18吨焊接变位机设计

张向红 韩忠义 李自芹

【摘要】本文针对座式焊接变位机设计进行了阐述，确定了传动方案，并对旋转部分的箱体及翻转轴进行了详细说明，达到了设计要求，为焊接变位机的制造提供了参考。

【关键词】变位机  焊接  翻转

【中图分类号】G718.71                         【文献标识码】A      【文章编号】2095-3089（2015）11-0224-02

一、引言

在焊接生产过程中，经常会遇到焊接变位及选择合适焊接位置等问题，针对这些实际问题，人们设计和研制了焊接变位机，它可以通过工作台的旋转和翻转，使焊缝处于有利位置。焊接变位机往往与焊接操作机配合使用，可以实现焊接的机械化、自动化，从而提高焊接的质量和焊接效率。焊接变位机应用于化工、锅炉、压力容器、冶金等工业部门的自动焊接系统。

二、变位机性能要求及设计参数

焊接变位机应具有一定的调速范围，稳定的焊接运动速度，以及良好的结构刚度;在传动链中，应具有反行程自锁装置，以免动力源突然切断或需要立刻停止时，焊件因重力作用而发生事故造成重大伤害。

主要技术参数

载重量           18t

最大旋转力矩    41.08×103 N·m

最大倾斜力矩     1500N·m

工作台旋转速度   0.01～0.25r/min

工作台倾斜速度   0.2r/min

工作台倾斜角度   0°～135°

三、 变位机结构设计

焊接变位机是改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化、自动化焊接的机械装置，主要由翻转系统和旋转系统组成。使用这种焊接机械可大大缩短焊接辅助时间，提高劳动生产率，减轻工人劳动强度，提高焊接质量，并可充分发挥各种焊接方法优点。

1. 变位机选型

焊接变位机按结构形式可分为三种：

（1）伸臂式焊接变位机。其回转工作台绕回转轴旋转并安装在伸臂的一端，伸臂一般相对于某一转轴成角度回转，载重量较小，整体稳定性较差，因此在手工焊中应用较多。

（2）座式焊接变位机。其工作台连同回转机构通过倾斜轴支撑在机座上，工作台以焊速做回转运动，倾斜轴通过扇形齿轮或液压缸，大都在110°～140°的范围内恒速或变速倾斜。该机稳定性好，适用于0.5～50t焊件的翻转变位。

（3）双座式焊接变位机。该机不仅稳定性好，而且如果设计得当，可使焊件安放在工作台上后，随工作台倾斜的综合重心位于或接近倾斜机构的轴线，从而使倾斜驱动力矩大大减小。因此，重型焊接变位机多采用这种结构。

综合以上三种焊接变位机的性能，本设计采用座式焊接变位机。

2.工作台旋转系统

焊接变位机的旋转运动，采用电动机驱动，而在旋转系统中，常设有蜗杆传动，使其具有自锁功能。工作台的旋转运动应该具有较大的调节范围，以便适应因工作台带动工件翻转时不同的力矩变化。工作台在旋转进行焊接的时候，旋转速度要平稳并且均匀，在最大载荷下的速度波动最好不能超过5%，一旦超过会影响焊接质量。另外，工作台在倾斜时，工作台的旋转与倾斜运动都应该流畅自如，即便在最大的载荷下，亦不应该产生抖动，以免造成不必要的麻烦。

a. 传动方案

焊接变位机工作台旋转系统的传动方案如图1所示。其旋转系统由电动机驱动，通过V带传动――第一级蜗轮蜗杆传动—―第二级蜗轮蜗杆传动后，带动工作台旋转。按工作台的工作要求应该选用Y系列三相异步电动机，额定电压为380V。电动机的额定功率 为3KW。

图1  18t焊接变位机工作台旋转系统传动方案

b.箱体设计

箱体工作能力的主要指标是强度、刚度和抗振性能。箱体的结构尺寸和大小，决定于安装在内部或外部零件和部件的形状和尺寸及其相互配置，受力与运动情况等。设计时应使所装的零件和部件便于装拆与操作。

箱体采用焊接方式，将各个箱板焊接起来组合成一个完整的焊接工作台箱体。为了方便蜗杆轴和蜗轮以及其他零件的安装，箱体上应留有安装口，箱盖与箱体使用螺钉连接。箱体内的蜗轮蜗杆传动采用脂润滑，所以这种箱体箱盖的设计也为润滑提供了方便。

旋转系统的电动机和带传动部分安装在箱体外侧，工作台翻转时，电动机与箱体一起随着翻转机构的翻转而翻转，因此电动机应固定在箱体上，所以箱体的后箱板向下伸出用于电动机的安装。

为了实现旋转机构与翻转机构的连接，应设置一个连接机构，所以在左右两箱板上设计了法兰连接机构，翻转轴通过该机构与旋转系统相连接，这样就实现了工作台的翻转。

3. 工作台翻转系统

a.传动方案

焊接变位机工作台翻转系统的传动方案如图2所示。由电动机驱动，通过V带传动、减速器及减速器输出轴上的齿轮传动与翻转轴上的扇形齿轮传动实现工作台在0-135° 范围内翻转的目的。选用Y系列三相异步电动机，电压为380V，电动机的额定功率为 。自行设计蜗杆-圆柱齿轮二级减速器，总

傳动比 。

1-扇形齿轮2-齿轮3-齿轮4-减速器5-V带转动6-减速机

b.翻转轴设计

考虑到焊接变位机主要由翻转部分和旋转部分构成，而且旋转部分需要跟随翻转部分共同翻转。为了便于旋转部分的安装，设计中翻转轴采用两个半轴的结构。具体结构如图3所示。

四、结束语

在技术高速发展的今天，焊接变位机也已悄然成为制造业的一种不可缺少的设备，在焊接领域把它划为焊接辅机。近十年来，这一产品在我国工程机械行业，有了较大的发展，并获得了广泛的应用。使用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间，提高劳动生产率，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。

本文针对座式焊接变位机设计进行了阐述，确定了传动方案，并对旋转部分的箱体及翻转轴进行了详细说明，达到了设计要求，为焊接变位机的制造提供了参考。

参考文献：

[1]胡仕明 袁秀坤. 25t焊接变位器设计分析，重型机械科技，2002年第1期：27-32.

[2]易春生等.30t焊接变位机设计，机械，2000年第27卷增刊：88-89.