240t焊接滚轮架设计--总体设计和从动滚轮座设计 毕业设计.doc

《240t焊接滚轮架设计--总体设计和从动滚轮座设计 毕业设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《240t焊接滚轮架设计--总体设计和从动滚轮座设计 毕业设计.doc（25页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、摘要摘要 焊接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。 焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊接旋转的变位机械。 文中详细讨论了滚轮架上筒体轴向运动的机理和特性，由于滚轮架制造安装过程 中的随机误差，使滚轮与筒体之间产生螺旋角，导致筒体的轴向运动。比较了升降式、 平移式和偏转式三种机械调节方式的优缺点，设计中充分的考虑了滚轮架的合理性和 经济性等因素。 关键词关键词：焊接；工装夹具；滚轮架 I Abstract Welding equipment is a variety of a

2、ssistive devices and equipment which in the welding process and welding production line, to the achievement of welding mechanization and automation, and will help improve the quality of welding assembly to speed up the production process of welding. Welding turning rolls is a welding machine by draw

3、ing on the wheel and taking the initiative between the Mount Welding relay drive rotating to shift. The mechanism and the characteristics were investigated in detail for the axial drifting of a shaft on the welding turning rolls. The spiral angle that comes from the random errors in the manufacture

4、and the installation of the welding rolls, results in the axial drifting of a cylinder on the welding turning rolls. The comparison was made for both their merits and shortcomings among the three adjusting manners: the elevating, the translational and the deflecting. Fully accounting is taken into i

5、n the design of the wheel frame of rationality and economic factors. Key words: Welding; Tooling Fixture; welding turning rolls II 目录目录 摘要摘要.I Abstract.II 目录目录III 第第 1 章章 绪论绪论 1 1.1 焊接工艺现状及发展方向.1 1.2 论文主要研究内容.2 第第 2 章章 焊接用工艺装备焊接用工艺装备 3 2.1 概述.3 2.2 焊接工艺装备.5 第第 3 章章 从动轮设计从动轮设计 9 3.1 中心角的确定.9 3.2 从动轮距

6、设计.10 3.2 从动轮轴设计.10 第第 4 章章 滚轮架提升装置设计滚轮架提升装置设计 14 4.1 设计目的.14 4.2 工作原理.14 4.3 方案设计.14 4.4 蜗轮蜗杆减速器设计.18 4.5 蜗杆设计 .21 4.6 部分零件设计.29 结论结论 30 参考文献参考文献 31 致谢致谢 32 附件附件 1 .33 III 附件附件 2 .46 0 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 焊接工艺现状及发展方向焊接工艺现状及发展方向 随着现代工业的高速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，在金属结构生产中已经基本取代了铆接连接工艺。焊接与铸造、锻压、切削加

7、工、热处理等金属加工工艺组合，成为机械制造业的主要加工方法，许多传统的铸锻 产品，也由焊接制品或铸焊、锻焊制品所代替。 早期的焊接结构大多数是用手工电弧焊完成的，有时还用到氧乙炔气焊。随着 焊接工艺方法的发展及焊接结构形式的改进，焊接结构生产也已向机械化、自动化方 向发展，现在不仅已经制成了各种机械化、自动化以及专门用途的自动焊接机，而且 还制造了大量的焊接辅助装备、单机自动化的焊接机械装置，焊接结构生产流水线和 生产自动线早已成为现实。焊接机器人在某些部门得到了较普遍的使用。在整个机械 制造行业中，焊接机器人比其他类型机器人应用更广泛。焊接结构生产的机械化、自 动化，不仅可以提高焊接结构的生

8、产率，降低产品成本，提高产品质量，同时也使生 产工人的健康进一步得懂到保障，环境污染也有所下降。然而，由于焊接结构的多样 化及生产过程的复杂性，目前国内焊接生产的机械化、自动化程度还是较低的，手工 操作在某些产品，甚至某些行业中仍占较大的比例。 焊接结构生产的整个过程同其他任何一生产过程一样，除了基本的生产工序以外， 还包括大量的辅助工序，其中主要是焊接零件的制备、装配、工序间的传送和制品的 变位与清理等。另外，制品工序间的检验也占有相当大的工作量。因此，要提高焊接 结构生产的生产率和产品质量，应考虑整个焊接结构生产过程的机械化、自动化，其 途径可包含以下内容： （1） 材料预处理和备料工序的

9、机械化、自动化，这不仅可以降低本工序的劳动 量、提高生产率，还将有利于被阻焊零件质量和精度的提高，而使装配、焊接易于实 现机械化和自动化，并提高产品质量。 （2） 扩大先进生产工艺的应用范围，研制各种专业焊接装备，实现焊接工艺的 机械化。 （3） 采用先进的起重运输装备，并在各工位和工位之间配置专用的区域性起重 1 运输装备及传送带，组成立体的其起重运输网络，以缩短零部件及制品的传送时间。 在取物装置方面应广泛的采用真空吸盘、电磁铁及机械手等，以取代低效率、低质量 的吊钩。 （4） 大量采用机械化的工件变位机械及焊接操作机械等辅助装置。它们可以使 焊缝或焊机、焊工处于有利的焊接位置，从而提高焊

10、接生产率及焊接质量。 （5） 注意使用各种夹具及辅助工具，如定位器、压夹器、装配胎架、打渣工具 及防飞溅涂料，以减少焊前、焊后清理时间；采用电缆快速接头、碳弧气刨等，以保 证装配焊接质量及提高工作效率。 综合上述的应用，将促进实现焊接生产的单机自动化的生产全过程的自动化，提 高产品质量，而本文将涉及五个途径中的焊接变位及操作机械的介绍及设计。 1.2 论文主要研究内容论文主要研究内容 由于焊接这种工艺方法在现代工业中重要性，对其机械化、自动化的要求越来越 高，本论文主要对各种焊接装备及其各自各性能特点进行了简单介绍，着重对焊接操 作机械中的焊接滚轮架进行了介绍，并对 240t 焊接滚轮架的防轴

11、向窜动问题和该问题 的解决方案进行了讨论，设计了防轴向窜动装置，解决了由于滚轮架制造和安装不当 或弓箭件几何形状不准使工件在回转时产生轴向位移的问题。 2 第第 2 章章 焊接用工艺装备焊接用工艺装备 2.1 概述概述 2.1.1 焊接生产过程中工艺装备的作用焊接生产过程中工艺装备的作用 现代化的工业生产，要求生产效率高、劳动强度低、产品质量优、价格低廉、有 竞争力，焊接生产同样应具有这些特征，在整个生产过程中充分应用工艺装备，实现 生产过程的机械化、自动化，有助于达到上述要求，在焊接生产中，焊接时间只占产 品全部加工时间的 10%30%，其余为备料、装配及辅助工作等时间。节约每一工序的 时间

12、，为缩短产品生产周期无疑是具有重要意义。另外，焊接产品质量的好坏不仅取 决于焊接工艺质量，与备料、装配等工序的质量也有密切关系。因此，在整个焊接生 产过程中不论产品的质量要求和批量的大小如何，据应考虑采用生产工艺装备。 采用工艺装备并不意味着要选用机构复杂、价格昂贵的设备，许多情况下是采用 一些简单的定位器，压紧器或将现有设备稍加改装，往往也能收到明显的技术和经济 效益。 2.1.2 焊接生产工艺装备的分类焊接生产工艺装备的分类 焊接结构种类繁多，形状尺寸各异，生产工艺过程和要求也各不相同，相应的工 艺装备在形式、工作原理及技术要求上也有很大差别。图 2-1 是按照工艺装备的功能 分类的。习惯

13、上是将定位、压夹、推拉等工艺称为夹具；装配、焊接台架、焊接变位 机械成为胎架装置。实际生产中工艺装备往往不是单一功能的，例如定位器、夹紧器 常与装配台架合在一起，装配台架又与焊件操作机械合并在同一套装置上，在专业化 程度很高的焊接生产中，则将焊机、焊接机器人、专用工艺装备及搬运机械组合在一 起，成为专用焊接机床或焊接生产流水线。 2.1.3 工艺装备的选择工艺装备的选择 焊接结构的生产规模和批量，在相当大的程度上决定了他的工艺装备的专用化程 度、完善性、效率及构造。制品的结构特征、重量以及质量要求等技术特征也是选择 工艺装备的重要依据。 3 单件生产时，除非该产品的技术要求特别高，一般是采用通

14、用的夹具及机械装置； 但如果类似产品比较多，也可以采用有一定通用性的高效工艺装备。 成批生产时，可根据技术要求、批量大小、工作场地面积、焊接与辅助时间的比 例以及工艺装备的成本；来决定所应采用工艺装备的完善性及效率。通常是采用较专 用的工艺装备，但在同一装备上应完成几道工序的工作。 对于大量的生产的焊接产品，应考虑采用专用的工艺装备，并严格按照生产的节 奏来计算每一工序所需要的时间及该工序的工艺装备应完成的工作，使每一工位完成 某些工序时具有相同的生产时间，从而保证流水生产得以顺利进行。在大量生产中， 图 2-1 焊接生产工艺装备的分类 常用气压、液压、电动和电磁式的快速夹具和电动的机械化、自

15、动化装置，并宜 采用焊接机床及多种装配焊接专用装备生产线。 焊接生产工艺装备 装配用工艺装备 焊接用工艺装备 装配焊接组 合工艺装备 装配焊接组 合辅助装备 检查用工艺装备 定位器及定位装置 推拉装置 压夹器及装配装置 装配台架 焊件操作机械 焊接机械 焊工操作机械 焊接辅助装置 焊接变位机 焊接滚轮架 焊接翻转机 横臂式焊接机 单轨式焊接机 悬架式焊接机 门架式焊接机 爬行式焊接机 电渣焊焊接机 焊接机器人 焊丝处理装置 焊剂回收装置 焊剂垫 4 2.2 焊接工艺装备焊接工艺装备 2.2.1 焊接工艺装备的分类焊接工艺装备的分类 1、 焊件操作机械 主要用于支撑焊接件，并使他完成一定的运动，

16、例如旋转、 翻身、倾斜等，以便使焊缝处有利于的焊接位置，有些装置还具有防止焊件变形的功 能。 2、 焊接机械 主要用于安装焊接机头或电焊机，在它上面有标准的或专用的 自动焊接机机头。焊接机械可分为固定式的或可自动行走的，以便使焊机头接近焊接 位置。如焊接时焊接件不能移动，焊接机械上的焊接机头或焊接机械本身应能按焊接 速度移动。为便于焊接操作，有些焊接机械上还安有焊工的座椅或工作平台。 3、 焊工操作机械 主要是使焊工处于有利的焊接位置，或接近焊接机械，以 便进行手工或自动焊接，它可以为装配、检验等工作人员服务。 4、焊接辅助装置 主要是一些配合焊接工作的装置，以便提高焊接效率和焊 接质量，改善

17、劳动条件，例如焊剂回收装置；焊条、焊剂烘箱与保温筒，焊丝除锈机， 焊接件预热、后热设备，焊剂垫，冷却水循环器，焊接电缆快速接头，工件接地装置， 打焊渣机及局部除锈机。 焊接工艺装备可设计成系列化的产品，供生产商选用，有时则需要根据产品的特 征和工厂条件设计成非标准化的专用设备。不论哪一类，只要设计、制造和选用合理， 均可以大大提高生产率，改善劳动条件和产品质量。焊接工艺装备目前的发展有两种 趋势： 1、 由于焊接产品的品种增多，更新换代的速度加快，每种产品均不可能长期 生产而不变化。小批量、多品种已成为产品的发展趋势，因而要求焊接工艺装备也应 具有一定的灵活性、通用性。 2、 将上述的几种焊接

18、操作机械及辅助装置，根据需要适当的组合在一套装置 中；装配和焊接的胎架也常常合并在一起，即在这类胎架上即进行装配工作，有完成 焊接工作，它特别适合于简单的或批量不大的产品生产。为适应专门化的大批量生产， 又常将备料、装配、检验、焊接、矫正等组织组合在一起，组成难以截然分开的自动 流水线。例如螺旋管、H 型钢的大批量生产自动流水线。 5 2.2.2 焊接操作机械焊接操作机械 根据焊接结构的形式及用途，可选用变位机、回转台、翻转机及滚轮架等焊件操 作机械。 （一）变位机 焊接变位机是一种最常用的支撑并带动工件改变位置的工艺装备。变位机一般可 实现两种基本动作：工作台带动工件绕工作台的旋转轴作正、反

19、 360 旋转；工作 台面的倾斜，有时工作台面的高度还可以升降，得到最佳的焊接高度。 变位机的结构比较简单，工作可靠，占地面积小，而且可以移动。使用变位机可 以焊接筒体法兰及各种形状的框架、壳体、支架等，也可以再变位机上从事切割、堆 焊、喷涂等作业。配以支配架，还可以当作翻转机焊接重量及长度较大的梁、柱、构 架及圆筒节等。大型的变位机承载能力可达 2000t，而最小的只有几公斤。 变位机的工作台一般是用电动机来驱动回转并能调节速度，以便适用不同焊接方 法与焊接参数。近年来，由于液压技术的发展，变位机中已采用液压马达来回转工作 台。小型的变位机可以用人工驱动，不过这时不易得到稳定的回转速度，不利

20、于圆形 焊缝的自动焊。 变位机的承载能力，与工件的重心与工作台台面的高度以及重心相对于工作台旋 转轴心的偏心距有关。 选用变位机时应注意以下几点: (1) 应根据工件的质量、固定在工作台上的工件重心至台面的重心高度、重心偏 心距来选用适当吨位的变位机。 (2) 要在变位机上焊接圆形焊缝时，应根据工件直径与焊接速度计算出工作台的 回转速度；如变位机仅用于工件的变位，工作台的回转速度及倾翻速度应根据工件的 几何尺寸及重量选择，对大型、重型工件速度应慢些。 (3) 工作台的倾翻速度一般是不能调节的，如在倾翻时要进行焊接工作，应对变 位机提出特殊要求。 (4) 工作台应有联接焊接地线的位置，且不受工作

21、台回转的影响。不允许将焊接 地线接在变位机机架上，从而使焊接电流通过轴承的转动零件。 6 (5) 批量生产定型工件时，可选用具有程序控制性能的变位机。 (6) 变位机只能使工件回转、翻动，要使焊接过程自动化、机械化，还应考虑用 相应的焊接操作机械。 （二）回转台 回转台是一种简化的变位机，它的工作台面处于水平位置或固定于某一倾角，用 于法兰焊接、封头切割等工作。 （三）翻转机 焊接生产中欲将沉重的工件翻转到有利于焊接的位置往往是较困难的，使用通常 的桥式起重机或其他起重机不仅费时，增加了通用的起重设备的负担，而且会因通常 缺乏专用吊具而发生事故。根据工件的结构特征采用专门的翻转机可以提高工作效

22、率， 改善制品的质量。翻转机特别适用与大型、长条形的工件，使他们在水平轴线回转。 根据构造翻转机可分为：头架式、头尾架式、框架式、转环式、链条式及油压千斤顶 式。 1、头尾架式翻转机 这种翻转机由主动的头架及从动的尾架组成，它们之间的距 离可根据所支撑的工件长度调节。当工作较重时应考虑将头尾架固定在基础上，防止 倾倒。 头尾架式翻转机的缺点是工件由两端支承，翻转时头架端要施加扭转力，因而不 适用于刚性小，易挠曲的工件；另外，当设备安装不当，头尾架的两根枢轴不在同一 轴线上时，工件会受到过大的扭转力矩使翻转困难，甚至造成工件扭坏或枢轴因发生 超负荷而扭断。对于短工件可以不考虑两端支撑，可仅将工件

23、固定在头架上进行反转， 而不用尾架。 2、框架式翻转机 用一根横梁连接在头尾架的枢轴上或工作台上，可构成框架式 翻转机。工作时工件固定在横梁上有横梁带动工件一起翻转。为减小驱动力矩，应使 横梁工件合成的纵向重心线尽可能与枢轴的轴线相重合。 3、转环式翻转机 这类翻转机使用于长度和重量均较大，截面又多变化的工件翻 转。 4、液压千斤顶式翻转机 液压千斤顶式翻转机结构简单，载重量大，通常用于将 工件作的翻转。 9045 （四）滚轮架 7 制品外形为圆形的工件，例如锅炉、管道、桅杆、海洋平台的桩腿、潜水艇耐压 壳，以及各种化工塔器都可以放在滚轮架上翻转，进行纵向焊缝、环向焊缝的装配 焊接工作。此外，

24、还可以在滚轮架上进行修整、钻孔及探伤等工作。若在滚轮架上支 承转环时，还可以焊接其他不规则的容器（如圆锥形容器）及梁柱型工件。因而滚轮 架是焊接生产中，特别是容器生产中的一种重要工艺装备。 滚轮架的种类繁多，各有特点，按滚轮转动速度分为按翻转速度转动的及焊接速 度转动的；按安装形式分有固定式、移动式和台车式；按支承形式分有滚轮式和滚轴 式；按滚轮外缘结构分有铸铁（钢）及橡胶的；按传动形式分有单轮驱动、长轴多轮 驱动及双轮成对驱动等形式。 在滚轮的外缘包橡胶可避免擦伤工件，而且可以增加滚轮与工件之间的摩擦力使 工件在转动过程中不易打滑。 滚轮架中滚轮的驱动方式有多种： （1） 长轴中间驱动； （

25、2） 长轴一端驱动； （3） 一对滚轮驱动； （4） 一个滚轮驱动。 长轴中间驱动时工件支承在二列滚轮上，驱动滚轮位于一侧，电动机经减速器后 连在一根公共轴的中部带动一侧的全部滚轮一起转动。由于在轴的长度中央驱动，减 少了轴的扭转角，容易是驱动轮同步旋转，这种滚轮架占地面积大、机动性差，仅适 用于长期生产长度大而刚性小的圆筒行制品。 长轴一端驱动时滚轮的驱动方式与长轴中间驱动的不同处，在于它是在轴的一端 驱动一侧的公共轴，滚轮间易产生不同步现象，因而仅适用于长度不大、需要多滚轮 支承的工件。 一对滚轮驱动时工件有两组或几组独立的滚轮架支承，其中一组滚轮架的两个滚 轮是驱动轮由一台电动机在一侧或

26、中部通过传动轴拖动滚轮，或者有两台同步电动机 分别驱动，后者有利于调节轮距，为了增加驱动力，在能保证各滚轮同步旋转的前提 下，也可以做成所有滚轮都是驱动轮的形式，这类滚轮架机动性大，占地面积小，是 当今采用最多的一种形式。 一个滚轮驱动时滚轮架支承工件的方式与一对滚轮驱动相似，但是仅有一个驱动 轮，其余都是从动轮。这种形式虽然简单，但应特别注意驱动轮与工件之间应该具有 8 Ke=T1 G 2 1 足够的摩擦力以防止打滑。 第第 3 章章 从动轮设计从动轮设计 3.1 中心角的确定中心角的确定 主动轮上的圆周力（以单位工件重的圆周力表示）与中心角的关系见图 3.1- e K 1。曲线 1 为直径

27、 41cm 标准断面滚轮架、滚柱轴承、，曲线cmdr702 . 0 f3 . 0 2 为同样的滚轮架，用滑动轴承、，足够大时会顶死圆筒工件。1 . 0f3 . 0 1 滚柱轴承的滚轮架 2滑动轴承的滚轮架 图 3-1 主动轮圆周力与中心角的关系 对于偏心距时，在 2070 范围内支反力和圆周力很少变化：滚动轴承的0 ；滑动轴承的；主动轮的。从增到 130GT01 . 0 1 GT02 . 0 1 GQ60 . 0 50 . 0 2 70 时圆周力和支反力均增一倍。时，圆周力和支反力急剧增长，当=160 130 165 时达到崩溃的数值。因此中心角不得超过 130 ，上限以 120 为好。同时滚

28、轮用滑 动轴承会增大圆周力，使传动功率大一倍。所以本次设计中心角范围为 50120 ，用 滚动轴承。 9 Q G 2 1 滚轮架与支反力的关系见下页图 1计算所用滚轮架 2特殊滚轮架 图 3-2 滚轮架支反力与中心角的关系 10 3.2 从动轮距设计从动轮距设计 3.3 从动轮轴设计从动轮轴设计 图 4-3 滚轮升降装置简图 11 1从动轮 2减速电动机 3举升丝杠 4蜗杆减速器 5杠杆梁 6支座 7举升液压缸 4.3.3两种方案小结两种方案小结 滚轮偏转式防轴向窜动滚轮架，当从动轮偏转时，与工件发生较大的平面摩擦， 容易擦伤工件；从动轮也不能采用橡胶轮，但从动轮偏转所需的驱动功率较小，工件

29、在调节过程中不会在垂直面内倾斜，不影响焊接作业。 滚轮升降式防轴向窜动滚轮架，当从动轮升降时，与工件不发生平面摩擦，小载 量的滚轮架也可用组合轮，但从动轮升降所需的驱动功率较大，从动轮升降后，工件 的整体位置发生变化，特别是在垂直面内的倾斜（图 4-2 侧视图） ，如角过大，则在 窄间隙焊时，焊枪喷头在焊道中容易形成短路。因此在使用时，主、从动轮架的距离 不能过小，使从动轮升降时在保证角的前提下，尽量减小角。 本设计选用的是根据位移传感器发出的信号通过机电控制，是电机正反转，带动 杠杆梁绕支点转动，从而使从动轮升降而防轴向窜动的方法。该方案使从动轮提升高 度比较准确，且在经济方面比较有优势。

30、4.4 蜗轮蜗杆减速器设计蜗轮蜗杆减速器设计 电动机输入功率为 1.5KW，取电动机与减速器之间的联轴器的效率为 0.99。电机 转速 44r/min。蜗轮转速已有前面计算出：蜗轮转速=4.2r/min。设使用寿命为四年每 2 n 年工作 300d，每天工作 8h，JC=40%。 （1） 选择传动的类型，精度等级和材料 考虑到传递的功率不大，转速较低，选用 ZA 蜗杆传动，精度 8 c GB10089 1988。 蜗杆用 35CrMo，表面淬火，硬度为 4550HRC；表面粗糙度1.6。涡轮 a Rm 轮缘选用 ZCuSn10P1 金属模铸造。 （2） 选用蜗杆蜗轮的齿数 12 传动比 i =

31、 =10.48 2 1 n n 2 . 4 44 参考文献1表 16.5-5，取，4 1 z42448.10 12 izz (3)确定许用应力 （4-1） Nvs HP HP ZZ 由文献1表 16.5-14 查得=220N/， 。按图 16.5-2 查得HP 2 mm 2 /70mmN FP ，由图 16.5-3，采用浸油润滑，得smvs/1 . 196 . 0 vs Z 轮齿应力循环次数 5 2 1068 . 9 4 . 08430012 . 46060 hL jLnN 查文献1图 16.5-4 得 ，3 . 1 N Z0 . 1 N Y 2 /56.2743 . 196 . 0 220m

32、mN HP 2 /700 . 170mmNYNFP FP （4） 接触强度设计 （4-2） 2 2 2 1 2 15000 KT z dm HP 载荷系数 K=1.2 蜗轮轴的转矩 mN n P T 82.2768 2 . 4 82 . 0 99 . 0 5 . 1 95509550 2 211 2 （式中暂取）代入上式82 . 0 2 =5621.9382.27682 . 1 4256.274 15000 2 1 2 dm 3 mm 查文献1表 16.5-4，接近于=5621.93的是 5376，相应 m=8mm， 1 2d m 3 mm 3 mm =80mm。 1 d 查文献1表 16.5

33、-6，按 i=10.48，m=8mm，=80mm，其 a=200mm， 1 d41 2 z 5 . 0 2 x 13 蜗轮分度圆直径mmmmmzd328418 22 导程角508421 （5） 求蜗轮的圆周速度，并校核效率 实际传动比 2.2.1 螺旋角螺旋角对轴向偏移速度对轴向偏移速度 的影响的影响v 从图 6 中可以看出，当螺旋角时，tan与偏移速度 呈线性关系。当 61v 时，tan的增长会导致 的非线性增长，但是增加量逐渐减少。这个结论可以被 6r 用来当做设计防轴向窜动的焊接滚轮架的参考设计。当由于滚轮的倾向旋转而导致的 螺旋角太大时，防止轴向窜动的效果就会消弱。 图 6 tan与轴

34、向偏移速度的关系v 2.2.2 倾向旋转滚轮的数量对倾向旋转滚轮的数量对轴向偏移速度轴向偏移速度 的影响的影响v 如图 7 中所指出，直线 1，2，3 分别显示出窜动位移 S 和时间 t 之间的关系，当 一个，两个，或三个从动轮在造成偏转时，那么轴向偏移速度如下： =0.07 1 v mm/s,=0.174 mm/s, =0.343 mm/s。这种情况显示出：当偏转角和所有滚轮的倾斜方 2 v 3 v 向保持不变时，倾斜滚轮数量的增加导致了轴向窜动速度的增大。并呈现一种非线性 增长的趋势。这个结果可以被用来作为一种增长防止轴向窜动的灵敏性的方法。 14 图 7 对于安装有不同数量偏移轮的焊接滚

35、轮架的 S 与 t 的关系 2.2.3 螺旋角和偏转角对轴向偏移的影响螺旋角和偏转角对轴向偏移的影响 从图 6 中可以看出，当螺旋角为时，焊接件的轴向偏移速度是0349 . 0 tan2 。保持其他条件不变。当从动轮轴的偏转角调整到 2 ，smmv/117 . 0 时（图 7 上第一条线）。它说明前者比后者的影响更大。所以当我们设smmv/07 . 0 计一种防止轴向窜动的焊接滚轮架时，从动轮应该如图 5 显示的那样增强装置反应能 力。 2.2.4 其他因素对轴向窜动的影响其他因素对轴向窜动的影响 被证实的其他影响因素如下： （1） 焊接件的旋转速度与轴向窜动的速度的关系是正比例关系； （2）

36、 当所有滚轮轴都定义在同一水平平面时，滚轮在支撑间的跨距和距离将对轴 向窜动的速度没有影响。 （3） 轴向窜动的速度几乎不会随着焊接件重量的增大而增大。 （4） 焊接件旋转方向的改变只能改变轴向窜动的方向，而轴向窜动的速度将不会 有太大的改变。 （5） 焊接件的椭圆率和他的重心偏移量使焊接件的轴向偏移速度发生周期性的变 化。 以上 5 点再决定设备的制造计划和控制防轴向窜动滚轮架的系统时一定要弄清 15 楚。 结论结论 （1）焊接件在焊接滚轮架上发生轴向窜动的充要条件是焊接件的轴向合成力不 是 0. （2）滚轮轴对于焊接件轴的不平衡导致产生滚轮轴与焊接件接触点的轴向力， 这是发生轴向窜动的主要

37、原因。 （3）螺旋角对于轴向窜动的影响比偏转角大。 外文资料翻译 2 用于球形型罐体的弧焊机械的全自动化研究用于球形型罐体的弧焊机械的全自动化研究 蒋力培，张甲英，俞建荣 摘要摘要：关于球形罐体的多位置多层面焊缝的一种全自动焊接机械已被开发出来，这种 机械主要是由一个基于微型记忆的双向焊缝追踪系统和一个焊接用带轨道的拖拉机械 组成。这种机械的主要性能特点是：当焊接焊缝的第一层时，他的微机系统能够分析 并存储从双向传感器传输的轨迹信息，并且控制焊接头装置识别双向同步焊接路线； 当在第一层基础上焊接第二层时，它能从记忆数据库中识别双向焊接轨迹，自动决定 焊接层数并不停变动焊接头位置，焊接实验证明，

38、该机械有良好的追踪和焊接性能， 并适用于球形罐体的多位置多层面焊接。 关键词关键词：全自动焊接机械，球形罐体，记忆追踪，多位置焊接 0 0 前言前言 随着石化工业的发展，球形罐体应用越来越广泛，它们的得很大并且它们的焊接 载重量也增长的很快，传统的手动焊接焊接罐体时速度太慢，并有很多严重不足：例 如繁重的体力劳动，恶劣的焊接环境和焊接罐体高技术操作工的高花费，因此，最近 用于罐体焊接的全自动技术发展很快。 本世纪七十年代以来，用于球形罐体的水下弧焊，熔融弧焊和MIG焊接的应用在美 16 国，日本及一些发达国家开始研究，很多种熔融焊接电极，例如Lincoln Company生产 的NR203核心

39、金属丝，应用于球形罐体的多位置自动焊接的BUG-O型号的焊接追踪器也 发展起来。 十年前，关于球形罐体多位置焊接的MIG焊接的研究被引进到我们国家，但是还不 能实现把该技术用于实际工程的目标。 最近，SINOPEC(中国石化集团)进口了一些BUG-O和其他型号的自动焊接机械用来 提升用于球形罐体的焊接技术。这些机械主要由带摆动装置的焊接头，全软及半软的 提升架和控制箱组成，中国石化集团的第三和第十建设公司应用这些机械进行了一系 列的技术测试和一些球形罐体的焊接。打开了我国关于球形罐体的自动焊接的局面。 但是，迄今为止，这些用于球形罐体的所谓的自动焊接机械属于焊接机械，仍需要操 作员手动追踪焊缝

40、。例如，焊工需要不停观察焊层并且在整个焊接过程中不断判断焊 接枪的位置。为了解决这个问题，研究了一种记忆追踪系统，一种新型的全自动焊接 机械由设计师们设计出来。这种机械可用于球形罐体多位置焊缝的全自动焊接。 1 用于球形罐体的全自动弧焊机械的组成和性能用于球形罐体的全自动弧焊机械的组成和性能 这篇论文中的自动焊接机械主要是由一个双向焊缝追踪系统和一个提升架组成。 追踪系统由一个双向传感器，一个追踪激励器，一个微机控制系统和一个焊枪组成。 这个机器靠一个凭磁力沿着焊缝凹槽固定在罐体表面的软轨支承，当焊接第一层 焊缝时，例如，最底层的焊缝，机械的微机系统处理从传感器传来的的数据，存储并 同步控制激

41、励使焊枪沿着焊缝凹槽运动。当焊接其他层时，微机系统在记忆数据的基 础上控制激励。 机器的主要技术参数是：适用于自动化焊枪的横向位移和垂直方向的位移的调节 范围是和，焊枪的摆动速冻调节范围是；追踪宽度位mm25/mm400s/mm65 . 1 移和高度位移的精确性达到和。mm5 . 0/mm1/ 2 双向自动追踪系统双向自动追踪系统 2.1 双向追踪传感器双向追踪传感器 传感器是由一个灯，一个光纤束，一个四接口芯片，一个反射镜，一个球形铰链， 一个触头等组成。它的工作原理如下： 芯片被分出四个接口，例如，四个接口组成部分。由第一个和第三个接口产生的 光电动力与一个位置成比例，这个位置是由焊枪和焊

42、缝凹槽垂直面的中心背离产生的， 17 而第二和第四个接口是横向位置。当焊枪指向焊缝凹槽的中心时，传感头使反射镜把 光反应到接口的中心。每个接口产生一些光电势并且每一组输出0伏的电压。当焊枪移 动至远离焊缝中心时传感头使反射镜倾斜，每个接口产生不同的电势，两组输出不同 的电信号表示背离的横向和垂直方向的程度。 2.2 双向自动追踪激励双向自动追踪激励 这个激励是一种跨滑块装置，可能会调整焊枪横向和垂直方向的位置，因为焊接 放在一方焊缝层及轨道的位置不能成正比，准确的来说，每个滑块设置的驱动器是由 螺杆的区导向的双区和线性球.螺杆是由步进电机的微机控制的。 2.3 微机系统微机系统 如图 1 中所

43、示，该系统由一个 8031 单片机，处理电路的传感信号，驱动电路的一 步，汽车，形成电路的距离信号，I/O 接口电路，定时器电路，存储器芯片的程序存 储器，EEPROM 芯片的数据存储器，A/D 转换和 D/A 接收键盘和显 示器用于通信和显示一些焊接和主机之间的机器，并显示一些焊接工艺参数 2.3.1 传感信号的处理电路传感信号的处理电路 这设施的主要功能是放大信号输出二维跟踪传感器，因为这样一个事实，即信号 是由光电和它们的值只有在微型电压水平.A LM324 放大器 IC 是用于扩增信号的部分， 这之间的位置偏差的焊枪和中心横向位移和垂直方向的位移。 2.3.2 I/O 接口电路接口电路

44、 I/0 接口电路包括这些接口电路：对步进电机驱动器，控制信号和远距离信号接 18 口电路的步进电机驱动器组成的光电效应耦合电路和放大电路。4N33 耦合电路是用来 隔离微机系统从电源的步进电机驱动器的设定输出端口之间的小的 8031 CPU 芯片和 步进电机驱动器（输出信号由 PI.0 以 PI.2 引脚控制一个电机和来自 P1.3 到 P1.5 引脚控制另外一个） 接口电路的控制标志作为由光电效应耦合器和波整.A 环压路机应用于整形电路尽 量减少振动效应开关电路 3 全自动焊接工艺全自动焊接工艺 为了实现自动跟踪多层焊;机器需要下列职能： （1）确定的出发点焊接和存储这些信息; （2）焊接

45、第一层时，微量元素的焊缝凹槽的实时和存储焊枪和焊缝中心这些数据 的偏差， （3）焊接其他层时，控制在记忆数据追基础上的踪装置。 自动焊的机工作程序如图 2 所示。 4 焊接测试焊接测试 19 4.1 焊接理论焊接理论 焊前，轨道是固定在顶端的一个倾斜率大概是1:50工作台上。对焊缝中心焊接样 品。因此，虽然焊枪100毫米，偏差之间的轨道和焊缝中心增加2.2 mm.总的横向偏 移偏差之间的偏移（1000mm毫米长）是22.0mm和4.7mm 焊接过程是药芯焊丝电弧焊（ FCAW ）二氧化碳气体保护和 DSII71 药芯焊丝 （直径 1.2mm）取得 Korea 焊接来源是中波 500 循环功率和

46、类型 SDY-15S。 焊接样品是用 45 碳素钢和 60 度角槽，厚度为 16 毫米，其长度是 1 米，它的位置 是在空间上的倾斜角度 45 度对水平面由上方的倾斜工作台 4.2 测试结果测试结果 测试中焊接了三层，每一层的焊接数据如表1中所列： 焊接第一层时，机器实时追踪和焊枪没有摆动，第二和第三层焊接与摆动焊枪， 在摆动的中心跟踪中心的焊缝槽的基础上记忆数据，焊接层熔融的两个边缘沟同样宽 度的顶层是铝及其表面润滑，摆动速度是4mm/s时，宽度和在沟槽边缘停止列于表1 5 结论结论 发达国家成功的测试多层焊接球形罐体的自动焊接.试验结果表明，有一个实时跟踪 和记忆的行为，核查系统符合设计需要.新机器适合球形罐体的多位置多层面焊接 20 附件附件 2 外文资料