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畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目 12T焊接滾輪架機械設計
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 078105216
學 生 姓 名 樂利鋒
指 導 教 師 熊麗娟
填 表 日 期 2011 年 3 月 26 日
一、選題的依據及意義
焊接是一種制造技術，它是適應工業(yè)發(fā)展的需要，以現代工業(yè)為基礎發(fā)展起來的，并且直接服務于機械制造工業(yè)。焊接技術的發(fā)展與制造工業(yè)的需要緊密相關，一般工業(yè)先進國家，鋼產量的50%左右需采用焊接工藝才能形成產品，在石油化工，礦山冶金，金屬結構，起重運輸，水陸交通，航天航空，橋梁建筑，電力能源等機械設備制造部門，焊接都有著廣泛的應用。許多設備中的大型結構，幾乎都是焊接結構?，F在，隨著科學技術的進步，生產規(guī)模的日益擴大，焊接結構正朝著超大型，高容量，高參數，耐磨，耐低溫，耐動載的方向發(fā)展，這就不僅需要為焊接生產提供質量更高，性能更好的各種焊機，焊接材料和焊接工藝，而且要求提供各種性能優(yōu)異的焊接工裝設備，使焊接生產實現機械化和自動化，減少人為因素干擾，達到保證和穩(wěn)定焊接質量，改善焊工勞動條件，提高生產率，促進文明生產的目的。
焊接工藝裝備就是在焊接結構生產的裝配與焊接過程中起配合及輔助作用的夾具、機械裝置或設備的總稱，簡稱為焊接工裝。焊接工裝主要用來安裝和夾持待焊工件，使焊接時便于施焊，以保證焊縫的質量，并提高生產效率。
焊接工裝在焊接自動化及機械化的過程中也扮演著重要的角色，在裝配定位焊件時，如果不使用工裝夾具，即使焊接組合件盡由兩三個零件組成的，欲保證各零件精確的相對位置，也是不可能的。此外，在焊接過程中，焊接件一般會由于受熱不均等原因而發(fā)生焊接變形，尤其是復雜的焊接結構，其變形有時會無法消除，這樣就會影響以后的裝配工作。采用工裝夾具，不僅可以保證焊接時工件間的相對正確位置，而且可以防止和減少工件的焊接變形。批量生產的時候，這種優(yōu)點就更加明顯，可以穩(wěn)定焊接件的質量，減少次品的產生。
焊接結構生產過程一般包括：下料，裝配，焊接，清理，檢驗及焊后熱處理等工藝工序。一般來說焊前的下料，開坡口，清理工件表面等準備工作一般都要占據整個焊接時間的大部分，有時候焊接過程占用的時間反而很少。在這種情況下如果使用高效率的焊接工裝夾具，那么就可以極大的縮短焊接前裝配時間，從而縮短了整個生產周期，提高勞動效率，縮短了單位產品的生產時間而降低了成本。
采用工裝夾具，工件定位迅速，裝夾方便，省力，減輕了焊件裝配定位和夾緊時的繁重體力勞動；焊件的反轉可以實現機械化，變位迅速，使焊接條件較差的空間位置焊縫變?yōu)楹附訔l件較好的平焊位置焊縫，勞動條件改善，同時也有利于提高焊縫的質量。
大多數焊接工裝是為某種焊接組合件的裝配焊接工藝而專門設計的，屬于非標準裝置，往往需要個制造廠根據本廠的產品結構特點、生產條件和實際需要自行設計制造或者定做。焊接工裝也在汽車、摩托車、飛機、造船及航天等國民經濟的各個領域中發(fā)揮著重要的作用。
二、 國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）
隨著世界制造業(yè)的快速發(fā)展，焊接技術應用越來越廣泛，焊接技術水平也越來越高。新的焊接工藝方法不斷涌現，專業(yè)焊接設備日新月異。與此同時，國內外焊接設備生產企業(yè)也紛紛通過各種方式展示自身的實力，特別是借以展會展出品種繁多的產品和先進的技術。
縱觀2009年的三大焊接展，即2009年6月在上海舉辦的第14屆北京·埃森焊接與切割展覽會、2009年9月在德國埃森舉辦的第17屆德國埃森焊接與切割展覽、2009年10月在天津舉辦的第23屆中國焊接博覽會，我們對國內外焊接技術的發(fā)展趨勢以及焊接生產發(fā)展的新需求和新動向印象較深的是：核心技術的作用得以顯現，數控和電源方面有發(fā)展，激光焊接技術成為一大亮點，機器人應用普及化。可以認為，世界焊接技術又跨上了一個新臺階，在高效、自動化、環(huán)境友好方面有了新的進步；焊接材料的種類更加豐富，焊接自動化、高效化、清潔化更加突出；焊接技術的綜合成本更低，焊接對工業(yè)的服務更加廣泛。同時，焊接中存在的手工、粗糙、臟亂、低速已基本消除，取而代之的是自動、精密、清潔、高效。
焊接結構件的種類繁多，形狀尺寸各異，焊接過程的要求也不盡相同，與之相匹配的焊接工裝為適應焊件的需要在形式，工作原理及技術要求上也有很大的差別。為了適應技術管理工作的需要，便于掌握各類焊接工裝的工作特點和設計基本方法，就必須先對焊接工裝進行分類。
焊接機械裝備可分為四大類：1.焊接工裝夾具 2.焊接變位機械 3.焊接輸送機械 4.其他從屬裝置。
（1）焊接工裝夾具（按動力源分類）可分為：手動夾具 氣動夾具 液壓夾具 磁力夾具 電動夾具 真空夾具 混合式夾具。
（2）焊接變位機械可分為：焊工變位機械 焊機變位機械 焊件變位機械。
其中焊件變位機械可分為：焊接變位機 焊接回轉臺 焊接翻轉機 焊接滾輪架。
（3）焊件輸送機械可分為：上料裝置 配料裝置 卸料裝置 傳送裝置 各種專用吊具。
（4）其他從屬裝置可分為： 導電裝置 焊劑輸送與回收裝置 焊絲清理及盤絲裝置 埋弧焊焊劑墊等。
同時還可以按 1.用途 2.應用范圍 3.常見焊接機械進行分類。
按用途分類：
（1）裝配用工藝裝備：這類工裝的主要任務是按照工藝要求，把待焊工件的零部件按照相互之間的位置準確的固定下來，然后再進行定位點焊，而不直接參與正式的焊接工作。這類工裝稱為裝配定位焊夾具，它包括各位定位器，夾緊器，推拉裝置，組合夾具和裝配臺架。
（2）焊接用工藝裝備：這類工裝專門用來焊接已經經過點焊固定好的工件。如各類焊接專機，龍門式，懸臂式，平臺式，爬行式等。
（3）裝配焊接工藝裝備：著類工裝既能完成整個焊件的裝配，又能完成焊縫的焊接工作。這類工裝通常是專用焊接機床或自動焊接裝置，或者是裝配焊接的綜合機械化裝置，如一些自動焊接生產線。
實際生產中一個焊件如果要完成焊接工作，單單依靠一個工裝一般是難于完成的，而是需要許多種焊接工裝的配合使用，這樣才能達到焊接過程的機械化和自動化。
按應用范圍分類：
（1）通用焊接工裝：目前國家針對焊接工藝中的需求已經指定了很多的標準，如滾輪架行業(yè)的JB/T 9187標準等。所謂通用焊接工裝，既是指已經標準化且有較大適用范圍的工裝。這類工裝一般無須調整或稍加調整，就能適用與不同工件的裝配或焊接工件。
（2）專用焊接工裝：只適用與某一特定類型的工件的裝配或焊接，一般不能通用。這類焊接工裝一般應按需求來設計，或者在專門廠家協(xié)商定作。
（3）柔性焊接工裝：指可以通過調整自身的尺寸來適應一定形狀和尺寸變化的焊接工裝。
此外還有按動力裝置分類，按焊接方法分類等，在此就不詳細說明了。
常見的焊接機械：
焊接機械是改變焊件，焊機或焊工位置來完成機械化，自動化焊接的各種機械裝備。使用焊接機械可縮短焊件翻轉變位的輔助時間，提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度，改善焊接質量，并可充分發(fā)昏各種焊接方法的效果。
焊接機械可以分為以下三大類：
（1）焊接變位機
焊接變位機是將工件回轉，傾斜以便使所有的焊縫置于水品和船形位置的機械裝置。主要用于機架，機座，機殼等非長形工件的焊接。
焊接變位機按結構形式可分為三種
1 伸臂式焊接變位機：適用與輕小焊件的翻轉空位，載重量一般不超過1噸。
2 座式焊接變位機，是目前應用最廣泛的一種焊接變位機械，載重量一般為1至50噸之間。
3雙座式焊接變位機，有較高的穩(wěn)定性，試用與大型和重型工件的翻轉變位，載重量一般都在50噸以上。
（2）焊接滾輪架
焊接滾輪架按結構形式分為兩類：
第一類是長軸式滾輪架，滾輪沿兩平行軸排列，與驅動裝置相連的一排為主動滾輪，另一排為從動滾輪。長軸式滾輪多是用戶根據焊件特點自行設計制造的，市場可采用的定型產品很少。
第二類是組合式滾輪架，它的主動滾輪架，從動滾輪架，混合式滾輪架都是獨立的，使用時可根據焊件的重量和長度進行任意組合，其組合比例也不僅是1與1的組合。因此，使用方便靈活，對焊件的適應性很強，是目前應用最廣泛的結構形式。
（3）焊接翻轉機
焊接變位翻轉機是一種可以實現大型回轉零件在焊接時變位、翻轉、旋轉位置，以便獲得更佳焊接位置的焊接輔助設備，可配用熔化極氣體保護焊機(CO2/MAG焊機)。下圖產品主要由立柱提升機構、翻轉機構、回轉機構以及控制器組成。
（4）焊接操作機
操作機作為一種焊接輔助機械，被廣泛地應用于鍋爐、壓力容器、管道和金屬結構行業(yè)。與滾輪架、變?yōu)闄C或翻轉機相配，可焊接大直徑管道內外縱、環(huán)縫。可根據用戶工藝要求選配焊接系統(tǒng)，還可選配焊接系統(tǒng)，還可選配焊接跟蹤系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，焊劑自動輸送回收系統(tǒng)或擺動器。?
焊接操作機是將焊件準確地送到并保持在待焊接位置或以選定的焊速沿規(guī)定的軌跡移動焊機的機械裝置。
焊接操作機與焊接變位機、焊接滾輪架等焊件邊為裝置配合使用，可完成多種焊縫的焊接，也可以進行工件表面的自動焊接。
在裝配定位焊件時，如果不使用工裝夾具，即使焊接組合件盡由兩三個零件組成的，欲保證各零件精確的相對位置，也是不可能的。此外，在焊接過程中，焊接件一般會由于受熱不均等原因而發(fā)生焊接變形，尤其是復雜的焊接結構，其變形有時會無法消除，這樣就會影響以后的裝配工作。采用工裝夾具，不僅可以保證焊接時工件間的相對正確位置，而且可以防止和減少工件的焊接變形。批量生產的時候，這種優(yōu)就更加明顯，可以穩(wěn)定焊接件的質量，減少次品的產生。
焊接結構生產過程一般包括：下料，裝配，焊接，清理，檢驗及焊后熱處理等工藝工序。一般來說焊前的下料，開坡口，清理工件表面等準備工作一般都要占據整個焊接時間的大部分，有時候焊接過程占用的時間反而很少。在這種情況下如果使用高效率的焊接工裝夾具，那么就可以極大的縮短焊接前裝配時間，從而縮短了整個生產周期，提高勞動效率，縮短了單位產品的生產時間而降低了成本。
三、研究內容及實驗方案：
在設計焊接滾輪架時，一般應根據該滾輪的使用要求、工作狀況和所需齒輪的機械特性來進行。首先應了解和掌握該滾輪機械傳動的已知條件；通常，已知的其原始數據為輸入功率、輸入轉速、傳動比、工作特性和載荷工況等。
建立機械模型，明確選用零件。以中心距最大為目標進行設計，并與常規(guī)設計進行比較。進而繪制出減速器裝配圖及主要零件圖。
設計滾輪架機械的一般原則和步驟是：
1.建立滾輪架的機械模型；
2.確定機架機械模型方案；
3.選擇滾輪架機械零部件；
4.計算校核；
5.繪制滾輪架裝配圖和零件圖；
6.翻譯相關科技資料，并編寫畢業(yè)論文；
四、目標、主要特色及工作進度
1、設計目標
設計出焊接滾輪架，使用壽命達到10年，每年工作300天，結構緊湊、傳動功率較高，以中心距最大為目標，設計滾輪架及減速器的各個參數。
通過這次畢業(yè)設計，可以系統(tǒng)的把大學里的專業(yè)知識應用到實際設計和生產中去，提高自己的動手能力和創(chuàng)新能力，鍛煉自己的自主能力和查閱資料的能力，以此提高自己的綜合素質來適應社會發(fā)展的需求。
2、主要特色
滾輪架零部件采用標準化元件，縮短了輔助時間，工件定位迅速，裝夾方便，能夠保證加工的穩(wěn)定性和操作的方便快捷，并且擴大了加工工藝范圍，降低了對工人技術水平的要求和減輕了工人的勞動強度。滾輪機架綜合應用了機電一體化技術、電工技術、自動化控制、機械控制和機械制造等方面的最新成就而發(fā)展起來的高效自動化機械設備，是一中典型機電一體化產品。它集高效率、高穩(wěn)定和高柔性于一身，代表了機械的主要發(fā)展方向。它是機械加工自動化的一種核心設備。
3、工作進度
1. 收集資料、開題報告、外文翻譯（6000字符以上） 3月1日- 3月21日
2.建立零件的三維實體模型 3月22日- 4月5日
3.確定滾輪機架方案和零件的選擇 4月6日- 4月26日
4.計算并校核所選用的零件 4月27日 -5月1日
5.繪制滾輪架轉配圖及主要零件圖 5月2日- 5月22日
6.整理內容，書寫畢業(yè)論文 5月23日- 6月2日
五、參考文獻
[1]Christian Vogt, Christian Mergl, and Heiner Bubb.Interior Layout Design of Passenger Vehicles With RAMSIS[J]. Human Factors and Ergonomics in Manufacturing, 2005,15 (2) 197~212.
[2]、璞良貴，紀名剛主編.機械設計.第八版.北京：高等教育出版社，2007
[3]、孫靖民主編.機械優(yōu)化設計.第三版.北京：機械工業(yè)出版社，2005
[4]、方世杰，綦耀光主編.機械優(yōu)化設計.北京：機械工業(yè)出版社，1997.2
[5] 朱孝錄主編. 機械傳動裝置選用手冊 .北京：機械工業(yè)出版社，1999
[6] 成大先主編. 機械設計手冊 （第四版）.北京：化學工業(yè)出版社，2002
[7] 劉艷革. 焊接用自調式滾輪架設計 .化工機械，第2期P103，1998
[8] 唐金松主編. 簡明機械設計手冊.上海：上?？茖W技術出版社，1992
[9] Mechanical design and systems handbook. New York:?McGraw-Hill Book Co., 1985
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