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充值购买 加 费领取图纸 开题报告目录 . I 题背景 . I 究目的和意义 . I . I 外研究现状 . I 内研究现状 . . 盘的设计 . 机的选取 . . 4 主要研究内容 . 4 研究过程中解决的关键问题 . 4 验条件 . 5 . 6 参考文献 . 7 I 汽车后桥环焊缝焊接专机 题背景 随着社会经济发展越来越快 ,越来越多的人们为了方便出行选择配置汽车，这直接导致了汽车销量的大幅度提高。与此同时，人们对于汽车的性能追求越来越高，使得汽车的生产工艺要求也越来越高。汽车后桥是汽车的重要部分之一，它不但承重和传力，还承受巨大的动载荷和静载荷所形成的弯矩和扭矩，为此后桥要求有足够的强 度、刚度和韧性，其质量对整个汽车的性能起到关键的作用，焊接成型是当今中国汽车后桥加工的主要工艺，所以其焊接的质量将直接影响汽车的性能。 1-3 究目的和意义 改革开放以来我国的焊接技术不断提高，在国民发展的过程中起到了重要的作用，我国逐渐成为了焊接大国但是还不是焊接强国。我国的焊接技术在各个领域都缺乏统一性很不均衡，而且矛盾突出。 近年来，焊接专机已经在汽车工业中得到了大量的应用，每年有近千台焊接专机投入到生产一线中，除了整车安装需要用到焊接专机，汽车零部件也大量应用。对于汽车后桥的焊接，焊 接专机不仅可以提供高质量的焊接而且焊接速度快且廉价，可以满足国内绝大部分汽车企业一定规模的生产需求。 本课题为汽车后桥环焊缝焊接专机设计，主要目的是设计并满足焊接专机对后桥加工的需求 14。 图 1 后桥环焊焊接图 外研究现状 20 世纪后期，美国首先提出了轿车车身焊装“ 2程”的概念，即白车 焊后尺寸偏差小于 2一目标的提出对整个汽车制造技术要求大大提高，即制造材料、冲压件质量、工艺精度、焊接工艺方法等方面都有严格的保证措施。9 在欧美、日本等技术发达国家，自动化、机器人焊接设备的应用非常普遍，特别是在批量化、大规模和有害作业环境中使用率更高，已形成了成熟的技术、设备和与之配套并不断升级的焊接工艺。 10在国外的大型企业中已经能够完全由自动化焊接专机或焊接机器人来取代人为操作。 国外焊接设备大都提供了现场总线接口，而且可控参数丰富，焊接工艺控制更加方便，国外自动化焊接系统的集成水平显着提高。 1960 年代末期，美国 司首先在 程中使用机械化焊接机。随着科技的高速发展，由计算机控制的全方位自动焊接机已经发展到一个很高的 水平了。 国）， 司（德国）， 司 (美国）， 荷兰）， 英国）， 法国），司 (意大利）等公司生产的自动化焊接机是世界领先的。 能焊机（ 双火炬焊机（ 司）是世界上最好最先进的焊接机。尽管不同的焊机有不同的形状，这些产品无论自动或手动都有相同的焊接参数控制方法。 另外， 国外近年来焊接技术的发展工业 焊接 机器人、焊接新电源和激光焊接技术等发展过 程的几个例子来简要说明产学研结合的重要性。日本在 1972 年第一次国际全球石油危机之后，为了提高其汽车产业在国际上的竞争地位，开始引进、吸收美国的机器人技术，政府资助产学研结合大力发展本国的工业机器人产业，政府对应用本国机器人的制造企业给予税收的优惠，很快几家技术较强的电子电器公司转型成为日本的工业机器人骨干企业，如安川（电机）、松下（电器）、控）等。从 20 世纪 70 年代至 80 年代末的 15 年间，日本的工业机器人迅速发展并超过美国成为世界工业机器人的生产与应用 “ 王国 ” ， 2004 年已拥有 台各 类机器人，占世界总量的 42%。日本汽车产业也是应用机器人最多的行业，造就其价格竞争优势。韩国于 20世纪 80年代末开始大力发展工业机器人技术，在政府的资助和引导下，由现代重工集团牵头，到 20 世纪 90年代末用了 10 年的时间形成自己的工业机器人体系，目前韩国的汽车工业大量应用本国的机器人，并已经有韩国的整套汽车焊接机器人生产线进入中国。中国从20 世纪 80 年代开始，国家连续投入几亿元的资金，花了近 20 年的时间，但是由于工作过于学术化，至今连一个能批量生产具有中国自主知识产权的工业机器人的企业都没有建立，形成巨大的 反差。 10-16 内现状 与国外相比，从总体上看 国内焊接生产的机械化、自动化水平较低，众多企业需要的、中国自有的、 “ 使用量大面广 ” 的焊接技术、焊接设备、焊接材料的水平甚至比尖端焊接技术更落后于国外。然而，对于汽车、造船、轨道车辆、电站锅炉、发电设备、重型机械、工程机械、集装箱等行业的中等以上骨干企业，在改革开放以来的多次技术改造中，引进了一些国外的先进焊接设备、材料和工艺，焊接生产的技术水平有了很大的提高，基本上能达到接近国外同类企业的水平，能够生产出国家经济和国防建设需要的装备和产品 ，只是先进技术的应用面、使用的数量和技术的先进程度有别于国外的企业。但是必须看到国内还缺少更多的具有自主品牌的先进焊接设备、高端焊接材料和高效焊接工艺技术，目前企业使用的这些先进焊接设备与材料大多依赖外国进口。国内焊接生产的这种表面辉煌，技术空心化的局面是一个严重的战略软肋。 17-25 体设计方案 盘的设计 气动卡盘的设计包括：卡盘爪、爪体、端盖、滑柱、活塞、芯体、气缸、法兰盘、进气盘、卡盘轴的设计。 气动卡盘设计的关键及难点是滑柱的倾角、长度及活塞的行程的确定 。设计中全部零件均采用 维实体，通过计算、模拟，最后确定滑柱及活塞的尺寸，由此可确定单卡盘爪行程满足工作要求。 机的选取 电机的选择主要包括电机的种类，结构形式，额定电压和额定功率的选择。根据选用原则电机应满足环境需求且可靠性能好易于维修，另外与有一定的可换性。 主要研究内容 载的可靠性及稳定性。 研究过程中解决的关键问题 放松工作并按照焊接 工艺要求匀速转动，顶尖的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，焊枪能左右移动以便使焊枪对准焊缝位置，气动卡盘带动工件转动，从而实现焊枪对环焊缝的焊接。 水平方向上也要有较小的移动，以使焊枪对准待焊处 ， 在这里使用标准导程精密滑珠螺杆 。 了解国内外最新的前沿资讯。这是本次毕业设计的理论基础。 导教师从业已有近 30 年，对本次的焊接专机的设计一定有比本人更高的见解 。通过指导老师的指导可以少走弯路，更高效的完成毕业设计。 次毕业设计是大学以来第一次独立完成整套机械设备的相关设计。我在很多方面一定会有各种不足之处，所以我需要 18 周的时间来完成这次毕业设计。 设计中，相关的计算及零件选用需要一定的技术手段来检验其是否最优，所以，我需要一定的实验条件来对相关数据进行校验。这样才能最终将毕业设计完成至一个令人满意的结果。 6、 进度计划 序号 时间 工作内容 01 第四周 调研，阅资料 02 第五周 查 阅资料，撰写开题报告 03 第六周 外文翻译，初步方案设计 04 第七周 详细方案设计 05 第八周 详细方案设计 06 第九周 绘制总装装配图 V 参考文献 1张兆刚，赵艳华矿用汽车后桥壳断裂焊接工艺探讨与实践 J2008， 10(3):26. 2肖智清机械制造基础 M械工业出版社， 2007. 07 第十周 绘制总装装配图 08 第十一周 绘制总装装配图 09 第十二周 绘制总装装配图 10 第十三周 绘制局部装配图 11 第十四周 绘制局部装配图 12 第十五周 绘制零件图 13 第十六周 撰写论文，修改图纸 14 第十七周 修改论文，准备答辩 15 第十八周 答辩 3中国机械工程学会焊接学会主编焊接手册 M械工业出版社， 1992. 4林尚扬我国焊接生产现状与焊接技术的发展 J2005,11(1):2 6. 5吴勇国内电焊机行业现状及未来发展思考 J埃森焊接与切割展览会专刊 ,2002,5(2):5 7. 6唐伯 钢展望 21 世纪我国焊接技术和焊接产业 J埃森焊接与切割展览会专刊， 2002,5(3):2 4. 7. of J 90. 8何瑞芳，陈裕川焊接工作者信息手册 M北京：机械工业出版社， 63. 9 M机械工业出版社 ,2000. 10 in J2001, 5(4):2 3. 11孟广 哲 国内外焊接技术发展情况和对今后焊接技术发展的设想 J第一界全国焊接会议论文集北京：中 国工业出版社， 60 12 of 2001, 8(6):16 23 13 en 2001,8(3):17 64 14宋天虎我国焊接技术的现状及今后的发展 J机械工业出版社， 1992,57 59. 15张洪波新世纪展望中国电焊机行业 J现代焊接， 2001,11(3):6 8. 16李建国我国电焊机市场浅析 J电焊机， 1999,9(6):1 4. 17. nt 2001, 45(4): 295 298. 18李建国，华大龙，朱旗我国焊接设备的现状及 90 年代发展方向 J焊接学会三十周年纪念文集北京： 机械工业出版社， 58. 19刘顺洪，胡乾午，李志远 . 汽车后桥环焊缝自动超声波探伤系统 J2000， 28（ 5）： 30 33. 20李亚江，王娟等 特种材料焊接技术及应用 M学工业出版社 21李伟吾 汽车后桥焊接工艺 J2009， 04（ 12）： 46 47. 22陆明志汽车后桥焊接工艺及应用 J2007， 03（ 04）： 39 40. 23周淑玲，朱兰 J2011， 01（ 11） ： 35 37. 24王喜亮汽车后桥焊接生产工艺 J2010， 36（ 6）： 63 66 25樊宇峰重车后桥焊接生产线设计 J2011， 40（ 05）： 110 115 指导教师意见 导教师签字： 年 月 日 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 0 of in s by to s as a is in of in to by to up in to on to to at of is a o is of o to of of to o as a on of of X 目录 摘要 . 1 . 1 章 绪论 . 1 接专机的发展现状及发 展趋势 . 1 内外焊接技术发展 . 2 内焊接技术的发展现状 . 2 外焊接技术发展现状 . 3 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 车后桥环焊缝焊接专机工作原理 . 6 动卡盘的设计 . 6 动卡盘的工作原理 . 6 柱的设计方案 . 7 塞的设计方案 . 8 缸的设计方案 . 8 兰盘的设计方案 . 8 气盘的设计方案 . 8 体的设计方案 . 9 盖的设计方案 . 9 体与卡爪的设计方案 . 9 轴承及轴承端盖的设计方案 . 9 橡胶密封环的设计方案 . 10 的设计 . 10 枪卡紧机构的设计 . 10 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 动机与减 速机的选取 . 13 尖的选取 . 14 缸的选取 . 14 动顶尖的气缸的选取 . 14 动焊枪 的气缸的选取 . 14 件的定位 . 14 工件的定位 . 14 动卡盘的定位 . 14 件支架的定位 . 15 速电动机及减速机的定位 . 15 尖的定位 . 15 尖气缸的定位和 校核 . 15 枪的定位 . 17 丝机构的定位 . 18 第 4 章结论 . 22 参 考 文 献 . 23 致谢 . 24 1 第 1 章 绪论 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。焊接机器人系统一般适合中、小批量生产 ,被焊工件的焊缝可以短而多 ,形状较复杂。柔性焊接很特别适合产品品种多 ,每批数量又很少的情况下采用。焊接专机适合批量大、改型慢的产品 ,对焊缝数量较少、长度较长 ,形状规矩的工件也较为适用焊接专机是一种刚性或半刚性的自动化焊接设备 ,不同于柔性自动化的焊接机器人。在选择上必须根据企业生产情况和产品要求来选择是用专机还是用机器人。不能笼统地认为机器人是高水平的自动化 ,而专机是较 低水平的自动化。目前焊接专机的设计及制造较过去更为快捷 ,基本可达到按单元组合而成 ,控制技术如 使焊接专机的集成化更加经济 1。在专业化水平较高的部件生产单位 ,焊接专机在经济上十分受益的 ,特别是小部件 ,专业性强的部件 ,由于焊接位置单一 ,焊道标准 ,就使焊接专机的制造显得十分经济 ,焊缝美观质优 ,工艺稳定可靠 ,易操作 ,同时 ,这种专业化的小部件生产还具有一定的经济规模和应用前景。在规则焊道的零部件组合焊接方面 ,虽然焊接机器人也有它适应性强的方面 ,但不经济 ,即使投人简单的焊接机器人包括 变位机、夹具等 ,至少也要花 15包括焊机 )而且从长远的观点看 ,为了某个零部件的焊接 ,而投人简单的焊接机器人。对于以后的发展也难适应 ,因此 ,从经济角度和发展的角度看 ,规则焊道零部件的组合焊接采用焊接专机宜。价格在 3包括焊机 ),而且厂家可自制 ,更为经济 2。 焊接汽车后桥的专用焊接专机对于企业来说即经济又实用，这种专用的焊接专机对于特殊的工件加工十分方便，人力需求 少 而且造价低廉，相对于人工焊接来说，错误率低，安全性能好，工作效率高。 图 1车后桥示意图 2 对于汽车工业来说，汽车后 桥的焊接直接影响汽车性能十分关键。如图 1车后桥焊接部分即为焊缝位置 ,对于汽车后桥的焊接，如果用其他焊接自动化设备，不但不会提高焊接质量，也不会提高焊接速度，还会加大工业成本，提高加工难度 。使用焊接专机可以很好的加强焊接质量而且降低了对环境的要求。 总之 ,在专业性强、且具有规则焊道的零部件焊接中采用焊接专机是经济的，并能满足焊接技术的要求，而在综合性强的复杂件组合焊接中 ,则宜采用焊接机器人 ,这将充分发挥其优势，弥补焊件的误差和专机无法触及到的焊接的不足，具有较高的经济性和适应性 3。 内外焊接技术发展 内焊接技术的发展现状 焊接通常是指金属通过加热或加压使两个分离得的物体产生原子间结合力从而 连接成一体的成形方法。按焊接方法又可分为熔焊、压焊、钎焊。在焊接自动化方面主要的技术包括：机械技术、传感技术、伺服传动技术、自动控制技术和系统技术 4。焊接自动化不仅可以大大提高焊接生产率，更重要的可以确保焊接质量，减少人为因素的影响，改善操作环境及对人的伤害。 我国在焊接领域起步较晚，五六十年代随着重工业的发展，我国才开始发展焊接技术，焊接技术全部依靠由苏联提供。发展到七十年代，我国与 苏联断交，我国才加强了对焊接技术的重视，建设了一些相关焊接设备制造厂。随着经济的发展，焊接在制造业中成为了最重要的加工方法，广泛应用于机械制造、航空航天、能源交通、石油化工、建筑等行业。由此我国对焊接设备的需求急速增长，各地相继建立了许多中小型的焊接设备生产厂。 与其他的世界工业发达国家一样，我国焊接加工的钢材总量比其他加工方法多，所以，我国在发展制造业的同时，也十分注重焊接技术的同步发展。在发展初期，我国生产的焊接设备大多是比较简单的焊接操作机、滚轮架、变位机、翻转机等，大多数都是人工性质或少数的半自动性 质，在自动化程度上相当低。进入 80 年代以后，在我国在大量引进成套焊接设备的同时，也注重发展焊接自动化技术，使我国在焊接方面的成套性和自动化程度有了很大的提高。在自动化焊接技术方面如机械控制技术、 接的自动化程度有了很大进步 5。 改革开放以来我国焊接技术取得了长足的进步，成功的焊接了许多具有标志性意义的重大产品，在国民经济的发展进程中取得了关键的作用。在焊接领域，我国同国外先进国家还是有很大差距。在 20 世纪 80年代初期，工业机器人的应 3 用在先进工业国家开始普及， 1996 年年底全世 界服役的各类工业机器人超过 68万台。其中，焊机机器人大约为一半以上。相比之下，我国焊接机器人的数量到2001 年达到 1040 台，其中弧焊机器人占 49%，点焊机器人占 47%。尤其随着信息技术、计算机技术、自动控制技术的发展和应用，近 10 年来，在发达的工业国家，焊接设备的发展更是飞速。如英、美、德和日本等国均有相当规模、先进的焊接设备生产企业 7。在 2001 年的第十五届实际焊接与切割博览会上参展的焊接设备厂商多达百家。当下，多数焊接设备采用最先进的自动控制系统、智能化控制系统和网络控制系统等。广泛采用焊机机器人 作为操作单元，组成焊接中心、焊接生产线、集成制造系统 8。 进入新世纪以来，我国焊接结构制造业一个引人注目的动向是向多参数、高精度、重型化和大型化发展。其中包括 1000上火力、水力和核能发电设备，10 万吨以上远洋货轮，大型建筑结构，大跨度桥梁，跨省跨国输油输气管线，海洋建筑，冶金设备，重型机构，航空航天工程，大型客车和高速铁路车辆等。2002年我国焊接结构的钢耗量超过 8000万吨。为实现上述发展目标，对焊接装备提出了越来越高的要求，迫切需要各种高性能、高精度、高度自动化的焊接设备 9。 我国要在 2020 年前完成全面建设小康社会，要振兴制造业，特别是装备制造业，完成工业化过程，焊接将发挥更加关键的作用，并将进入新的高水平发展阶段，趁国家正在制定长期发展规划之机，制定一个完整全面的焊接生产技术发展规划势在必行 10。 外焊接技术发展现状 世界各工业发达国家都非常重视焊接技术的发展与创新。美国和德国专家在讨论 21世纪焊接的作用和发展方向。一致认为： （ 1） 焊接（到 2020年）仍将是制造业的重要加工技术，它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前还没有其它方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊产品增加更大的附加值。 （ 2） 焊接技术（包括连接、切割、涂敷）现在以及将来，都有最大可能成功地将各种材料加工成可投入市场的产品的首选加工方法。 （ 3） 焊接不再是一种“应召工艺”，它将逐步集成到产品的全寿命过程，从设计、开发、制造到维修、再循环的各个阶段。 （ 4） 焊接将被认为对改善产品全寿命的成本、质量和可靠性是至关重 要的手段，而且对提高产品的市场竞争力有重要贡献 11。 世界各主要工业发达国家都非常重视发挥焊接研究机构的作用，基本上都形成大学研究所企业的三级研究开发体系。各主要工业发达国家都成立了焊接研 4 究所，如英国的焊接研究所（ 美国的爱迪生焊接研究所（ 法国焊接研究所（ 日本的连接与溶接研究所（ 乌克兰的巴顿电焊研究所（ 德国亚琛大学的焊接研究所（ 德国焊接学会（ 属的分布在全国各地的焊接研究与培训中心（ ，而韩国的焊接研究中心是设在韩国现代科学 技术研究院（ 韩国工业生产技术研究院 内。它们都属于国家级的焊接研究机构 12。 国外近年来焊接技术的发展可以用下列有关工业机器人、焊接新电源和激光焊接技术等发展过程的几个例子来简要说明产学研结合的重要性。日本在 1972年第一次国际全球石油危机之后，为了提高其汽车产业在国际上的竞争地位，开始引进、吸收美国的机器人技术，政府资助产学研结合大力发展本国的工业机器人产业，政府对应用本国机器人的制造企业给予税收的优惠，很快几家技术较强的电子 /电器公司转型成为日本的工业机器人骨干企业，如安川（ 电机）、松下（电器）、 控）等。从 20世纪 70年代至 80年代末的 15年间，日本的工业机器人迅速发展并超过美国成为世界工业机器人的生产与应用“王国”， 2004年已拥有 台各类机器人，占世界总量的 42%。日本汽车产业也是应用机器人最多的行业，造就其价格竞争优势。韩国于 20世纪 80年代末开始大力发展工业机器人技术，在政府的资助和引导下，由现代重工集团牵头，到 20 世纪 90年代末用了 10 年的时间形成自己的工业机器人体系，目前韩国的汽车工业大量应用本国的机器人，并已经有韩国的整套汽车焊接机器人生产线 进入中国。中国从 20 世纪 80 年代开始，国家连续投入几亿元的资金，花了近 20 年的时间，但是由于工作过于学术化，至今连一个能批量生产具有中国自主知识产权的工业机器人的企业都没有建立，形成巨大的反差 13。 激光被认为是 21 世纪的新能源，激光技术反映一个国家的工业水平。激光在焊接中的应用正引起各国的重视。德国、俄罗斯、美国、日本、法国、意大利等国都很重视发展激光技术。德国已经将激光焊接、激光切割、激光电弧复合热源焊接技术应用于汽车的生产，特别是铝合金轿车的生产，引领了汽车焊接技术的发展。德国政府很重视激光技术 的发展，在政府的教育与研究部中设立了专门管理部门，负责协调激光技术的发展。在德国已经形成大学 激光技术研究所激光应用工程开发公司的联合，以及激光主机生产厂 激光配件生产厂 激光应用企业的联合，形成一个立体覆盖网。由亚琛大学和 光研究所（ 及 司联合，主要开发光纤激光器 半导体激光器（ 斯图加特大学及其光学加工工具研究所（ 司联合，主要研究开发碟型激光器。德国的 司则 主要生产固体（ 光器，而 司生产新型的光纤激光 5 器， 成相互竞争又互相补充的激光技术研发与生产链 14。大众汽车、宝马汽车、奔驰汽车和美雅（ 厂是德国应用激光焊接技术的示范企业。德国的大众汽车已经将激光焊接技术引入中国，并在上海大众和一汽大众的轿车批量生产线上应用，推动了中国激光焊接技术的应用。德国这种由政府牵头形成一条由研究 开发 主机生产 配件制造 应用技术开发 示范企业有机结合的激光技术产学研结合链条，很值得中国学习。这种链条和 日本发展机器人技术有异曲同工之处 15。 题研究内容及目标 汽车后桥焊接专机的零部件的机械设计，即气动卡盘、焊枪、送丝机构等零部件的设计，电动机、减速机、顶尖、气缸、滚珠螺杆等标准件的选取，以及它们的定位设计，以确保焊机能够正常工作并得到质量合格的工件。熟练掌握 够应用该软件完成零件及装配图。 设计完成后，很有可能焊机并不能正常工作，或是焊机虽能正常运行，却得不到质量合格的工件。这些都是对焊机工作原理掌握不熟练和对机械设计相关知识的欠缺造成的。为了解决这些问题，必须先掌握焊机 的工作原理，再进行设计工作，在设计过程中必须大量查阅机械设计手册，熟悉机械设计的步骤以及在设计中可能遇到的困难，以避免和解决在设计中可能遇到的种种困难。 6 第 2 章 汽车后桥环焊缝焊接专机整体设计方案 车后桥环焊缝焊接专机工作原理 如图 2工件放在支架上后，左端由气动卡盘夹紧，工件右端顶尖由气缸带动顶紧。工件夹紧后，支架稍微下降，焊枪进行移动并完成对准焊缝，工件随气动卡盘进行匀速转动，同时完成对两个焊缝 的焊接。 图 2接专机示意图 123、 11； 45 678910动卡盘的设计 动卡盘的工作原理 气动卡盘结构如图 2气盘固定在机床床身上，法兰盘用螺栓与气缸固定在一起。进气盘与法兰盘之间留有 间隙 ,活塞上钻有 3 个成 120度分布的斜孔 ,每个斜孔轴线与活塞中心孔轴线交角为 10度。当压缩空气进入时 ,气体经过环形槽中的橡胶密封环时 ,橡胶密封环在空气压力作用下弯曲鼓起 ,紧贴在法兰盘的端面上 ,将其上的环形槽封住 ,然后气体再经法兰盘和端盖上 的小 7 孔进入活塞的右腔 ,使活塞向左移动 ,而滑柱在活塞斜孔的作用下 ,带动卡爪体及卡盘爪向下运动 ,便卡紧工件。当压缩空气由另一气口进入时 ,经过与其对应法兰盘上的小孔进入活塞的左腔 ,依上述斜孔作用原理 ,卡爪向上运动并将工件松开 ,因斜孔的倾角为 10 度 ,故能够自锁。加工工件时 ,不需要再保持气体作用力。由于停止进气后 ,橡胶密封环不再鼓起 ,它与法兰盘 7 的端面脱离接触 ,避免了加工时摩擦生热和磨损的问题。 图 2动卡盘结构示意图 1234567 8 9、 101112柱的设计方案 卡盘的设计过程中，滑柱的斜度与活塞的行程比较难确定，在滑柱斜度不变的情况下，活塞的行程越大，卡盘爪的张紧范围越大；在活塞行程不变的情况下，滑柱的斜度越大，卡盘爪的张紧范围越大。活塞的行程不易过大，否则将使汽缸的尺寸增大，从而使整个卡盘的尺寸都增大；滑柱的斜度也不易过大，否则，当卡爪运动到最高位置时，既滑柱随活塞处于最左端位置时，滑柱有可能与汽缸内壁碰撞。综合以上因素，最后确定出：滑柱斜度为 10，活塞行程为 52此可确定单爪 行程为 全可以满足工作要求。 8 滑柱的长度不易过大，不能使滑柱随活塞滑致最右端时与卡盘爪相撞；滑柱的长度也不易过小，不能使滑柱随活塞滑致最左端时脱离卡爪。最后确定滑柱的长度为 135径为 16 塞的设计方案 活塞的厚度不易过大，否则在保持活塞一定行程的前提下，气缸的尺寸将增大。活塞的厚度也不易过小，否则滑柱插入活塞的深度也将随之减小，而滑柱的另一端是插入爪体并带动爪体和卡爪运动的，爪体和卡盘爪是有一定重量的，若滑柱插入活塞的深度不够，气动卡盘工作时不够安全。综合以上因素， 最后确定出：活塞的厚度设为 40径为 146柱插入活塞的深度为 35外，还要考虑到当活塞运动到最右端时，不可以将气缸壁上的进气孔封死，所以活塞右端 10轴径为 136 由于活塞与芯体间隙配合，因此配合标准选取 H7/ 缸的设计方案 气缸的尺寸主要由活塞的尺寸、行程及气缸壁上的进气孔尺寸决定。活塞的外径为 146度为 40程为 52由此气缸的内径定为 146长度为 105气时为了保证一定的气压，气缸壁上的进气孔不能过小，孔径定为10缸壁厚定为 27径为 200用三个规格为 8560的螺钉与端盖连接。 由于活塞与气缸间隙配合，因此配合标准选取 H7/ 法兰盘的设计方案 法兰盘的外径与气缸的最大外径一致为 236度为 15兰盘上的进气孔与气缸上的进气孔位置一致，但要注意：法兰盘上的进气孔与进气盘上的进气孔相差 180。另外，为了减小活塞滑移过程中与法兰盘的冲击，在法兰盘上挖一个凹槽，放置一个缓冲垫。气缸的外沿为 18用 6个规格为 8525的螺钉与气缸连接。 气盘的设计方案 进气盘的外径为 200度为 50气孔的孔径为 10度根据法兰盘上的进气孔的位置不同而不同，分别为 35此外，在进气盘的进气孔位置开成环形槽，用来放置橡胶密封环，橡胶密封环上只能钻一个进气孔，而且安装时孔的位置与进气盘上进气孔的位置要错开成 180，这样，橡胶密封环易鼓起，密封效果好。床头箱的壁厚为 7气盘的外沿厚度为 15 6 9 个规格为 8630的螺栓将其固定。 体的设计方案 芯体的外径与活塞的内径一 致为 50径为 30度由气缸的长度决定，为 105活塞要随芯体一起滑动，因此选取 14 32 键使其连接。芯体与轴通过键连接，轴径为 30据相关设计手册，选取键 1040 端盖的设计方案 端盖外径与气缸一直为 200度为 100盖上开三个成 120度分布的工字形槽，其位置与滑柱的位置相对应，该槽与工字形卡爪尺寸相差 1二者间隙配合，爪体能在槽内自由滑动。在端盖的左端面与工字形槽的左端面之间开三个成 120分布的孔 ，其位置也与滑柱的位置相对应，孔径的大小由滑柱随活塞运动到左右两端时的位置决定，如果孔径过小，滑柱运动过程中可能会与端盖相撞。最后确定孔径为 32度为 25与端盖通过键连接，轴径为25据相关设计手册，选取键 8 28 由于爪体与端盖间隙配合，因此配合标准选取 H7/ 体与卡爪的设计方案 工件的轴径为 73设计中应使卡爪收紧时的最小轴径小于 73保证卡盘有足够的夹紧力。最后确定气动卡盘收紧时的最小轴径为 66体和卡盘爪的厚度都为 40更换尺寸不同的工件，直接更换卡盘爪即可，不需拆装整个气动卡盘。为保证卡盘爪夹紧工件时的稳定性，每一个卡盘爪需用两个螺钉固定在爪体上。根据卡盘爪的尺寸及爪体中斜孔的位置，选用螺钉 530将其连接。 由于滑柱与爪体为间隙配合，因此配合标准选取 G7/ 承及轴承端盖的设计方案 在进气盘与法兰盘之间的轴间处需安装一个轴承，该处的轴径为 25据相关的机械设计手册选取滚动轴承 6005 276 93。 其中： d=25=47=12mm,1=承端盖的设计方案： 0mm e=2+27 10710 0+37 1074=475=1020= 20+221 橡胶密封环的设计方案 两个橡胶密封环的尺寸分别为： 内径 161径 185度为 4上的进气孔孔径为 8 内径 112径 136度为 4上的进气孔孔径为 9 的设计 根据卡盘各个零件的尺寸，确定出最大轴径为 30处与芯体配合；右端轴径为 25端盖配合；从最大轴径处向左轴径依次减小为 25 18左端的 18 焊枪卡紧机构的设计 如图 2示，焊枪 1 通过焊枪支架 2、 3 及导柱 4 固定在固定块 6 内，而固定块通过螺栓固定在滑块 5上。其中，焊枪支架 3通过顶丝（图中为显示出）的松紧调节可在导柱 4上滑动，从而实现焊枪的水平运动；焊枪支架 2通过顶丝7的松紧调节可使焊枪在竖直方向调节位置；而通过顶丝 8的松紧调节可使焊枪在圆周方向上调节位置。焊缝的质量是与焊接弧长密切相关的，而焊接弧长主要取决于焊枪相对工件的位置。以上两个焊接支架及三个顶丝可确保枪的三维运动，使焊枪位置的精度得到保证 。 图 2枪卡紧机构示意图 12、 34567、 8如图 2示 ,气缸的前端固定上一个螺
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