崔中慧

摘 要：目前在國際上焊接設(shè)備技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，與國際水平相比，我國的專用、成套焊接設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)水平和管理水平方面都存在一定的差距。焊接設(shè)備的總的發(fā)展趨勢(shì)是向高效、節(jié)能、機(jī)電一體化焊接設(shè)備和成套焊接設(shè)備方面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：壓緊彈簧；工件夾具；滑臺(tái)；電機(jī)力矩

1壓緊彈簧的設(shè)計(jì)

彈簧中徑？覬15，彈簧壓縮10mm時(shí)彈簧力為50N，預(yù)壓縮15mm，彈簧長(zhǎng)度變化為±5mm，則彈簧剛度KF=5N/mm，材料選擇碳素彈簧鋼絲。

根據(jù)材料力學(xué)公式求的：KF=■

其中：G-彈簧材料的剪切彈性模量（取80000G/MP）；n-彈簧的工作圈數(shù)；D-彈簧的中徑；d-彈簧絲截面直徑；

有d=■，初選n=16圈，

則有：d=■≈2.3mm

取d=2.2mm

彈簧剛度：KF=■=■=4.34N

n=15時(shí)，KF=4.62N；

n=14，KF=4.95N；

綜上得到彈簧參數(shù)：

材料為碳素彈簧鋼絲B級(jí)；d=2.2mm；D=15mm；n=14圈；剛度KF=4.95N；壓縮10mm時(shí)彈簧力為49.5N；彈簧原始長(zhǎng)度L=60.8mm。

2 工件夾具

大法蘭與心軸的鏈接：大法蘭通過兩個(gè)力矩銷與軸套固連，軸套通過螺釘再與心軸的連接管固連，這樣大法蘭就完成了在心軸上的定位與夾緊。軸套的結(jié)構(gòu)如圖1所示：

小法蘭裝在風(fēng)機(jī)外殼右側(cè)的定位孔里，法蘭右側(cè)卡上一個(gè)兩半的墊片，然后用一個(gè)大螺母鎖緊，如圖2所示：

圖1 軸套 圖2 小法蘭的安裝

至此工件已經(jīng)完成了在心軸上的定位夾緊，下面對(duì)心軸在機(jī)架上的定位夾緊進(jìn)行設(shè)計(jì)。要求心軸能帶動(dòng)風(fēng)機(jī)外殼繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，心軸軸線位于水平面內(nèi)，在心軸兩端分別安裝軸承部件。

為保證傳動(dòng)件在工作中處于正確的位置，軸承部件應(yīng)準(zhǔn)確定位并可靠地固定在機(jī)體上。設(shè)計(jì)合理的軸承部件應(yīng)保證把作用于傳動(dòng)件的軸向力傳遞到機(jī)體上，不允許軸及軸上零件產(chǎn)生軸向移動(dòng)?？紤]到設(shè)備工作溫度變化不大、兩支點(diǎn)間跨距較小，軸承部件的軸向固定方式采用兩端固定支承。軸承主要受到工件自重產(chǎn)生的徑向載荷，因此軸承選擇為深溝球軸承。軸承支承的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示：

工件安裝采用風(fēng)機(jī)外殼、心軸及軸承整體裝在軸承座中，所以工件安裝在軸承座前，軸承蓋是打開的，軸承套在心軸的軸頭上，加上軸承擋圈、鎖緊螺母及墊圈，然后用天車吊著工件整體把兩端的軸承分別放在軸承座中，最后蓋上軸承蓋。軸承座通過四個(gè)螺釘固定在機(jī)架上。

3 十字滑臺(tái)

十字滑臺(tái)的作用是帶動(dòng)焊槍的移動(dòng)，因此十字滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度就大體決定了焊槍的運(yùn)動(dòng)精度，未得到較高的運(yùn)動(dòng)控制精度，十字滑臺(tái)采用滾珠絲杠副傳動(dòng)。滾珠絲杠傳動(dòng)的特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高、系統(tǒng)剛度好、傳動(dòng)精度高、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)具有可逆性但不能自鎖。使用滾珠絲杠副傳動(dòng)可保證得到較高的運(yùn)動(dòng)控制精度，但是對(duì)于Z方向的垂直滑臺(tái)必須安裝制動(dòng)器，防止運(yùn)動(dòng)結(jié)束后滑塊在自身重力下下滑。轉(zhuǎn)臺(tái)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，加裝減速比為5的行星齒輪減速器，轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)部蝸輪蝸桿減速比為90，所以電機(jī)軸與工作臺(tái)面的減速比為450。工作臺(tái)面上安裝彈性聯(lián)軸器，聯(lián)軸器端部連接處一分為二，與心軸的軸頭端部連接時(shí)，先打開彈性聯(lián)軸器的上部端蓋，把軸裝上后合上上部端蓋并擰上螺釘夾緊心軸。

4 電機(jī)力矩校核

轉(zhuǎn)矩平衡：

Mt-MFf1=0 （1）

垂直力平衡：

MFf1=N1·sin（？琢+？茁）·■ （2）

摩擦力矩：

Mt-N1·sin（？琢+？茁）·■=0 （3）

（3）帶入（1）得：

W=■ （4）

由（2）得：N1=■帶入（4）

解得：W=■

已知d2=25.5mm，螺距t=5mm，f=0.1，

選擇北京和利時(shí)三相混合式86系列步進(jìn)電機(jī)86BYG350BL，保持轉(zhuǎn)矩5N·m，足夠大。驅(qū)動(dòng)器選擇廠家典型適配驅(qū)動(dòng)器SH-30806。

電機(jī)速度校核

步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為n=15～400rpm時(shí)，滑板線速度為：

在線速度為400rpm時(shí)，轉(zhuǎn)矩下降為2.0N·m，

此時(shí)可提升重物為W=47Kg，滿足要求。

轉(zhuǎn)臺(tái)速度校核

步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速：n=15～400rpm，轉(zhuǎn)臺(tái)渦輪蝸桿傳動(dòng)比為90：1，電機(jī)后接5：1的行星減速器，總減速比450：1

最大工件回轉(zhuǎn)半徑：746.7mm

工件邊緣線速度為：vmax=（15～400）·746.7·■KF=5N/mm？琢

=2.6mm/s～69.5mm/s

最小工件回轉(zhuǎn)半徑：284mm

工件邊緣線速度為：

vmin=（15～400）·284·■=0.1mm/s～26.44mm/s

轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為：（15～400）/450=0.033～0.89rpm。