鋼制輪轂圈焊專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)-開(kāi)題報(bào)告

1、山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告表班級(jí)：機(jī)械091 姓名：張巖巖論文題目 鋼制輪轂圈焊專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)選題背景和意義隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)也不斷對(duì)焊接技術(shù)提出了更高更新的要求，而現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的新成就又為焊接方法和焊接專(zhuān)用設(shè)備的發(fā)展提供了寬廣和雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，因而焊接工藝和焊接設(shè)備就是在現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下相輔相成的蓬勃的發(fā)展起來(lái)的，隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)與焊接產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，使兩者都得到了較快的發(fā)展，同時(shí)也極大地促進(jìn)了焊接技術(shù)自身的發(fā)展，現(xiàn)代焊接技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)中一種畢要的金屬加工工藝方法，在汽車(chē)制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，比如汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)橋、車(chē)架、車(chē)身，車(chē)輪輪轂等幾大部分都離不開(kāi)焊接技術(shù)的應(yīng)

2、用。然而隨著汽車(chē)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)鋼制輪轂的焊接技術(shù)有了更新更高的要求，傳統(tǒng)的輪轂人工焊接已不能滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)對(duì)其的發(fā)展需求，而且人工焊接存在很多不足：1,、焊接效率低，質(zhì)量差；2焊縫均勻性差、人工成本高；3、焊縫接頭多變形大，缺陷多切安全性不高等許多問(wèn)題。因此面對(duì)輪轂的焊接種種問(wèn)題，就需要鋼制輪轂焊接專(zhuān)機(jī)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工焊接。本次對(duì)鋼制輪轂圈焊專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)這一課題的選擇，就在于更好的進(jìn)一步去探討、研究、設(shè)計(jì)鋼制輪轂焊接技術(shù)的改進(jìn)空間和提高效率的有效方法，并且達(dá)到設(shè)計(jì)的輪轂圈焊轉(zhuǎn)機(jī)對(duì)輪轂不同焊點(diǎn)的焊接要求。希望在通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)后，對(duì)鋼制輪轂焊接專(zhuān)機(jī)有了更好的了解，同時(shí)也能對(duì)輪轂焊接技術(shù)能有新的

3、認(rèn)識(shí)，也希望在寫(xiě)畢業(yè)論文的過(guò)程中通過(guò)不斷地查資料，不斷學(xué)習(xí)中對(duì)本專(zhuān)業(yè)有更好的了解，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下一定的知識(shí)基礎(chǔ)。二、課題的關(guān)鍵問(wèn)題和難點(diǎn)設(shè)計(jì)的輪轂圈焊專(zhuān)機(jī)除了要滿(mǎn)足上述的參數(shù)要求的同時(shí)，還要能夠焊接不同型號(hào)的鋼圈，做到一機(jī)多用，做到確實(shí)能夠縮短施工周期，降低焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少焊工人數(shù)，而且要求焊接質(zhì)量不受焊工自身因素影響，還有就是要保證設(shè)計(jì)的輪轂圈焊專(zhuān)機(jī)的安全性。我覺(jué)得本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是:（1）對(duì)定位胎盤(pán)角度、焊槍擺動(dòng)、提升裝置的設(shè)計(jì)，因?yàn)楦鶕?jù)輪轂不同的焊接部位，要能夠使焊接變換不同的焊接角度和速度，而且還要保證焊縫美觀、強(qiáng)度，以及生產(chǎn)效率;（2）再有就是對(duì)焊機(jī)的選擇、步進(jìn)電機(jī)的選擇、

4、傳動(dòng)控制的設(shè)計(jì)、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等都是課題設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。三、調(diào)研報(bào)告（或文獻(xiàn)綜述）： 信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，正在徹底改變傳統(tǒng)焊接的面貌，焊接生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化已經(jīng)成為一種迫切的需要，它不僅可以大大提高生產(chǎn)率，更重要的是可以確保焊接質(zhì)量，改善操作環(huán)境。自動(dòng)化焊接專(zhuān)機(jī)、機(jī)器人工作站、生產(chǎn)線和柔性制造系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用已經(jīng)成為一種不可阻擋的趨勢(shì)。在汽車(chē)、造船、工程機(jī)械和航空航天等領(lǐng)域，廣泛地應(yīng)用適用于不同場(chǎng)合的智能化焊接機(jī)器人，大幅度提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。船舶工業(yè)的高效率焊接要達(dá)到80%以上，二氧化碳焊接應(yīng)用率達(dá)到55%，焊接機(jī)械化率、自動(dòng)化率要達(dá)到70%。 成套、專(zhuān)用焊

5、接設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣闊。今后一個(gè)時(shí)期，我國(guó)成套焊接設(shè)備制造企業(yè)不但要在提高技術(shù)、設(shè)計(jì)水平上做出努力，還要在企業(yè)質(zhì)量管理、各種基礎(chǔ)件、配套件的選用方面下功夫，力爭(zhēng)在專(zhuān)用、成套焊接設(shè)備方面取得新的突破。 焊接產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)為發(fā)展高效、自動(dòng)化、智能型、環(huán)保型的焊接，并適應(yīng)21世紀(jì)新型工程材料發(fā)展趨勢(shì)的焊接工藝、設(shè)備和耗材。達(dá)到這一要求，還需進(jìn)行艱苦的努力，急需解決諸多問(wèn)題。我國(guó)在創(chuàng)新性研究方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比相差很遠(yuǎn)，而較多的是跟蹤性研究。焊接產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，要大力加強(qiáng)有關(guān)工藝?yán)碚摵图夹g(shù)的研究，尤其是創(chuàng)新性研究，發(fā)展有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)已經(jīng)接近國(guó)

6、際先進(jìn)水平，但在細(xì)節(jié)上仍然有一定的差距。目前在高端產(chǎn)品市場(chǎng)，基本是進(jìn)口產(chǎn)品的天下，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品只能在低端市場(chǎng)與進(jìn)口產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定是其主要因素。 產(chǎn)品構(gòu)成不合理也是目前行業(yè)存在的一個(gè)大問(wèn)題。雖然近兩年，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有了變化，但通用產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)大部分仍然在中低水平徘徊。產(chǎn)品是以仿制為主，結(jié)構(gòu)和技術(shù)含量大同小異，性能和質(zhì)量水平相近。特種產(chǎn)品基本上不能批量生產(chǎn)或在品質(zhì)上相差很遠(yuǎn)。因此，國(guó)內(nèi)企業(yè)必須進(jìn)一步提高產(chǎn)品品質(zhì)，完善產(chǎn)品系列，才能更有效的提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，打入國(guó)際市場(chǎng)。我國(guó)自動(dòng)化焊接技術(shù)及設(shè)備將以前所未有的速度快速發(fā)展。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國(guó)家大型基礎(chǔ)工程有力地

7、促進(jìn)了先進(jìn)焊接工藝特別是焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。汽車(chē)及零部件的制造對(duì)焊接的自動(dòng)化程度要求也日新月異。預(yù)計(jì)未來(lái)10年內(nèi)，我國(guó)自動(dòng)化焊接技術(shù)及其設(shè)備將以前所未有的速度快速發(fā)展。1.3 課題研究的目的與意義隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)也不斷對(duì)焊接技術(shù)提出了更高更新的要求，而現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的新成就又為焊接方法和焊接專(zhuān)用設(shè)備的發(fā)展提供了寬廣和雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，因而焊接工藝和焊接設(shè)備就是在現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下相輔相成的蓬勃的發(fā)展起來(lái)的，隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)與焊接產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，使兩者都得到了較快的發(fā)展，同時(shí)也極大地促進(jìn)了焊接技術(shù)自身的發(fā)展，現(xiàn)代焊接技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)中一種畢要的金屬加工工藝方法，在

8、汽車(chē)制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，比如汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)橋、車(chē)架、車(chē)身，車(chē)輪輪轂等幾大部分都離不開(kāi)焊接技術(shù)的應(yīng)用。然而隨著汽車(chē)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)鋼制輪轂的焊接技術(shù)有了更新更高的要求，傳統(tǒng)的輪轂人工焊接已不能滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)對(duì)其的發(fā)展需求，而且人工焊接存在很多不足：1,、焊接效率低，質(zhì)量差；2焊縫均勻性差、人工成本高；3、焊縫接頭多變形大，缺陷多切安全性不高等許多問(wèn)題。因此面對(duì)輪轂的焊接種種問(wèn)題，就需要鋼制輪轂焊接專(zhuān)機(jī)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工焊接。本次對(duì)鋼制輪轂圈焊專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)這一課題的選擇，就在于更好的進(jìn)一步去探討、研究、設(shè)計(jì)鋼制輪轂焊接技術(shù)的改進(jìn)空間和提高效率的有效方法，并且達(dá)到設(shè)計(jì)的輪轂圈焊轉(zhuǎn)機(jī)對(duì)輪轂不同焊點(diǎn)的

9、焊接要求。希望在通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)后，對(duì)鋼制輪轂焊接專(zhuān)機(jī)有了更好的了解，同時(shí)也能對(duì)輪轂焊接技術(shù)能有新的認(rèn)識(shí)，也希望在寫(xiě)畢業(yè)論文的過(guò)程中通過(guò)不斷地查資料，不斷學(xué)習(xí)中對(duì)本專(zhuān)業(yè)有更好的了解，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下一定的知識(shí)基礎(chǔ)。載重汽車(chē)底盤(pán)加長(zhǎng)變截面梁自動(dòng)焊接專(zhuān)機(jī)的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)變截面梁的自動(dòng)焊接， 由于載重汽車(chē)底盤(pán)加長(zhǎng)變截面梁是載重汽車(chē)上很重要的一個(gè)零件，且變截面梁所在的平面是受力面，其受力強(qiáng)度較大，因此對(duì)焊縫的質(zhì)量要求很高。由要求可知本課題中的工件所需焊接的焊縫都比較大，需要多層焊接才能焊接完成，焊接工作量很大。傳統(tǒng)的環(huán)縫焊接方法是由焊接工人手工進(jìn)行焊接，其焊接難度較大，對(duì)焊接工人的技術(shù)水平要求高，

10、而且焊接質(zhì)量難以達(dá)到滿(mǎn)意的效果，焊接一個(gè)工件耗時(shí)很長(zhǎng)，嚴(yán)重的影響了生產(chǎn)效率，另外手工焊接的工作環(huán)境很差：煙塵多、熱輻射大、危險(xiǎn)性高，這對(duì)焊接工人的身體健康有一定的損害。 參考文獻(xiàn)：1蔡春源.新編機(jī)械設(shè)機(jī)手冊(cè).沈陽(yáng).遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.19932林明星.電器控制與PLC. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2005；34吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè). 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.20025黃筱調(diào).機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社 19986俞惠芬.矯培山.互換性與技術(shù)測(cè)量.山東：山東大學(xué)講義.2004.87陳克選.簡(jiǎn)體環(huán)縫數(shù)控MAG焊接自動(dòng)機(jī).甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)8王風(fēng)英,薛錦,等.自動(dòng)控制系統(tǒng)在焊接領(lǐng)域的

11、應(yīng)用.新技術(shù)新工藝新技術(shù)新工藝,2005,12:38-419 宇文嘉. 整車(chē)研發(fā)中的輪轂造型設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法A. 第四屆全國(guó)車(chē)輪和輪轂制造技術(shù)國(guó)際研討會(huì)文 集C. 201110 曹泓怡,李志剛,周磊. 自動(dòng)控制汽車(chē)制動(dòng)輪轂淋水降溫系統(tǒng)的研究A. 第七屆河南省汽車(chē)工程 科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集C. 201011龍思遠(yuǎn),李鳳娥,徐紹勇. 輪輻過(guò)渡圓角對(duì)輪轂應(yīng)力集中程度影響的研究A. 2008重慶市鑄造年會(huì)論文集C. 200812 唐云峰,張靜江,張佳蓉,王新國(guó). 汽車(chē)鋼圈材料質(zhì)量分析J. 理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè)). 2002(07)13賴(lài)富新.電機(jī)控制系統(tǒng).上海：上海交通大學(xué)出版社199614林尚揚(yáng).陳善本.

12、李成桐等.焊接機(jī)器人及其應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社200015蔡自興.焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社199916汪建華. 焊接結(jié)構(gòu)三維熱變形的有限元模擬J.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),1994.2817吳建強(qiáng)，姜三勇.編程控制器原理及其應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，199818王漢威. 鋼圈生產(chǎn)線接取裝置改造J. 中國(guó)橡膠. 2005(13)19 D.L.Pieper.The kinematics of Manipulators Under Computer Control J.Doctorall Dissertation ,Stanford University,1968.20

13、M.T.Maison.Compliance and Force Control for Computer Controlled Manipulators.IEEE Trans.on SystemsJ . Man and Cybemetics.SMC-11.6 (1981).pp.4方案論證:工況介紹：根據(jù)任務(wù)書(shū)給的主要參數(shù)要求 1.定位胎盤(pán)角度0120度可調(diào)；2.裝夾時(shí)間少于8s；3.焊接速度300-1200mm/min；4定位精度0.5mm 方案討論：方案一：該鋼制輪轂圈焊專(zhuān)機(jī)大體包括機(jī)架、焊槍、底座轉(zhuǎn)盤(pán)、連接底座轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)架的傾斜角度調(diào)整機(jī)構(gòu)以及設(shè)在底座轉(zhuǎn)盤(pán)之上的能夠夾緊輪轂的輪轂夾緊機(jī)構(gòu)，

14、以及連接焊槍和機(jī)架的三向調(diào)整機(jī)構(gòu)。因此第一種方案就是通過(guò)底座轉(zhuǎn)盤(pán)繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)的方式和傾斜角度的調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整輪轂的位置，同時(shí)也可以調(diào)整焊槍和機(jī)架的調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)焊槍的三向位置，以此達(dá)到對(duì)鋼制輪轂不同部位的焊接。方案二：第二種方案就是通過(guò)底座轉(zhuǎn)盤(pán)繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)的方式和傾斜角度的調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整輪轂的位置，而焊槍只是進(jìn)行上下調(diào)節(jié)和前后調(diào)節(jié)，不需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。方案三：第三種方案通過(guò)調(diào)整焊槍和機(jī)架的調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)焊槍的位置，讓焊槍通過(guò)主軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)讓焊槍進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而輪轂不需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)只需要調(diào)整胎盤(pán)角度。上述三種方案第一種方案是焊槍和輪轂同時(shí)進(jìn)行各方向的調(diào)整，能夠?qū)嗇炦M(jìn)行全方位不同部位的焊接，但很難控制，而

15、且課題要求為輪轂圈焊專(zhuān)機(jī)，不需要對(duì)輪轂進(jìn)行全方位焊接，所以這種設(shè)計(jì)很難達(dá)到目的。第二種方案是只實(shí)現(xiàn)輪轂的旋轉(zhuǎn)和傾斜角度的調(diào)整，焊槍只進(jìn)行上下前后移動(dòng)，整個(gè)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，容易控制，而且能達(dá)到對(duì)輪轂的圈焊目的。第三種方案是焊槍的旋轉(zhuǎn)和角度調(diào)整，我認(rèn)為對(duì)于焊槍傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求比較高，類(lèi)似于對(duì)機(jī)器人的設(shè)計(jì)，而且不容易控制。因此通過(guò)比較我比較傾向于第二種方案設(shè)計(jì)。 3、設(shè)備工作過(guò)程介紹：人工上工件-按下啟動(dòng)按鈕-焊槍降到焊接位置-小電流引弧-工件轉(zhuǎn)動(dòng)正常焊接-工件停轉(zhuǎn)自動(dòng)收弧-焊接完成-人工卸下工件-焊接周期結(jié)束 4、機(jī)械部分該鋼制輪轂圈焊專(zhuān)機(jī)大體包括機(jī)架、焊槍、底座轉(zhuǎn)盤(pán)、連接底座轉(zhuǎn)盤(pán)和機(jī)架的傾斜角度調(diào)整機(jī)構(gòu)以及設(shè)在底座轉(zhuǎn)盤(pán)之上的能夠夾緊輪轂的輪轂夾緊機(jī)構(gòu)，以及連接焊槍和機(jī)架的調(diào)整機(jī)構(gòu)，通過(guò)底座轉(zhuǎn)盤(pán)繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)的方式和傾斜角度的調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整輪轂的位置，通過(guò)調(diào)整焊槍和機(jī)架的調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)焊槍的位置，以此達(dá)到對(duì)鋼制輪轂不同部位的焊接。 圖1機(jī)械部分簡(jiǎn)圖 5、控制部分： 圖2控制部分框圖控制部分簡(jiǎn)介（見(jiàn)圖2）所示：輪轂圈焊專(zhuān)機(jī)采用了PLC作為系統(tǒng)的控制樞紐，從按鈕、旋鈕、光耦合器、接近開(kāi)關(guān)、電子感應(yīng)傳感器等元器件傳輸過(guò)來(lái)的操作信號(hào)和采集的邏輯控制信號(hào)傳輸?shù)絇LC，再由PLC對(duì)信號(hào)和時(shí)間按照預(yù)定程序