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1、I工業(yè)點焊機的設計摘 要點焊機又稱電阻焊機，是利用被焊工件的自身的電阻，在局部通過大電流產生高溫而使工件熔接起來的焊接設備。由于熱量來源于工件的內部，因此電阻焊機有著廣泛的運用。我國電阻焊技術經(jīng)歷了工頻交流、直流脈沖、三相低頻、次極整流、微機控制和質量監(jiān)控技術水平的提升過程。目前，我國采用微機控制的次極整流的點/縫焊機、帶恒流輸出的質量控制電阻焊機的應用已較為普遍，電阻焊質量控制理論和技術、各種通用及專用電阻點/縫焊機、成套設備的研究和應用已較為普遍和成熟，接近國際先進水平。本課題主要要求設計一種工業(yè)用點焊機。此種點焊機主要用在機加車間，對焊接件進行點焊，以完成零件的焊接固定。此種設備可以完全
2、取代原有的手工操作，大大提高了零件加工的生產效率。關鍵詞：點焊機，電阻焊，焊接，結構設計IIIndustrialIndustrial spotspot weldingwelding machinemachineABSTRACTABSTRACTAlso known as resistance spot welding machine, welder was using pieces of their own resistance, in the local heat generated through the high-current welding of workpieces up weldi
3、ng equipment. As a result of internal heat from the workpiece, so have a wide range of resistance welding machine to use. Resistance welding technology in China has experienced the exchange frequency, DC pulse, three-phase low-frequency, secondary rectification, microprocessor control and quality co
4、ntrol of the process technology level. At present, the use of microcomputer-controlled secondary rectification point / sewing machine, with constant current output of the quality control of the application of resistance welding machine has been more widespread, resistance welding quality control the
5、ory and technology, a variety of general and resistance spot welding machine dedicated / professional resistance seam welding machine slit welder, complete sets of equipment for research and applications are more common and mature, close to international advanced level. The main requirement of the t
6、ask to design a spot welder for IIIindustrial use. Such a spot welding machine used in the main workshop, conducted on the spot welding parts, welding parts to complete fixed. Such equipment can completely replace the existing manual operation, greatly improving the productivity of machining.KEYKEY
7、WORDSWORDS: : Spot Welder，Resistance Welding，Welding，Structural DesignIII目 錄摘要 ABSTRACT 1 緒論 .11.1 點焊機概述.11.2 國外電焊機科技水平的現(xiàn)狀和發(fā)展.11.3 國內點焊機行業(yè)的發(fā)展動向 .11.4 課題的目的與意義 .22 工業(yè)點焊機的分類與組成 .22.1 點焊機的分類 .22.2 點焊機的基本組成.33 點焊工作原理及傳動方案的確定 .43.1 點焊機工作原理簡述 .43.1.1 點焊機工作流程簡述.53.1.2 點焊的工作原理及影響因素.63.2 傳動系統(tǒng)的設計要求.93.3 傳動方式的
8、確定 .94 點焊機主要零部件選型 .114.1 電動機的選擇.114.1.1 步進電動機簡述.114.1.2 步進電機的應用.114.1.3 步進電動機的選擇.12IV4.2 氣缸的選擇.134.3 同步帶輪的選擇.154.3.1 同步帶輪的表示方法.154.3.2 同步帶輪規(guī)格的選擇.164.3.3 同步帶的安裝方法 .164.3.4 同步帶運轉時注意事項.164.4 主軸的設計.174.4.1 選擇主軸的材料.174.4.2 初步確定主軸的直徑.174.4.3 主軸的結構設計.174.5 工件定位裝置的確定.195 總結 .21參 考 文 獻 .22 11 緒論1.1 點焊機概述點焊機又
9、稱電阻焊機，是利用被焊工件的自身的電阻，在局部通過大電流產生高溫而使工件熔接起來的焊接設備。由于熱量來源于工件的內部，因此電阻焊機有著廣泛的運用。點焊機根據(jù)焊接工件的材料及厚度不同又分為:大功率點焊機、精密點焊機、微電子點焊機。大功率一般都是以 380V 電壓，其它點焊機一般都是 220V 的，從原理來看一般又分為儲能點焊機、交流脈沖點焊機、晶體管點焊機，逆變直流點焊機，純直流點焊機。1.2 國外電焊機科技水平的現(xiàn)狀和發(fā)展(1)逆變焊機某些著名的電焊機生產廠對逆變焊機的不斷改進，使它的可靠性已接近一般電焊機的故障率，即 1%左右。 利用逆變焊機的固有的特征，使電弧控制邁出了新的一步。(2)非傳
10、統(tǒng)（非電弧、電阻）焊技術的應用和設備發(fā)展迅速，現(xiàn)已有：摩擦縫焊(Friction Seam Welding） 、摩擦攪拌焊(Friction Stir Welding） 、摩擦堆焊(Friction Surfacing)、摩擦插入焊(Friction Plunge)、摩擦切割(Friction Cutting)等等。(3)微處理器及計算機已普遍應用，但距完全的智能控制尚有距離。(4)焊接機器人的應用更為廣泛。(5)小型、微型電阻焊機日趨成熟和普及。21.3 國內點焊機行業(yè)的發(fā)展動向 我國電阻焊技術經(jīng)歷了工頻交流、直流脈沖、三相低頻、次極整流、微機控制和質量監(jiān)控技術水平的提升過程。目前，我國采用
11、微機控制的次極整流的點/縫焊機、帶恒流輸出的質量控制電阻焊機的應用已較為普遍，電阻焊質量控制理論和技術、各種通用及專用電阻點/縫焊機、成套設備的研究和應用已較為普遍和成熟，接近國際先進水平。 但我國逆變電阻焊機、柔性化電阻焊成套設備、電阻焊機的軟開關脈沖調制變換等技術的研究和應用，與國外先進技術相比，與弧焊設備的發(fā)展水平、更新?lián)Q代速度相比，與國民經(jīng)濟發(fā)展的需求相比，仍有很大距離。這些技術在日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達國家的研究已很深入，并在工業(yè)生產中得到普遍的應用；我國逆變電阻焊機的研究處在大專院校、科研單位、少數(shù)有技術實力的企業(yè)所進行的中、小功率實驗研究和少量試生產階段，一些重要的、技術要求較
12、高的企業(yè)需要精密或大功率逆變電阻焊機，到目前為止，大多數(shù)依賴進口，或進口關鍵部件再配套機架、機械部件、加壓系統(tǒng)等組裝。所以說，逆變電阻焊機、柔性化電阻焊成套設備、逆變阻焊機器人，對與我國焊接設備研究單位及生產企業(yè)來說，是一個較大的研究領域，具有很大的市場前景和發(fā)展空間。 1.4 課題的目的與意義 本課題主要要求設計一種工業(yè)用點焊機。此種點焊機主要用在機加車間，對特定焊接件進行點焊，以完成零件的焊接固定。此種設備可以完全取代原有的手工操作，大大提高了零件加工的生產效率。 3通過畢業(yè)設計，培養(yǎng)學生全面綜合運用本學科的基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，具備機電設備開發(fā)和控制系統(tǒng)的設計能力，獲得工程師的基
13、本訓練，提高解決工程實際問題的能力；培養(yǎng)具備更高的綜合素質和更強的應用能力，使能夠運用所學的知識解決工程實際問題，開展研究工作。2 工業(yè)點焊機的分類與組成2.1 點焊機的分類(1) 點焊機按照用途分為：有萬能式（通用式） 、專用式；(2) 點焊機按照同時焊接的焊點數(shù)目可分為：有單點式、雙點式、多點式；(3) 點焊機按照導電方式可分為：有單側的、雙側的；(4) 按照加壓機構的傳動方式可分為：有腳踏式、電動機-凸輪式、氣壓式、液壓式、復合式（氣液壓合式） ； (5) 點焊機按照運轉的特性可分為：有非自動化、自動化； (6) 點焊機按照安裝的方法可分為：有固定式，移動式或輕便式（懸掛式） ； (7)
14、 點焊機按照焊機的活動電極（普通是上電極）的移動方向可分為：有垂直行程（電極作直線運動） 、圓弧行程； (8) 點焊機按照電能的供給方式可分為：有工頻焊機（采用 50 赫芝交流電源） 、脈沖焊機（直流脈沖焊機、儲能焊4機等） 、變頻焊機（如低頻焊機） 。2.2 點焊機的基本組成電阻點焊機一般均由焊接電源、加壓機構、電極、焊接回路、機架、傳動與減速機構和開關與調節(jié)裝置等部件組成。（1）焊接電源 根據(jù)近年來焊接電源的研究熱點,從軟開關電路、功率因素校正、電磁兼容和電磁干擾設計、電路仿真等幾方面的研究闡述了焊接電源的新發(fā)展.指出開發(fā)高效率、低諧波、少電磁污染、自動控制的智能型綠色焊接電源已成為未來焊
15、接電源發(fā)展方向。（2）加壓機構因各種產品要求不同，電阻點焊機上有多種形式的加壓機構。小型薄泊零件多用彈簧杠桿式加壓機構；無氣源車間，常用馬達凸輪加壓機構；而更多采用的是氣壓式和氣液壓式加壓機構。一種用于多點焊機、焊鉗的氣液壓式加壓機構。壓縮空氣進入增壓器，推動活塞前進，利用活塞桿前端面積作為小活塞壓向液壓器，因為油是不可壓縮的，油壓按活塞與活塞兩面積之比提高，通過焊鉗上的小油缸對電極施壓，能獲得很高的電極壓力。這類機構壓力穩(wěn)定、體積小，但結構較復雜，用于 DN5-200 型焊機上（3）電極點焊機專用電機：氧化鋁銅合金電極具有：高硬度（HRB 大于 75），耐磨，不易磨損。高導電率（IACS%：
16、85-95），不粘針，焊點牢固，美觀。高可塑性，易于加工成各種規(guī)格，形狀的電極。5軟花溫度高（大于 800 度），火花小，不炸焊。特別適合點焊：鎳片（帶），鍍鎳片，不銹鋼帶，鋁鎳復合帶，銅片等金屬材料。是電池生產，加工，維修行業(yè)最為理想的電極材料。（4）焊接回路電阻點焊機的焊接回路是指除焊件之外參與焊接電流導電的全部零部件所組成的導電通路。機臂由銅棒制成，交流焊機機臂直徑應小于 60mm，以免電流出現(xiàn)趨表效應的影響。大功率焊機因電流密度提高，電極壓力加大，應相應增大機臂的直徑。焊接回路尺寸常用范圍為 L2001200mm，可調范圍為 400800mm，機臂間距 H5080mm，可調范圍為 10
17、50mm。 電阻點焊用電極是保證點焊質量的重要零件，它的主要功能有： (a) 向焊件傳導電流。 (b) 向焊件傳遞壓力。 (c) 迅速導散焊接區(qū)的熱量。 電阻點焊電極由端部、主體、尾部和冷卻水孔四部分所組成。標準電極（直電極）有五種形式。 通常錐形電極的頂角 120，以利于端面散熱和增強抗變形能力。邊緣要倒圓(R0.75mm)，并要保證焊點壓痕邊緣圓滑過渡，以提高接頭的抗疲勞強度。 為了滿足特殊形狀焊件點焊的要求，往往需要采用特殊形狀的電極(彎電極)。普通彎電極與尾部和主體上刻有水槽的彎電極，目的是使冷卻水流到電極的外表面，以加強電極的冷卻，常用于不銹鋼和高溫合金的點焊。一增大橫斷面的電極，目
18、的是加強電極端面向水冷部分的散熱。 常用電極材料是鋯鈮銅(DJ70)、鉻鋯鈮銅(DJ85)和鈷鉻硅銅（DJ100） 。6（5）機架焊接機架是用鋼板、熱軋型材等多種材料按一定順序焊接而成的框架結構。焊接機架的制造不需要復雜的設備,工期短,成本低,但設計焊接機架卻是一項繁瑣的工作,要考慮桿件的選材、桿件之間的連接方式、焊接桿件的順序等,不僅要滿足強度和剛度的要求,還需機架外形盡量美觀。（6）傳動與減速機構機械傳動機構，可以將動力所提供的運動的方式、方向或速度加以改變，被人們有目的地加以利用。我國古代傳動機構類型很多，應用很廣，除了上面介紹的以外，像地動儀、鼓風機等等，都是機械傳動機構的產物。我國古
19、代傳動機構，主要有齒輪傳動、繩帶傳動和鏈傳動。減速機構的作用是降低電動機的輸出軸的轉速，從而將電動機輸出軸的輸出轉矩放大后作用于轉向輸出軸。減速機構主要有兩種形式：雙行星齒輪減速機構和和蝸輪蝸桿減速機構。（7）開關與調節(jié)裝置對點焊機通斷電進行控制。電流調節(jié)器的作用是：限制最大電流（過大的起動電流、過載電流） ，并使過載時（達到允許最大電流時）思想很陡的下垂機械特性；起動時，能保持電流在允許最大值，實現(xiàn)大恒流快速啟動；能有效抑制電網(wǎng)電壓波動對電流的不利影響。轉速調節(jié)器的作用：能有效地消除轉速偏差，保持轉速恒定；當轉速出現(xiàn)較大偏差時，它能迅速達到最大輸出電壓，輸送給電流調節(jié)器，使電流迅速上升，實現(xiàn)
20、快速響應。73 點焊機工作原理及傳動方案的確定3.1 點焊機工作原理簡述 加工工件簡圖見圖 3-1圖 3-1 工件示意圖3.1.1 點焊機工作流程簡述該點焊機在開始工作時，工件頂緊裝置 1 位于工作臺的上方，將工件安放在工作臺 9 上，同時采用預緊螺栓 10 將工件頂緊，工件頂緊裝置通過氣缸伸展，壓到工件上面，將預緊螺栓加緊，即.將工件固定在工作臺上，1 上升，電極 2 和 7 通過氣缸 3 和 5 的伸展，穿過工件表面的焊接孔，對內部的葉片進行焊接，當焊接一組葉片之后，氣缸 3 和 5 收縮，將電極2 和 7 退出工件的焊接孔，與此同時，電機通過同步帶傳動，轉動主軸，使工件旋轉一定的角度，對
21、下一組葉片進行焊接，重復相同的動作，直至將工件完成81. 工件頂緊裝置 2.電極 3.氣缸 4.機架 5.氣缸 6.同步帶輪 7.電極 8.工件 9.工作臺 10.預緊螺栓圖 3-2 點焊機工作示意圖3.1.2 點焊的工作原理及影響因素焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產生的電阻熱進行焊接的方法稱為電阻焊。電阻焊具有生產效率高、低成本、節(jié)省材料、易于自動化等特點，因此廣泛應用于航空、航天、能源、電子、汽車、輕工等各工業(yè)部門，是重要的焊接工藝之一。一、焊接熱的產出及影響因素9點焊時產生的熱量由下式?jīng)Q定：Q=IIRt（J） （3-1）式中：Q產生的熱量（ J）、I焊接電
22、流（A）、R電極間電阻（歐姆）、 t焊接時間（s）1.電阻 R 及影響 R 的因素電極間電阻包括工件本身電阻 Rw，兩工件間接觸電阻 Rc，電極與工件間接觸電阻 Rew.即 R=2Rw+Rc+2Rew （3-2）當工件和電極一定時，工件的電阻取決與它的電阻率 .因此，電阻率是被焊材料的重要性能 .電阻率高的金屬其導電性差（如不銹鋼）電阻率低的金屬其導電性好（如鋁合金）。因此，點焊不銹鋼時產熱易而散熱難，點焊鋁合金時產熱難而散熱易 .點焊時，前者可用較小電流（幾千安培），而后者就必須用很大電流（幾萬安培）。電阻率不僅取決與金屬種類，還與金屬的熱處理狀態(tài)、加工方式及溫度有關。接觸電阻存在的時間是短
23、暫，一般存在于焊接初期，由兩方面原因形成：1）工件和電極表面有高電阻系數(shù)的氧化物或臟物質層，會使電流遭到較大阻礙。過厚的氧化物和臟物質層甚至會使電流不能導通。2）在表面十分潔凈的條件下，由于表面的微觀不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接觸點。在接觸點處形成電流線的收攏。由于電流通路的縮小而增加了接觸處的電阻。10電極與工件間的電阻 Rew 與 Rc 和 Rw 相比，由于銅合金的電阻率和硬度一般比工件低，因此很小，對熔核形成的影響更小，我們較少考慮它的影響。2.焊接電流的影響從公式（3-1）可見，電流對產熱的影響比電阻和時間兩者都大。因此，在焊接過程中，它是一個必須嚴格控制的參數(shù)。引起電流變
24、化的主要原因是電網(wǎng)電壓波動和交流焊機次級回路阻抗變化。阻抗變化是因為回路的幾何形狀變化或因在次級回路中引入不同量的磁性金屬。對于直流焊機，次級回路阻抗變化，對電流無明顯影響。3.焊接時間的影響為了保證熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內可以相互補充。為了獲得一定強度的焊點，可以采用大電流和短時間（強條件，又稱硬規(guī)范），也可采用小電流和長時間（弱條件，也稱軟規(guī)范）。選用硬規(guī)范還是軟規(guī)范，取決于金屬的性能、厚度和所用焊機的功率。對于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時間，都有一個上下限，使用時以此為準。4.電極壓力的影響電極壓力對兩電極間總電阻 R 有明顯的影響，隨著電極壓力的增大，R
25、 顯著減小，而焊接電流增大的幅度卻不大，不能 影響因 R 減小引起的產熱減少。因此，焊點強度總隨著焊接壓力增大而減小。解決的辦法是在增大焊接壓力的同時，增大焊接電流。5.電極形狀及材料性能的影響11由于電極的接觸面積決定著電流密度，電極材料的電阻率和導熱性關系著熱量的產生和散失，因此，電極的形狀和材料對熔核的形成有顯著影響。隨著電極端頭的變形和磨損，接觸面積增大，焊點強度將降低。6.工件表面狀況的影響工件表面的氧化物、污垢、油和其他雜質增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至會使電流不能通過。局部的導通，由于電流密度過大，則會產生飛濺和表面燒損。氧化物層的存在還會影響各個焊點加熱的不均勻性，引起焊接
26、質量波動。因此徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質接頭的必要條件。二、熱平衡及散熱點焊時，產生的熱量只有一小部分用于形成焊點，較大部分因向臨近物質傳導或輻射而損失掉了，其熱平衡方程式： Q=Q1+Q2 （3-3）其中：Q1形成熔核的熱量、 Q2損失的熱量有效熱量 Q1 取決與金屬的熱物理性能及熔化金屬量，而與所用的焊接條件無關。 Q1=10%-30%Q，導熱性好的金屬（鋁、銅合金等）取下限；電阻率高、導熱性差的金屬（不銹鋼、高溫合金等）取上限。損失熱量 Q2 主要包括通過電極傳導的熱量（ 30%-50%Q）和通過工件傳導的熱量（20%Q 左右）。輻射到大氣中的熱量 5%左右。三、焊接循環(huán)點焊和凸焊的
27、焊接循環(huán)由四個基本階段：121）預壓階段電極下降到電流接通階段，確保電極壓緊工件，使工件間有適當壓力。2）焊接時間焊接電流通過工件，產熱形成熔核。3）維持時間切斷焊接電流，電極壓力繼續(xù)維持至熔核凝固到足夠強度。4）休止時間電極開始提起到電極再次開始下降，開始下一個焊接循環(huán)。為了改善焊接接頭的性能，有時需要將下列各項中的一個或多個加于基本循環(huán)：1）加大預壓力以消除厚工件之間的間隙，使之緊密貼合。2）用預熱脈沖提高金屬的塑性，使工件易于緊密貼合、防止飛濺；凸焊時這樣做可以使多個凸點在通電焊接前與平板均勻接觸，以保證各點加熱的一致。3）加大鍛壓力以壓實熔核，防止產生裂紋或縮孔。4）用回火或緩冷脈沖消
28、除合金鋼的淬火組織，提高接頭的力學性能，或在不加大鍛壓力的條件下，防止裂紋和縮孔。3.2 傳動系統(tǒng)的設計要求點焊機的傳動系統(tǒng)，所用的動力都是電動機，電動機的轉速通常要求不是很高，每分鐘只轉幾轉，就能滿足點焊機工作的要求，因此，它的傳動就需要一套合理的變速系統(tǒng)。13有的點焊機上還采用調速電機，直接無級調速，但這種傳動對電機要求很高，必須防塵、防水等，而且價格比較貴。對于該設計的點焊機的傳動部分的要求有以下幾點：(1)傳動平穩(wěn)由于電極完成焊接任務是在工作臺上進行的，它進行準確的焊接都要求在平穩(wěn)的工作條件下進行。(2)傳動系統(tǒng)結構簡單傳動系統(tǒng)簡單，一方面可以減少功率的消耗，另一方面設備的精度容易達到
29、，同時維修方便。(3)安全裝置考慮到點焊機在工作時候可能出現(xiàn)問題，在設計時應采取安全裝置，在機器發(fā)生故障時，能自動停車或自動報警，以便及時排除故障。由于要適應使用廠家經(jīng)常改變其產品的尺寸需求，充分發(fā)揮設備的潛力，做到一機多用，提高設備的適應能力，因此點焊機電極的位置應當能夠改變以滿足要求。另外，在設計傳動系統(tǒng)考慮到安裝、調試、保養(yǎng)的方便性，要滿足人體工程學的要求，給工人帶來方便，要盡量縮短維修時間，要求便于維修、保養(yǎng)。3.3 傳動方式的確定綜上所述，本點焊機工作臺只需要Z軸的轉動的自由度，點焊機電極部分在工作時需要伸縮運動，根據(jù)目前生產應用中常用到的驅動方式來看，可選用的驅動傳動方式有如下幾種
30、：（a）滑動導軌傳動14這是目前應用很廣泛、也很成熟的一種傳動方式，其形式有多種，這里采用矩形滑動導軌，其特征是:是結構簡單，制造、檢驗和修理方便；導軌面較寬，承載力較大，剛度高，故應用廣泛。但它的導向精度沒有三角形導軌高；導軌間隙需用壓板或鑲條調整，且磨損后需重新調整。(b) 氣缸傳動這種傳動方式具有結構簡單、控制方便的特點；但由于其采用壓縮氣體作為動力，定位精度低，啟停速度慢，往復運動的頻率低。(c) 同步帶傳動它采用步進電機驅動，通過同步帶將電機的轉動傳遞到主軸。同步帶傳動時，傳動比準確，對軸作用力小，結構緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度-2080，v50m/s，P300
31、kw,i=1848圖 3-24282 圖 4-2 步進電機接線圖圖 4-3 步進電機外形圖19 圖 4-4 步進電機矩陣特性圖4.2 氣缸的選擇氣缸：引導活塞在其中進行直線往復運動的圓筒形金屬機件。工質在發(fā)動機氣缸中通過膨脹將熱能轉化為機械能；氣體在壓縮機氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。渦輪機、旋轉活塞式發(fā)動機等的殼體通常也稱“氣缸”。 氣缸的應用領域：印刷（張力控制）、半導體（點焊機、芯片研磨）、自動化控制、機器人等等氣缸的作用：將壓縮空氣的壓力能轉換為機械能，驅動機構作直線往復運動、擺動和旋轉運動。氣缸的分類：直線運動往復運動的氣缸、擺動運動的擺動氣缸、氣爪等。氣缸的結構：氣缸是由缸筒、端蓋
32、、活塞、活塞桿和密封件組成在本點焊機中，其中電極的移動和固定工件的橫梁的移動都是由氣缸20驅動的，根據(jù)設計參數(shù)得知，其中驅動電極移動的氣缸的內徑 d =63mm 行1程 L =135mm 驅動固定工件的橫梁移動的氣缸的內徑 d =125mm 行程12L =600mm 因其在工作過程中，承受的負載很小，因此根據(jù)參數(shù)選擇氣缸。2圖 3-27氣缸采取固氣缸選擇佳爾靈氣動有限公司的產品。 圖 4-5 氣缸的參數(shù)參照圖214.3 同步帶輪的選擇4.3.1 同步帶輪的表示方法梯形齒 圓弧齒圖 4-6 同步帶輪直徑示意圖224.3.2 同步帶輪規(guī)格的選擇圖 4-6 同步帶輪規(guī)格參照同步帶論選用寧波貝遞同步帶
33、有限公司，其型號為：35L-L050 具體參數(shù)表 4-223表 4-2 同步帶輪參數(shù)L050 W=19mm規(guī)格齒數(shù)節(jié)徑外徑檔板外徑型號 輪轂 總寬 透孔 內孔35L35106.12 105.35115.017032-124.3.3 同步帶的安裝方法 a）安裝同步帶時，如果兩帶輪的中心距可以移動，必須先將帶輪的中心距縮短，裝好同步帶后，再使中心距復位。若有張緊輪時，先把張緊輪放松，然后裝上同步帶，再裝上張緊輪。 b) 往帶輪上裝同步帶時，切記不要用力過猛，或用螺絲刀硬撬同步帶，以防止同步帶中的抗拉層產生外觀覺察不到的折斷現(xiàn)象。設計帶輪時，最好選用兩軸能互相移近的結構，若結構上不允許時，則最好把同
34、步帶與帶輪一起裝到相應的軸上。 c) 控制適當?shù)某鯊埦o力。 d) 同步帶傳動中，兩帶輪軸線的平行度要求比較高，否則同步帶在工作時會產生跑偏，甚至跳出帶輪。軸線不平行遠將引起壓力不均勻，是帶齒早期磨損。 e) 支撐帶輪的機架，必須有足夠的剛度，否則帶輪在運轉時就會造成兩軸線的不平行。4.3.4 同步帶運轉時注意事項 a) 同步帶運轉時，嚴禁固體物質軋入齒槽，因為同步帶的抗拉層允許伸長極小，異物軋入時，同步帶在不能伸長情況下會被切斷。b) 帶對電機的拉力比較大，所以必須經(jīng)常檢查電機的緊固螺栓244.4 主主軸的設計4.4.1 選擇主軸的材料軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價廉，對應力集
35、中敏感性較小，應用較為廣泛。常用的碳素鋼有 30、40、45 和 50 鋼，其中以 45 鋼應用最廣。為改善其機械性能，可進行正火或調質處理。合金鋼具有較好的機械性能，但價格較貴。當載荷大，要求尺寸小，重量輕或有其它特殊要求的軸，可采用合金鋼。球墨鑄鐵容易獲得復雜的形狀，而且吸振性好，對應力集中敏感性低，適用于制造外形復雜的軸，如曲軸和凸輪軸等。注意：a）由于碳素鋼與合金鋼的彈性模量基本相同，所以采用合金鋼并不能提高軸的剛度。b）軸的各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強化處理（噴丸、滾壓）對提高軸的疲勞強度有顯著效果。該點焊機中，對軸的要求不是很高，需要承受的力矩也很小，因此
36、，從經(jīng)濟角度考慮，該點焊機軸的材料選擇 45 鋼。4.4.2 初步確定主軸的直徑該點焊機為專用點焊機，由其所加工的工件的軸孔為 24 ，因其mm在工作時，主要是傳動作用，所承受的載荷很小，故根據(jù)結構設計，主軸的最小直徑選擇為 24。mm4.4.3 主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一下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上25安裝零件的類型、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，所以軸沒有標準的形式。設計時，必須針對不同情況進行具體的分析。但是，
37、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。(1) 擬定軸的結構方案：根據(jù)軸上的裝備方案進行軸的結構設計，它決定著軸的基本形式。所謂裝配方案就是預定出軸上的主要零件的裝配方向、順序和相互關系。圖 4-7 軸的結構方案(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：a) 根據(jù)工件的最小軸孔，可取安裝固定螺母的軸段的直徑=24mm。bcd為了保證固定螺母的穩(wěn)定工作，取=16mm。bclb) 固定螺母固定工作轉臺，根據(jù)工作轉臺的尺寸要求，取 d =50mm cd=36mmcdl26圓錐齒輪的左端采用軸肩定位，故試取
38、=50mm。dedc) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求=50mm 并根據(jù)查10表 9-6-1 得；ded初步選擇單列圓錐滾子軸承 30210 =50，故TDdmmmmmm75.2190mmddfgde50d) 同步帶輪的規(guī)格為 36L 系列，根據(jù)該點焊機的承載能力，取=30mm。上段采用緊固螺母固定，選取 M36系列ghd5 . 1同步帶輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按=30mm、查ghdmmlgh3010表 7-1 得：選擇鍵的型號及尺寸為；按 d =50mm 2578lhbcd=36mm 查10表 7-1 得：選擇鍵的型號及尺寸
39、為； cdl25914lhb為了保證滾動軸在工作時有良好的穩(wěn)定性，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，選軸的直徑尺寸公差為 m6。由該點焊機的工作形式，確定軸總軸的長度及整體的結構如圖 3-28。27圖 4-8 主軸的結構圖 該點焊機在工作時，所承受的負載較小，根據(jù)軸的結構設計原則，該軸在能滿足此點焊機所承受的負載要求，即.滿足強度的要求。 4.5 工件定位裝置的確定機械加工時，為使工件被加工表面獲得規(guī)定的尺寸和位置精度要求，必須首先解決工件在機床或夾具中的定位問題。而工件的定位問題可分為兩類，一類是在工件已定位的情況下分析各定位元件所限制的自由度，并最終判斷工件的定位屬于何種定位；另
40、一類是在工件未定位的情況下根據(jù)加工要求，分析應該限制那些自由度，并最終判斷屬于何種定位。該點焊機所加工的工件屬于第一類，即. 在工件已定位的情況下分析各定位元件所限制的自由度，并最終判斷工件的定位屬于何種定位28工件在已定位情況下的定位分析1)分析原理先分析單個定位元件定位時各限制的自由度， 分別將 XYZ 坐標系的原點置于各定位副的接觸中心，三坐標軸的方向自定，但三軸相對方向須符合右手定則且每次分析時三軸方向保持一致，具體分析時，考慮讓工件沿著或繞著三坐標軸移動或轉動，若工件在移動或轉動的同時還能與定位元件保持緊密接觸，則相應方向上的自由度不被限制，反之，則被限制了。單個定位元件定位所限制轉
41、動自由度的作用在組合定位中不變；組合定位中各定位元件單個定位時限制的移動自由度，相互間若無重復，則在組合定位中該元件限制該移動自由度的作用不變；若有重復，其限制自由度的作用要重新分析判斷，方法如下：a)在重復限制移動自由度的元件中，按各元件實際參與定位的先后順序，分首參和次參定位元件，若實際分不出，可假設；b)首參定位元件限制移動自由度的作用不變；c)讓次參定位元件相對首參定位元件在重復限制移動自由度的方向上移動，引起工件的動向就是次參定位元件限制的自由度。根據(jù)所工件的外形特征，采用預緊螺栓 10 和頂緊裝置 1 將工件固定在工作臺上。如圖 3-2 所示，工件安放在工作臺上，頂緊裝置將其定位，
42、然后將預緊螺栓加緊，即.工件固定在工作臺上，以便隨工作臺一起運動，達到加工工件的要求。295 總結1）本文的主要研究內容和結論如下：（a） 分析了影響最終焊接質量的各種因素，對當前的各種流體焊接30技術進行了對比研究，指出了各自技術上的優(yōu)缺點和影響焊接質量的各種相關因素。在此基礎上，提出了步進電動機驅動系統(tǒng)的設計方案。（b） 詳細介紹了各種傳動方式的特征，指出了應用過程中的相關要求，確定了采用步進電機帶通過同步帶帶動主軸旋轉及電極通過氣缸和導軌的相互作用的傳動方案。（c） 對點焊機的關鍵零部件主軸進行了設計及同步帶輪等的選型，并對主軸的具體結構進行了詳細、精確的設計。最后確定了主軸的具體結構。
43、2)對該點焊機的評論：（a） 該點焊機只能加工特定種類的工件，故加工的工件存在局限性。（b） 采用行程可調氣缸配合快速電磁閥，操作方便、焊接速度快、節(jié)約能源、提高生產效率；（c） 采用微電腦控制，可內存焊接規(guī)范數(shù)據(jù)，不同的焊接數(shù)據(jù)存儲在不同的焊接規(guī)范里，非常方便地實現(xiàn)產品的準確焊接；（d）控制器采用數(shù)碼顯示，直觀、操作簡單方便；（e）具有出錯自檢功能，各種異常情況以特定數(shù)字顯示，幫助快速排除異常情況；（f）具有焊接時電壓數(shù)據(jù)檢測功能，輕松的知道焊接時電壓波動情況。（g） 此種點焊機主要用在機加車間，對焊接件進行點焊，以完成零件的焊接固定，在設計時，對工件的安放和卸載工作可以采用機械手來完成，機
44、械手和點焊機的控制系統(tǒng)協(xié)調作用，從而實現(xiàn)全自動的焊接過程。31參 考 文 獻1 趙淮主編.包裝機械選用手冊M.北京：化學工業(yè)出版社，2001: 20-22.2 許成林、彭國勛等編.包裝機械M.長沙：湖南大學出版社，1998: 103-122.3 成大先主編.機械設計手冊（第三版.第 5 卷）M.北京：化學工業(yè)出版社，1994.4 蔡春源主編.機械零件手冊M.北京冶金工業(yè)出版社，1995.10.5 王潤孝，秦現(xiàn)生主編.機床數(shù)控原理與系統(tǒng)M.西北工業(yè)大學出版社，1997.6.326 成大先主編.機械設計手冊（單行本） ，減速器、電機與電器）M.北京：化學工業(yè)出版社，2004.7 任工昌主編.機械原
45、理課程學習指南M.西安：西北大學出版社，2002.8 龔桂義、潘沛霖.機械設計課程設計圖冊M.北京：高等教育出版社，2004.9 濮良貴、紀名剛主編.機械設計M.北京：高等教育出版社，2004.10 周開勤主編.機械零件手冊M.北京：高等教育出版社，2004.11 吳宗澤主編.機械實用手冊M.北京：化學工業(yè)出版社，1988：25-28.12 姜培剛，蓋玉先主編.機電一體化系統(tǒng)設計M.北京：機械工業(yè)出版社，2003.9.13 文懷興，夏田.數(shù)控機床系統(tǒng)設計M .北京：化學工業(yè)出版社，2005.514 江耕華、胡來榕、陳啟松等編.機械傳動設計手冊M.煤炭工業(yè)出版社，1983.15 鄭文緯、吳克堅主
46、編.機械原理M.北京：高等教育出版社，2003.16 成大先主編.機械設計手冊（單行本）機械傳動）M.北京：化學工業(yè)出版社，2004.17 劉超儒，彭福蔭，高政一主編.機械制圖M.北京：高等教育出版社，2001.18 機械設計實用手冊委員會編. 機械設計實用手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2008.4.3319 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室編.理論力學M.北京：高等教育出版社，2002.8.20 單輝祖主編.材料力學M.北京：高等教育出版社，2006. 21王永華.現(xiàn)代電器控制及 PLC 應用技術M .北京：北京航空航天大學出版社22丁學文電氣控制與工程實習指南M 北京：機械工業(yè)出版社23齊樂華
47、工程材料及成型工藝基礎.M 陜西：西北大學工業(yè)出版社 24賈安東焊接結構與生產M 北京：機械工業(yè)出版社25中國焊接協(xié)會焊接手冊：第三卷M 2 版北京：機械出版社26陳祝年焊接工程手冊M 北京：機械工業(yè)出版社致謝經(jīng)過一個學期的努力，畢業(yè)設計到現(xiàn)在已基本完成。在指導老師的指導下，通過對自己所選課題的資料收集、總結和應用，使我對所學的知識有了更深的了解。雖然設計中難免有許多不完善的地方，通過畢業(yè)設計進一步提高了自己的自學和工作能力，為以后的學習和工作打下了基礎。34在此，首先感謝呂桂志老師的精心指導，在畢業(yè)設計進行的整個過程中，包括選題、設計方法及最后定稿都凝聚著呂桂志老師的心血。在整個設計期間為我們指出設計中的缺點和不足，指導我們圓滿地完成畢業(yè)設計。在此向他表示衷心的感謝和崇高的敬意。指導老師學識淵博、治學嚴謹，給我以深深的教誨和鞭策，是我今后工作和生活道路上的楷模。同時感謝其他老師在設計中給予的指導。感謝父母的關心和諄諄教導，使我順利完成三年的學業(yè)。感謝各位專家和教授們在百忙之中評閱本文。
工業(yè)點焊機設計畢業(yè)設計說明書
