毕业设计4T焊接滚轮架工程设计.docx

毕业设计4T焊接滚轮架工程设计.docx

《毕业设计4T焊接滚轮架工程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计4T焊接滚轮架工程设计.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业设计4T焊接滚轮架工程设计

摘要

焊接装备就是在焊接生产中与焊接工序相配合，有利于实现焊接生产机械化，自动化，有利于提高装配焊接质量，促使焊接生产过程加速进行的各种辅助装置和设备。

焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊接旋转的变位机械。

焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。

焊接滚轮架按结构形式分为两类：

第一类是长轴式滚轮架。

第二类是组合式滚轮架。

本文主要对组合式小型焊接滚轮架进行设计，并对轴、键等主要构件进行了校核。

结果表明各主要部件符合要求。

该滚轮架结构简单，使用方便灵活，对焊件的适应性很强。

设计中充分的考虑了滚轮架的合理性和经济性等因素。

关键词：

焊接工装夹具滚轮架

Smallweldingrollerstand

Abstract

Weldingequipmentisamachinewhichisusedinweldingproductionandweldingprocesses,anditisconducivetoweldingproductionmechanizationandautomation,toimprovingassemblywelding-quality.Thenitcouldpromptetospeeduptheprocessofweldingproductionofthevariousassistivedevicesandequipment.WeldingrollerisusedinitiativeandweldingpiecesofthewheelbetweentheMountrelaydrivenweldingrotatingmechanicaldeformation.Weldingrollerstandsforthemainpiecesoftubeweldingandweldingassembly.Weldingrollerstandingbystructuralformisdividedintotwocategories:

thefirstcategoryislongaxis-wheelframe.,thesecondcategoryismodularrollerframe.Inthispaper,4000kgofmodularT-weldedwheelforthedesign,aswellasaxial,bondandothermaincomponentofchecking.Theresultsshowedthatthemaincomponentstomeettherequirements.Therollerframestructureissimple,flexible,adaptiveweldedpiecesofastrong,whichisthemostwidelyusedformofthestructure.Anditcouldbefullyconsideredtherollerframereasonableandeconomic,andotherfactors.

KeyWords：

weld;frockclamp;turningrolls

第一章方案的选择和确定

1.1滚轮架简介

随着焊接生产技术的高速发展，对焊接生产的机械化和自动化提出了越来越高的要求，焊接机械设备的需求量也越来越大。

焊接滚轮架设备正是为满足市场需要而设计生产的。

它是借助焊件与主动滚轮间的摩擦力来带动圆筒形焊件旋转的机械装置，主要用于圆筒形焊件的焊接与装配。

焊接滚轮架是借助主动滚轮与工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊接变位机械。

它主要应用于筒形工件的纵向焊缝,环向焊缝的装配和焊接作业,也可以在焊接滚轮架上进行修整,割孔及探伤等作业。

滚轮架是容器生产中最常用的一种工艺装备。

焊接滚轮架按结构形式分为两类。

第一类是长轴式滚轮架,主动滚轮装置一根有电动机驱动，从动轮装在另一公共轴，滚轮中心距一般是可调节，适用于焊接薄壁，长度大的筒形工件。

第二类是组合式滚轮架，主动滚轮架与从动滚轮架各自独立，可根据工件的长度任意组合，使用方便、灵活、适应性强。

是目前应用最广一种的滚轮架。

1.2滚轮架结构特点

1）可根据焊件的重量、长度任意组合，使用方便、灵活；

2）在规定的范围内自动调节滚轮中心距，适用不同直径的焊件，圆筒体焊件放置平稳；

3）采用可控硅供电直流电动机驱动，无级调速，焊速范围大，速度稳定；

4）适用性强，使用广泛；

5）采用组合式滚轮，钢轮外包橡胶，传动平稳，摩擦力大，寿命长；

6）对工件轮压小，可避免工作表面产生冷作硬化。

1.3焊接滚轮架的设计

焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊接旋转的变位机械。

焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。

若对主、从动滚轮的高度作适当调整，也可进行锥体、分段不等径回转体的装配与焊接。

对于一些非圆长形焊件，若将其装卡在特制的环形卡箍内，也可在焊接滚轮架上进行装焊作业。

为了焊接不同直径的焊件，焊接滚轮架的滚轮间距应能调节。

调节方式有两种：

一种是自调式的；一种是非自调式的。

如图1-1，1-2

图1-1自调式焊接滚轮架

图1-2非自调式焊接滚轮架

焊接滚轮架按结构形式分为两类：

第一类是长轴式滚轮架（如图1-3）。

滚轮沿两平行轴排列，与驱动装置相连的一排为主动滚轮，另一排为从动滚轮。

长轴式滚轮多是用户根据焊件特点自行设计制造的，市场可采用的定型产品很少

图1-3长轴式滚轮架

第二类是组合式滚轮架（如图1-4），它的主动滚轮架，从动滚轮架，混合式滚轮架都是独立的，使用时可根据焊件的重量和长度进行任意组合，其组合比例也不仅是1与1的组合。

因此，使用方便灵活，对焊件的适应性很强，是目前应用最广泛的结构形式。

图1-4组合式滚轮架

1.4组合式滚轮架特点

1）主从动滚轮架各自独立，可根据焊件的重量，长度任意组合，使用方便灵活滚轮架靠滚轮对的自由摆动或靠丝杠的调节作用在规定范围内调节滚轮中心距，适用不同直径的焊件，圆筒体焊件放置平稳

2）可无级调速，焊速范围大，速度稳定。

3）为了便于调节滚轮架之间的距离，以适应不同长度焊件的装焊要求，有的滚轮架上还安有机动或飞机动行走机构，沿轨道行走，调节相互之间的距离。

焊接滚轮架多采用直流电动机驱动，降压调速。

这种方式沿用已久，技术很成熟，电动机的机械特性较硬，启动力矩较大，是目前滚轮架使用最广的拖动调速方式。

缺点是电动机结构复杂，调速范围较窄，一般恒转矩的调速范围为1：

10左右低速时的速度不够稳定，有爬行现象。

也有滚轮架是采用交流异步电动机拖动，变频调速。

近几年随着晶体管变频器性能的完善以及价格的下降，采用交流电动机驱动，变频调速的滚轮架也日趋增多。

其优点是调速范围宽，可达1：

20，转动平滑性好，低速特性硬。

缺点是低速段过载倍数降低较大，变频电源的价格也较高。

但随着电动机额定功率的增加，价格上升则相对平缓，所以在重型焊接滚轮架上，采用交流异步电动机拖动和变频调速较为适合。

本次设计的焊接滚轮架吨为4吨，采用直流电动机。

为是焊接滚轮架的滚轮间距离调节更为方便，机动性更强，组合更加便利，采用单独驱动的焊接滚轮架日益增多。

但是每一主动滚轮均由一台电动机驱动时，应解决好个滚轮之间的同步问题。

由于制造工艺，材料性能等因素的影响，其额定转速实际上并不一致，因此，要把实测数据较为接近的一组电动机做为焊接滚轮架的拖动电动机。

另外，对重型焊接滚轮架，还应考虑以测速发电机为核心的速度反馈装置来保证各滚轮转速的同步。

焊接滚轮架的金属滚轮多采用铸铁和合金球磨铸铁制作，其表面热处理硬度约为50HRC，滚轮直径多在200~700mm之间。

国外滚轮架品种很多，系列较全，承载量1~1500t，使用焊件直径1~8m的标准组合式滚轮架（即两个主动轮座与两个从动轮座的组合）均成系列供应。

其滚轮线速度多在6~90m／h之间无极可调有的还有防止焊件轴向窜动的功能。

我国已有不少厂家生产焊接滚轮架，最大承载量已达400t，适用焊件直径可达6m，滚轮线速度多在6~60m／h之间无级调速。

防轴向窜动的滚轮架已有生产，但性能质量尚待提高。

我国在1990年颁布了焊接滚轮架的行业标准（ZBJ/T33003-1990）中规定：

主动滚轮的圆周速度应在6－60m/h范围内无级可调，速度波动量按不同的焊接工艺要求，要低于±5％~±10％，滚轮转速应稳定、均匀，不允许有爬行现象。

按GB150规定制造的筒体类工件在防轴向窜动滚轮架上进行焊接时，在整个焊接过程中允许工件的轴向窜动量为±3mm。

传动机构中涡轮副齿轮副等传动零件，应符合国标中的8级精度等级。

1.5结构设计

结合所设计壳体的实际尺寸，工装采用非自调式滚轮架。

非自调式焊接滚轮架是利用主动滚轮与焊件之间的摩擦力带动焊件旋转的一种焊接变位机械，可根据工件直径大小不同，移动滚轮组，调节滚轮中心距。

非自调式焊接滚轮架结构形式如图1-5所示。

图1-5非自调式滚轮架

1.底座2.滚轮架3.蜗杆减速器4.电动机5.联轴器6.无级变速器7.滚轮调节装置

1.6关于滚轮架轴向窜动的问题

如果滚轮和焊件都是理想的圆柱体，且各滚轮尺寸一致，并且其转动轴线都在同一水平面内并与焊件轴线平行时，放在滚轮架上的焊件是不会产生轴向窜动的，这是理想情况。

但实际上是不可能做到的，尤其是焊件就不可能做到理想中的圆柱体。

多次试验证明将主、从滚轮架在水平和轴向上的位置找好，固定下来，下次再用时仍会窜动。

即便是同一个焊件，此时调整后已不再窜动，但换个方向旋转或将该焊件吊起移动位置后再放到滚轮架上，该焊件又会窜动了，更不用说换另外一个焊件了。

国内一些工厂采用在焊件端头硬顶的办法，这种办法对设备和焊件都有损害，实属无奈。

国外制作的防窜滚轮架，虽能满足要求，可惜价格较昂贵。

理论和实践都证明：

影响焊件做轴向窜动的主要原因是滚轮各轴线与焊件轴线的平行度。

因此，在制造和使用焊接滚轮架时，首先要尽量做到：

①主、从滚轮架都位于同一中心线上。

②各滚轮的轴线都在一个水平面内且相互平行。

③滚轮间距相等。

实际上，焊件在滚轮架上的轴向窜动，其焊件本身是在作螺旋运动，如能采取措施，把焊件的左旋及时地改为右旋或将右旋改为左旋，直至焊件不再作螺旋运动为止。

[9]

目前，已有三种执行机构可完成此任务：

（1）顶升式执行机构　从动滚轮架的一侧滚轮可以做升降运动，使焊件轴线发生偏移，同时也使焊件自重产生的轴向分量发生变化。

这种调节方式其优点是调节灵敏度较高，缺点是制造成本高，体积大。

（2）偏移式执行机构　从动滚轮架的两侧滚轮沿其垂直中心线可做同向偏移，以此改变滚轮与焊件的轴向摩擦分力。

这种调节方式其优点是灵敏度高，但最大的缺点是对滚轮的磨损太大。

（3）平移式执行机构　从动滚轮架的两侧滚轮可以同时垂直于焊件轴心线做水平移动，从而达到调节焊件轴心线以及调节滚轮轴线夹角的目的。

这种调节方式其优点是稳定性好，制造成本低，结构简单，不占用额外的安装空间。

1.7传动方案设计

确定焊接滚轮架方案时，其合理性和经济性是主要考虑的因素。

当焊件的焊接方法及工艺确定后，所选夹具结构，首先要能保证焊接工艺的实施。

同时，焊件结构尺寸以及组成焊件坯料的制作工艺和制造精度，则是确定夹具定位方法、定位基准和夹紧机构方案的重要依据。

除此之外，还应考虑经济上的因素，使夹具的制造、使用费用最低而取得的经济效益最大。

由于上述各因素都不是孤立存在的，它们之间往