汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含4張CAD圖紙+帶開題報(bào)告+外文翻譯】
汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
中國汽車工業(yè)經(jīng)過60年的發(fā)展，經(jīng)過數(shù)代人的努力從無到有并逐步走向國際化。2009年我國汽車產(chǎn)量突破1379.10萬輛，超過第二名日本和第三名美國產(chǎn)量之和。（日本為793萬輛，美國為570萬輛）。中國已經(jīng)成為了全球汽車生產(chǎn)第一大國。作為汽車制造之中最有代表性的3大工藝(焊裝、油漆、總裝)之一的焊接工藝也得到了長足發(fā)展，逐步達(dá)到國際先進(jìn)水平。在專業(yè)性強(qiáng)、而且有規(guī)則焊道的零件中使用焊接專機(jī)不僅能達(dá)到焊接工藝的要求，而且經(jīng)濟(jì)。為了滿足國內(nèi)外需求，我國汽車制造業(yè)需要大量自動(dòng)化裝備來提高生產(chǎn)效率減輕工人工作量。
本設(shè)計(jì)為汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)備包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。焊接汽車后橋的方法是二氧化碳保護(hù)焊法，焊接長度為270mm，焊接速度可達(dá)到300一500mm/min。本焊接專機(jī)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)包括有焊接小車、床身、絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工件支架、氣缸支架、頂尖等部分。內(nèi)容涉及到氣缸、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、滾珠螺桿等。其中焊接小車是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，小車帶動(dòng)焊搶作直線運(yùn)動(dòng)來完成直焊縫的焊接任務(wù)，而小車是由電機(jī)通過一系列傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)的。出于對(duì)工藝要求和工作效率等多方面因素的考慮，設(shè)計(jì)出了雙焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使之在一次操作可以同時(shí)完成兩道直焊縫的焊接任務(wù)。
關(guān)鍵詞:汽車后橋；焊接專機(jī)；焊接小車；絲杠傳動(dòng)
Abstract
After 60 years development， China's automobile industry has gone from scratch and gradually to the internationalization. In 2009 China has produced more than 13.791 million vehicles. Production more than the sum of Japan and the United States. China has become the world's largest auto production. As the the most representative three process in car manufacturing industry (welding， painting， assembly).The welding technology has also been rapid development， and gradually reached the international advanced level. In professional， and there are regular weld bead parts used in special welding machine not only can meet the requirements of welding process， but also economy. In order to meet the needs of domestic and international， China's auto manufacturing industry needs a lot of automation equipment to improve production efficiency and reduce the workload of workers.
The design of the automobile rear axle straight seam welding machine， including mechanical structure design. Welding vehicle rear axle method is the carbon dioxide welding method， welding speed can reach 0.3 0.5m/min. This welding machine mechanical parts of the design including welding carriage， bed， lead screw transmission mechanism， fixture and other parts. The contents relate to the cylinder， the top， motor， reducer， ball screw， etc.. The welding tractor is the focus of this design， considering the various factors of the technological requirements and the efficiency design double gun movement mechanism， make in one operation can be completed at the same time， two straight seam welding tasks. Motor output speed through the reducer to drive the screw rotation， the screw on the screw nut to drive the car to reach the welding task.
Keywords: automobile rear axle; welding machine; welding car;screw drive
目錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題研究的目的和意義 1
1.2 焊接設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2.1 國內(nèi)焊接設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.2 國外焊接設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 3
1.3 課題研究內(nèi)容及目標(biāo) 4
第2章 汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)整體設(shè)計(jì)方案 5
2.1 汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)工作原理 5
2.2 焊接小車的工作原理及設(shè)計(jì) 6
2.2.1 工作原理 6
2.2.2 焊槍卡緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7
2.2.3 焊槍垂直運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7
2.2.4 弓形滑板的設(shè)計(jì) 8
2.2.5 小車尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9
2.2.6 送絲機(jī)構(gòu)支架的設(shè)計(jì) 10
2.3 電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)的確定 11
2.4 滾珠螺桿滾珠螺母選擇 13
2.5 防塵罩設(shè)計(jì) 13
2.6 工件支架的設(shè)計(jì) 14
2.7 托盤的設(shè)計(jì) 14
2.8 頂尖的選取 15
2.9 汽缸及其尾座的設(shè)計(jì) 15
2.10 床身的設(shè)計(jì) 16
第3章 關(guān)鍵零件校核 17
3.1 滾珠螺桿強(qiáng)度與剛度校核 17
3.1.1 滾珠螺桿強(qiáng)度校核 17
3.1.2 滾珠螺桿剛度校核 18
3.2聯(lián)軸器的選擇與校核 19
3.3減速器的校核 20
3.4鍵的選擇與校核 20
3.5軸承的選擇與校核 21
第4章 結(jié)論 23
參考文獻(xiàn) 24
致謝 25
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汽車后橋直焊縫焊接專機(jī)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc
直焊縫焊接專機(jī)裝配圖.dwg
目錄 ................................... 1 ....................... 1 接設(shè)備國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 ............................... 1 接設(shè)備國外發(fā)展現(xiàn)狀 ............................... 3 接設(shè)備發(fā)展趨勢(shì) ................................... 3 ............................... 4 ............................... 5 5. 進(jìn)度安排 .............................................. 6 ............................................... 7 1 中國汽車工業(yè)經(jīng)過 60 年的發(fā)展 ,期間經(jīng)過數(shù) 代人的努力中國汽車工業(yè)從無到有逐步走向國際化。 2009 年我國汽車產(chǎn)量為 輛，超過第二名日本和第三名美國產(chǎn)量之和。日本為 793 萬輛，美國為 570 萬。中國成為了全球汽車生產(chǎn)第一大國。 [1]作為汽車制造技術(shù)之中最有代表性的 3 大工藝 (焊裝、油漆、總裝 )之一的焊接工藝，也隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展逐步接近國際先進(jìn)水平。 改革開放前中國的汽車焊接生產(chǎn)是以手工操作為主，只有局部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)。生產(chǎn)規(guī)模較小，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性較差，生產(chǎn)質(zhì)量不能得到保證。 20 世紀(jì)80 年代中期 ,隨著改革開放的進(jìn)行，使國內(nèi)的汽車生產(chǎn)廠家 有機(jī)會(huì)了解并引進(jìn)國外先進(jìn)的汽車焊接技術(shù)設(shè)備。新焊接設(shè)備不僅減少了操作者的數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，也提高產(chǎn)品質(zhì)量、滿足高標(biāo)準(zhǔn)要求。 20 世紀(jì) 90 年代以來的技術(shù)引進(jìn)及生產(chǎn)設(shè)備工藝裝備的引進(jìn)使汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)了轎車生產(chǎn)的規(guī)?；鸩?，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)生產(chǎn)起到了重要作用 [2]。 如今在中國汽車行業(yè)焊接設(shè)備是必不可少的，傳統(tǒng)手工焊接已經(jīng)無法滿足如此巨大的中國市場(chǎng)，因此設(shè)計(jì)一款焊接設(shè)備是具有重要意義。 改革開放前中國的汽車焊接生產(chǎn)是以手工操作為主，局部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化 生產(chǎn)生產(chǎn)規(guī)模較小，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性較差。產(chǎn)品的最終結(jié)果表現(xiàn)為駕駛室密封性不能保證、振動(dòng)及噪聲較大、車門間隙不穩(wěn)定、焊裝后的整體尺寸精度得不到保證。但是 ,當(dāng)時(shí)國內(nèi)焊接設(shè)備廠家的開發(fā)攻關(guān)能力很強(qiáng)，在沒技術(shù)、沒資料的條件下，為汽車廠生產(chǎn)出了大量的關(guān)鍵設(shè)備和儀器，為當(dāng)時(shí)汽車工業(yè)的發(fā)展提供了有力的保障。 20 世紀(jì) 80 年代中期，隨著改革開放的進(jìn)行，使國內(nèi)的汽車生產(chǎn)廠家有機(jī)會(huì)了解到國外先進(jìn)的汽車焊接技術(shù)，并將一部分技術(shù)應(yīng)用到了生產(chǎn)中。特別是一汽 2 利用 型改造的機(jī)會(huì) ， 將國外汽車上的成熟技術(shù)用到了我們的產(chǎn)品上來，如將鉚 接螺母全部改為焊接螺母，降低了整車的振動(dòng)和噪聲。車輪輪惘焊接引進(jìn)了國外的液壓伺服式閃光對(duì)焊機(jī)，大大降低了廢品率。較大總成的焊接采用了流水線生產(chǎn)，如車頭焊接采用往復(fù)桿式生產(chǎn)線。自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)、一氧化碳自動(dòng)焊機(jī)、旋弧焊機(jī)、氫弧焊工藝 均用于載貨車生產(chǎn)，國內(nèi)大焊機(jī)廠開發(fā)的多點(diǎn)焊機(jī)質(zhì)量更加穩(wěn)定，這些對(duì)提高汽車生產(chǎn)能力、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度都起到了很大作用。 20 世紀(jì) 90 年代初，一汽與德國大眾合資建設(shè)現(xiàn)代化的轎車生產(chǎn)基地，其焊裝線雖然是國外的二手設(shè)備，但其投入使用后的自動(dòng)化程度、物流方式讓許多從事汽車焊接技術(shù)的人耳 目一新 ,對(duì)現(xiàn)代化汽車生產(chǎn)線有了新的理解和認(rèn)識(shí)。隨后，一汽在其載貨車、輕型車項(xiàng)目中都引進(jìn)了國外的焊接機(jī)器人，其中還有一條無人焊接線，人們切實(shí)體會(huì)到了機(jī)器人焊接技術(shù)不僅僅是減少了操作者的數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度 ,對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、滿足高標(biāo)準(zhǔn)要求也是必不可少的。 20 世紀(jì) 90 年代以來技術(shù)引進(jìn)及生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備的引進(jìn)使汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)了轎車生產(chǎn)的規(guī)?；鸩?，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)生產(chǎn)起到了重要作用 [3]。但這一結(jié)果對(duì)國內(nèi)的焊接設(shè)備生產(chǎn)廠家造成了很大沖擊，國內(nèi)廠家主要在載貨車生產(chǎn)線及轎車配套裝備和單工件焊機(jī)方面做了一些工作 [4]。 與國外相比 ， 從總體上看國內(nèi)焊接生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化水平較低 ， 眾多企業(yè)需要的、中國自有的、 “ 使用量大面廣 ” 的焊接技術(shù)、焊接設(shè)備、焊接材料的水平甚至比尖端焊接技術(shù)更落后于國外。然而，對(duì)于汽車、造船、軌道車輛、電站鍋爐、發(fā)電設(shè)備、重型機(jī)械、工程機(jī)械、集裝箱等行業(yè)的中等以上骨干企業(yè)，在改革開放以來的多次技術(shù)改造中 ， 引進(jìn)了一些國外的先進(jìn)焊接設(shè)備、材料和工藝，焊接生產(chǎn)的技術(shù)水平有了很大的提高 ， 基本上能達(dá)到接近國外同類企業(yè)的水平，能夠生產(chǎn)出國家經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)需要的裝備和產(chǎn)品 ， 只是先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用面、使用的數(shù)量和技術(shù)的先進(jìn) 程度有別于國外的企業(yè)。但是必須看到國內(nèi)還缺少更多的具有自主品牌的先進(jìn)焊接設(shè)備、高端焊接材料和高效焊接工藝技術(shù) ， 目前企業(yè)使用的這些先進(jìn)焊接設(shè)備與材料大多依賴外國進(jìn)口。國內(nèi)焊接生產(chǎn)的這種表面輝煌，技術(shù)空心化的局面是一個(gè)嚴(yán)重的戰(zhàn)略軟肋 [5]-[8]。 3 近年來，汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步非常快，各汽車廠家為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中生存下來，不斷推出具有高技術(shù)含量的新產(chǎn)品。在方式上體現(xiàn)在由過去的壟斷技術(shù)向更高層次即壟斷標(biāo)準(zhǔn)上轉(zhuǎn)變，如不斷提高對(duì)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、振動(dòng)噪聲標(biāo)準(zhǔn)、材料再生利用標(biāo)準(zhǔn)的要 求，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的車 ,其市場(chǎng)空間將越來越小，最終被淘汰出局。 20 世紀(jì)后期，美國首先提出了轎車車身焊裝“ 2程”的概念，即白車身焊后尺寸偏差小于 2一目標(biāo)的提出，對(duì)整個(gè)車身制造技術(shù)的要求大大提高，即制造材料、沖壓件質(zhì)量、工藝精度、焊接工藝方法、物流、焊接生產(chǎn)管理等方面都要有嚴(yán)格的保證措施。計(jì)算機(jī)控制的高自動(dòng)化水平的無人焊裝線在國外先進(jìn)的汽車廠己普遍采用，電弧釬焊工藝取代了一氧化碳電弧焊。如寶馬公司20 世紀(jì) 80 年代初建成的年產(chǎn) 輛 3 系列轎車的焊裝車間 ,全部生產(chǎn)人員僅50 余人“三班生產(chǎn)”，主要從 事質(zhì)檢、維護(hù)和管理工作，上下料為自動(dòng)輸送機(jī)和機(jī)器人，車身物流采用滑撬運(yùn)送，車身全部是機(jī)器人焊接 [9]。 汽車技術(shù)向著節(jié)能、安全、環(huán)保的方向發(fā)展 ,凡是對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、耐久性、操縱穩(wěn)定性、安全性、低排放等方面有利的焊接技術(shù)都將有廣泛的應(yīng)用空間。如現(xiàn)在載貨車廠也要達(dá)到“ 2程”的目標(biāo)，轎車車身的生廠進(jìn)一步提高了要求。據(jù) 司的研究人員介紹 [10]，車身上 600 個(gè)激光焊點(diǎn)用一個(gè)激光頭只需 12 分鐘就可以全部焊完。激光焊出的車身整體性好，對(duì)減振安全都有利，但設(shè)備投資太 大 ,對(duì)零件和維護(hù)人員的要求也很高 ,因此應(yīng)降低成本提高普及率。原有的工藝技術(shù)水平也有待于進(jìn)一步提高，如很多汽車零件中對(duì)擦焊都有相位要求 [7]，國內(nèi)相位摩擦焊技術(shù)不過關(guān)，引進(jìn)國外設(shè)備價(jià)格又非昂貴并且擔(dān)心維護(hù)及改造問題，使得這一工藝的應(yīng)用受到限制。 目前 ,國內(nèi)的焊接裝備生產(chǎn)廠家綜合技術(shù)實(shí)力不足，不具備設(shè)計(jì)制造高水平的套焊裝線的能力。面對(duì)汽車行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)又不允許國內(nèi)的汽車生產(chǎn)廠家用國產(chǎn)裝備進(jìn)行試驗(yàn)，只好成套引進(jìn) ,使得國內(nèi)焊接裝備生產(chǎn)廠家近年來與國外水平的差越來越大，一些較大的焊機(jī)廠連生存都遇到了問題。國內(nèi)汽車焊接 生產(chǎn)水平 4 與國外逐漸接近，而國內(nèi)焊接裝備制造水平與國外差距逐漸加大 [11]，這一矛盾目應(yīng)當(dāng)予以考慮，僅靠國內(nèi)焊機(jī)廠自身的力量難以解決。 對(duì)于汽車后橋殼的生產(chǎn)，由于焊接橋殼各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)均優(yōu)于鑄造橋 [12]，所以世界各國汽車行業(yè)都在逐步淘汰鑄造橋殼 ,而大力推廣焊接橋殼。焊接橋殼主要注意的問題是： (l)橋殼的焊接所用材料應(yīng)具有良好的焊接 性； (2)橋殼焊縫的布置應(yīng)有利于減少焊接應(yīng)力及變形； (3)橋殼焊接件的技術(shù)要求應(yīng)該合理； (4)橋殼每條焊縫的焊接接頭形式，位置和尺寸應(yīng)能滿足 焊接質(zhì)量要求； 后橋是汽車的關(guān)鍵部件之一，受力復(fù)雜 ,它不但承重和傳力，還承受巨大的動(dòng)載荷和靜載荷所形成的彎矩和扭矩 [13]，為此要求后橋有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性在眾多焊縫中，尤其是橋殼與半軸套管的對(duì)接焊縫是關(guān)鍵焊縫，橋殼的焊接質(zhì)量是直接關(guān)系到汽車的行駛安全和乘客及司機(jī)的生命，因此保證后橋的焊接質(zhì)量是十分重要的。 以前后橋殼均采用焊條電弧焊來進(jìn)行焊接 ,需焊接兩遍如圖 1 圖 2，焊接速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接質(zhì)量差。而后橋殼焊接總成的質(zhì)量直接影響到后橋裝配總成的整體質(zhì)量 ,焊縫成形良好、水壓和密封試驗(yàn)、力學(xué)性能等各項(xiàng)技 術(shù)指標(biāo)全部滿足技術(shù)要求的后橋殼，可避免車橋在運(yùn)行過程中產(chǎn)生異響、漏油等現(xiàn)象 [14]。反之就可能出現(xiàn)異響、漏油、甚至殼體斷裂等質(zhì)量問題。而且焊條電弧焊工藝勞動(dòng)強(qiáng)度大 ,不易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化，嚴(yán)重制約了后橋生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。為此，采用適合微型汽車后橋生產(chǎn)的新式焊接工藝，在生產(chǎn)中引入 體保護(hù)焊 [11]，提高了后橋焊接的整體性能，并實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn) [15]-[18].。 5 圖 1下殼體焊接示意 圖 圖 1軸套管及殼體焊接示意圖 （ 1）根據(jù)技術(shù)要求完成設(shè) 計(jì)。 （ 2）根據(jù)設(shè)計(jì)，利用 件完成裝配圖與相關(guān)主要零件圖的繪制。 （ 3）最后，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫。 6 5. 進(jìn)度安排 步驟 周次 工 作 內(nèi) 容 安 排 1 1 查閱資料，概述國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展情況，完成開題報(bào)告撰寫，外文文獻(xiàn)翻譯。 2 5 周 討論設(shè)計(jì)方案。 3 6 周 對(duì)焊接專機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 4 7 周 繪制裝配圖。 5 8 繪制并完成總裝圖。 6 10 周 繪制部件圖。 7 11 周 繪制主要零件圖。 8 12 周 完成全部圖樣。 9 13 周 對(duì)重要零件 進(jìn)行校核計(jì)算。 10 14 撰寫設(shè)計(jì)論文。 11 16 周 完成設(shè)計(jì)論文。 12 17 周 整理答辯材料。 13 18 周 畢業(yè)答辯。 7 [1] 余躍 . 中國汽車出口壁壘難破 [J]. 中國經(jīng)營報(bào) , 2011,2057： 4. 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