1、1 毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 承重 200 公斤球阀立式焊接变位机的设计 一、 前言 （说明设计或论文的目的、意义，介绍有关概念） 在我国，焊接变位机也已成为制造业的一种不可缺少的设备，在焊接领域把他划为焊接辅机。近年来，这一产品在我国工程机械行业，有了较大的发展，并获得了广泛的应用。使用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间，提高劳动生产率，减轻工人劳动强度，保证和改善焊接质量，并可充分发挥各种焊接方法的效能。随着计算机技术在制造业中的广泛应用，焊接变位机也朝着智能化、多功能化、大型化、集成化、高精度、高可靠度方向 发展。 近十年来，这一产品在我国工程机械行业，有了较大的发展，获得了广
2、泛的应用。就型式系列和品种规格而言，已问世的，约有十余个系列，百余品种规格，正在形成一个小行业 1。 通过设计焊接变位机可以更深入的了解焊接变位机的组成结构和原理，了解焊接变位机的行业背景，加强自身的动手能力和实际操作能力。 1.1 焊接变位机的定义 在我国，焊接变位机是一个年青的产品。由于制造业之间发展水平的差异，很多企业的焊接工位，还没有装备焊接变位机；同时，相关的研究也比较薄弱。迄今为止，没有专门著作去研究它的定义和分类。对它的称呼 也就不可能规范化了 2。同一种设备，不同的企业和不同的人可能有不同的称呼。如：转胎、转台、翻转架、变位器、变位机等。为此，我们需要赋予它一个定义。我们称：用
3、来拖动待焊工件，使其待焊焊缝运动至理想位置进行施焊作业的设备，称焊接变位机。也就是说，把工件装夹在一个设备上，进行施焊作业。焊件待焊焊缝的初始位置，可能处于空间任一方位 3。通过回转变位运动后，使任一方位的待焊焊缝，变为船角焊、平焊或平角焊施焊作业。完成这个功能的设备称焊接变位机。它改变了可能需要立焊、仰焊等难以保证焊接质量的施焊操作。从而，保证了焊 接质量，提高了焊接生产率和生产过程的安全性。 4 1.2 焊接变位机型式及相关概念 焊接变位机的主要机型有： 双立柱单回转式变位机 ； 型双座式头尾双回转型式 ； 型双回转焊接变位机 ； 型双回转焊接变位机 ； 座式通用变位机 。 1.2.1 关
4、于自由度设计的概念 用主自由度设计变位机，可有三种基本型式。 单回转式，其转角为 360 n； 双回转2 式，其转角为一个为 360 n，另一个为 180 360 n；倾翻 -回转式，其转角一个为 360 n，另一个为 （ 0（ 90、 135）。 多自由度产品设计，在上述基本型产品上，增加辅助自由度。 多自由度组合结构设计，把两种或两种已上基本型产品组合设计而成 5。 1.2.2 关于结构设计的概念 单回转式，为了适应不同工件装夹需要，还有三种基本型式，立式、卧式和双座式。双座还分尾架固定和尾架移动两种型式。还有首尾分体、联体式等。 双回转式，为了适应不同工件装夹需要和考虑结构受力合理，也设
5、计有三种基本型式， L 型、 C 型、 H 型（双座双回转式）。 1.2.3 关于功能设计的概念 普通型，回转运动为定速传动。 调速型，至少有一个回转运动设计为 变速传动。 联控型，除具有调速功能外，采用 PLC 和微机控制，使多机和多自由度联动工作。 机器人配套型，作为机器人外部轴使用或参加焊接；或仅做工位变换，不参加焊接 7。 二、 主题 （阐明有关主题的背景、现状和发展方向，以及对这些问题的评述） 本文不是研究国内外焊接变位机发展情况的专著。从上述研究目的出发，在此仅做简介。一般说来，生产焊接操作机、滚轮架、焊接系统及其他焊接设备的厂家，大都生产焊接变位机；生产焊接机器人的厂家，大都生产
6、机器人配套的焊接变位机。但是，以焊接变位机为主导产品的企业，非常少见。 2 .1 国内外焊接变位机发展现状和方向 德国 Severt 公司，美国 Aroson 公司，算是比较典型的生产焊接变位机的企业。德国的 CLOOS、奥地利 igm、日本松下机器人公司等，都生产伺服控制与机器人配套的焊接变位机。以下仅就变位机型式、第一主参数等做些介绍 8。 德国 Severt 公司主要生产 8 种类型的产品，其中 7 种是焊接变位机。每种型式的焊接变位机，按其功能讲，均包括基本型、调速型、 CNC 程控型和机器人配套型等 4 种产品。 S10 型，包括 S10.1、 2、 3、 4 型等 4 个产品系列。
7、即： L 型双回转式、 L 型双回转 升降式； L 型双回转 -倾翻式、 L 型双回转 -倾翻升降式； 2 L 型双回转式、 2 L 型双回转升降式； 2 L 型双回转 -倾翻式、 2 L 型双回转 -倾翻升降式。 S20 型，包括 S20.1、 2 型 2 个产品系列。即：单座单回转式、单座单回转升降式； C型双回转式。 S30 型，包括 S30.1、 2 型 2 个产品系列。即：立式单回转；立式单回转双工位。 S40 型，包括 S40.1、 2、 3、 4、 5、 6、 7 等 7 个产品系列。即：双座单回转分体式；双3 座首尾单回转式； H 型双座双回转式；双座首尾单回转尾架移动式；双座
8、 首尾倾翻尾架移动式；双座 3 轴单回转式；单座滚圈单回转式、双座滚圈单回转尾架移动式。 S50 型：包括 S50.1、 2、 3、 4、 5、 6、 7 型， 7 个多轴（自由度）产品系列。即：立式 3轴单回转双工位式；立式单回转双工位 2倾翻 -回转式（ 5 轴）；立式单回转多工位 2 L 型双回转式（ 5 轴）；立式单回转双工位 2 L 型双回转倾翻式（ 7 轴）；立式单回转双工位 2双座单回转式（ 3 轴）；立式单回转双工位 2 C 型双回转式（ 5 轴）；立式单回转双工位 2卧式单座单回转（ 3 轴）。 S60 型：包括 S60.1、 2 型 2 个产品系列。即：倾翻 -回转式（ 0
9、 90）；倾翻 -回转式（ 90）。 S70 型：包括 S70.1、 2、 3 型 3 个产品系列。即：立式多工位式 4 轴（ 4 自由度）单回转；立式多工位 2倾翻 -回转式（ 6 自由度）；立式 4 工位立式 4 轴单回转。 以上共 33 个产品型式，每种型式都包括上述四种功能的产品，相当于 132 个产品系列。额定负荷为 100dN 10kdN9。 美国 Aroson 公司生产的焊接设备有焊接变位机、操作机、滚轮架等，可称世界之最。这个公司生产的焊接变位机，主要类型为倾翻 回转式、倾翻 回转升降式、双座双回转式，双座单回转式和双座单回转升降式。其承载能力范围为 11 kg 1810 吨
10、10。 手动双回式。 C 系列，型号 C1000、 2000、 4000。承载能力 25 磅 4000 磅。 小型倾翻 -回转式。 LD 系列，型号 LD 60N、 150N、 300N，承载能力分别为 132 磅、 330 磅、660 磅。 倾翻 -回转式，倾翻角度 135。 D、 HD 系列，承载能力 314 磅 7 万磅 倾翻 -回转（换销）定位升降式，倾翻角度 135。 AB 系列（ 30 AB1200），承载能力 4300磅 12 万磅。 倾翻 -回转（齿轮齿条）无级升降式， GE 系列，倾翻角度 135，型号（ GE25 GE3500，承载能力 2500 磅 35 万磅。 倾翻 -
11、回转式，倾翻角度 90， G 系列， G400 G4-MEGA 型，承载能力 4000 磅 400 万磅。 双座双回转式， DCG 系列，最大产品承载能力为 500 吨。 单回转式 HTS 系列， HTS5、 9、 12、 20、 32、 40、 50、 60、 90、 160、 240，承载能力为 500磅 24 万磅。 单回转（齿轮齿条）升降式， HTS- GE 系列， HTS5 GE、 HTS 240GE，承载能力为 500 磅 24万磅 11。 4 德国 LCOOS 公司是国际上生产焊接设备的大型公司之一。生产焊接机器人、焊机等产品。也生产作为焊接机器人外部轴的焊接变位机。在我国，除可
12、见到与焊接机器人系统配套进口的 L 型双回转式、倾翻 -回转式和单回转式变位机外，还生产卧式单坐单回转 WPV、立式单回转 RR502以及各种多轴焊接机器人配套的变位机，如立式多工位 2卧式单回转 R-WPV 2 型（ 3 轴）、立式多工位 2 C 型双回转式 R- WPV2-CD（ 5 自由度）、立式多工位 2倾翻 -回转 GR-WPK 2（ 5 轴）、立式多工位 2倾翻 -回转单回移动转式 GR-WPK 2-CD（ 9 轴）等。这些产品的主参数，最大允许承载能力（ max. admissible load capacity）用 N 表示 12。 日本松下公司也是机器人制造公司。这个公司生产
13、的机器人外部设备 焊接变位机有 12 个系列。他们把传动装置、机座、夹具体等作成了标准模块，集合而成这些产品系列。按轴数和结构型式分类。 1 轴变位机 3 个系列，即：立式单回转、卧式单座单回转、双座单回转式； 2 轴变位机有 5 个系列，即： C、 L、 H、准 L 型双回转式及 2卧式单座单回转式； 3 轴变位机有 3 个系列，即：立式多工位 2立式单回转、卧式多工位 2双座单回转式、 2卧式单座单回转式； 5 轴变位机有 1 个系列，立式多工位 2 L 型双回转式。最大有效负荷（ Max. payload） 200kg、 500kg、1000kg13。 2 2 国内变位机的产品现状和方向
14、 到 2000 年，国内已开发的变位机产品约 70 余品种规格。以下简述这些变位机的基本型式 6 ： 全双回转式。包括 L、 H(双座 )、 C 型双回转式 (BZ2-、 BZ2A-、 BZ2B-、 BZ2D-系列 )。 倾翻 -回转式焊接变位机（ BZ2C-系列）。 单回转式焊接变位。包括三种型式：双座单回转式（ BZ-、 BZ1-、 BZA-、 BZA1-系列）、双座单回转尾架移动式（ BZY-、 BZAY-、 BZA1Y-系列）、单座单回转（立式 BZAL-、 BZL-，卧式 BZW-、BZAW-斜式 BZAX-系列）。 以上基本型产品发展了 17 个系列，主要为普通型，用于手把焊。此外
15、，还有调速型、联控型（ PLC、微机控制）和机器人配套型产品。 与焊接机器人配套用的变位机，开发了十余个品种。包括：工位变换变位机（不参与焊接），如，立式双工位、四工位、八工位变位机，双座单回转式八 工位和倾翻回转式双工位变位机等；与机器人配套焊接变位机（机器人外部轴），如，倾翻 -回转伺服传动式、双座单回转伺服传动式、多轴单回转伺服传动式等 14。 现在我国生产焊接变位机的厂家已经不少，大都不成规模。以变位机为主导产品发展起来的企业，尚未形成。天津鼎盛公司工程机械有限公司、无锡市阳通机械设备有限公司、长沙海普公司、威达自动化焊接设备公司等单位生产的变位机在国内占有较大市场，我们应该向德国的公
16、司5 多引进先进技术，把国内的焊接技术到世界级水平。而已不是仅仅着眼于国内，闭门造车。 三、 总结 （将有关主题进行扼要总 结，提出自己的见解并对其发展方向做一定的展望） 本人认为我国变位机的发展还处于起步阶段，在行业结构链，技术力量，投资力度上，与国外的大国相比较，都处于欠发展阶段，对于此看法，本人总结为以下几点： 1 从行业管理上考虑，任何一个产品产业，都应有完整的类组划分。在焊接领域，如果把焊接工艺装备，与焊机等并列为一大类产品，那么，焊接变位机可以作为焊接工艺装备的一个子类产品。与主机 “焊机”相比，辅机 -“变位机”比主机大、重、贵。把他划为焊接工艺装备的一个子类，更为确切。 2 德
17、国一个小公司，生产的焊接变位机达 100 余系 列。本文给出的型式及功能设计，也有几十个产品系列，并且在我国工程机械行业，得到了发展。与其不相适应的是我国标准。 1991 实施的焊接变位机行业标准，所说的焊接变位机，只有倾翻 -回转式一个系列，在 2000 年标准修改中，也没有根本改变 15。 3 我国焊接变位机的发展和应用，近十年来，工程机械行业带了一个头。首先是大型企业和外资企业应用，外资企业达到了不落地焊接。目前，在股份制企业的技术改造中，逐渐向外资企业看齐，展望未来，我国焊接变位机会得到健康的发展。 四、 参考文献 （根据文中参阅和引用的先后次序按序编排） 1 王 政 ,乔 及森 ,樊
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