三維數(shù)控錫絲點焊機結構設計【全套CAD圖紙+Word說明書】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 分 類 號 密 級 寧寧波大紅鷹學院 畢業(yè)設計 (論文 ) 課題名稱： 三維數(shù)控錫絲點焊機結構設計 分 院： 機械與電氣工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 二一二年 十一月 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 摘要 隨著科學技術的發(fā)展，焊接結構件的應用也顯得越來越頻繁，先進 焊接技術的發(fā)展總是不斷地從新科技的成果中獲得新的起點。目前，數(shù)控錫絲焊接技術在電子科技、計算機技術及機器人的制造中都起著重要的作用。無論在什么情況下，數(shù)控錫絲焊接機要適應焊縫的變化才能提高焊接的水平和質量。我們只有將數(shù)控錫絲焊接機技術和焊接跟蹤技術有效的結合才能更好的推動新科技的發(fā)展，因此數(shù)控錫絲焊接機的設計對于解決這一難題至關重要。 關鍵詞： 焊接技術 機構設計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 of of is of a At in of a In to to of of NC to of so is 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 目 錄 摘要 . 錄 . 1 章 緒論 .程的研究目的及意義 . 課程背景 . 課程簡介 . 意義 .究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 . 11 的概要及作用 . 11 內焊接機的發(fā)展概況 . 11 外焊接機的發(fā)展概況 . 11 接機在我國的應用及發(fā)展趨勢 .課題研究的內容及方法 . 13 要的研究內容 . 13 計要求 . 13 鍵的技術問題 . 14 第 2 章 總體方案機構設計 .計概念 . 15 計原理 . 15 案討論 . 15 第 3 章 數(shù)控點焊機 X 結構及傳動設計 . 向滾珠絲桿副的選擇 . 17 程確定 . 17 定絲桿的等效轉速 . 17 計工作臺質量及負重 . 17 定絲桿的等效負載 . 17 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 定絲桿所受的最大動載荷 . 18 度的選擇 . 19 擇滾珠絲桿型號 . 19 核 . 19 界壓縮負荷驗證 . 20 界轉速驗證 . 21 桿拉壓振動與扭轉振動的固有頻率 . 21 機的選擇 . 22 機軸的轉動慣量 . 22 機扭矩計算 . 23 第 4 章 Y 向結構設計 .送帶的 設計 . 25 動帶的概述 . 25 動帶介紹 . 25 動帶的特點 . 26 動帶分類 . 27 動帶傳動計算 . 27 動帶計算選型 . 27 動帶的主要參數(shù)（結構部分） . 30 動帶的設計 . 33 動帶輪的設計 . 33 機的選擇 . 34 機的分類 . 34 進電機的選擇 . 35 第 5 章 Z 向結構設計 . 軸滾動導軌副的計算、選擇 . 37 珠絲杠計算、選擇 . 38 進電機慣性負載的計算 . 41 第 6 章 送絲機構 .文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 絲機構設計工作原理 . 43 絲滾輪 . 43 絲電動機的選型 . 44 第 7 章 機架的設計 .架的基本尺寸的確定 . 44 子材料的選擇確定 . 45 要梁的強度校核 . 45 總結與展望 .考文獻 . 謝 .文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 第 1 章 緒論 程的研究目的及意義 程背景 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產過程中的自動化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動化水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有自動化生產設備， 用來 提高生產效率，完成工人難以完成的或者危險的工作。 當然，也不排除 的焊接加工過程。我們發(fā)現(xiàn)焊接 技術 已經(jīng)滲透到各個領域并且被廣泛使用。 根 據(jù)資料顯示，我國每年鋼鐵的產量一般在 3 億噸左右，其中有一半以上的鋼 有用到 焊接 技術 加工。我國每年的焊接設備需求量 金額 超過 50 億元。 既然 焊 接 機 能夠這么普遍地應用在各個領域， 它 肯定具備了很大的市場競爭力。 程簡介 目前，市場上存在著各 鐘 各樣的電焊機設備，如： 動埋弧焊機，可以焊接開坡口或不開坡口的對接焊縫、搭接焊縫、角焊縫及容器密封焊。此種焊縫可位于水平面或水平面成 10 度角的斜面上，但是，焊機需要人工輸送 物料 ，而且每次只能焊接一 個點 。 面雙點焊機雖然可以一次加工兩個焊點，但是物料 的輸送依然需要工人手工完成，焊接的人工利用率不高。因此，高質量的焊接不僅有著極好的市場前景，對減少焊接設備進口量、促進我國國民經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。為了解決上述問題，本課題就對三維數(shù)控錫絲焊接機的結構設計做進一步的研究。 本課題主要解決數(shù)控錫絲焊接機 (1)數(shù)控錫絲點焊機移動設計 (2)數(shù)控錫絲點焊機設計 (3)數(shù)控錫絲點焊機設計（ 4）電機的選擇 等各個方面的問題。最后對所選的齒輪 和相關零件 進行強度校核，使之能夠達到要求。 義 通過完成該課 題，設計出 焊接數(shù)控錫絲焊接機，不需要工人輸送 物料 ，焊槍與焊縫都保持垂直，相對于焊縫的焊接速度都恒為同一速度，進而能夠提高在直線段與在波內斜邊段的焊縫成形的一致性，提高 的生產質量。能夠提高焊接的質量，擴大焊機的市場前景。能讓焊接技術走在工業(yè)技術的最前買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 端，推動工業(yè)技術的發(fā)展。 究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 的概要及作用 是印刷電路板（ 它幾乎會出現(xiàn)在每一種電子設備當中。除了固定各種小零件外，設備中的電子零件都是鑲在大小各 異的的。 主要作用就是提供各項零件的電氣連接。 隨著通信、計算機、電子設備的發(fā)展， 的發(fā)展也是突飛猛進。據(jù)資料顯示，全球 的產業(yè)約占電子產業(yè)的 18%， 2001 年全球 值換成人民幣有 3230 億元。在零三年，我國 產值達 500 億元人民幣，產值超越美國越居全球第二。到 2006 年，我國的 產值、產量一度超過了日本，成為 生產第一大國。目前，印刷電路板的設計、加工水平已經(jīng)達到了 徑）， 條寬度和間距），層數(shù)已經(jīng)到達 46 層（富士公司）甚至可能更多，可以說印刷電路板的高科技和高復雜性已經(jīng)達到了一個相當高的水平。但放在眼前的問題是印刷電路板也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，那就是印刷電路板的質量問題。要保證印刷電路板的質量，最關鍵也是最重要的就要提高焊接技術。 內焊接機的發(fā)展概況 目前，國外許多工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)把數(shù)控焊接設備的生產標準化、產業(yè)化，價格相對也有所下降。在近幾年，微電子技術的快速發(fā)展帶動了以 位代表的計算機軟硬件的發(fā)展，焊接機設備也以建立以 為基礎的制造系統(tǒng)為目標，向開放的集成自動化方向發(fā)展。為順應這一趨勢，焊接數(shù)控系 統(tǒng)也由專用的封閉數(shù)控系統(tǒng)向基于 的開放數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展。有些進口的焊接設備只需要操作者輸入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工藝條件他就可自動生成焊接工藝，并且還可以隨著被焊材料、構件的換代，實現(xiàn)在線遠程升級。他們的設備基本都提供了現(xiàn)場總線接口，是國外自動化焊接系統(tǒng)的集成水平顯著提高。在歐美、日本等技術發(fā)達國家，自動化、機器人焊接設備的應用非常普遍，特別是在批量化、大規(guī)模和有害作業(yè)環(huán)境中使用率更高，已形成了成熟的技術、設備和與之配套并不斷升級的焊接工藝。 外焊接機的發(fā)展概況 焊接產品中有許多曲線的焊 接，在我國一般采用手工焊接。手工操作具有一買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 定的優(yōu)勢，但也，存在著人員管理難、工人培訓周期長、生產環(huán)境惡劣、勞動強度大、焊接質量難以穩(wěn)定的保持、容易產生夾雜、氣孔等缺陷、焊接成本高、生產效率低一系列的問題等。為了克服上述種種弊端，焊接科技工作者研究出了多種自動化焊接設備，如仿形焊接機，焊接機器人，三維數(shù)控焊接機等。 近些年來我國焊接技術的整體發(fā)展水平比較好，尤其是逆變式焊機技術現(xiàn)已成熟，正在全國推廣應用。波控、智能及自動、半自動焊接技術快速發(fā)展。自動、半自動氣體保護焊機、埋弧焊機、電阻焊機等產品也邁開了一大步。 2000 年我國點弧焊機器人已達到 980 臺。可是盡管如此，我國的焊接設備還是不能滿足國內工業(yè)的生產需求。 接機在我國的應用及發(fā)展趨勢 我國從 20世紀 80年代開始進行大型機床等機械產品焊接結構的研究， 20 多年來已取得長足的進步。焊接結構已經(jīng)在現(xiàn)代化的數(shù)控機床等大型機床上應用以焊代鑄以焊代鍛的結構設計和制造技術迅速發(fā)展。 在汽車制造工業(yè)方面，隨著我國汽車產量的不斷增加 20 世紀 90 年代開始從國外陸續(xù)引進先進的焊接設備。并在車轉動軸、剎車蹄片、輪圈以及其他部件的制造過程中普遍采用各種先進的焊接工藝，提高 了焊接效率和產品質量。焊接在船舶、汽車、鍋爐、壓力容器制造行業(yè)中也成為主要的生產工藝手段之一 。目 前，已有多種焊接工藝方法獲得各國船級社的認可而被應用于生產。自十一五期間開始進行高效焊接技術的探索以來，至今已取得令人欣喜的成績。 近年來，我國在大型貯罐焊接、球形貯罐焊接、鋁鎂合金料倉焊接等領域中，已成功地開發(fā)應用了自動焊或半自動焊工藝，如球罐全位置自動焊工藝和裝備已在國內開發(fā)成功，它將為進一步推動焊接自動化發(fā)揮重要作用。 在當前，數(shù)控錫絲焊接機的機構設計絕大多數(shù)還是依據(jù)具體的情況來設計專用焊接數(shù)控錫絲焊接 機，稱之為固定結構的傳統(tǒng)數(shù)控錫絲焊接機，其運動特性使特定數(shù)控錫絲焊接機僅能適應一定的范圍 ， 花費成本較大，不利于數(shù)控錫絲焊接機的發(fā)展。 很數(shù)移動焊接數(shù)控錫絲焊接機還有焊縫跟蹤的功能 ,其不足之處就是在焊前必須通過人為的方式 ,幫助數(shù)控錫絲焊接機找到合適的位置并且放好，通過人工將數(shù)控錫絲焊接機本體、十字滑塊等調整到合適的狀態(tài) ,這里所設計的移動數(shù)控錫絲焊接機是有軌移動焊接數(shù)控錫絲焊接機，只是現(xiàn)有的移動焊接數(shù)控錫絲焊接買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 機技術在 焊接中的應用， 還不能滿足要求，而當前的移動焊接數(shù)控錫絲焊接機技術有相當?shù)陌l(fā)展。也就 是說數(shù)控錫絲焊接機的自主性還跟不上工業(yè)發(fā)展的腳步。 未來的發(fā)展趨勢可分為以下三個方面： 2 1 選擇視覺傳感器來進行傳感跟蹤：因為與圖象處理方面相關的技術得到發(fā)展； 2 采用多傳感信息融合技術以面對更為復雜的焊接任務； 3 控制技術由經(jīng)典控制到向智能控制技術的發(fā)展：這也將是移動焊接數(shù)控錫絲焊接機的控制所采用。 課題研究的內容及方法 要的研究內容 在查閱了國內外大量的有關焊接數(shù)控錫絲焊接機設計理論及相關知識的資料和文獻基礎上，綜合考慮焊接數(shù)控錫絲焊接 機結構特點、具體作業(yè)任務特點以及焊接數(shù)控錫絲焊接機的推廣應用，分析確定使用三自由度關節(jié)型焊接數(shù)控錫絲焊接機配合生產工序，實現(xiàn)自動化焊接的目的。 為了實現(xiàn)上述目標，本文擬進行的研究內容如下 : 1 根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)境要求和數(shù)控錫絲點焊機本身的結構特點，確定數(shù)控錫絲點焊機整體設計方案。 2 確定數(shù)控錫絲點焊機的性能參數(shù)，對初步模型進行靜力學分析，根據(jù)實際情況選擇電機。 3 從所要功能的實現(xiàn)出發(fā)，完成數(shù)控錫絲點焊機各零部件的結構設計； 4 完成主要零部件強度與剛度校核。 計要求 1 根據(jù)所要實 現(xiàn)的功能，提出 三維數(shù)控錫絲點焊機的整體設計方案 ； 2 完成 三維數(shù)控錫絲點焊機結構的詳細設計 ； 3 通過相關設計計算，完成電機選型； 4 完成 三維數(shù)控錫絲點焊機結構的三維造型； 繪 制三維數(shù)控錫絲點焊機結構總裝配圖、主要零件圖 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 鍵的技術問題 1 方案選擇 2 整體的支撐架設計（龍門結構及懸臂結構的選擇） 3 機構設計 4 送絲機構 5 工作臺 6 電機選型 7 強度校核 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 第 2 章 總體方案 機構設計 計 概念 整體的支撐架采用龍門結構 在工程中我 們常用的整體支撐架結構有龍門結構和懸臂梁。所謂的懸臂梁就是 梁的一端為不產生軸向、垂直位移和轉動的固定支座，另一端為自由端（可以產生平行于軸向和垂直于軸向的力）。 而 龍門結構通俗地說 就是 一根橫梁連接兩個支腿與地面緊固組成的像一個門框一樣的結構。因為他是雙支撐結構區(qū)別于單支撐和懸臂結構，所以結構特別簡單。 計原理 數(shù)控點焊機的設計應滿足一下幾個條件 首先就是必須 保證工件定位可靠 的可靠性， 為了使工件、 焊槍 與 焊接點 保持準確的相對位置，必須根據(jù)要求的 焊接點 ， 去選擇合適的定位機構 。 再者就是要 有足夠的強度和剛度 除了受到工件、工具的重量，還要受到本身的重量，還受到焊接 槍 在運動過程中產生的慣性力和振動的影響，沒有足夠的強度和剛度 可能會 發(fā)生折斷或 者 彎曲變形， 所以 對于受力較大的進行強度、剛度計算 是非常必要的 。 最后要 盡可能 做到 具有一定的通用性 如果可以 ，應考慮到產品零件變換 的問題 。為適應不同形狀和尺寸的 零件 ， 為滿足這些要求， 可將制成組合式結構，迅速更換不同的部件及附件來擴大機構的使用范圍。 軸采用絲杠傳動 ： 電動機 聯(lián)軸器 滾珠絲杠 縱向電動機 聯(lián)軸器 縱向滾珠絲杠 大托板 X 軸采用絲杠加導軌形式 ： 橫向 電動機 聯(lián)軸器 橫向 滾珠絲杠（導軌） 案討論 懸臂梁 在工程力學受力分析中，比較典型的簡化模型。在實際工程分析中，大部分實際工程受力部件都可以簡化為懸臂梁。龍門結構制作方便，承受負載大，結構穩(wěn)定，工程上廣泛應用。 考慮到上述問題 該課題的整體結構采用龍門結構。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 第 3 章 數(shù)控點焊機 X 結構及傳動設計 表 3支承方式 簡圖 特點 一端固定一端自由 結構簡單，絲桿的壓桿的穩(wěn)定性和臨界轉速都較低 設計時盡量使絲桿受拉伸。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度底，僅僅適用于短絲桿。 一端固定一端游動 需保證螺母與兩端支承同軸，故結構較復雜 ，工藝較困難，絲桿的軸向剛度與兩端相同，壓 桿穩(wěn)定性和臨界轉速比同長度的較高，絲桿有膨脹余地，這種安裝方式 一般用在絲桿較長，轉速較高的場合，在受力較大時還得增加角接觸球軸承的數(shù)量，轉速不高時多用更經(jīng)濟的推力球軸承代替角接觸球軸承。 兩端固定 只有軸承無間隙，絲桿的軸向剛度為一端固定的四倍。一般情況下，絲桿不會受壓，不存在壓桿穩(wěn)定問題，固有頻 率比一端固定要高。可以預拉伸，預拉伸后可減少絲桿自重的下垂和熱膨脹的問題，結構和工藝都比較困難，這種裝置適用于對剛度和位移精度要求較高的場合。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 向 滾珠絲桿副的選擇 滾珠絲桿副就是由絲桿、螺母和滾珠組成的一個機構。他的作用就是把旋轉運動轉和直線運動進行相互轉換。絲桿和螺母之間用滾珠做滾動體，絲杠轉動時帶動滾珠滾動。 設 00快進給速度為 18m/軸箱大概質量為 50作臺大概質量為 80動部件 大概質量為 30作臺最大行程為 300 程 確定 電機與絲桿通過聯(lián)軸器連接，故其傳動比 i=1, 選擇電機 Y 系列異步電動機的最高轉速 g i n ,/1 5 0 0m a xm a x 最大轉矩，則絲杠的導程為 121 5 0 0/1 8 0 0 0/ m a xm a x 取 2 確定絲桿的等效轉速 基本公式 (/ h 最大進給速度是絲桿的轉速 m (1 5 0 012/1 8 0 0 0/m a xm a x h 最小進給速度是絲桿的轉速 m (0 8 絲桿的等效轉速 m )(/()( 212m i a x m 式中取 21 2 故 m i n )/( 0 0)/()( 212m i a x m 計工作臺質量及負重 主軸箱 重 量 9 6 011 工作臺重量 移動部件 重量 定絲桿的等效負載 工作負載是指機床工作時，實際作用在 滾珠絲桿上的軸向壓力，他的數(shù)值用進給牽引力的實驗公式計算。選定導軌為滑動導軌，取摩擦系數(shù)為 K 為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取 課題中取 絲桿所受的力為 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 x 2 1 5 52 2-)2 2(-)2 2( 3a x ）（）（）（0F 其等效載荷按下式計算（式中取 21 ， 12 2n n ） m 1494)( 312211223m i a x 定絲桿所受的最大動載 荷 316 060 )nT(查表：取 表：取 ） 表：取 1） 表：取 1） 查表：取 1） 絲桿的工作壽命為 15000h 由上式計算得 7300N 表 3h 表 3文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 表 3 3 精度的選擇 滾珠絲杠副的精度 對 電氣機床的定位精度 會有影響 ，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，導程誤差對機床定位精度 是 最明顯 的 。一般在初步設計時設定絲杠的任意300程變動量 300V 應小于目標設定定位精度值的 1/3 1/2,在最后精度驗算中確定。，選用滾珠絲杠的精度等級 3級（ 1級精度最高）， Z 軸為 25級，考慮到本設計的定位精度要求 及其 經(jīng)濟性，選擇 軸 精度等級為 3級，級。 擇滾珠絲桿型號 計算得出 則 23) 稱直徑 2選擇 內循環(huán)浮動返向器，雙螺母墊片預緊滾珠絲桿副， 絲桿的型號為 3。 公稱直徑 0桿外徑 鋼球直徑 絲桿底徑 圈數(shù) =3 圈 0 剛度 73N/ m 核 滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓震 動固有頻率，其扭轉剛度影響扭轉固有頻率。承受軸向負荷的滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度 S，絲桿副內滾道 的接觸剛度 承的接觸剛度 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 螺母座的剛度 不同支撐組合方式計算而定。 界壓縮負荷 驗證 絲桿的支撐方式對絲桿的剛度影響很大，采用一端固定一端支撐的方式。臨界壓縮負荷按下列計算： cr m a 式中 性模量 E 鋼 =N/ m） N） =絲桿最小截面慣性距（ 442 )464 wo 式中 絲桿螺紋不封閉長度 作臺最大行程 +螺母長度 +兩端余量 00+148+2088撐距離 u，選取 20入上式計算得出 見 臨界壓縮負荷滿足要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 界轉速驗證 滾珠絲杠副高速運轉時，需驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉速求絲杠的最高轉速： 22230 式中： A= 24 . 210*d2d 位 p=03(Kg/m) 位為 本設計中該值為48/2+300+(6202=440K 取 2K =0.8 推 過計算，得出 04 r ，該值 大 于絲杠臨界轉速，所以滿足要求。 桿拉壓振動與扭轉振動的固有頻率 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度 式中 A 絲杠最小橫截面， 222 ()4A d m m； 螺母座剛度 000N/ m。 當導軌運動到兩極位置時，有最大和最小拉壓剛度，其中， L 植分別為 75000 經(jīng)計算得： m 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 k 式中 滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度 (N/ m)； 螺母座的剛度 (N/ m)； 000 N/ m 絲杠副內滾道的接觸剛度 (N/ m)； 絲杠本身的拉壓剛度 (N/ m)； 軸承的接觸剛度 (N/ m)。 經(jīng)計算得絲杠的扭轉振動的固有頻率遠大于 1500r/滿足要求。 機的 選擇 步進電機 是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉換成旋轉或直線增量運動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機轉軸步 進一個距角增量。電機總的回轉角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應的轉速取決于輸入脈沖的頻率。步進電機具有慣量低、定位精度高、無累計誤差、控制簡單等優(yōu)點， 所以廣泛用于機電一體化產品中。選擇步進電動機時首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率，再者還要考慮轉動慣量、負載轉矩和工作環(huán)境等因素。 機軸的轉動慣量 a、回轉運動件的轉動慣量 328 上式中： d 直徑