張向紅 韓忠義 李自芹

【摘要】本文針對座式焊接變位機設(shè)計進行了闡述，確定了傳動方案，并對旋轉(zhuǎn)部分的箱體及翻轉(zhuǎn)軸進行了詳細說明，達到了設(shè)計要求，為焊接變位機的制造提供了參考。

【關(guān)鍵詞】變位機 ?焊接 ?翻轉(zhuǎn)

【中圖分類號】G718.71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標(biāo)識碼】A ? ? ?【文章編號】2095-3089（2015）11-0224-02

一、引言

在焊接生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會遇到焊接變位及選擇合適焊接位置等問題，針對這些實際問題，人們設(shè)計和研制了焊接變位機，它可以通過工作臺的旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)，使焊縫處于有利位置。焊接變位機往往與焊接操作機配合使用，可以實現(xiàn)焊接的機械化、自動化，從而提高焊接的質(zhì)量和焊接效率。焊接變位機應(yīng)用于化工、鍋爐、壓力容器、冶金等工業(yè)部門的自動焊接系統(tǒng)。

二、變位機性能要求及設(shè)計參數(shù)

焊接變位機應(yīng)具有一定的調(diào)速范圍，穩(wěn)定的焊接運動速度，以及良好的結(jié)構(gòu)剛度;在傳動鏈中，應(yīng)具有反行程自鎖裝置，以免動力源突然切斷或需要立刻停止時，焊件因重力作用而發(fā)生事故造成重大傷害。

主要技術(shù)參數(shù)

載重量 ? ? ? ? ? 18t

最大旋轉(zhuǎn)力矩 ? ?41.08×103 N·m

最大傾斜力矩 ? ? 1500N·m

工作臺旋轉(zhuǎn)速度 ? 0.01～0.25r/min

工作臺傾斜速度 ? 0.2r/min

工作臺傾斜角度 ? 0°～135°

三、 變位機結(jié)構(gòu)設(shè)計

焊接變位機是改變焊件、焊機或焊工位置來完成機械化、自動化焊接的機械裝置，主要由翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)組成。使用這種焊接機械可大大縮短焊接輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人勞動強度，提高焊接質(zhì)量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法優(yōu)點。

1. 變位機選型

焊接變位機按結(jié)構(gòu)形式可分為三種：

（1）伸臂式焊接變位機。其回轉(zhuǎn)工作臺繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并安裝在伸臂的一端，伸臂一般相對于某一轉(zhuǎn)軸成角度回轉(zhuǎn)，載重量較小，整體穩(wěn)定性較差，因此在手工焊中應(yīng)用較多。

（2）座式焊接變位機。其工作臺連同回轉(zhuǎn)機構(gòu)通過傾斜軸支撐在機座上，工作臺以焊速做回轉(zhuǎn)運動，傾斜軸通過扇形齒輪或液壓缸，大都在110°～140°的范圍內(nèi)恒速或變速傾斜。該機穩(wěn)定性好，適用于0.5～50t焊件的翻轉(zhuǎn)變位。

（3）雙座式焊接變位機。該機不僅穩(wěn)定性好，而且如果設(shè)計得當(dāng)，可使焊件安放在工作臺上后，隨工作臺傾斜的綜合重心位于或接近傾斜機構(gòu)的軸線，從而使傾斜驅(qū)動力矩大大減小。因此，重型焊接變位機多采用這種結(jié)構(gòu)。

綜合以上三種焊接變位機的性能，本設(shè)計采用座式焊接變位機。

2.工作臺旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

焊接變位機的旋轉(zhuǎn)運動，采用電動機驅(qū)動，而在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，常設(shè)有蝸桿傳動，使其具有自鎖功能。工作臺的旋轉(zhuǎn)運動應(yīng)該具有較大的調(diào)節(jié)范圍，以便適應(yīng)因工作臺帶動工件翻轉(zhuǎn)時不同的力矩變化。工作臺在旋轉(zhuǎn)進行焊接的時候，旋轉(zhuǎn)速度要平穩(wěn)并且均勻，在最大載荷下的速度波動最好不能超過5%，一旦超過會影響焊接質(zhì)量。另外，工作臺在傾斜時，工作臺的旋轉(zhuǎn)與傾斜運動都應(yīng)該流暢自如，即便在最大的載荷下，亦不應(yīng)該產(chǎn)生抖動，以免造成不必要的麻煩。

a. 傳動方案

焊接變位機工作臺旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳動方案如圖1所示。其旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)由電動機驅(qū)動，通過V帶傳動――第一級蝸輪蝸桿傳動—―第二級蝸輪蝸桿傳動后，帶動工作臺旋轉(zhuǎn)。按工作臺的工作要求應(yīng)該選用Y系列三相異步電動機，額定電壓為380V。電動機的額定功率 為3KW。

圖1 ?18t焊接變位機工作臺旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)傳動方案

b.箱體設(shè)計

箱體工作能力的主要指標(biāo)是強度、剛度和抗振性能。箱體的結(jié)構(gòu)尺寸和大小，決定于安裝在內(nèi)部或外部零件和部件的形狀和尺寸及其相互配置，受力與運動情況等。設(shè)計時應(yīng)使所裝的零件和部件便于裝拆與操作。

箱體采用焊接方式，將各個箱板焊接起來組合成一個完整的焊接工作臺箱體。為了方便蝸桿軸和蝸輪以及其他零件的安裝，箱體上應(yīng)留有安裝口，箱蓋與箱體使用螺釘連接。箱體內(nèi)的蝸輪蝸桿傳動采用脂潤滑，所以這種箱體箱蓋的設(shè)計也為潤滑提供了方便。

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電動機和帶傳動部分安裝在箱體外側(cè)，工作臺翻轉(zhuǎn)時，電動機與箱體一起隨著翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的翻轉(zhuǎn)而翻轉(zhuǎn)，因此電動機應(yīng)固定在箱體上，所以箱體的后箱板向下伸出用于電動機的安裝。

為了實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的連接，應(yīng)設(shè)置一個連接機構(gòu)，所以在左右兩箱板上設(shè)計了法蘭連接機構(gòu)，翻轉(zhuǎn)軸通過該機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)相連接，這樣就實現(xiàn)了工作臺的翻轉(zhuǎn)。

3. 工作臺翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)

a.傳動方案

焊接變位機工作臺翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳動方案如圖2所示。由電動機驅(qū)動，通過V帶傳動、減速器及減速器輸出軸上的齒輪傳動與翻轉(zhuǎn)軸上的扇形齒輪傳動實現(xiàn)工作臺在0-135° 范圍內(nèi)翻轉(zhuǎn)的目的。選用Y系列三相異步電動機，電壓為380V，電動機的額定功率為 。自行設(shè)計蝸桿-圓柱齒輪二級減速器，總

傳動比 。

1-扇形齒輪2-齒輪3-齒輪4-減速器5-V帶轉(zhuǎn)動6-減速機

b.翻轉(zhuǎn)軸設(shè)計

考慮到焊接變位機主要由翻轉(zhuǎn)部分和旋轉(zhuǎn)部分構(gòu)成，而且旋轉(zhuǎn)部分需要跟隨翻轉(zhuǎn)部分共同翻轉(zhuǎn)。為了便于旋轉(zhuǎn)部分的安裝，設(shè)計中翻轉(zhuǎn)軸采用兩個半軸的結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

四、結(jié)束語

在技術(shù)高速發(fā)展的今天，焊接變位機也已悄然成為制造業(yè)的一種不可缺少的設(shè)備，在焊接領(lǐng)域把它劃為焊接輔機。近十年來，這一產(chǎn)品在我國工程機械行業(yè)，有了較大的發(fā)展，并獲得了廣泛的應(yīng)用。使用焊接變位機械可縮短焊接輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人勞動強度，保證和改善焊接質(zhì)量，并可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能。

本文針對座式焊接變位機設(shè)計進行了闡述，確定了傳動方案，并對旋轉(zhuǎn)部分的箱體及翻轉(zhuǎn)軸進行了詳細說明，達到了設(shè)計要求，為焊接變位機的制造提供了參考。

參考文獻：

[1]胡仕明 袁秀坤. 25t焊接變位器設(shè)計分析，重型機械科技，2002年第1期：27-32.

[2]易春生等.30t焊接變位機設(shè)計，機械，2000年第27卷增刊：88-89.