40T焊接滚轮架设计说明 毕业设计

1绪论1.1 焊接设备概述焊接机械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。

这里称之为辅助装置和设备是为了与焊机相区别。

焊机是焊接过程中的核心装备，它包括焊接电源，焊接控制箱，焊接机头等，有自己的独立系统，不属于焊接机械装备的范畴。

而焊接机械装备相对焊机处于辅助的地位，是配合焊机进行焊接生产的装置和设备。

它包括的范围较广，按用途分，主要有焊接工装夹具、焊接变位机械和焊接输送机械三个方面，其次还有导电装置、焊剂输送与回收装置、坡口准备及焊缝清理精整装置等。

他们又是焊接机械装备的从属装置。

焊接机械装备可分为四大类：1.焊接工装夹具2.焊接变位机械3.焊接输送机械4.其他从属装置。

其中：（1）焊接工装夹具（按动力源分类）可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、磁力夹具、电动夹具、真空夹具和混合式夹具；（2）焊接变位机械可分为：焊工变位机械、机变位机械、焊件变位机械，其中焊件变位机械可分为：焊接变位机、焊接回转台、焊接翻转机、焊接滚轮架；（3）焊件输送机械可分为：上料装置、配料装置、卸料装置、传送装置、各种专用吊具；（4）其他从属装置可分为：导电装置、焊剂输送与回收装置、焊丝清理及盘丝装置和埋弧焊焊剂垫等。

焊机变位机械是改变焊接机头空间位置进行焊接作业的机械设备。

它主要包括焊接操作机和电渣焊立架。

焊接操作机的结构形式很多，使用范围很广，常与焊件变位机械相配合，完成各种焊接作业。

若更换作业机头，还能进行其他的相应作业。

焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械设备。

使用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间，提高劳动生产卒，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。

焊接变位机械的分类及各类所属设备如下：焊件变位机械：焊接变位机、焊接滚轮架、焊接回转台、焊接翻转机；焊机变位机械：焊接操作机、电渣焊立架；焊工变位机械：焊工升降台。

各种焊接变位机械都可单独使用，但在多数场合是相互配合使用的，它们不仅用于焊接作业，也可用于装配、切割、检验、打磨、喷漆等作业。

1.2焊接工装夹具概述焊接工装夹具是将焊件准确定位并夹紧．用于装配和焊接的工艺装备。

在焊接结构生产中，装配和焊接是两道重要的生产工序，根据工艺通常以两种方式完成这两道工序，一种是先装配后焊接；一种是边装配边焊接。

我们把用来装配以进行定位焊的央具称做装配夹具；专门用来焊接焊件的夹具称做焊接夹具；把既用来装配又用来焊接的夹具称做装焊夹具。

它们统称为焊接工装夹具。

焊接工装夹具按动力源分为七类：电动夹具、真空夹具、磁力夹具、液压夹具、气动夹具、手动夹具一个完整的夹具，是由定位器、夹紧机构、夹具体三部分组成的。

在装焊作业中，多使用在夹具体上装有多个不同夹紧机构和定位器的复杂夹具(又称为胎具或专用夹具)。

其中，除夹具体是根据焊件结构形式进行专门设计外，夹紧机构和定位器多是通用的结构形式。

1.2.1焊接工装夹具的特点焊接工装夹具的特点，是由装配焊接工艺和焊接结构的形式决定的，与机床夹具比较有如下特点：（1)由于焊件一般由多个简单零件组焊而成，而这些零件的装配和定位焊，在焊接工装夹具上是按顺序进行的，因此，它们的定位和夹紧是一个个单独进行的。

而机床夹具是对一个待机械加工的整体毛坯进行一次定位和夹紧。

（2)在焊接过程中，零件会因焊接加热而伸长或因冷却而缩短，为了减少或消除焊接变形，要求工装夹具能对某些零件给予反变形或者作刚性的夹固；为了减少焊接应力，又要允许某些零件在某一方向可以自由伸缩。

因此，焊接工装夹具不是对所有的零件都作刚性的夹固。

机床夹具则不然，除少数加工长件的夹具，如加工光杆用的顶尖，要考虑工件机械加工时的热变形对其作游动夹固外，夹具均对工件作刚性夹固。

（3)对机床夹具而言，加工后的工件，尺寸减小，重量减少，更便于从夹具上取下。

对焊接工装夹具而言，装焊完的结构，尺寸增大，重量增加，形状变得复杂，增加了从工装夹具上卸下的难度。

（4)对用于熔焊的夹具，工作时主要承受焊件的重力、焊接应力和央紧力，有的还要承受装配时的锤击力；用于压焊的夹具还要承受顶锻力。

而机床夹具主要承受工件的部分重力和切削力，且此切削力远远小于焊接工装夹具所承受的各种力。

（5)与机床夹具不同，焊接工装夹具往往是焊接电源二次回路的一个组成部分，因此绝缘和导电是设计中必须注意的一个问题。

例如，在设计电阻焊用的夹具时，如果绝缘处理不当，将引起分流，使接头强度降低。

但对机床夹具而言，除电加工所用夹具外，不存在导电的问题。

焊接结构件的种类繁多，形状尺寸各异，焊接过程的要求也不尽相同，与之相匹配的焊接工装为适应焊件的需要在形式，工作原理及技术要求上也有很大的差别。

为了适应技术管理工作的需要，便于掌握各类焊接工装的工作特点和设计基本方法，就必须先对焊接工装进行分类。

1.2.2焊接工装夹具的分类可以按用途与应用范围对常见焊接机械进行分类按用途分类：（1）装配用工艺装备。

这类工装的主要任务是按照工艺要求，把待焊工件的零部件按照相互之间的位置准确的固定下来，然后再进行定位点焊，而不直接参与正式的焊接工作。

这类工装称为装配定位焊夹具，它包括各位定位器，夹紧器，推拉装置，组合夹具和装配台架。

（2）焊接用工艺装备。

这类工装专门用来焊接已经经过点焊固定好的工件。

如各类焊接专机，龙门式，悬臂式，平台式，爬行式等。

（3）装配焊接工艺装备。

这类工装既能完成整个焊件的装配，又能完成焊缝的焊接工作。

这类工装通常是专用焊接机床或自动焊接装置，或者是装配焊接的综合机械化装置，如一些自动焊接生产线。

实际生产中一个焊件如果要完成焊接工作，单单依靠一个工装一般是难于完成的，而是需要许多种焊接工装的配合使用，这样才能达到焊接过程的机械化和自动化。

按应用范围分类（1）通用焊接工装。

目前国家针对焊接工艺中的需求已经指定了很多的标准，如滚轮架行业的JB/T 9187标准等。

所谓通用焊接工装，既是指已经标准化且有较大适用范围的工装。

这类工装一般无须调整或稍加调整，就能适用与不同工件的装配或焊接工件。

（2）专用焊接工装。

只适用与某一特定类型的工件的装配或焊接，一般不能通用。

这类焊接工装一般应按需求来设计，或者在专门厂家协商定做。

（3）柔性焊接工装。

指可以通过调整自身的尺寸来适应一定形状和尺寸变化的焊接工装。

此外还有按动力装置分类，按焊接方法分类等，再次就不详细说明了。

1.3焊接滚轮架概述1.3.1焊接滚轮架的作用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。

焊接滚轮架的使用能大大提高焊缝质量，减轻劳动强度，提高生产效率。

1.3.2焊接滚轮架的分类焊接滚轮架按照调节方式分，有两种类型：一种是自调式的；一种是非自调式的。

自调式的可根据焊件的直径自动调整滚轮的间距,如图1.1；图1.1 自调式焊接滚轮架非自调式滚轮架是通过调节支架上的滚轮座来调节滚轮的间距的，如图1.2。

图1.2 非自调式焊接滚轮架电焊机行业总体经济运行良好，生产、销售和经济效益呈逐年上升趋势。

所以，该课题的研究是焊接滚轮架按结构形式分为两类：第一类是长轴式滚轮架。

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。

第二类是组合式滚轮架，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。

1.3.3焊接滚轮架的发展现状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的标准组合滚轮架均成系列供应，滚轮线速度多在6—90m/h之间无极可调，有的还有防止轴向窜动的功能。

我国已有不少厂家生产焊接滚轮架，最大承载量达到400t，适用焊件最大直径达到6m，滚轮线速度多在6—60m/h之间无极可调，防轴向窜动滚轮架已有厂家生产，但质量仍有待提高1.4课题背景1.4.1本课题研究的目的和意义本课题来自于生活实践，焊接滚轮架是借助焊件与主动滚轮间的摩擦力来带动圆筒形（或圆锥形）焊件旋转的装置，是一种焊接辅助设备。

特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。

多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，焊接滚轮架从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。

同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。

滚轮架行业目前存在的问题是：⑴新产品开发力度小，品种少,大多为相互仿制的状况。

⑵一些技术含量低的同类产品处于低水平、低价格的竞争，使企业陷入利润极低的状况，很难再自我发展。

⑶有较强综合实力，能为推动行业发展，在行业自律中发挥积极作用的企业少。

⑷行业整体协调能力差。

但是从对有代表性的近百家企业长期调查情况看，相当必要的。

1.4.2本课题的主要研究内容⑴根据焊接工艺要求，设计小型焊接滚轮架.⑵绘制出全套工程图纸.⑶完成设计计算并编写说明书.2焊接滚轮架总体方案设计2.1设计要求及原始参数额定载重量：40T工件直径500—5300mm2.2设计方案分析及确定方案一：滚轮架类型：长轴式滚轮架滚轮沿两平行轴排列，与驱动装置相联的一排为主动滚轮，另一排为从动滚轮。

也有两排均为主动滚轮的，主要用于细长薄型焊件的组对与焊接，一般由用户根据焊件情况设计定制。

如图2.1.图2.1 长轴式滚轮架驱动方案：一台电动机带动两个滚轮，即用一台发动机带动两排滚轮，实现两排均为主动轮的传动方案。

方案二：滚轮架类型：组合式滚轮架组合式滚轮架,如图2.2,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2.2 组合式滚轮架驱动方案：一台电动机只驱动一个滚轮架，如图2中的c图即为一台电动机驱动一个滚轮。

方案的选定：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。