一種焊接設備翻轉機構設計【含圖紙】

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編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目： 一種焊接設備翻轉機構 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923161 學生姓名： 張琪琪 指導教師： 薛慶紅 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 一種焊接設備翻轉機 構 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在 畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設 計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 94 學 號： 0923161 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目 一種焊接設備翻轉機構 2、專題 二、課題來源及選題依據 機構設計是機械專業(yè)學生應掌握的基本的專業(yè)知識，該翻轉機構為某缸 體的翻轉機構，為企業(yè)在用設備，需運用機械原理，機械設計，工程力學等 相關的綜合知識。通過設計，學生可以對機械制圖，機械設備的運動原理， 機構的設計，機械零件的加工，標準件的選用等專業(yè)知識得以綜合運用，提 高學生解決問題的綜合能力。課題稍難，在指導教師的指導下，可以在規(guī)定 時間內設計完成。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1、機構運動原理設計，繪制運動原理圖； 2、繪制產品裝配圖； 3、典型非標件設計，對非標件進行結構及強度、剛度校核； 4、繪制全套非標零件圖； 5.編寫設計說明書（大于 30 頁） ； II 四、接受任務學生： 機械 94 班 姓名 張琪琪 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 本文闡述了大型缸體翻轉提升機構的設計，設計只講解了機械結構設計,設計主要是 為了使得缸體在生產過程中更容易加工，更容易焊接。機械結構部分采用了軸類轉動和 大平面式定位裝置組成。包括整體系統(tǒng)設計、翻轉機構的設計、框架的設計等。在設計 中對傳動軸和基本部件的強度進行了校荷，來保證其強度要求同時需要進行焊接部分的 強度校荷，來最終確定設計方案。 焊接翻轉機構的結構尺寸、平穩(wěn)性、翻轉的連續(xù)性以及制造成本對提高焊接效率和 保證安全性有很大的影響，研究了可以實現(xiàn)原地低位的翻轉機構，并對動態(tài)穩(wěn)定性進行 分析，結果表明：翻轉機構在翻轉時連續(xù)平穩(wěn)。翻轉機構占地空間小，制造成本低，具 有良好的應用前景，在國內外焊接生產線上有很高的推廣價值。 關鍵詞:焊接；翻轉機構；結構設計 IV ABSTRACT This paper expounds the mechanism design of large converter overturning, only on the design of mechanical structure design, the design is to make the boiler is easier to process in the production process, easy welding. The mechanical structure part adopts the structure of modular fixture chain turnover, hydraulic lifting. Including the transmission system design, the turnover mechanism design, hydraulic cylinder design. In the design of the transmission shaft and the basic components of the strength of the school charge, to ensure its strength requirements and the need for welding part of the strength of the school charge, to determine the final design scheme. Weld the structure size, steady, inside out consecution and manufacturing costs of the inside out machine to weld to the exaltation the efficiency and the assurance safeties contain very big influence.Studying can carry out an inside out and inside out organization, and carried on the analysis to the dynamic state stability, the result enunciation:Inside out organization at inside out is continuously steady.The inside out organization covers the space small, the manufacturing cost is low, having the good applied foreground, producing in the domestic and international welding on-line have the very high expansion value. Key words: Converter;Inside out organization;architectural design V 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目 錄 .............................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 課來題源及研究的目的和意義 ...........................................................................................1 1.2 國內外設備目前的發(fā)展狀況 ..............................................................................................1 1.3 課題研究方法和手段 ...........................................................................................................1 1.4 課題應達到的基本要求 .......................................................................................................2 1.4.1 翻轉機構設計指導思想 ................................................................................................2 1.5 設計任務書的基本要求 .......................................................................................................2 2 翻轉機構整體方案設計 .............................................................................................................3 2.1 總體設計方案 .......................................................................................................................3 2.1.1 設計目的 ........................................................................................................................3 2.1.2 設計原理 ........................................................................................................................3 2.2 翻轉機構系統(tǒng)概述 ................................................................................................................5 2.2.1 翻轉機構系統(tǒng)組成 .........................................................................................................5 2.2.2 翻轉機構的工作原理 .....................................................................................................5 2.2.3 翻轉機構的功能要求 .....................................................................................................5 2.3 翻轉機構總體方案設計與比較 ............................................................................................5 2.3.1 翻轉機構總體方案設計 ................................................................................................5 2.3.2 翻轉機構的比較選擇 .....................................................................................................8 3 翻轉機構結構零部件的設計 .....................................................................................................9 3.1 機構框架設計 ........................................................................................................................9 3.1.1 框架結構材料 .................................................................................................................9 3.1.2 結構的成形方式 ..........................................................................................................10 3.2 翻轉機構軸的設計 .............................................................................................................10 3.2.1 軸徑的確定 ...................................................................................................................12 3.2.2 軸的結構設計 ..............................................................................................................12 3.3 踏板、轉盤及手輪的設計 .................................................................................................15 3.4 平衡塊的設計 ......................................................................................................................16 4 標準件的選用 ...........................................................................................................................16 4.1 軸承的選擇 ..........................................................................................................................17 4.1.1 軸承的基本概念 ...........................................................................................................17 4.1.2 滾動軸承的主要類型、比較和選擇 ...........................................................................17 4.1.3 軸承型號的確定 ...........................................................................................................20 VI 4.1.4 軸承的壽命 ...................................................................................................................22 4.2 其它標準件選用 ..................................................................................................................22 4.2.1 軸承座的選用 ...............................................................................................................22 4.2.2 軸套的選用 ...................................................................................................................23 4.2.3 開口銷的選用 ...............................................................................................................25 4.2.4 壓簧的選用 ..................................................................................................................26 4.2.5 墊片的選用 ..................................................................................................................26 4.2.6 鍵的選用 ......................................................................................................................27 5 翻轉機構的焊接與裝配 ...........................................................................................................29 5.1 框架的焊接 .........................................................................................................................29 5.1.1 選擇焊接方法 ...............................................................................................................29 5.1.2 確定焊接的形狀、尺寸和下料方法 ...........................................................................29 5.1.3 確定焊接接頭、坡口形式和坡口邊緣的加工方法 ...................................................30 5.1.4 焊接方案的確定 ...........................................................................................................30 5.2 零部件的裝配 ......................................................................................................................30 5.2.1 機器裝配的基本概念 ...................................................................................................30 5.2.2 零件在裝配中連接種類 ...............................................................................................31 5.2.3 裝配方法 .......................................................................................................................32 5.2.4 裝配方案的確定 ...........................................................................................................33 5 結論 ...........................................................................................................................................33 致謝 ...............................................................................................................................................34 參考文獻 .......................................................................................................................................35 一種焊接翻轉機構設計 1 1 緒論 1.1 課來題源及研究的目的和意義 技術進步的最重要和最有效的發(fā)轉方向之一就是實現(xiàn)生產的過程，其中包括焊接過 程的全盤機械化和自動化。 在焊接過程中，焊接工作本身所占的工作量不會超過總工作量的 25%30%，剩余的工 作就是裝配及其它的工作，其中包括運輸及其它輔助工作，如工件調試、修整、檢測等。 在工件制作過程中，我們必須多次繞其水平軸翻轉工件，這個翻轉工作用翻轉臺來實現(xiàn) 是最合理、最有效、最安全的。 運用焊接翻轉臺可以大大提高勞動生產率、縮短生產周期、確保得到高品質的產品。 這是因為使用翻轉臺可以擴大自動焊的應用，可以使焊接工作總是在方便的位置下進行， 甚至可以提高工作的安全性，因為翻轉臺能使最危險的操作翻轉工件實現(xiàn)機械化。 在缸體的生產過程中，用焊接方法制造更為有利。同時，在焊接生產加工中，當缸 體完成組對并進行一面的焊接后，需要將其翻轉，以便焊接另一面。但由于缸體體積大、 重量重，人工很難翻轉，所以需要專用的設備，尤其是在大批量生產中，就更需要一種 翻轉提升機構來完成這一操作，以提高生產效率。缸體翻轉提升機就是應用在這種場合 下的設備。 1.2 國內外設備目前的發(fā)展狀況 對于翻轉機構，現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈式、環(huán)式、推舉 式等。并已在實際生產中用于各種工件的翻轉。目前國內還未對各種形式的翻轉機制訂 出系列標準，但國內已有廠家生產頭尾架式的翻轉機，并成系列。 另外，配合焊接機器人使用的框架式、頭尾架式翻轉機，國內外均有生產。它們都 是點位控制，控制點數(shù)以使用要求而定，但多為 2 點(每隔 180)、4 點（每隔 90） 、8 點 （每隔 45）控制，翻轉速度以恒速的 為多，但也有 變速的。翻轉機與機器人聯(lián)機按程 序動作，載重量多在 20 3000Kg 之間。例如我國汽車、摩托車等制造行業(yè)使用的弧焊 機器人加工中心，已經成功的采用國產頭尾架式的焊接翻轉機，由于恒定速度的翻轉， 點以電磁制動和汽缸錐銷強制定位，所以多采用交流電動機、普通齒輪副減速，機械傳 動系統(tǒng)的制作精度比軌跡控制的低 1 到 2 級，造價便宜。 今天，隨著市場需求的增加，人們對制作更加通用的機械化工具的需求日益增長， 前蘇聯(lián)重型機械制作工藝研究院科學生產聯(lián)合公司設計制造了帶兩個驅動支架、翻轉與 焊接同步進行的雙支架翻轉臺，用于焊接非剛性金屬構件。杠桿鏈式翻轉臺已經開始 上市，這種翻轉臺能夠方便的安裝在生產長條形工件的流水線上。 無錫太湖學院學士學位論文 2 在現(xiàn)在社會生產中，框架式翻轉臺、頭尾架式翻轉臺、鏈式翻轉臺、環(huán)式翻轉臺、 推舉式翻轉臺等翻轉臺，已經較長時間地被用于機械制造工廠中，他們依然屬于世界先 進水平，仍屬新的工藝過程。 1.3 課題研究方法和手段 本課題主要采用機械設計、理論力學和材料力學相互結合的研究方法，并結合實際 工廠中在實際應用的產品和相關資料進行整體設計。具體實施方法如下： （1）廣泛閱讀我國的翻轉機構的論文和期刊，參考國外的成形翻轉機構的設計方案 （2）分析研究缸體翻轉需要的條件、必要的自由度限制和整體支撐架材料的選擇 （3）系統(tǒng)總體方案設計、機構設計（對多種機構進行可行性選擇） （4）對設計的機構件的強度進行校核 （5）總結 1.4 課題應達到的基本要求 1.4.1 翻轉機構設計指導思想 翻轉機構中能實現(xiàn)翻轉的部分是整個翻轉機構設計的核心部分，針對現(xiàn)在的加工工 藝和材料的選擇主要考慮翻轉機構的生產、價格、生產率和翻轉的平穩(wěn)性。本課題的基 本研究思路是采用夾具將缸體固定在平面上，利用支架兩端的軸的轉動帶動大平面的轉 動來實現(xiàn)缸體的翻轉，在設計中對軸的強度進行校核，軸承的選擇來為翻轉功能的實現(xiàn) 提動理論基礎。 1.4.2 可解決的主要問題 實現(xiàn)了在焊接缸體的過程中，對于缸體的翻轉實現(xiàn)了機械化，使多次繞其水平軸翻 轉工件，不用人工翻轉這個翻轉工作用翻轉臺來實現(xiàn)是最合理、最有效、最安全的。運 用焊接翻轉臺可以大大提高勞動生產率、縮短生產周期、確保高品質的產品。使用翻轉 臺可以擴大自動焊的應用，可以使焊接工作總在方便的位置下進行，甚至可以提高工作 的安全性，因為翻轉臺能使最危險的操作翻轉工件實現(xiàn)機械化。 1.5 設計任務書的基本要求 1、機構運動原理設計，繪制運動原理圖； 2、繪制產品裝配圖； 3、典型非標件設計，對非標件進行結構及強度、剛度校核； 4、繪制全套非標零件圖： 5、編寫設計說明書。 一種焊接翻轉機構設計 3 2 翻轉機構整體方案設計 2.1 總體設計方案 2.1.1 設計目的 該變位機構是將工件回轉、傾斜，以便使所有的焊縫置于水平、船形等最佳的位置 從而進行焊接的設備。選擇合理有用的變位機構能夠有效提高焊接的質量和生產效率， 并降低人工的勞動強度及生產成本，加強安全文明生產，有助于現(xiàn)場管理。工作臺的翻 轉采用手動，因為定位可靠，可以使工件處于最理想、最可靠的焊接最佳位置進行焊接。 2.1.2 設計原理 設計一個手動H型雙座雙回轉式的翻轉機構，通過手動控制回轉手輪來控制焊裝夾具 的翻轉，可以自行的調節(jié)所需翻轉的任意角度，實現(xiàn)焊接時的360度的變位，方便于焊接， 可以達到定位可靠，焊接方便的最佳功效。 2.1.3 對機器的要求 設計機器的任務是在當前技術發(fā)展所能達到的條件下，根據生產及生活的需要提出 的。不管機器的類型如何，一般來說，會對機器提出以下的基本要求。 1、使用功能要求 機器應該具有預訂的使用功能。這主要靠正確地選擇機器的工作原理，正確地設計 或選用功能全面實現(xiàn)功能要求的執(zhí)行機構、傳動機構和原動機，以及合理地配置必要的 輔助系統(tǒng)來實現(xiàn)。 2、經濟性要求 機器的經濟性體現(xiàn)在設計、制造和使用的全過程中，設計機器時就要全面綜合地進 行考慮。設計制造的經濟性表現(xiàn)為機器的成本低；使用經濟性表現(xiàn)為高生產率，高效率， 較少地消耗能源、原材料和輔助材料，以及低的管理和維護費用等。 提高設計和制造經濟性指標的主要途徑有： 1）采用先進的現(xiàn)代設計方法，使設計的參數(shù)最優(yōu)化，達到盡可能精確的設計計算結 果，并保證機器足夠的可靠性。盡可能多地應用 CAD 技術，加快設計的進度，降低設計 的成本。 2）最大限度地采用標準化、系列化及通用化的零部件。零件結構盡可能采用標準化 結構及尺寸。 3）盡可能采用新技術、新工藝、新結構和新材料。 4）合理地組織設計和制造過程。 無錫太湖學院學士學位論文 4 5）力求改善零件的結構工藝性，使其用料少、易加工、易裝配。 提高使用經濟性指標的主要途徑有： 1）合理地提高機器的機械化和自動化水平，以期提高機器的生產率和產品的質量。 2）選用高效率的傳動系統(tǒng)，盡可能減少傳動的中間環(huán)節(jié)，以期降低能源消耗和生產 成本。 3）適當?shù)夭捎梅雷o（如閉式傳動、表面防護等）及潤滑等措施，以便于延長機器的 使用壽命。 4）采用可靠的密封，減小或消除滲漏現(xiàn)象。 3、勞動保護和環(huán)境保護要求 1）要使所設計的機器符合勞動保護法規(guī)的要求。設計時要按照人機工程學 （ergonomics）的觀點盡可能減少操作手柄的數(shù)量，操作手柄及按鈕等應放置在便于操作 的位置，合理地規(guī)定操作時的驅動力，操作方式要符合人們的心理和習慣（例如汽車轉 向盤向左打則汽車向左拐彎等） 。同時，設置完善的安全防護及保安裝置、報警裝置、顯 示裝置等，并根據工程美學的原則美化機器的外形及外部色彩。使操作者有一個安全、 舒適的環(huán)境，不易產生疲勞。這也有助于提高勞動生產率和產品質量。 2）要把環(huán)境保護提高到一個重要的位置。改善機器及操作者周圍的環(huán)境條件，如降 低機器運轉時的噪聲水平，防止有毒、有害介質的滲漏及對廢水、廢氣和廢液進行有效 的治理等以滿足環(huán)境保護法規(guī)對生產環(huán)境提出的要求。 4、壽命與可靠性的要求 任何機器都要求能在一定的壽命下可靠地工作。隨著機器的功能愈來愈先進，結構 愈來愈復雜，發(fā)生故障的可能環(huán)節(jié)也愈來愈多。機器工作的可靠性受到了愈來愈大的挑 戰(zhàn)。在這種情況下，人們對機器除了習慣上對工作壽命的要求外，明確地對可靠性也提 出要求是很自然的。機器可靠性的高低是用可靠度來衡量的。機器的可靠度 R 是指在規(guī) 定的使用時間（壽命）內和預定環(huán)境條件下機器能夠正常工作的概率。機器不能正常工 作，即機器由于某種故障而不能完成其預定的功能稱為失效。已有愈來愈多的機器設計 和生產部門，特別是那些因機器失效將造成巨大損失的部門，例如航空、航天部門，都 相繼規(guī)定了在設計時必須對其產品，包括零部件，進行可靠性分析與評估的要求，例如 要求給出產品在工作壽命內可以安全工作的定量說明。在設計時對組成機器的每個零件 的可靠性提出要求，采用備用系統(tǒng)和在使用中對機器加強維護和檢測可以提高機器的可 靠性。 5、其他專用要求 對不同的機器，還有一些為該機器所特有的要求。例如：對機床有長期保持精度的 要求；對飛機有質量小、飛行阻力小而運載能力大的要求；對流動使用的機器（如鉆探 機械）有便于安裝和拆卸的要求；對大型機器有便于運輸?shù)囊蟮取ＴO計機器時，在滿 足前述共同的基本要求的前提下，還應著重地滿足這些特殊要求，以提高機器的使用性 一種焊接翻轉機構設計 5 能。 不言而喻，機器的各項要求的滿足，是以組成機器的機械零件的正確設計和制造為前提 的。亦即零件設計的好壞，將對機器使用性能的優(yōu)劣起著決定性的作用。 2.2 翻轉機構系統(tǒng)概述 2.2.1 翻轉機構系統(tǒng)組成 翻轉機構主要是由整體承重支架、主軸、翻轉臺、軸承和手輪裝置等部分的組成的 一個完整的實現(xiàn)翻轉的系統(tǒng)。 整體承重支架是作為一個打的支撐，用于實現(xiàn)對整個機構的支撐作用,主軸使翻轉臺 能夠繞水平軸轉動。翻轉臺是作為大的承載平面，用來承載缸體的（在翻轉臺上有固定 的缸體的夾具） ，軸承是為了和主軸配合保證轉動。手輪裝置是人通過旋轉手輪來實現(xiàn)主 軸的轉動從而帶動翻轉臺的轉動。 2.2.2 翻轉機構的工作原理 翻轉機構實現(xiàn)翻轉的功能的實現(xiàn)是通過翻轉機臺的右端的手輪裝置，人通過旋轉手 輪來帶動旋轉軸轉動，通過旋轉的轉動帶動中間的翻轉臺實現(xiàn)翻轉，而工件是通過夾具 固定在翻轉臺上表面的，所以對翻轉臺的翻轉的實現(xiàn)就能夠實現(xiàn)對工件的翻轉，這就是 翻轉機構實現(xiàn)基本翻轉功能的工作原理。 2.2.3 翻轉機構的功能要求 實現(xiàn)翻轉臺繞水平軸在 180內任意角度翻轉，實現(xiàn)對工件的焊接。同時翻轉臺需要 具有一定的通用性，能夠實現(xiàn)對不同形式的缸體的翻轉，所以需要其具有一定的通用性。 2.3 翻轉機構總體方案設計與比較 2.3.1 翻轉機構總體方案設計 根據對題目“一種焊接翻轉機構設計”可知，該機構主要是為了實現(xiàn)機構的翻轉功 能，所做的設計翻轉機構，以下是對翻轉機構的機構件設計的詳細論述。 翻轉機構 翻轉機構是將工件沿水平軸轉動或傾斜，使之處于有利于加工位置的變位設置機構。 在工件制作過程中我們必須多次繞水平軸翻轉工作，這個翻轉用翻轉太來實現(xiàn)較為合理、 最有效、最安全。而根據用途不同可以分為通用型和專用型兩大類。前者用途廣泛，可 以用于不同種類的料件，厚著范圍比較窄，僅適用特定形狀的工件，甚至專門用于某些 尺寸功夫定的工件。有些專用翻轉機臺甚至是為了某幾條機械化或者自動化生產流水線 專門設計的。 無錫太湖學院學士學位論文 6 翻轉臺根據其結構形式進行分類，可分為雙支架翻轉臺、單支架翻轉臺、鏈式翻轉 臺、杠桿式翻轉臺、千斤頂式翻轉臺及滾輪式翻轉臺等。甚至可以依據翻轉臺保證工件 繞固定軸翻轉的程度或者使工件升降或平移的程度進行分類。 1、方案一 圖 2.2 翻轉臺式翻轉機構 圖 2.2 為裝有轉動架的雙支架翻轉臺，它是由前驅動支架 1 和后從動支架 4 組成， 工件二固定在轉動架 3 上。轉動架支撐面和地面的距離，可以依據工件的尺寸進行調整， 因而能減小轉動力矩。 負荷能力不大的翻轉臺可以通過手動翻轉。 對于小工件，人們通常使用單支架翻轉臺，這不僅是操作者易于接近工件，且可以節(jié) 約勞動場地，提高生產場地的利用率。 這種翻轉臺常用來焊接大型、平值的框架類構件。用普通的雙支架翻轉臺來焊接這 類工件。 2、方案二 圖 2.3 滾輪式翻轉臺 一種焊接翻轉機構設計 7 圖 2.3 為滾輪式翻轉臺配合兩個滾輪，他們即可以是整體也可以是組合，最初滾輪式 翻轉臺基本上是用來焊接框架類和箱體類工件，這些工件通常都緊固在布置于兩個滾輪 之間的托架或者固定架上。上圖為一個滾輪式翻轉臺系統(tǒng)。翻轉臺由兩個滾輪 1 組成， 滾輪奸設置了可拆卸的旋轉臺架 3，臺架的上部 2 是可以拆下的。滾輪支撐在兩個從動托 輪 7 和兩個驅動托輪 8 上，在托輪的軸上裝有星形輪 6，星形輪由電動機 5 通過兩級蝸 桿減速器 4 來驅動。 與雙支架翻轉臺比較，滾輪式翻轉臺的有點在于：可以在旋轉臺架上裝配和焊接大 型框架類零件；易于接近工件的端頭；由于工件的兩端之間布置了托輪，固定長梁架工 件的條件更好。不足之處在于，難于接近位于滾輪之間的工件部位，通用性差。 3、方案三 圖2.4鏈式翻轉臺 圖2.4為鏈式翻轉臺，它是由幾個支架組成，這些支架的每一根上都裝有驅動鏈條2和 從動鏈條5和6.在鏈條上套著松垂的鏈條3，鏈條3用于支托需要翻轉的工件4.鏈式翻轉臺 具有兩個重要的優(yōu)點：即機構簡單、工作可靠和不需要固定工件。但是鏈式翻轉臺難于 用在自動焊接中，因為工件翻轉后，僅靠鏈條支托而沒有其它輔助支撐使工件處于靜止 不動的位置；同時也很難固定正在運動中的焊接設備的軸心。 4、方案四 無錫太湖學院學士學位論文 8 圖 2.5 千斤頂式翻轉臺 圖2.5為千斤頂式翻轉臺，用于將平直的框架式構件翻轉90。千斤頂式翻轉臺由轉動 架基座，一個液壓千斤頂及四只可調整半軸組成。半軸的推出靠液壓筒來實現(xiàn)。其上放 置這工件的轉動架可以繞這兩個半軸轉動，此時另外兩個半軸是收縮進去的。千斤頂式 翻轉臺是為了特定工件設計制造的，基本上用于翻轉大尺寸的平直框架結構件。 2.3.2 翻轉機構的比較選擇 綜合前面提出的方案，列出其優(yōu)缺點如下： 方案一，雙支架的翻轉臺與其它翻轉臺相比較，它具有用途廣泛、結構簡單、價格 低、消耗驅動功率不高等優(yōu)點。而消耗驅動功率不高是因為工件繞著轉動的縱軸正好與 工件的重心相重合。這種翻轉臺常用來焊接大型、平值的框架類構件。用普通的雙支架 翻轉臺來焊接這類工件。 方案二，滾輪式翻轉臺的優(yōu)點在于：可以在旋轉臺架上裝配和焊接大型框架類工件， 易于接近工件的端頭；由于工件的兩端之間布置了托輪，固定長條形工件的條件更好。 不足之處在于難于接近位于轉輪之間的工件部位，通用型較差。 方案三，即機構簡單、工作可靠和不需要固定工件。但是鏈式翻轉臺難于用在自動 焊接中，因為工件翻轉后，僅靠鏈條支托而沒有其它輔助支撐使工件處于 靜止不動的位 置；同時也很難固定正在運動中的焊接設備的軸心。 方案四，千斤頂式翻轉臺是為了特定工件設計制造的，基本上用于翻轉大尺寸的平 直框架結構件。 經過比較，方案一的采用框架式翻轉機構能夠很好的滿足缸體的翻轉要求并且方案 一的結構簡單，節(jié)約勞動產地可提高場地利用率。在使用過程中能夠很好的實現(xiàn)翻轉的 功能，可以大大的提高勞動生產率。故采用方案一框架式翻轉臺的翻轉機構來實現(xiàn)缸體 的翻轉功能。 一種焊接翻轉機構設計 9 3 翻轉機構結構零部件的設計 3.1 機構框架設計 3.1.1 框架結構材料 考慮到缸體本身重量較重，所以在選擇材料時應盡量選擇強度較強，而重量輕一點 的材料來保證翻轉機構整體的重量特別是翻轉臺部分（翻轉臺部分是和缸體連接在一起， 在 轉動主軸時，翻轉臺也是需要轉動的）所以，經過基本篩選，我選擇 C 型槽鋼來作為翻 轉機構的框架的基本材料。槽鋼的選擇： 表3-1槽鋼規(guī)格 型 號 每米重(kg) 型 號 每米重 (kg) C 80 50 20 2.25 3.886 C 180 50 20 3.00 8.007 C 80 50 20 2.50 4.318 C 180 50 20 3.00 8.478 C 80 50 20 2.75 4.749 C 180 50 20 3.00 8.949 C 80 50 20 3.00 5.181 C 200 60 20 2.5 6.673 C 100 50 20 2.25 4.239 C 200 70 20 2.5 7.065 C 100 50 20 2.50 4.710 C 200 80 20 2.5 7.458 C 100 50 20 2.75 5.181 C 200 50 20 3.0 7.850 C 120 50 20 2.25 5.652 C 200 60 20 3.0 8.007 C 120 50 20 2.50 4.592 C 200 70 20 3.0 8.478 無錫太湖學院學士學位論文 10 續(xù)表3-1 表3-1為C形槽鋼的理論重量表,我們按照整個翻轉機構的重量來初選槽鋼的尺寸，我 選擇C200 x70 x20 x3.0 規(guī)格的槽鋼來作為主體框架的焊接板材。C200 x70 x20 x3.0 表示的 意思： 截面高度 H=200mm； 截面寬度 B=70mm； 卷邊寬度 C=20mm； 厚度 t=3mm； 整個槽鋼長度的選擇我們按照缸體額尺寸來選擇，如果一個翻轉臺上只加一個工位 的缸體翻轉機構，那么長度就選得短一點，如果在一個翻轉臺上有幾個工位的缸體翻轉 機構，那么整個翻轉臺就需要長的槽鋼來焊接而成。 3.1.2 結構的成形方式 我們選用槽鋼作為支架的主體材料，而將槽鋼組成整個支架，我們選擇用焊接的方 式來實現(xiàn)主體框架的成形，其它部分需要通過螺栓鏈接將不同尺寸的板材連接在一起從 而形成整體的翻轉機構。 C 120 50 20 2.75 5.103 C 200 80 20 3.0 8.949 C 120 50 20 3.00 6.123 C 220 50 20 2.5 9.420 C 140 50 20 2.50 5.495 C 220 60 20 2.5 7.065 C 140 60 20 2.50 5.888 C 220 70 20 2.5 7.458 C 140 50 20 3.00 6.594 C 220 80 20 2.5 7.850 C 140 60 20 3.00 7.065 C 220 50 20 3.0 8.243 C 160 50 20 2.50 5.888 C 220 60 20 3.0 8.478 C 160 60 20 2.50 6.280 C 220 70 20 3.0 8.949 C 160 70 20 2.50 6.673 C 220 80 20 3.0 9.420 C 160 50 20 2.50 7.065 C 240 50 20 2.5 9.891 C 160 60 20 3.00 7.536 C 240 60 20 2.5 7.458 C 160 70 20 3.00 8.007 C 240 70 20 2.5 7.850 C 180 50 20 2.50 6.280 C 240 80 20 2.5 8.635 C 180 60 20 2.50 6.673 C 240 50 20 3.0 8.949 C 180 70 20 2.50 7.065 C 240 60 20 3.0 9.420 C 180 80 20 2.50 7.458 C 240 70 20 3.0 9.891 C 180 50 20 3.00 7.536 C 240 80 20 3.0 10.362 一種焊接翻轉機構設計 11 3.2 翻轉機構軸的設計 根據整個機構的運動類型，對軸進行設計，包括結構設計和工作能力計算兩方面內 容。 軸的結構設計是根據軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面要求，合理地確定 軸的結構形式和尺寸。軸的結構設計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可 靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結構設計是軸設計 中的重要內容。 1、選擇軸的材料 由于碳鋼比合金鋼價廉，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱 處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是 45 鋼，經調質處理硬度為 HRC4045。 2、軸的結構設計 軸的結構設計包括定出軸的合理外形和全部結構尺寸。 軸的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的 類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質、大小、方向及分布情況；軸的加 工工藝等。由于影響軸的結構的因素較多，且其結構形式又要隨著具體情況的不同而異， 所以軸沒有標準的結構形式。設計時，必須針對不同情況進行具體的分析。但是，不論 何種具體條件，軸的結構都應滿足：軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置；軸上的 零件應便于裝拆和調整；軸應具有良好的制造工藝性等。 a 擬定軸上零件的裝配方案 擬定軸上零件的裝配方案是進行軸的結構設計的前提，它決定著軸的基本形式。所 謂裝配方案，就是預訂出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關系。 b 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空 轉的要求外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置。軸上零件的軸向 定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證的。零件的周向定位的目 的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對運動。常用的周向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘 以及過盈配合等。 c 各軸段直徑和長度的確定 零件在軸上的定位和裝拆方案確定后，軸的形狀大體確定。各軸段所需的直徑與軸 上的載荷大小有關。初步確定軸的直徑時，通常還不知道支反力的作用點，不能決定彎 矩的大小與分布情況，因而還不能按軸所受的具體載荷及其引起的應力來確定軸的直徑。 但在進行軸的結構設計前，通常已能求得軸所受的扭矩。因此，可按軸所受的扭轉初步 估算軸所需的直徑。 無錫太湖學院學士學位論文 12 有配合要求的軸段，應盡量采用標準直徑。安裝標準件部位的軸徑，應取為相應的 標準值及所選配合的公差。 確定各軸段長度時，應盡可能使結構緊湊，同時還要保證零件所需的裝配或調整空 間。軸的各段長度主要是根據各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙 來確定的。 d 提高軸的強度的常用措施 軸和軸上零件的結構、工藝以及軸上零件的安裝布置等對軸的強度有很大的影響， 所以應在這些方面進行充分考慮，以利提高軸的承載能力，減小軸的尺寸和機器的質量， 降低制造成本。 1) 合理布置軸上零件以減小軸的載荷 為了減小軸所受的彎矩，傳動件應盡量靠近軸承，并盡可能不采用懸臂的支承形式， 力求縮短支承跨距及懸臂長度等。 2）改進軸上零件的結構以減小軸的載荷 通過改進軸上零件的結構也可以減小軸上的載荷。 3