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需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑摘 要缝焊是用一对滚盘电极代替点焊的圆柱形电极，与工件作相对运动，从而产生一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的焊接方法。缝焊广泛应用于油桶、罐头罐、暖气片、飞机和汽车油箱，以及喷气发动机、火箭、导弹中密封容器的薄板焊接。本次设计主要针对电阻缝焊机进行设计。首先，通过电阻缝焊机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过 AutoCAD 制图软件绘制了电阻缝焊机装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：电阻；缝焊；电极；设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑AbstractSeam welding is a pair of rolling disc electrode is used to replace the cylindrical electrode of spot welding, and the workpiece for relative motion, resulting in one nugget to build mutually stacked seal weld welding method. Seam welding is widely used in oil drums, tin cans, radiator, automobile and aircraft fuel tank, and a jet engine, rocket, missile in sealed container sheet metal welding. This design is mainly aimed at the design of resistance seam welding machine. First, through a resistance seam welding machine structure and principle is analyzed. This analysis is proposed based on the overall structure of the program; then, the main technical parameters were calculated to select; then, of the main parts were designed and checked. Finally, through the AutoCAD drawing software drawing resistance seam welding machine assembly and major parts of the map. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. Keywords: resistance welding; electrode; design;需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑目 录摘 要 .IAbstract.II1 绪 论.11.1 研究背景及意义.11.2 缝焊机概述.11.2.1 定义.11.2.2 缝焊工艺.11.2.3 种类.22 总体方案设计.42.1 设计要求.42.2 总体结构方案.42.3 工作原理分析.53 主要零部件的选择与设计.63.1 缝焊电极的选择.63.2 进给电动机的选择.63.2.1 选择电动机类型.73.2.2 电动机容量的选择.73.2.3 电动机转速的选择.73.3 减速器的选择.73.3.1 减速器类型选择.73.3.2 减速器型号及相关参数的确定.103.3.3 校核计算.113.4 加压液压缸选择.123.4.1 液压缸的工作压力的确定.123.4.2 内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 .133.5 机座设计.144 控制系统设计.16需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑4.1 电气控制系统简介.164.2 电气控制系统设计.164.2.1 控制系统方案.164.2.2 硬件设计.174.2.3 控制流程图.184.2.4 I/O 分配表 .18总 结.20参考文献.21致 谢.22需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑1 绪 论1.1 研究背景及意义缝焊广泛应用于油桶、罐头罐、暖气片、飞机和汽车油箱，以及喷气发动机、火箭、导弹中密封容器的薄板焊接。缝焊效率高，焊核成型均匀，因此加强对电阻缝焊机的研究非常有意义。1.2 缝焊机概述1.2.1 定义焊件装配成搭接或斜对接头并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法，称为缝焊。缝焊是用一对滚盘电极代替点焊的圆柱形电极，与工件作相对运动，从而产生一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的焊接方法。缝焊广泛应用于油桶、罐头罐、暖气片、飞机和汽车油箱，以及喷气发动机、火箭、导弹中密封容器的薄板焊接。1.2.2 缝焊工艺（1）焊接电流缝焊形成熔核所需的热量来源与点焊相同，都是利用电流通参过焊接区电阻产生的热量。在其他条件给定的情况下，焊接电流的，大小决定了熔核的焊透率和重叠量。在焊接低碳钢时，熔核平均焊透率为钢板厚度的 30%70%，以 45%50%为最佳。为了获得气密焊缝熔核重叠量应不小于 15%20%。当焊接电流超过某一定值时，继续增大电流只能增大熔核的焊透率和重叠量而不会提高接头强度，这是不经济的。如果电流过大，还会产生压痕过深和焊缝烧穿等缺陷。缝焊时由于熔核互相重叠而引起较大分流，因此，焊接电流通常比点焊时增大15%40%。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑（2）电极压力缝焊时电极压力对熔核尺寸的影响与点焊一致。电极压力过高会使压痕过深，同时会加速滚盘的变形和损耗。压力不足则易产生缩孔，并会因接触电阻过大易使滚盘烧损而缩短其使用寿命。（3）焊接时间和休止时间缝焊时，主要通过焊接时间控制熔核尺寸，通过冷却时间控制重叠量。在较低的焊接速度时，焊接与休止时间之比为 1. 25：1 2：1，可获得满意结果。当焊接速度增加时，焊点间距增加，此时要获得重叠量相同的焊缝，就必须增大此比例。为此，在较高焊接速度时，焊接与休止时间之比应为 3：1 或更高。（4）焊接速度焊接速度与被焊金属、板件厚度以及对焊缝强度和质量的要求等有关。通常在焊接不锈钢、高温合金和有色金属时，为了避免飞溅和获得致密性高的焊缝，必须采用较低的焊接速度。焊接速度决定了滚盘与板件的接触面积，以及滚盘与加热部位的接触时间，因而影响了接头的加热和散热。当焊接速度增大时，为了获得足够的热量，必须增大焊接电流。过大的焊接速度会引起板件表面烧损和电极粘附，因此即使采用外部水冷却，焊接速度也要受到限制。1.2.3 种类（1）连续转动缝焊机连续转动缝焊机是指焊接过程中滚轮电极连续旋转、焊接电流连续或断续通过的缝焊机。断续通电连续转动缝焊机在生产中应用最为广泛，焊接电流可采用工频交流或电容贮能电流波形，用于有密封性(气密、水密和油密)要求的黑色金属缝焊，缝焊速度一般为 0. 54. 3m /min。连续转动缝焊机的传动机构，主要由电动机、减速器涡杆减速器、一齿差减速器或谐波减速器等)、万向轴以及调速装置(无级变速器、直流电动机或滑动离合器等)组成。交流电动机经皮带轮传动、涡杆涡轮及正齿轮对减速后，由万向轴带动下滚轮电极旋转。滚轮电极的转速可通过改变摩擦轮与皮带轮间的中心距均匀调节。将二级皮需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑带轮反向安装，可得到辅助调节口一齿差减速器和谐波减速器等皆为新型减速机构，其特点是体积小、减速比大、承载能力高、传动平稳可靠。（2）断续转动缝焊机断续转动(步进) 缝焊机的特点是滚轮电极断续旋转，焊接电流只在电极与工件皆静止时通过步进缝焊机焊接质量高，可提供直流冲击波、三相低频和次级整流等焊接电流波形，用以制造铝合金、镁合金等密封焊缝。但这类焊机的缝焊速度一般较低，仅为 0.2-0.6m/min。现代步进缝焊机的传动机构主要有气动式和磁力离合器式两种口气动步进传动机构可以获得较大的扭矩，但气缸经常放气会造成噪声，机头也会因活塞的运动而发律振动。磁力离合器工作时噪声小，振动也小。（3）万能继焊机万能缝焊机是一种多功能缝焊机，可以进行纵向缝焊和横向缝焊。功能强的万能焊机还可实现上滚轮或下滚轮电极为主动的任意选定，以及滚轮电极的连续转动或步进转动等。通常，万能缝焊机的上电极可作 90旋转，而下电极和下电极臂有两套，一套用于横向，另一套用于纵向，可根据需要互换。若下电极也能作 90旋转，则用一套下电极便可。万能缝焊机是一种磁力离合器式传动机构，由直流电动机(晶闸管无级调速)、快速磁力离合器(动作频率 250 次/分)、涡轮减速器、齿轮减速器、分配箱和万向轴等组成。当万向轴与上滚轮或下滚轮电极的轴端(轴 8)相连时，焊机可用于横焊; 若将滚轮电极的轴端转过 90，并将旋转运动传给轴 9，则可实现纵焊。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑图 1-1 纵向缝焊机 图 1-2 横向缝焊2 总体方案设计2.1 设计要求缝焊机是以旋转的圆盘状滚轮电极代替柱状电极，将焊件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。本设计要求设计一种电阻缝焊机，主要用于焊接焊缝较为规则、要求密封的结构，板厚一般在 3mm 以下。（1）电极压力介于 5-10KN；（2）焊接速度范围：1-3m/min；（3）电极最大行程为 100mm2.2 总体结构方案根据设计要求选定如下设计方案：由机座、上下臂、压紧缸、上下电极、驱动工件前进的电机组成。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑图 2-1 电阻缝焊机总体结构方案2.3 工作原理分析缝焊接头形成过程（断续）缝焊时，每一焊点同样要经过预压、通电加热和冷却结晶三个阶段。但由于缝焊时滚轮电极与焊件间相对位置的迅速变化，使此三阶段不像点焊时区分的那样明显。可以认为： 1) 在滚轮电极直接压紧下，正被通电加热的金属，系处于“ 通电加热阶段 ”。 2) 即将进入滚轮电极下面的邻近金属，受到一定的预热和滚轮电极部分压力作用，系处在“预压阶段” 。 3) 刚从滚轮电极下面出来的邻近金属，一方面开始冷却，同时尚受到滚轮电极部分压力作用，系处在“冷却结晶阶段” 。因此，正处于滚轮电极下的焊接区和邻近它的两边金属材料，在同一时刻将分别处于不同阶段。而对于焊缝上的任一焊点来说，从滚轮下通过的过程也就是经历“预压通电加热冷却结晶” 三阶段的过程。由于该过程是在动态下进行的，预压和冷却结晶阶段时的压力作用不够充分，应使缝焊接头质量一般比点焊时差，易出现裂纹、缩孔等缺陷。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑图 2-1 电阻缝焊机原理图3 主要零部件的选择与设计3.1 缝焊电极的选择缝焊接头的形成本质上与点焊相同，因而影响焊接质量的诸晌素也是类似的。主要有焊接电流、电极压力、焊接时间、休止时扣、焊接速度和滚盘直径等。缝焊用的电极是圆形滚轮，滚轮直径一般为 50 至 600 毫米，常用的直径为 180 至250 毫米。滚轮厚度为 10 至 20 毫米，接触表面形状有圆柱面和圆弧面两种，个别情况下采用圆锥面。圆柱面滚轮广泛用于焊接各种钢和高温合金，圆弧面滚轮因易于散热压痕过度均匀，常用于轻合金焊接。滚盘通常采用外部冷却方式。焊接有色金属和不锈钢时，用清洁的自来水即可，需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑焊接一般钢时，为防止生锈，常用含 5%硼砂的水溶液冷却。滚盘有时也采用内部循环水冷却，特别是焊接铝合金的焊机，但其构造要复杂得多。考虑到设计要求（1）电极压力介于 5-10KN；（2）焊接速度范围：1-3m/min；（3）电极最大行程为 100mm。本次选用直径为 200 毫米，厚度为 15 毫米，接触表面形状为圆柱面的缝焊电极，其结构尺寸如下图 3-1 所示。图 3-1 缝焊电极3.2 进给电动机的选择3.2.1 选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷平稳，所以选择 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。3.2.2 电动机容量的选择根据缝焊机常用驱动电机的功率 3KW，查机械设计手册表 19-1 选取电动机额定功率为 3KW。 3.2.3 电动机转速的选择根据设计要求焊接速度为 1-3m/min；需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑缝焊用的电极是圆形滚轮，本次取电极直径 D=200mm，则滚轮转速： min/8.4612.043/)(60rDvn一齿差减速器传动比为： i所以电动机实际转速的推荐值为： min/960.rinw符合这一范围的同步转速为 750、1000r/min。综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速 750r/min 的电机。型号为 Y100L2-4，满载转速 ，功率 3 。in/720rnmkw3.3 减速器的选择3.3.1 减速器类型选择减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减速器；按照传动的级数可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。常用减速器的型式和应用：（1）单级圆柱齿轮减速器i810转齿可做成直齿、斜齿和人字齿。直齿用于速度较低（8m/s)载荷较轻的转动；斜齿轮用于速度较高的传动，人字齿轮用于载荷较重的传动中，箱体通常用铸铁做成，单件或小批生产有时采用焊接结构。轴承一般采用滚动轴承，重载或特别高速时采用滑动轴承。其他型式的减速器与此类同（2）两级圆柱齿轮减速器展开式：i=860结构简单、但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。用于载需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑荷比较平稳的场合。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿分流式：i=860结构复杂，但由于齿轮相对于轴承对称布置，与展开式相比载荷沿齿宽分布均匀，轴承受载较均匀。中间轴危险截面上的转矩只相当于轴所传递转矩的一半。适用于变载荷的场合。高速级一般用斜齿，低速级可用直齿或人字齿同轴式：i=860减速器横向尺寸较小，两对齿轮浸入油中深度大致相同，但轴向尺寸大和重量较大，且中间轴较长、刚度差，使沿齿宽载荷分布不均匀。高速轴的承载能力难于充分利用同轴分流式：i=860每对啮合齿轮仅传递全部荷的一半，输入轴和输出轴只承受扭矩，中间轴只受全部载荷的一半，故与传递同样功率的其他减速器相比，轴颈尺寸可以缩小（3）三级圆柱齿轮减速器展开式：i=40400同两级展开式分流式：i=40400同两级分流式单级圆锥齿轮减速器：i=810齿轮可做成直齿、斜齿或曲线齿。用于两轴垂直相交的传动中，也可用于两轴垂直相错的传动中。由于制造安装复杂、成本高，所以仅在传动布置需要时才采用两级圆锥-圆柱齿轮减速器直齿圆锥齿轮：i=822斜齿或曲线齿锥齿轮：i=840特点同单级圆锥齿轮减速器，圆锥齿轮应在高速级，以使圆锥齿轮尺寸不致太大，否则加工困难三级圆锥-圆柱齿轮减速器：i=2575同两级圆锥-圆柱齿轮减速器（4）单级蜗杆减速器蜗杆下置式：i=1080需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑蜗杆在蜗轮下方啮合处的冷却和润滑都较好，蜗杆轴承润滑也方便，但当蜗杆圆周速度高时，搅油损失大，一般用于蜗杆圆周速度 10m/s 的场合蜗杆上置式：i=1080蜗杆在蜗轮上，蜗杆的圆周速度可高些，但蜗杆轴承润滑不太方便单级蜗杆减速器：i=10 80蜗杆在蜗轮侧面，蜗轮轴垂直布置，一般用于水平旋转机构的传动两级蜗杆减速器：i=43 3600传动比大，结构紧凑，但效率低，为使高速级和低速级传动浸油深度大致相等可取 两级齿轮-蜗杆减速器：i=15480有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种型式。前者结构紧凑，而后者传动效率高（5）行星齿轮减速器单级 NGW： i=2.812.5与普通圆柱齿轮减速器相比，尺寸，重量轻，但制造精度要求较高，结构较复杂，在要求结构紧凑的动力传动中应用广泛。两级 NGW： i=14160同单级 NGW 型，与普通圆柱齿轮减速器相比，尺寸，重量轻，但制造精度要求较高，结构较复杂，在要求结构紧凑的动力传动中应用广泛。根据市场上的产品我们进行选型对比。我们选取的减速机为行星摆线针轮减速机。摆线针轮减速机是一种比较新型的传动机构，其独特的平稳结构在许多情况下可替代普通圆柱齿轮减速机及蜗轮蜗杆减速机，因为行星摆线减速机具有高速比和高效率、结构紧凑、体积小、运转平稳噪声低、使用可靠、寿命长、设计合理，维修方便，容易分解安装等特点。（1）传动比大。一级减速时传动比为 1/6-1/87；两级减速时传动比为 1/99-1/7569；三级传动时传动比为 1/5841-1/658503。另外根据需要还可以采用多级组合，速比达到指定大。（2）传动效率高。由于啮合部位采用了滚动啮合，一般一级传动效率为 90%-需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑95%。（3）结构紧凑、体积小、重量轻。体积和普通圆柱齿轮减速机相比可减小 1/2-2/3。（4）故障少、寿命长。主要传动啮合件使用轴承钢磨削制造，因此机械性能与耐磨性能均佳，又因其为滚动摩擦，因而故障少、寿命长。（5）运转平稳可靠。因传动过程中为多齿啮合，所以使之运转平稳可靠，噪声低。（6）拆装方便，容易维修。（7）过载能力强、耐冲击、惯性力矩小，适用于起动频繁和正反转运转的特点。我们通过对相关减速机厂家进行检索，从网络查到相关减速机的数据如下表。3.3.2 减速器型号及相关参数的确定减速比计算根据已知条件：根据设计要求焊接速度为 1-3m/min；缝焊用的电极是圆形滚轮，本次取电极直径 D=200mm，则滚轮转速：min/8.4612.043/)(60rDvn电动机满载转速 i/7nm则轮减速器的传动比为：45018.461720带总i由于此减速器用于料台的回转运动部分，查设计手册，初选减速器型号为 CWS，为标准形式，风扇冷却。根据小车使用的已知条件，即原动机为电动机，输入转速n =960r/min、输出转矩 T =1000N.m 启动转矩 T =3000N.m、公称传动比 i=40、输1 2 max2出轴轴端负荷 F =5000N，每日工作 16 小时，每小时启动 25 次，每次运转 1min，工R作环境温度为 30 c由已知条件，工作机为运输机，属中等冲击载荷原动机为电动机，每日工作 16h，由表 16-1-74（机械设计手册第三版第 3 卷，成大先主编，化学工业出版社）查得每日运转时间系数 f =1.251需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑每小时启动 25 次，由表 16-1-75（手册同上）查得启动频率系数 f =1.12每小时载荷率 J = 100=42，c60251由表 16-1-76（手册同上）查得小时负荷率系数 f =0.783工作环境温度为 30 c 由表 16-1-77（手册同上）查得 f =1.14 4减速器型号为 CWS，由表 16-1-78（手册同上）查得 f =15风扇冷却的热损耗系数，由表 16-1-79（手册同上）查得 f =163.3.3 校核计算（1）减速器强度的校核按机械强度和热极限强度公式计算出输出转矩值：T =T f f =10001.251.1=1375N.mJ212T =T f f f f =10000.781.1411=886.9N.m3456根据上述计算结果，机械强度大于热极限强度，故应按 T =1375N.m 进行选择。J2输出轴转速 n = =24r/min2409由表 16-1-72（手册同上）查得最接近的减速器为 a=125，T = 1400N.m 略大于2要求值，符合要求。（2）减速器输出轴轴端负荷的校核减速器输出轴轴端许用负荷取决于蜗轮轴的转速及额定转矩按下列公式计算F =f .R F = f .ARLAL式中 F -输出轴轴端径向许应负荷F -输出轴轴端轴向许应负荷Af -速度系数L需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑R-径向载荷系数A-轴向载荷系数1）校核减速器输出轴轴端轴向许应载荷由表 16-1-72（手册同上）查得速度系数 f =0.7L由表 16-1-73（手册同上）查得轴向载荷系数 A=10200NF = f A=0.710200=7140N，计算所得结果大于要求值，满足要求。AL2）校核许应尖峰载荷 T max2T =14002.5=3500N.m，计算所得结果大于 3000N.m 满足要求max3.4 加压液压缸选择根据设计要求缝焊机工作时两滚轮需要对焊件加压，且电极压力及行程要求如下：（1）电极压力介于 5-10KN；（2）电极最大行程为 100mm。3.4.1 液压缸的工作压力的确定执行元件的工作压力可以根据负载循环图中的最大负载来选取，也可以根据主机的类型了确定（见表 3-1 和表 3-2） 。表 3-1 按负载选择执行元件的工作压力负载/ KN 50工作压力/MPa 0.811.5 2 2.5 3 3 4 4 5 5表 3-2 各种机械常用的系统工作压力机 床设备类型 磨床 组合机床龙门刨床 拉床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械等需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑工作压力 0.82.0 35 28 810 1016 2032所设计的电极压力其值为 510KN，参考表 3-1 和表 3-2 按照负载大小或按照液压系统应用场合来选择工作压力的方法，初选液压缸的工作压力 。MPap5.1在焊接到末端时，为了防止负载突然消失而产生的电极头前冲，液压缸回油腔应有一定的背压，查液压工程手册，取背压为 。Pap2.0表 3-3 执行元件背压的估计值系 统 类 型 背压 p1 （ MPa）简单的系统和一般轻载的节流调速系统 0.20.5回油路带调速阀的调速系统 0.50.8回油路带背压阀 0.51.5中、低压系统08MPa采用带补液压泵的闭式回路 0.81.5中高压系统 816MPa 同上比中低压系高50%100%高压系统 1632MPa 如锻压机等 出算可忽略3.4.2 内径 D 和活塞杆直径 d 的确定为了节省能源宜选用较小流量的油源。利用单活塞缸差动连接满足快进速度的要求，且往复快速运动速度相等，这样就给液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 规定了的关系。由此求得液压缸无杆腔面积为:d2 24-211 106.8)2.051(9.)( mNpFAm D87.46.841md.527.活塞杆直径可以由 值算出，由计算所得的 D 与 d 的值分别按表 3-4 和表 3-5 圆d/D整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑表 3-4 液压缸内径尺寸系列 (GB2348-1980) (mm)8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110）125 （140） 160 （180） 200 （220） 250320 400 500 630注：括号内数值为非优先选用值表 3-5 活塞杆直径系列 (GB2348-1980) (mm)4 5 6 8 10 12 14 16 182 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400由 GB/T2348-1980 查得标准值为 D=80mm， d=56mm。3.5 机座设计机器中的部件或大型零部件都应有机座支承，各种传动件也必须加以保护并与外界隔开，避免零件损伤或造成人身或设备的安全事故，所以也应有箱体或壳体加以保护并支承各传动件。机器这样一种零件，它能支承零件或部件并保护它们之间的联系，以及包容传动件的箱体等统称为机架零件，如机器中的箱体，仪器仪表的壳体，机床的床身，立柱，其他机器中的底座及发动机机体等16。（1）机架的分类及特点a. 铸造机架：主要材料是铸铁，有时也用铸钢或铸铝合金。铸造机架形状可以比较复杂，铸造工艺较成熟，毛坯重量较好。b. 焊接机架：由钢板和型钢或锻件和型钢组合焊接而成。重量轻，生产周期短，单件小批量生产中常用。c. 非金属机架：包括混凝土预应力机架，花岗岩机架或塑料机架。根据实际需要气缸珩磨机常用铸造机架，材料为 HT20017。（2）铸造机架实际要求铸造机架结构设计时应综合考虑各种因素，既要保证工作性能，又工艺性能好，需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑合理的结构是在最小重量条件下具有最好的刚度和强度，所以焊接机架设计准则包括三方面的要求：a. 刚度：机架的刚度包括静刚度和动刚度，静刚度限制外力作用下的变形量，动刚度主要是指机架的抗振能力及抗热变形能力。b. 强度：要求在最大的外载荷（包括突然性载荷）作用下，保证机架不出现损坏，机架的强度包括静强度和疲劳强度。c. 稳定性：包括结构稳定性和精度稳定性。除此之外，还应特别注意机架连接时的形位误差，力求稳定的同时，保证工件的加工精度。根据上述分析，本次选用铸造机架。4 控制系统设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑4.1 电气控制系统简介在现代化生产过程中,许多自动控制设备、自动化生产线,均需要配备电气控制装置.电气控制装置的输入输出信号可分为两类:一类为, 开关量或数字信号,输入信号有按钮、开关、时间继电器、压力继电器、温度继电器、过电流过电压继电器;输出信号有接触器、继电器、电磁阀.另一类其输入信号是压力传感器、温度传感器、湿度传感器等信号,输出信号是输出电动机、电动阀、距离、速度等控制信号.以往的电气控制装置主要采用继电器、接触器、或电子元器件来实现,由连接导线将这些元器件按照一定的工作程序组合在一起,以完成一定的控制功能,称为接线程序控制.接线程序控制的电气装置体积大,生产周期长,费工费时,接线复杂,故障率高,可靠性差,需要经常地、定时地进行检修维护.控制功能略加变动,就需重新进行硬件组合、增减元器件、改变接线.由于生产的快速发展,人们对自动控制装置提出了更通用、更灵活、更可靠的要求.现在的工业控制系统,可编程序控制器即 PLC 以广泛取代接线程序控制系统.PLC 是利用计算机作为核心设备,用存储的程序控制代替的原来的接线程序控制,并且有较大的存储能力和功能很强的输入输出接口.这种系统不仅具有逻辑运算、定时、记数等功能,而且还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等.通过网络可以与上位机通信,配备数据采集系统、数据分析系统、彩色图像系统的操纵台,可以管理、控制生产线、生产流程、生产车间或整个工厂,实现自动化工厂的全面要求。4.2 电气控制系统设计4.2.1 控制系统方案设备控制要求:本设备用于焊接直缝,焊接时工件固定不动，送丝机构、焊接电源两者需同步启动、停止，且保护气体要先于送丝机构、焊接电源.且操作方式能实现手动、自动 切换.焊接过程中,输送二氧化碳气体保护气,有设备的气路系统供应.控制方案:焊接设备控制系统原理图,如图（11）需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑交 流 电电 源 指 示 灯自 动 指 示 灯手 动 指 示 灯手 动 送 气 左 进 电 机 启 动自 动 左 进 送 气 延 时 停 止左 进 切 除 反 接 电 阻右 进 电 机 启 动自 动 右 进 送 气 延 时 停 止右 进 切 除 反 接 电 阻急 停过 电 流 保 护左 限 位 开 关自 动 开 关手 动 开 关手 动 送 气 启 动 开 关自 动 左 进 开 关左 行 程 开 关自 动 停 止 开 关手 动 /点 动 左 进 开 关自 动 右 进 开 关右 限 位 开 关手 动 送 气 停 止 开 关右 行 程 开 关左 进 反 接 电 阻 信 号右 进 反 接 电 阻 信 号手 动 /点 动 右 进 开 关图（11）焊接设备控制系统原理图动作顺序:（1）手从零件中取出工件放在 V 型块上，然后用专用夹具夹紧，准备焊接。（2）移动焊枪,焊矩与工件位置由手轮调整.（3） 按动启动按钮,气路系统开始向焊接区送入二氧化碳保护气体.两秒钟后,主电机、送丝机构、焊接电源三者同时启动,开始焊接.（4） 在焊接过程中,由行程开关检测焊接终点位置,当焊枪移动到焊接终点位置时,行程开关给 PLC 一个信号 ,主电机、送丝机构、焊接电源停.（5）以上步骤全部正确操作完毕,此焊接工序结束.4.2.2 硬件设计这是一个单体控制的小系统,没有特殊的控制要求,开关量输入点有 17 个（自动保护开关、复位、手动/自动、手动启动/停止、行程开关、限位开关） ，开关量输出点有10 个（三个状态指示灯、六个接触器、四个时间继电器等） ，输入输出点共为 27 个。据此，可以选用一般中小型控制器。本焊接设备需要不断改进，来提高焊接工艺。固在这里我们留出一些输入输出点，以备系统改进用。本设备选用环境适应性较强的西门子公司（SIEMENS）生产的 PLC，S7-200 型。输入/ 输出点总共为 40 个，其中输入需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑点为 24 个，输出点为 16 个。该设备的总体控制系统原理图如附图4.2.3 控制流程图本程序设计中不但要求能够自动控制,而且自动/手动可切换 .本控制的原始条件是主电机、送丝机、焊接电源均未启动,工作台上没装工件,所有控制部分均处于原为状态,电源指示灯绿灯亮.图（12）控制流程图4.2.4 I/O 分配表在这里为了便于编制、便于阅读程序,建立一个 I/O 分配表,使输入输出变量所表示的内容与其变量地址一一对应起来.在编程时,将每个变量地址表示内容注在注释中.本焊接控制系统 I/O 分配表,见表(4). 序号 名称 地址 注释1 急停 I0.0 “1”有效2 过电流保护 I0.1 “1”有效3 左限位开关 I0.2 “1”有效需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑4 右限位开关 I0.3 “1”有效5 自动开关 I0.4 “1”有效6 手动开关 I0.5 “1”有效7 手动送气启动开关 I0.6 “1”有效8 手动送气停止开关 I0.7 “1”有效9 自动左进开关 I1.0 “1”有效10 左行程开关 I1.1 “1”有效11 自动停止开关 I1.2 “1”有效12 左进反接电阻信号 I1.3 “1”有效13 手动点动左进开关 I1.4 “1”有效14 自动右进开关 I1.5 “1”有效15 右行程开关 I1.6 “1”有效16 右进反接电阻信号 I1.7 “1”有效17 手动点动右进开关 I2.0 “1”有效18 电源指示灯 Q0.0 “1”有效19 自动指示灯 Q0.1 “1”有效20 手动指示灯 Q0.2 “1”有效21 手动送气 Q0.3 “1”有效22 左进电机启动 Q0.4 “1”有效23 自动送气延时停止 Q0.5 “1”有效需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑24 左进切除反接电阻 Q0.6 “1”有效25 右进电机启动 Q0.7 “1”有效26 自动送气延时停止 Q1.0 “1”有效27 右进切除反接电阻 Q1.1 “1”有效表（4）控制系统 I/O 分配表以上为本控制系统用到的所有内存地址单元,为了便于阅读程序,本程序采用梯形图语言表示.采用的编程软件 STEP7-Micro/WIN32 来编写程序 .并且通过本编程软件可以实现梯形图与语句表两种语言之间的转换,可以更好的阅读理解程序.总 结毕业设计是对大学中所学知识的回顾，是对以往所学知识的综合运用，锻炼了我们的独立思考能力、独立解决工程实际问题的能力、画图能力，更是从课本中的理论知识到生产实际的转变。在这之前，虽然经过四年的学习学到了很多知识，但是还没有机会来运用和掌握这些东西。通过这次实践，我对机械设计过程都有了全面的了解，设计、计算和绘图方面的能力都得到了全面的训练和提高，也使我对机械产生了更加浓厚的兴趣，更坚定了我从事机械行业的信心。设计初期，我去图书馆的网站内下载了许多相关的文献资料，然后开始准备我的开题报告、任务书和文献综述。在总体结构设计的过程中，我也遇到了很多困难，经过多次的数据修改才把总体方案给确定下来，开始画图等工需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑作。设计期间得到了我的指导老师的帮助，我觉得从与老师的沟通过程中，我能学到很多东西，老师可以从另外一个角度来启发我，给了我很多帮助、鼓励和指导。由于本人知识水平有限，又没有实际工作经验，本设计中定存在不足之处，敬请老师同学批评指正，提出宝贵意见，以便及时纠正。参考文献1 邱宣怀. 机械设计M. 第 4 版. 北京：高等教育出版社，19972 王明强.机械设计综合训练M.北京：兵器工业出版社，2007.3 孙桓，陈作模，葛文杰. 机械原理 M. 北京：高等教育出版社，2010,044 中国机械工程学会 . 中国机械设计大典M. 江西科学技术出版社，2002，01.5 薛铜龙，机械设计基础 M. 电子工业出版社，2011.056殷昌贵，王兰美. 画法几何及工程制图M.机械工业出版社，20077 张应力主编 .新编焊工使用手册M.北京：金盾出版社 2004.8 戴树新主编 .焊接生产管理与检测M.北京：机械工业出版社，2004.需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑9 雷世明主编 .焊接方法与设备M.北京：机械工业出版社，1998.10 曾乐主编 .现代焊接技术手册M.上海：上海科学技术出版社，1993.致 谢四年大学生活即将结束，毕业设计
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