾管），作为后续工序中抽真空的接口。现有烧接方法都是人工在火焰面前烧接，效率很低，工作环境恶劣，尤其是夏季销售高峰时期工人常因酷热难当而纷纷跳槽而去。所以有必要研制一套自动接尾管机，来提高生产效率，改善劳动环境。中国太阳能热水器的年生产量是欧洲的2倍，北美的4倍，现已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和最大的太阳能热水器市场。中国是世界太阳能热水器保有量大国，截止到2009年底，我国的太阳能热水器总产量为4200万平方米，总保有量为1.45亿平方米，占世界78%的份额，中国的太阳能热水器市场正在成为国际市场不可分割的重要组成部分。从消费的程度上来看，欧洲仍是太阳能热水器的最大消费者，但以美国、加拿大、墨西哥为代表的中北美市场、以南非等国家为代表的非洲市场、以土耳其、叙利亚等中东国家为代表的中东地区市场正在蓬勃发展。
中国的太阳能热水器市场经过几年的培育，已经步入快速发展期。2009年太阳能热水器“下乡”，标志着太阳能热水器得到国家认可，中国太阳能热水器行业已迈入新的时代。未来5-10年中国太阳能热水器市场保有量仍将保持20%以上的增长率。。2010年10月国务院发布了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发[2010]32号），把加快太阳能热利用技术推广应用， 作为新能源产业的发展重点，宏观政策和消费趋势为太阳能热利用行业的发展创造了良好的宏观环境和市场条件。
目前，国内太阳能真空焊尾管主要还是采用工人手工焊制，效率太低，而且环境高温难以忍受，所以真空管自动焊尾管机的设计迫在眉睫。与手工相比，此机器效率高，对工人技术需求过低，不需工人在高温下工作。
1.1 本课题所研究的主要内容
本课题来源于太阳能真空管生产厂，主要研究的是如何让真空管焊尾管机将真空管自动接嘴，使工人不用再在高温下工作,改善工人工作环境，实现高效的生产，设计应使机器合理、美观、经济。
2 真空管自动焊尾管机主体结构组成
本课题的焊尾管机主体结构主要可分为6个部分,分别为进件系统、抬升系统、尾管系统、吹气系统、压轮系统和电机。其工作原理是由电机带动进件系统和尾管系统，使真空管匀速前进，到达特定地点时，压轮系统落下将真空管压住，尾管也从尾管箱内下落由齿轮传动至与真空管同轴心处，在此时间段，真空管与尾管均匀受热，在同轴心处由压尾管轮推动尾管与真空管连在一起，与此同时，吹气系统将对真空管吹气，使真空管与尾管连通，再由进件系统将其送至接受尾管处。本课题完成后所得三维图如下图2所示。
SoliderWorks真空管自动焊尾管机三维设计
图2 整体三维图
3 进件系统
进件系统是由电机带动链条，继而带动链轮转动，让真空管沿机架前行，与之同时，抬升系统中的气缸上下来回运动带动连杆，使升降板上下运动，将真空管匀速带动前行。进件系统主要由大机架、固定夹板、固定真空管件、大滚轮、升降板、传动杆件等构成，大滚轮又由固定齿轮小轮件、链轮、链轮导柱、传动轮构成。如图3所示
图 3
1-大机架 4-升降板 6-大滚轮 9-固定真空管件 12-传动杆件
3.1 大机架
大机架是进件系统所有零件装配并配合到的零件。由材料为Q235A的方形钢管焊接而成。如图3-1所示
图3-1
3.2 大滚轮
大滚轮是进件系统的核心装配体，由链轮、链轮导柱、传动轮、平键等构成，目的是使真空管沿机架前行。如图3-2所示
图3-2
1-固定齿轮小轮件 2-链轮导柱 3-传动轮 4-链轮 5-传动轮副本
固定齿轮小轮件是用来固定链轮和传动轮的。如图3-3所示
图3-3
链轮导柱是用来定位链轮传动轮的。如图3-4所示
图3-4
传动轮是利用链轮传动来使真空管向前传动的零件。如图3-5所示
图3-5
3.3 升降板
升降板是用来托动真空管前进的，与固定夹板焊和。如下图3-6所示
图3-6
3.4 固定真空管件
固定真空管件是真空管与尾管烧接以后，用来接收焊尾管的，与固定夹板焊和。如图3-7所示
图3-7
3.5 传动杆件
传动杆件是用电动机转动带动杆件，再通过链传动带动大滚轮运动，以便达到使真空管向前运动的目的。如下图3-8所示
图3-8
4 抬升系统
抬升系统是由气缸上下运动带动连杆，再通过四杆机构来带动机架来回运动，让真空管从一个升降板转移到另一个升降板，从而使真空管平稳向前运动。抬升系统主要由固定板、导柱、固定杆、抬升部等组成。如下图4所示
图4
1-固定板 2-导柱 4-连杆 5-连接件 6-抬升1
4.1 固定板
固定板是用来固定机架的。如图4-1所示
太阳能热水器作为家庭必备设施之一，是一种利用太阳能来加热清水的装置,可应用于全国大部分地区。随着世界传统能源枯竭状况的不断恶化，寻找开发利用新能源成为了世界各国长远发展的战略性工作。就目前而言，太阳能、风能等可再生能源的开发利用备受重视，太阳能热水工程解决方案越来越多地被应用于居民住宅、别墅、酒店、旅游风景区、科技园区、医院、学校、工业厂区 等众多领域，针对不同领域热水使用情况进行合理设计与配置，达到能源的综合利用，降低成本投入。
作为太阳能热水器核心部件的真空管在生产时需要在外管尾部烧接一细玻璃管（称为尾管），作为后续工序中抽真空的接口。现有烧接方法都是人工在火焰面前烧接，效率很低，工作环境恶劣，尤其是夏季销售高峰时期工人常因酷热难当而纷纷跳槽而去。所以有必要研制一套自动接尾管机，来提高生产效率，改善劳动环境。中国太阳能热水器的年生产量是欧洲的2倍，北美的4倍，现已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和最大的太阳能热水器市场。中国是世界太阳能热水器保有量大国，截止到2009年底，我国的太阳能热水器总产量为4200万平方米，总保有量为1.45亿平方米，占世界78%的份额，中国的太阳能热水器市场正在成为国际市场不可分割的重要组成部分。从消费的程度上来看，欧洲仍是太阳能热水器的最大消费者，但以美国、加拿大、墨西哥为代表的中北美市场、以南非等国家为代表的非洲市场、以土耳其、叙利亚等中东国家为代表的中东地区市场正在蓬勃发展。
中国的太阳能热水器市场经过几年的培育，已经步入快速发展期。2009年太阳能热水器“下乡”，标志着太阳能热水器得到国家认可，中国太阳能热水器行业已迈入新的时代。未来5-10年中国太阳能热水器市场保有量仍将保持20%以上的增长率。。2010年10月国务院发布了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发[2010]32号），把加快太阳能热利用技术推广应用， 作为新能源产业的发展重点，宏观政策和消费趋势为太阳能热利用行业的发展创造了良好的宏观环境和市场条件。
目前，国内太阳能真空焊尾管主要还是采用工人手工焊制，效率太低，而且环境高温难以忍受，所以真空管自动焊尾管机的设计迫在眉睫。与手工相比，此机器效率高，对工人技术需求过低，不需工人在高温下工作。
1.1 本课题所研究的主要内容
本课题来源于太阳能真空管生产厂，主要研究的是如何让真空管焊尾管机将真空管自动接嘴，使工人不用再在高温下工作,改善工人工作环境，实现高效的生产，设计应使机器合理、美观、经济。
2 真空管自动焊尾管机主体结构组成
本课题的焊尾管机主体结构主要可分为6个部分,分别为进件系统、抬升系统、尾管系统、吹气系统、压轮系统和电机。其工作原理是由电机带动进件系统和尾管系统，使真空管匀速前进，到达特定地点时，压轮系统落下将真空管压住，尾管也从尾管箱内下落由齿轮传动至与真空管同轴心处，在此时间段，真空管与尾管均匀受热，在同轴心处由压尾管轮推动尾管与真空管连在一起，与此同时，吹气系统将对真空管吹气，使真空管与尾管连通，再由进件系统将其送至接受尾管处。本课题完成后所得三维图如下图2所示。
SoliderWorks真空管自动焊尾管机三维设计
图2 整体三维图
3 进件系统
进件系统是由电机带动链条，继而带动链轮转动，让真空管沿机架前行，与之同时，抬升系统中的气缸上下来回运动带动连杆，使升降板上下运动，将真空管匀速带动前行。进件系统主要由大机架、固定夹板、固定真空管件、大滚轮、升降板、传动杆件等构成，大滚轮又由固定齿轮小轮件、链轮、链轮导柱、传动轮构成。如图3所示
图 3
1-大机架 4-升降板 6-大滚轮 9-固定真空管件 12-传动杆件
3.1 大机架
大机架是进件系统所有零件装配并配合到的零件。由材料为Q235A的方形钢管焊接而成。如图3-1所示
图3-1
3.2 大滚轮
大滚轮是进件系统的核心装配体，由链轮、链轮导柱、传动轮、平键等构成，目的是使真空管沿机架前行。如图3-2所示
图3-2
1-固定齿轮小轮件 2-链轮导柱 3-传动轮 4-链轮 5-传动轮副本
固定齿轮小轮件是用来固定链轮和传动轮的。如图3-3所示
图3-3
链轮导柱是用来定位链轮传动轮的。如图3-4所示
图3-4
传动轮是利用链轮传动来使真空管向前传动的零件。如图3-5所示
图3-5
3.3 升降板
升降板是用来托动真空管前进的，与固定夹板焊和。如下图3-6所示
图3-6
3.4 固定真空管件
固定真空管件是真空管与尾管烧接以后，用来接收焊尾管的，与固定夹板焊和。如图3-7所示
图3-7
3.5 传动杆件
传动杆件是用电动机转动带动杆件，再通过链传动带动大滚轮运动，以便达到使真空管向前运动的目的。如下图3-8所示
图3-8
4 抬升系统
抬升系统是由气缸上下运动带动连杆，再通过四杆机构来带动机架来回运动，让真空管从一个升降板转移到另一个升降板，从而使真空管平稳向前运动。抬升系统主要由固定板、导柱、固定杆、抬升部等组成。如下图4所示
图4
1-固定板 2-导柱 4-连杆 5-连接件 6-抬升1
4.1 固定板
固定板是用来固定机架的。如图4-1所示
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