FT380L油箱隔板底邊縱向點焊自動傳動工裝設(shè)計【20張CAD圖紙+PDF圖】
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題目：題目：FT380L油箱隔板底邊縱油箱隔板底邊縱向點焊自動傳動工裝向點焊自動傳動工裝 院院 系：機電學(xué)院系：機電學(xué)院 班班 級：機教級：機教023班班 姓姓 名：張志名：張志 導(dǎo)導(dǎo) 師：劉法治師：劉法治 崔杭平崔杭平1 緒論緒論 本設(shè)計是根據(jù)河南新鄉(xiāng)三利機械集團股份有限公司實際的生產(chǎn)要求完成的。該公司主要生產(chǎn)與重型汽車配套的油箱，而FT380L油箱就是其主要產(chǎn)品之一。為了減輕在汽車行駛過程中油液對油箱的沖擊力，油箱中需要加裝隔板，并將其用DN-80點焊機焊接在油箱內(nèi)以增強油箱的總體剛度。但生產(chǎn)實踐證明,DN-80型點焊機在FT380L油箱隔板底邊進行焊接中由于自動化程度不高，沒有與油箱相配套的支撐和傳遞機構(gòu)，而需要人工的協(xié)作，不但生產(chǎn)效率低下，而且焊接后的焊點往往達不到相應(yīng)的要求。出現(xiàn)焊點強度不夠或是偏離底板中心位置等問題，造成油箱使用壽命大大縮短，質(zhì)量難以滿足用戶的要求，給企業(yè)造成比較大的經(jīng)濟損失。為了提高產(chǎn)品的精度和可靠性，提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)對該點焊機進行局部改造，加裝與其配套的支撐和自動傳遞油箱的裝置，該裝置可自動完成油箱的進給，并能準確地將油箱傳送到待焊接位置。該項目的完成，還將極大的節(jié)省人力，降低生產(chǎn)成本，給企業(yè)帶來豐厚的利潤。2 工作狀態(tài)描述工作狀態(tài)描述該裝置主要用于將油箱縱向傳送到點焊機焊頭的工作位置，其工作流程如下：縱向焊接油箱隔板時，點焊機焊頭位置固定，通過電機帶動傳動機構(gòu)將油箱傳送到隔板1第一個焊點位置后停止，點焊機工作，該焊點完成后，伺服電機將油箱傳送到第二個焊點位置，點焊機繼續(xù)工作，如此反復(fù)循環(huán)。當隔板1的13個焊點完成后，電機帶動油箱返回至第一個焊點位置，點焊機焊頭橫向移動至第二個隔板后工作。當?shù)诙€隔板的焊點完成后，點焊頭升起，越過隔板并移動至第三個隔板的焊點位置。電動機與點焊機交替工作，直至三個隔板的39個焊點完成后，電動機將油箱傳送至起始位置。油箱從夾具上被放下，裝上待加工油箱，按下啟動按鈕，電機工作。油箱焊點位置見下圖。隔板點焊位置圖隔板點焊位置圖3 3 傳動方案擬定傳動方案擬定 機械傳動裝置的任務(wù)是根據(jù)機械的總體布置要求，解決原動機與工作機之間的運動聯(lián)系及運動速度和運動方向變換，使它們之間的運動參數(shù)相匹配。以下對其詳細分析。本裝置中的工作機構(gòu)由油箱及其夾具組成，預(yù)計總重量不會很大，故所需要的驅(qū)動力矩不會很大。要將電動機輸出的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為工作機構(gòu)的往復(fù)直線運動，以終端輸出形式分，通?？蛇x取螺旋傳動和齒輪齒條傳動二種結(jié)構(gòu)，下面分別進行分析。3.1 螺旋傳動螺旋傳動 螺旋機構(gòu)是由螺桿、螺母及機架組成，如圖2所示。一般情況下，它是將螺桿的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為螺母沿螺桿軸向的移動，也可將螺母的移動轉(zhuǎn)換為螺桿的轉(zhuǎn)動。螺旋傳動具有摩擦阻力小，操作輕便靈活，運動平穩(wěn)，精度高等優(yōu)點，并且能獲得很大減速比和力的增益。但螺桿的制造周期較長，另外長度較長的螺桿本身的自重引起的撓度較大，需要增加螺桿支撐機構(gòu)等，將使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。故當工作機構(gòu)的傳動平穩(wěn)性要求比較高，并且行程較短或者所選用的螺桿直徑較大的話，采用螺旋傳動就比較合適。3.2 3.2 齒輪齒條傳動齒輪齒條傳動因為齒輪齒條之間的間隙在裝配時比較難以消除，故傳動精度沒有螺旋傳動高。但齒輪齒條傳動可以不受長度限制，齒條可以根據(jù)長度需要拼接，相對螺桿要增加支撐機構(gòu)來說，在結(jié)構(gòu)上可簡單化。但采用齒輪齒條傳動時，需要較大的驅(qū)動力矩才能驅(qū)動油箱及其夾具，這就要選擇傳動比較大的減速器，并且對驅(qū)動電機的選擇也會產(chǎn)生一定的限制。自動傳動工裝示意圖自動傳動工裝示意圖 4.1 電動機選擇電動機選擇 在本裝置中，由于油箱的往復(fù)運動有一定的控制要求，并且電動機的啟動、停止比較頻繁，因此所選電動機應(yīng)能滿足以下特點：（1）調(diào)速范圍比較寬；（2）快速性好，即加速轉(zhuǎn)矩大，頻響特性好；（3）可靠性高、壽命長；（4）能適應(yīng)頻繁啟、停的工作要求。綜上所述，直流伺服電動機和交流伺服電動機相比，它具有機械特性較硬、輸出功率較大、不自轉(zhuǎn)，起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點。因此在本裝置中選用直流伺服電動機。4.2 4.2 直流伺服電動機選型直流伺服電動機選型 首先將工作機構(gòu)移動速度確定為v=35mm/s，假設(shè)油箱夾具重75kg，而已知油箱自重為32kg，則本裝置中工作機構(gòu)所需要的驅(qū)動力為：上式中：查機械設(shè)計手冊表1-1-7取f=0.1。工作機構(gòu)所需要的驅(qū)動功率 按傳動方案，查齒輪、滾動軸承、滑動螺旋傳動的效率分別為0.98、0.98、0.6，則電動機輸出功率 查伺服電動機產(chǎn)品手冊，選額定功率為750W的8cc751c型直流伺服電動機，該電機參數(shù)尺寸如下表：額定功率 額定轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)矩 外伸軸尺寸 鍵槽尺寸 0.75kw 3000r/min 2.386Nm 5.1 減速機構(gòu)設(shè)計減速機構(gòu)設(shè)計 （1）按傳動方案減速機構(gòu)為一對斜齒圓柱齒輪，由于工作機構(gòu)運動速度不高，故選用7級精度。小齒輪與電動機軸鍵聯(lián)接，故小齒輪轉(zhuǎn)速 ，考慮到傳動比的減小會使傳動裝置外廓尺寸緊湊，查機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表1初定傳動比為3.2。（2）材料選擇。按機械設(shè)計表10-1選小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。（3）初定齒數(shù)比u=i=3.2。（4）查機械設(shè)計手冊圖14-2-23和14-1-52按MQ級量要求取值，得齒輪接觸疲勞強度極限 輪齒彎曲疲勞強度極限 小齒輪 5.2 螺旋傳動件設(shè)計 滾動螺旋傳動精度雖然很高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價格昂貴，因此本結(jié)構(gòu)擬定采用滑動螺旋傳動，單線梯形螺紋，查相關(guān)手冊，按一般工作要求，將螺桿螺母材料分別選為45鋼（調(diào)質(zhì)），青銅ZCuAl10Fe3。以下對其尺寸參數(shù)進行計算。螺桿中徑計算如下：螺桿結(jié)構(gòu)6 6 工作機構(gòu)的設(shè)計工作機構(gòu)的設(shè)計 按所設(shè)定的傳動方案，本裝置的工作機構(gòu)主要是由兩部分組成，一是支承并確定油箱位置的支架，二是能使油箱支架實現(xiàn)往復(fù)運動的導(dǎo)軌。兩部分之間通過四個滾輪傳遞運動和動力。下面對油箱支架及其導(dǎo)軌的主材料和結(jié)構(gòu)進行分析確定。由于油箱自身的重量（32kg）以及油箱夾具自身的重量（75kg）作用,并且機構(gòu)的傳送速度較慢，因此工作機構(gòu)在運動、停止過程中對油箱產(chǎn)生的慣性力很小。當工作機構(gòu)向與點焊機焊頭相對應(yīng)的位置移動的過程中，油箱不會受慣性力作用的影響而產(chǎn)生滑移，造成焊點位置過大的偏差。因此本裝置采用在油箱支架上焊接定位支撐板來定位油箱，該支撐板與油箱底部輪廓配合，即可定位油箱，為增大摩擦力也可考慮在支撐板上襯上一層橡皮墊。這也就是說，本裝置設(shè)計開始所設(shè)想的油箱夾具實際上是油箱支架及定位支承板的組合體。定位支承板結(jié)構(gòu)見圖6所示。10號槽鋼的結(jié)構(gòu)尺寸見圖7所示。在實際的生產(chǎn)中，對于工作機構(gòu)的位置精度要求比較高的裝置大多采用如果希望得到更高的傳動精度，可選用直線導(dǎo)軌，因為其價格比較昂貴，并且對其配套設(shè)備的要求也比較高，在此不便采用?？紤]到設(shè)備改造的成本問題，并且油箱隔板底邊相對較寬，對焊點的位置精度要求也不是非常嚴格。因此該工作機構(gòu)的導(dǎo)軌部分擬定采用槽鋼聯(lián)接而成。該工廠現(xiàn)存儲一批10號槽鋼，在此即選做工作機構(gòu)主材料。為方便材料的選擇購置以及設(shè)計的方便，工作機構(gòu)的油箱支架部分也由10號槽鋼聯(lián)接制成，并焊接上定位支承板，以確保油箱位置的固定。并在支架上安裝滾輪從而實現(xiàn)與導(dǎo)軌的相對運動。通過實際測量所得到的FT380L油箱的輪廓尺寸如下：底面長970mm，寬650mm，高330mm，底面和側(cè)面的圓角均為R80。鑒于油箱的外部結(jié)構(gòu)，可用簡單的鋼結(jié)構(gòu)支架通過角鐵聯(lián)接并用螺栓固定作為油箱的支架部分。聯(lián)接角鐵的設(shè)計按照10號的結(jié)構(gòu)尺寸通過CAXA電子圖板輔助設(shè)計完成，其尺寸見零件圖，結(jié)構(gòu)外形如圖8所示。聯(lián)接角鐵的聯(lián)接螺栓初選為，待整體結(jié)構(gòu)確定后再作校核。聯(lián)接角鐵 6.2 尺寸確定尺寸確定（1）支架 根據(jù)油箱外輪廓尺寸以及槽鋼的尺寸即可確定油箱支架所需要的槽鋼長度，即長為650mm的槽鋼兩根作為支架的寬度尺寸，1066mm的槽鋼兩根作為支架的長度尺寸。查手冊得10號槽鋼截面積為 。則由四根槽鋼組成的油箱支架重量 則在本設(shè)計初所假設(shè)的油箱支架重量是合理的，本設(shè)計中的數(shù)據(jù)可以采用，所確定的零件尺寸足夠。（2）導(dǎo)軌 由于油箱隔板兩端焊點間距為420mm，即油箱支架的往返行程為420mm，則通過計算可得導(dǎo)軌的長度至少應(yīng)為式中10mm為支架兩邊與導(dǎo)軌聯(lián)接槽鋼的間距。為方便導(dǎo)軌的安裝，現(xiàn)將導(dǎo)軌兩端也采用槽鋼通過角鐵聯(lián)接，那么連接油箱導(dǎo)軌的槽鋼長度應(yīng)為 上式中10mm為油箱支架與導(dǎo)軌的間距，48mm為槽鋼的寬度。則將聯(lián)接角鐵所占用的導(dǎo)軌長度考慮在內(nèi)，現(xiàn)取作為導(dǎo)軌的槽鋼長度為1250mm。6.3 滾輪設(shè)計滾輪設(shè)計 滾輪是在由槽鋼聯(lián)接而成的導(dǎo)軌內(nèi)滾動，因此其外形應(yīng)與槽鋼內(nèi)槽形狀相同，形成一定的配合關(guān)系，而其尺寸可按照10槽鋼內(nèi)槽尺寸來確定。查手冊得10號槽鋼尺寸為：，。并且其內(nèi)槽壁有1：10的斜度，則按尺寸作圖可測得其角度約為 ，由此可得知滾輪的外廓為圓錐臺形狀。且其大端直徑為式中3mm為滾輪與槽鋼上壁的間隙。滾輪的動力由與油箱支架螺栓聯(lián)接的短軸傳遞，為保證滾輪與支架的相對運動，短軸一端應(yīng)安裝軸承，并且滾輪應(yīng)制出相應(yīng)尺寸的內(nèi)孔與軸承配合。綜合考慮滾輪的外徑尺寸與軸承所受到的載荷，查手冊選型號為02尺寸系列的6205深溝球軸承，該軸承的基本尺寸如下 ，為保證滾輪與軸承的配合，其內(nèi)孔直徑應(yīng)等于軸承外徑 25mm，內(nèi)孔深度應(yīng)至少為15mm?？紤]到滾輪在導(dǎo)軌內(nèi)滾動時受力應(yīng)該盡量均勻，現(xiàn)取滾輪內(nèi)孔深度為25mm，并且為了使軸承安裝的方便，內(nèi)孔沒有和軸承配合的部分直徑應(yīng)稍大一些，取 56mm。則滾輪的結(jié)構(gòu)形狀可確定如圖所示。滾輪結(jié)構(gòu)6.4 連接桿設(shè)計連接桿設(shè)計 連接桿的主要作用是將從油箱支架傳遞過來的動力通過軸承傳遞給滾輪，使?jié)L輪在導(dǎo)軌槽鋼槽內(nèi)運動。其中連接桿a段與軸承配合，因此其直徑 ，長度 軸承右端應(yīng)有軸向定位，在此采用軸肩定位，則查手冊取軸肩高度 因為滾輪是在支架槽鋼和導(dǎo)軌槽鋼之間傳遞動力的，因此其總長度可由以下計算得出：上式中：b為槽鋼寬度；為支架槽鋼和導(dǎo)軌槽鋼的間距，取為10mm；d為槽鋼側(cè)壁厚；為滾輪的軸向厚度；為支架槽鋼與連接桿的間距，根據(jù)實際情況各取3.2mm。連接桿與油箱支架采用螺栓聯(lián)接，則相聯(lián)接的一端應(yīng)制出螺紋孔，為使所選用的螺栓能承受油箱重量，螺栓直徑應(yīng)盡量選的大些，因c段連接桿直徑應(yīng)盡量大些，現(xiàn)初定c段直徑 ，查手冊選M20 45六角頭鉸制孔用螺栓（A級），則可確定相應(yīng)螺紋孔的尺寸?？紤]到該螺栓受到一定的剪切力，需要對其校核。見6.5。則根據(jù)以上分析計算，即可確定連接桿的結(jié)構(gòu)如圖10所示。連接桿 連接桿結(jié)構(gòu)尺寸確定以后，即可根據(jù)滾輪與連接桿以及所選的軸承組合為滾輪組件。組合結(jié)構(gòu)如圖11所示。最終確定的整體工作機構(gòu)見圖12所示。6.5 聯(lián)接螺栓強度校核聯(lián)接螺栓強度校核 按照以上的分析，工作機構(gòu)所獲得的驅(qū)動力是由螺母傳遞給油箱支架，而油箱支架通過與其螺栓聯(lián)接連接桿帶動滾輪進而實現(xiàn)工作機構(gòu)的往復(fù)直線運動。因此連接桿的聯(lián)接螺栓和油箱支架聯(lián)接角鐵的螺栓都將受到剪切和擠壓力的作用，現(xiàn)對其進行剪切和擠壓強度校核是很有必要的。查手冊得螺栓的許用剪切應(yīng)力為 ，許用擠壓強度 ，聯(lián)接螺栓受力如圖13所示（1）剪切強度校核 連接桿聯(lián)接螺栓有4個，油箱支架聯(lián)接螺栓有2個，已知螺栓受到的拉力為油箱及支架的重力，即則每根螺栓所承受的剪切力應(yīng)為，按公式即（2）擠壓強度校核已知擠壓力P=647.78N，且上式中，t為螺栓所聯(lián)接鋼板的厚度，分別為5.3mm，8mm。則由此可知，所選擇的M8，M20螺栓強度足夠。則最終確定的自動傳動工裝如下圖所示。本論文演示到此結(jié)束，在此本論文演示到此結(jié)束，在此向各位老師表示衷心的感謝，請向各位老師表示衷心的感謝，請給予批評指正。給予批評指正。
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