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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763摘 要在机械加工、产品检验、装配和焊接等工艺过程中，使用着大量的工艺装备，简称工装，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产效率。大多数焊接工装是为某种焊接组合件的装配焊接工艺而专门设计的，属于非标准装置，往往需要各制造厂根据本厂的产品结构特点、生产条件和实际需要自行设计制造或者外协定做。焊接工装设计是生产准备工作的重要内容之一，也是焊接生产工艺设计的主要任务之一，对于汽车、摩托车和飞机等制造业，可以毫不夸张地说，没有焊接工装就没有产品。因此，焊接工艺人员应掌握有关工装设计的基础知识。通常在工艺设计时，提出所需要的工装类型、结构草图和简要说明（例如装配焊接顺序、焊接变形预防或减小措施、焊接速度和焊接电流回路等）。在此基础上由工装设计人员完成详细的结构和零件设计及全部图样。如果设计者对焊接工艺过程生疏，往往设计的工装夹具适用性较差，甚至不能满足生产要求。事实表明，为了使设计的工装适用性良好，通常由工艺工程师来主持设计或亲自参与设计。本设计主要是介绍不锈钢啤酒桶的环缝焊接转胎式工装，本工装可实现不锈钢啤酒桶自转，焊枪在不移动的情况下对啤酒桶的环缝进行焊接，从而达到减少焊接工序，提高生产效率，减少劳动强度的目的。关键字：焊接 工装 转胎 啤酒桶原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763AbstractIn machining, inspection, assembly and welding processes, the use of a large number of process equipment, referred to as the tooling for the installation of the object to be processed, so that it occupies the correct position, in order to guarantee the quality of parts and products, and to improve production efficiency . Most of the welding equipment is specifically designed for the assembly of a welding assembly welding process, is a non-standard device, often require each manufacturer according to the factory product structure, production conditions and practical needs of their own design and manufacture or outside the agreements do . Welding tooling design is an important part of the production preparation work, welding production process design one of the main tasks for cars, motorcycles and aircraft manufacturing, it is no exaggeration to say that there is no welding equipment products. Therefore, the welding process should master the basics of the tooling design.Usually process design, the type of tooling, structural sketches and a brief description (for example, assembly welding sequence, measures to prevent or reduce welding deformation, welding speed and welding current loop). On this basis, by the tooling design to complete the detailed structure and parts design and pattern. If the designer is unfamiliar with the welding process, often designed fixture applicability poor, can not even meet the production requirements. The facts show that in order to make good applicability of tooling design, usually presided over by the process engineer to design or personally involved in the design.This design is introduced stainless steel beer keg the girth welding transferred tread style tooling, the tooling can be achieved stainless steel beer keg rotation torch in the case of not moving the the kegs ring seam welding, so as to reduce the welding step to improve production efficiency, reduce labor intensity.Keywords: welding fixtures turn tire beer kegs原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763目录摘 要 1Abstract 2第一章概述 61、焊接工装的作用及意义 61.1、提高焊接制品的精度，保证其互换性 .61.2、提高劳动生产率，降低制造成本 .61.3、减轻劳动强度，保障安全生产 .72、焊接工装的分类 72.1、按用途分类 .72.2、按应用范围分类 .82.3、按动力源分类 .82.4、按焊接方法分类 .83、焊接工装的特点 84、焊接工装设计的基本原则 94.1、实用性原则 .94.2、经济性原则 .114.3、可靠性原则 .114.4、艺术性原则 .125、焊接工装设计的步骤和内容 135.1、明确设计任务，收集设计资料 .135.2、拟定工装方案、绘制结构草图 .135.3、进行必要的分析计算 .145.4、绘制总装配图 .145.5、绘制工装零件图 .14第二章扎啤桶的有关类型和参数 15第三章扎啤桶的焊接工艺分析 171、20L 啤酒桶的构造 172、焊接工艺 17原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 13041397632.1 下、下圈的焊接 172.2 上圈与上桶体、下圈与下桶体的焊接 182.3 上桶体与下桶体对接环缝的焊接 18第四章焊接夹具分析选型 201、相关焊接机构的介绍 202、针对本课题选型分析 223、小结 23第五章机械装置结构设计 241、摩擦减速机构的选型 242、主动力选型设计 252.1 电动机设计 252.2 减速器方案的比较 262.3 减速器型号及相关参数的确定 272.4 减速器强度的校核 282.5 减速器输出轴轴端负荷的校核 283、电器控制说明 314、设备整个设计解析 344.1 总装图 344.2 主动夹盘组装 354.3 从动夹盘组装 364.4 摩擦减速器 374.5 主传动六棱柱有限元分析 38结 论 39致 谢 40参考文献 41英文翻译原文及译文 42Weld robot application present condition 42焊接机器人应用现状 50原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第一章概述1、焊接工装的作用及意义1.1、提高焊接制品的精度，保证其互换性在装配定位焊时，如果不使用工装夹具，即使组合件是由几个零件组成的，欲保证各零件精确的相对位置，也是不可能的。此外，在焊接过程中，焊件往往会产生变形，尤其是复杂的结构，其变形有时会达到无法消除的程度，就会影响到后面总装配工作，甚至造成产品报废。采用工装夹具，不仅可以保证装配定位焊时，各零件正确的相对位置，而且可以防止或减少工件的焊接变形。尤其是批量生产时，可以稳定焊接质量，减少焊件尺寸偏差，保证产品的互换性。1.2、提高劳动生产率，降低制造成本焊接结构生产过程一般包括：准备（焊接材料的清洗、烘干、工件开坡口等），装配（对正、定位、夹紧或点固焊等），焊接，清理（从工装夹具上卸除工件，清除焊渣等），检验，焊后热处理及矫正，最后检验等工序。焊前和焊后各项辅助工序的劳动量往往超过焊接工序本身。因此，提高劳动生产率最有效的措施是减少辅助工序的时间。在焊接结构生产中，由于焊件的复杂程度不同，纯焊接时间仅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。对于梁柱结构，装配与翻转工作时间占总生产工时的 (对于圆筒结构，其壁厚)、长度 (的纵缝自动埋弧焊的焊接时间为而其辅助时间为 30%,-50%，即焊接时间只占装焊总工时的 17% ，在这种情况下，即使把焊接速度提高 1 倍（一般很难办到），也只能提高生产率约 8%。如果采用高效率的焊接工装夹具，使辅助时间减少到 20min，那么劳动生产率就可以提高 40%。显然，欲缩短生产周期，提高劳动生产率，除了采用自动化焊接工艺外，还要采用先进的装配工艺，采用机械化和自动化程度高的工装夹具。采用焊接工装还可以降低制造成本。产品成本一般包括原材料费用、燃料动力费用、厂房设备折旧费、工资、管理费等。制造焊接工装虽然要增加产品的成本，但是各种工装和设备投资以及管理费等，仅仅是分摊到每个产品上的原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763一部分。一旦焊接工装发挥作用，它就能减少装配和焊接工时的消耗，从而提高劳动生产率；降低对装配、焊接工人的技术水平要求；由于焊接质量高，可以减免焊后矫正变形或修补工序，简化检验工序等，缩短整个产品的生产周期。这些效果导致产品成本大幅度降低，制造工装设备的投入将远小于产出。另外，采用工装并不意味着要选用机构复杂、价格昂贵的设备，许多情况下采用一些简单的定位器、夹紧器或将现有设备稍加改装，往往也能收到明显的技术经济效益。1.3、减轻劳动强度，保障安全生产采用工装夹具，工件定位快速，装夹方便、省力，减轻了焊件装配定位和夹紧时的繁重体力劳动；焊件的翻转可以实现机械化，变位迅速，使焊接条件较差的空间位置焊缝变为焊接条件较好的平焊位置焊缝，劳动条件大为改善，同时有利于焊接生产安全管理。2、焊接工装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。为了适应技术管理工作的需要，便于掌握各类工装的工作特点和设计基本方法，有必要就目前已有的焊接工装进行分类。2.1、按用途分类（1）装配用工艺装备 这类工装主要任务是按产品图样和工艺上的要求，把焊件中各零件或部件的相互位置准确地固定下来，只进行定位焊，而不完成整个焊接工作。这类工装通常称为装配定位焊夹具，也叫暂焊夹具，它包括各种定位器、压夹器、推拉装置、组合夹具和装配胎架。（2）焊接用工艺装备 这类工装专门用来焊接已点固好的工件。例如，移动焊机的龙门式、悬臂式、可伸缩悬臂式、平台式、爬行式等焊接机；移动焊工的升降台等。（3）装配焊接工艺装备 在这类工装上既能完成整个焊件的装配又能完成焊缝的焊接工作。这类工装通常是专用焊接机床或自动焊接装置，或者是装原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763配焊接的综合机械化装置，如一些自动化生产线。应该指出，实际生产中工艺装备的功能往往不是单一的，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一套装置上；焊件变位机与移动焊机的焊接操作机、焊接电源、电气控制系统等组合，构成机械化自动化程度较高的焊接中心。2.2、按应用范围分类（1）通用焊接工装指已标准化且有较大适用范围的工装。这类工装无需调整或稍加调整，就能适用于不同工件的装配或焊接工作。（2）专用焊接工装只适用于某一工件的装配或焊接，产品变换后，该工装就不再适用。（3）柔性焊接工装指用同一工装系统装配焊接在形状与尺寸上有所变化的多种工件。柔性概念没有明确的界限，可以是广义的，即工件变化可以在大范围，形状完全不同，尺寸变化也很大，如组合夹具；也可以是狭义的，工件变化只在小范围，即在相似的形状和尺寸变动不大的范围内，如可调整夹具。2.3、按动力源分类可分为手动、气动、液压、电动、磁力、真空等焊接工艺装备。2.4、按焊接方法分类可分为电弧焊工装、电阻焊工装、钎焊工装、特种焊工装等。3、焊接工装的特点焊接工装的特点，是由装配焊接工艺和焊接结构决定的。与机床夹具比较其特点是：（1）在焊接工艺装备中进行装配和焊接的零件有多个，它们的装配和焊接按一定的顺序逐步进行，其定位和夹紧也都是分别的单独的或是一批批联动地进行，其动作次序和功能要与制造工艺过程相符合。（2）焊件在工装中比机加工零件在机床夹具中受有较小的夹持力，而且不原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763同零件、不同部件的夹持力也不相同。在焊接过程中，当零件因焊接加热而伸长或因冷却而缩短时，为了减少或消除焊接变形，要求对某些零件给予反变形或作刚性固定。但是，为了减少焊接应力，又允许某些零件在某一方向是自由的。有些零件仅利用定位装置定位即可，而不夹紧。因此，在焊接工装中不是对所有的零件都作刚性的固定。（3）由于工装往往是焊接电源二次回路的一个部分，有时为了防止焊接电流流过机件而使其烧坏，需要进行绝缘。因此绝缘和导电是一个重要而特殊的问题。例如，在设计电阻焊用的夹具时，如果绝缘处理不当，将引起分流，使焊接接头强度降低。在设计电弧焊用的变位机时，如果导电系统设计不当，将会烧坏轴承。（4）焊接工装要与焊接方法相适应。例如，用于熔化焊的夹具，工作时主要承受焊接应力和夹紧反力以及焊件的重力；用于压力焊的夹具主要承受顶锻力。薄板钨极氩弧焊要求在夹具上设置铜垫，埋弧焊可在夹具上设置焊剂垫；焊接钛合金、锆合金等活性材料，可以考虑背面充氩气保护；焊接高强钢为防止裂纹需要焊前预热或焊后缓冷的，可以考虑在夹具上设置加热装置；再如，为了避免直流电弧的磁偏吹现象，焊缝两侧的压块不用磁性材料制作；真空电子束焊所使用的夹具也要考虑磁性材料对电子束聚焦的影响。（5）焊接件为薄板冲压件时，其刚性比较差，极易变形，如果仍然按刚体的六点定位原理，即 3-2-1 定位，工件就可能因自重或夹紧力的作用，定位部位发生变形而影响定位精度。此外，薄板焊接主要产生波浪变形，为了防止变形，通常采用比较多的辅助定位点和辅助夹紧点以及过多的依赖于冲压件外形定位。因此，薄板焊接工装与机床夹具有显著的差别，不仅要满足精确定位的共性要求，还要充分考虑薄板冲压件的易变形和制造尺寸偏差较大的特征，在第一基面上的定位点数目 N 允许大于 3，即采用 N-2-1 定位原理。4、焊接工装设计的基本原则焊接工装设计是焊接生产准备工作的重要内容之一。工装设计的质量，对生产效率、加工成本、产品质量以及生产安全等有直接的影响，为此，设计焊接工装时必须考虑以下几方面的基本原则和要求。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 13041397634.1、实用性原则实用是指工装的使用功能，它既表现为技术性能好，能满足装配焊接工艺要求，同时也表现为整个工装系统与人体相适应，操作舒展方便，安全省力，符合人体的生理和心理特征，使人机系统的工作效能达到最佳状态。（1）焊接产品总是由两个以上的零部件组成，出于施焊方便或易于控制焊接变形等原因，装配和焊接两道工序可能是先装完后再焊接，也可能是边装边焊；装配焊接完后成为一个永久连接的整体，体积和重量都大幅度增加，结构更加复杂，所设计的工装应能适应这种情况。焊接顺序对工件的焊接变形影响较大，在设计焊接工装时应考虑先焊精度要求低的部分，后焊精度要求高的部分，以便保证工件的主要精度要求。（2）焊接是局部加热过程，不可避免产生焊接应力与变形，在设置定位器和夹紧器时要充分考虑焊接应力和变形的方向。通常在焊件平面内的伸缩变形不作限制，通过留收缩余量方法让其自由伸缩；而角变形、弯曲变形或波浪变形等用夹具加以控制，有时还要利用夹具采取反变形措施。当焊接接头处于热状态时，焊件由于自身重力作用发生的变形不可忽视。还要保证在焊后应力较大情况下，工件取出方便。为方便组装和取件，在保证焊件的主要精度要求的前提下，对参与组焊的个别零部件可以欠定位，亦可以只定位不夹紧，对一些本身精度要求低又可以间接定位的工件（如加强筋等）可以不定位。（3）焊接方法不同，对工装的结构和性能要求也不同。手工电弧焊用的工装一般对运动速度要求不严格，甚至可以不要求带动工件翻转；自动焊用的工装，一般对焊接机头的定位精度和运动平稳性有较高的要求，并能在较广范围内调节焊接速度；用电作热源的焊接方法，一般都要求焊件本身作为焊接回路中的一个电极，这就可能要求焊接工装夹具有导电或绝缘的功能，当焊接电流很大时，导电部分还需采取散热措施。（4）对于手动夹具和移动式工装，在保证足够刚度的前提下，尽量减轻重量。（5）尽量使焊缝处于平焊位置，因为平焊较其他位置的焊接更容易获得高质量焊缝，同时可省时省力。尽可能在夹具上焊接全部的焊缝或焊点，同时被焊工件的翻转次数要少。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763（6）工装的功能设计和造型设计必须从人机工程学（human machine engineering）的观点，考虑人的各种因素（生理的和心理的），来确定适合人体结构特点的设备系统。什么是人机工程学？人机工程学是运用生理学、心理学、生物力学和其他有关学科知识，使机器和人相互适应，创造协调、舒适和安全的环境条件，从而达到提高工效目的的一门新兴的边缘学科。它出现于本世纪 !. 年代初期，其主要内容为：人和机器合理分工及其相互适应；被控机器系统中直接由人操作或使用的部件，包括各种显示器、操纵装置、器物、工具等如何适合于人的使用，并为产品功能设计提供科学的参数和要求；建立“人机环境”系统，提出环境控制和安全系统的要求，从而提高系统工作效率。例如，设计的工装是适应于焊工坐姿操作还是站姿操作；夹紧器的布置和焊接位置是否在最佳作业范围内：装配焊接顺序除满足焊接工艺要求外，是否形成了流畅的动作轨迹；手动夹紧器的手柄，手感舒适，施力方便，操纵力没有超出人的用力限度，等等。有关人机工程设计的具体数据请查阅设计手册和有关专著。4.2、经济性原则经济性原则就是力求用最少的人力、物力和财力来获得最大的成效。通常重大的工艺装备设计制造必须进行经济分析。由于这些装备的设计和制造费用最后都要摊入产品制造成本，故在设计时需要进行方案比较。工装的经济性分析应符合下式1100JAWFAFN式中 采用工装进行装配、焊接、机加等工序的费用；、 、 未用工装进行装配、焊接、机加等工序的费用；00、 、J 工装制造费用；N 采用工装制造工件数。从经济角度来看，工装制造费用应低廉，缩短工装投资回收期，设计时尽量采用标准零部件，在保证工装可靠性的同时减少精加工比例和结构重量。提高生产效率可降低产品的成本，另外采用工装，提高了产品质量，可使产品增值。是否采用工装，采用何种类型的工装还取决于生产纲领（年产量）和生产原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763类型（单件生产、大量生产、成批生产）。单件或小批生产时通常采用通用的、标准的工装夹具组件或万能装置，大批大量生产时采用专用工装或自动化生产线。4.3、可靠性原则 工装在使用期内绝对安全可靠，凡是受力构件都应具有足够的强度和刚度，足以承受焊件重力和因限制焊接变形而引起的各个方向的拘束力等。另一方面，工装具有防差错功能，防止操作者出现错装、漏焊或者错焊零件等制造差错。以往可靠性设计仅注重工装的结构强度和刚性，而忽视产品制造的可靠性，由于设计的工装不具有防差错功能，生产中制造差错造成废品或返工的现象屡见不鲜。实际上，工装的结构强度和刚性容易满足，而工装的防差错设计（erro-preventive design)需要在实践中不断探索和总结。差错是指人所犯的不经意的、偶尔的错误。生活中如家里的门关了，钥匙却留在家里；工作中如漏装零件、错装零件、不正确的处理等。防差错是生活和工作中的一个理念，就是要确保生活和工作中不犯这类不经意的、偶尔的错误，以减少生活中的麻烦和工作中的浪费。防差错设计和制造的观念源于日本丰田汽车公司零缺陷、零库存的精益生产核心。“防差错设计”就是要通过产品的设计和制造工艺的设计过程来减少损失，防止产品在制造中产生缺陷，以减少各种浪费。然而，有些差错还很难控制。因此，必须研究各种差错产生的原因，并采取相应的措施，以免再次发生同类差错。4.4、艺术性原则要求工装设计造型美观，在满足功能使用和经济许可的条件下，使操作者在生理上、心理上感到舒展，给人以美的享受。造型美观是产品整体体现出来的全部美感的综合，它主要包括形式美、结构美、工艺美、材质美以及强烈的时代感和浓郁的民族风格等。造型美与形式美不同。形式美指的是通过点、线、面、空间、色彩、肌理等一系列的要素，构成形象，并且产生审美价值。而造型美不仅包括形式美，而且把形式美的感觉因素、心理因素建立在功能、构造、材料及其加工生产技术等物质上。因此，造型美法则是包括形式美法则在内，如变化与统一、均衡与稳定、比例与尺度、对比与调和等，综合各种美感因素原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763的美学原则，也是适应现代工业和科学技术的美学原则。造型设计的原则：实用是第一位的，美观处于从属地位，经济是约束条件。工业产品造型设计首先要满足实用功能，设计的好坏并不由设计者鉴定，而最终由用户鉴定。工业产品一旦丧失了使用功能，其艺术价值也随之丧失。但也不能把使用功能和艺术造型对立起来，两者是辩证统一的。功能决定造型，造型表现功能，但造型既不是简单的功能件的组合，也不是杂乱无章的堆砌，而是建立在人机系统协调的基础上，应用一般形态构成艺术规律和造型美学法则对其加以精练和塑造，使功能更合理，造型恰到好处。5、焊接工装设计的步骤和内容5.1、明确设计任务，收集设计资料工装设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，认真研究设计任务书中提出的设计要求，明确设计任务并收集下列资料：（1）产品的图样、焊接组件图及技术要求。（2）该产品的装配和焊接工艺文件。（3）工装设计任务书。（4）了解本厂制造、使用工装情况和车间生产条件，如起重运输能力、作业面积、水气电供应和技术水平等。（5）收集有关夹具零部件标准（国家标准、行业标准、企业标准），典型结构图册和夹具设计手册等。5.2、拟定工装方案、绘制结构草图根据上述设计资料和工艺分析，结合现场生产实际，即可着手拟定工装的设计方案。此时可用草图的形式多绘几种不同的结构类型，然后在听取各方面意见的基础上，进行分析比较，完成结构草图设计。方案构思应考虑下列内容：（1）机械化、自动化程度，是专用还是通用。（2）实现某种功能拟采用的原理和相应的机构，如定位与夹紧的方式和机构、焊件的翻转或回转，焊接机头的平移或升降等动作，应选择何种传动方式和何种动力源。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763（3）工装的基本构成和总体布局，夹具体和主要零部件的基本结构形式。（4）主机或主要机构的基本参数和技术性能的初步确定，如功率、承载、速度、行程或调节幅度、外形尺寸等。工装结构草图的绘制过程可按以下步骤进行：（1）布置图面，画出工件位置，选择适当的比例，尽量用 ! ： ! 比例，使图形的直观性好，工件过大时可用 !：2 或 ! ：5 比例，工件过小时用 2：1 比例，在图纸上用双点划线绘出工件的外形轮廓线，视工件为透明体，不影响各夹具元件的绘制。主视图一般选取面对操作者的工作位置。 （2）设计定位元件。根据选定的定位方案和定位元件类型尺寸和具体结构绘在相应的视图上，与工件的定位基准形状和精度相适应。（3）设计夹紧装置。将夹紧装置的具体结构绘在相应的视图上，表示出工件处于夹紧状态。（4）进行传动装置、夹具体和连接件等的绘制，形成一张完整的工装结构草图。5.3、进行必要的分析计算在结构草图设计过程中，要进行必要的分析计算，如几何关系计算、定位误差分析、夹紧力的估算、传动计算、受力元件的强度与刚度计算等。5.4、绘制总装配图草图绘制后，须经审查修改后才绘制正式总装配图。总图的绘制过程与上述草图绘制过程基本相同。只是要求图面大小、比例、视图布置、各类线条粗细等均要严格符合国家制图标准的要求。总装配图中除应将结构表示清楚外，还应反映以下几方面的内容：（1）标注有关尺寸、公差及配合。（2）制定工装的技术条件。技术条件主要是指对工件加工要求有直接影响的位置精度要求，或在视图上无法表达的有关装配、检验、调整、维护、润滑等方面的要求。夹具的各项技术条件，一般按互换性原理与技术测量中规定的符号标注于视图中的相关位置或用文字说明表示在图中空白处的适当位置。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763（3）标注零件编号及编制零件明细表。在标注零件编号时，标准件可直接标出国家标准号。明细表要注明工装名称、编号、序号、零件名称和材料、数量等。5.5、绘制工装零件图主要绘制工装中非标准零件的工作图。每个零件必须单独绘制在一张标准图纸上，尽量用 1：1 比例，按国家制图标准绘制。零件图的名称和编号要与总装图一致，零件图中的尺寸、公差及技术要求应符合总装图的要求。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第二章扎啤桶的有关类型和参数为了保证啤酒焊接夹具能够达到设计要求，我们对市场上的啤酒桶进行了调查，并查阅了相关的资料。我国使用的GB/T 17714-1999 啤酒桶是采用的欧标的样本，在啤酒桶的外形尺寸上都有明确的定义。如图所示：啤酒桶的外形尺寸与啤酒桶的容积是有关系的，不同的容积外形尺寸是不一样的，如下表所示：在GB/T 17714-1999 啤酒桶中，不仅对啤酒桶的外形尺寸有明确的规定，对于啤酒桶的技术条款也有详细的要求（第 4 条），我们在设计焊接夹具时，要考虑整个机构在实现啤酒桶焊接的同时，满足啤酒桶的技术要求。附下图（啤酒桶技术要求）。附：原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第三章扎啤桶的焊接工艺分析为了设计整个扎啤桶的焊接夹具，我们要先分析焊接工件的构造、焊接工艺及技术参数。我们首先针对一个 20L 的不锈钢啤酒桶的焊接作为一个分析的原始基准，作为我们整个机构设计的基本依据。1、20L 啤酒桶的构造20L 啤酒桶是一种盛装生啤酒的小型容器，材质为 OGr19Ni9，板厚1.2mm。它由上圈、下圈、上桶体、下桶体及连接座 5 个部分构成如图所示，类似于封头的上桶体、下桶体通过钨极氩弧焊接而成桶身，上（下）圈与下（下）桶体的连接为钨极氩弧焊接成型。制造容量公差为 0-200Ml.。2、焊接工艺2.1 下、下圈的焊接上、下圈先由板料开料，卷圆焊接成一圆筒形，再经过油压机按照几道特制的模具压制而成。圆筒纵缝的的焊接过程是用夹具加紧对接缝，确保间隙为 0 后，用手工氩弧焊点固，在进行焊接。 焊接参数为直流正接，电流为 70-90A，弧压为 11-14V，焊接速度为 50-80CM/MIN，氩气流量为 5-6L/min。2.2 上圈与上桶体、下圈与下桶体的焊接采用钨极氩弧焊接，焊接工艺参数为：起弧电流 20-30A，起弧时间 1-2S，收弧时间为 3S，焊接一圈的时间约为 48S，焊枪位于焊缝的顶部，钨棒（直径原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 13041397633mm）与水平面夹角为 45 度，钨棒距焊缝的距离约为 1.5-2.5mm，如图所示。按照本艺参数焊接出来的搭接焊缝成型美观，无飞溅，鱼鳞纹均匀，颜色呈金黄色。2.3 上桶体与下桶体对接环缝的焊接同样采用钨极氩弧焊接，焊接的工艺参数为直流正接，焊接电流为 140-150A，弧压 14-18V，气流量 6-10L/min,焊接一周的时间为 35S，如图所示。经过以上的焊接工序，主体制造完毕，接着进行外观检查、酸洗、钝化处理，清洗后在经 0.6MPA 气压试验，合格后产品为加工完毕。所以为了达到整个过程的流程化，使工艺得到统一的执行，设计一款焊接加工设备是必须的。采用先进的生产设备，按照固定的生产工艺生产出来的不锈钢啤酒桶外形美观，焊接缝顺滑成形良好，无飞溅，全焊透，可提高生产效率，为加工厂家带来可观的经济效益。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第四章焊接夹具分析选型1、相关焊接机构的介绍本文中设计的焊接夹具属于焊件变位机，焊件变位机的主要功能是实现焊件的翻转、回转，或既能翻转又能回转，使工件处于最便于装配或焊接的位置。焊件变位机有以下几种：（1）翻转机 能实现焊件的翻转或倾斜，其运动特点是工件绕水平轴旋转。（2）回转台 它能使工件绕垂直轴或倾斜轴旋转，主要用于回转体工件上环形缝的焊接、堆焊或切割。其转速一般要求连续可调，故多用直流电机驱动。为了传动平稳，减轻主轴受力，常在大型垂直轴式回转平台的背（下）面设支承滚轮倾斜轴式回转台夹持大型圆柱（锥）体工件时，则在工件外表面设支承滚轮。我们在焊接工艺工装设计可以找到相关的介绍，如下所示：图示：翻转机经典图例原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763翻转机的主要种类有以下几种原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 13041397632、针对本课题选型分析在第三章中，我们简单的分析了啤酒桶的焊接工艺，整个焊接中，他的转速并不是一个统一的数值，如果我们单纯的采用固定的模式去设计，无法保证整个设计对产品的满足性。首先我们参考以下两个设计案例：案例 1本种结构可通过爪盘的调节，对不同的直径酒桶进行夹紧，保证加工中心线的统一，右侧的移动装置可对长度方向进行调节，并通过固定锁紧保证尺寸在加工时不会变动。但在焊接过程中，我们的三道环缝焊接的工艺参数是不确定的，所以此种结构只能满足单一转焊接速度的焊接，不能完全满足本次课题的设计。案例 2下图所示的方案和案例一基本同，它们存在共通点，但是本方案中增加了一个摩擦减速器，通过大小轮的摩擦减速，可实现在转速范围内的调节。这是本方案的亮点之处。可本方案存在了两个问题：1、啤酒桶的加工长度不可调，不能满足整个系列的啤酒桶焊接加工；2、采用弹簧的固定方式，存在加工时的位移隐患，在整个焊接过程中可能出现偏心的问题。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 13041397633、小结通过对现有的设备进行分析对比，我们结合案例一和案例二，得出一个优点合一的方案，可以使我们的设计方案达到可调速，可调加工尺寸，满足全系列的啤酒桶加工。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第五章机械装置结构设计1、摩擦减速机构的选型因为啤酒桶的焊接为旋转的动态，单一的转速不能满足焊接的工艺要求。我们在设计机构时要考虑机构的可调速的机构。根据机械设计手册减速器这一章的介绍我们可以了解相关的机构如下图：我们选取的滚轮平盘式的减速方式，摩擦轮选用工业硫化橡胶，有较大的摩擦力，直径比为 550：150，可以满足我们的设计要求。2、主动力选型设计2.1 电动机设计由回转支承外齿模数 M=8，齿数 Z2=127,De=1047.5 可知该传动系统传递功率不大，故采用闭式软齿面齿轮传动，通常 Z1=2040，初选 Z1=24,则 i=5，原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763在常用机械传动的单级传动比推荐值范围内，只需校核齿根弯曲疲劳强度，校核公式为 。因传递功率不大，转速不高齿轮材料选用便a1mbd2SFFYKF于制造且价格便宜的材料，故小齿轮选用 45 钢（调质）硬度为 240HBS，因该小车为一般工作机器，速度不高，固齿轮精度等级选用 8 级精度。由表 13-8（机械设计基础，徐启贺主编）初选齿宽系数 =0.8，已知dT =1000N、T =3000N,载荷系数 K=1.2112d =mz =192mm、m=8 ，由表 13-7（机械设计基础，徐启贺主编）齿1形系数得Y =2.65、Y =2.17， 由表 13-7（机械设计基础，徐启贺主编）应1aF2aF力修正系数得 Y =1.58、Y =1.802，由图 13-9（机械设计基础，徐启贺1S2Sa主编）查得弯曲疲劳强度寿命系数 Y 、Y ，Y =Y =1。取弯曲强度最小1N21N2安全系数S =1.4F计算许应弯曲应力 = =321.4mp, = =285.7mp1FNSY1lim2F4.10= = =0.13mp =321.4mp1F1ambd2SFYKT58.628950.21F= = =0.123 =285.7mp2F2a1SF 0.173. 2F因此有上述可知与回转支承相啮合的支持圆柱齿轮的齿数 Z =24 满足条件，1该齿轮动的分度圆直径 d =mz =192mm。已知回转支承分度圆直径1d =mz =1278=1016mm2由回转料台转速 n =4.5r/min 可知 n =23.8r/min，由已知条件设计12n21减速器传动比 i=40，所以输入减速器的转速 n=i n =4023.8r/min=952.4 r/min2原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763已知回转料台 n =4.5r/mi、T=3000N.m ，2输出功率 P = kw=0.56kw，P =w950Tdw= =0.98 0.970.990.98=0.9043212、 、 、 为从电动机到回转料台之间的传递效率-滚动轴承传动效率， -圆柱齿轮传动效率， -弹性联轴器效率，1 23-回转支承传动效率；4以上数据由表 2-4（机械设计课程设计王坤、何小柏等主编）可查得。由电动机转速 n=952.4r/min、P =0.75Kw，初步选择同步转速为 1000r/mind(6 级)、Ped=3、满载转速为 960r/min，型号为 Y132S-6 的三相异步电动机2.2 减速器方案的比较由工作机要求可知，减速器需要有较大的传动比，我们在第三章焊接工艺里提到了，啤酒桶的转速为 0.3-0.45r/min，而我们选用了 550：150 的摩擦减速器，经过对比换算，我们的主动力减速机要在 0.5r/min。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%-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，因此机械性能原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763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。2.3 减速器型号及相关参数的确定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、1 2 max2公称传动比 i=40、输出轴轴端负荷 F =5000N，每日工作 16 小时，每小时启动R25 次，每次运转 1min，工作环境温度为 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 =162.4 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：原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763T =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.mJ2进行选择。输出轴转速 n = =24r/min24096由表 16-1-72（手册同上）查得最接近的减速器为 a=125，T = 1400N.m2略大于要求值，符合要求2.5 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LR-径向载荷系数A-轴向载荷系数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=7140NAL计算所得结果大于要求值，满足要求。校核许应尖峰载荷 T max2T =14002.5=3500N.mmax2计算所得结果大于 3000N.m 满足要求减速机输入、输出性能表原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763双级摆线针轮减速机外形及尺寸原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763从上面的丙个表格我们推比为 XWED-x741/3481-0.75，减速机功率为0.75KW，减速比为 1：3481，轴头输出转速为 0.43/0.29，这一范围符合设计要求。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 13041397633、电器控制说明在整个设备运行过程中，要考虑整个设备的电器控制这一块。因为焊电在启焊前有个有预焊的时间，所以工作旋转的时候比焊机起焊的时间要稍晚一些，我们在电路设计时要设计一个延时启动的结构。要形成一个延时的效果，就要采用到时间继电器。时间继电器是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上，用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件，也许可以这样说：用来控制较高电压或较大功率的电路的电动开关：给继电器工作线圈一个控制电流，继电器就吸合，对应的触点就接通或断开。 在供电电路中，继电器也被称为接触器。从驱动时间继电器工作的电源要求（驱动线包工作电压）来分，一般继电器分交流继电器与直流继电器，分别用于交流电路和直流电路，另外，依据其工作电压的高低，有 6、9、12、24、36、110、220、380 等不同的工作电压，使用于不同的控制电路上。 时间继电器另一个区分点是它的触点（执行接通或断开被控制电路的开关），分别有常开、常闭、转换的区别，另外还有触点多少的区别，可以控制多大的工作电压及电流（即触点允许控制的功率）的区别，供不同用途选用；另外特殊触点还有带自锁（动作后即使控制电压消失，触点自己保持失去控制时的状态），带延时吸合或延时释放功能等种类，供特殊情况下使用。从继电器外形来区分，有密封、小型、微型等区别。 有时候，比如说，一个控制电路从按钮控制开始，到最后控制负荷的时间继电器中间，还使用了其他继电器，因为这些继电器只起控制其他继电器工作的作用，其触点负荷不需要很大，用在这些部位的继电器，常称为中间继电器。 比如，使用三个按钮与继电器（交流接触器）及热保护等可以组成控制三相电动机的正、翻转及停止电路。洗衣机内，继电器在微电脑控制下，接合、断开控制电机使波轮正、反转等，都是继电器的任务，因为微电脑的输出不能直接驱动洗衣机马达工作，所以请了“继电器 ”。 使用各种传感器检测的电路检测温度、压力、时间等不同物理量，检测的输出接上继电器，就分别组成所谓电压继电器、压力继电器等等。这类继电器，实际上是包含继电器在内的电子器件，并非独立的继电器。补充部分特殊继电器，这些继电器不需要其他电路，可以对不同的讯号作
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