L臂双回转变位机的设计要点和质量控制措施探讨

徐爱莲

【摘 要】L臂双回转变位机是把工件或产品以球面呈现的一种半自动化或自动化机械设备，它有水平方向和垂直方向两个旋转。随着建筑机械、工程机械等领域的量产化、自动化，为方便操作，减少劳动强度，统一产品、标准一致，使生产科技化，于是产生了一个新的机械领域—变位机械;L臂双回转变位机则是变位机领域的综合体，佼佼者。变位机的广泛应用，推动了建筑机械、工程机械等行业的蓬勃发展，自身也在不断改进和发展，其适应性、应用性是重点。

【关键词】L臂双回转;变位机;设计要点;质量控制

引言

变位机根据不同要求和不同产品进行设计制造，总体来说：首先要了解产品，根据产品工艺要求，产品形状确定变位机形式，一旦确定使用L臂双回转变位机，就要计算产品重心，L臂大小，电机功率，旋转速率等设计参数，从而制定设计方案、细化分解图纸进行生产加工，成品交付使用。

1、L臂双回转变位机基本结构形式

L臂双回转变位机主要包括5大系统：L臂、动力箱、平台、大回转系统、小回转系统。

L臂变位机基本结构形式见下图1：

2、设计工程中需注意的要点

作为较精密设备在设计工程中有许多需要注意的地方，主要有以下几点：

（1）装夹方式及位置

工件或产品在变位机上的装夹方式，直接影响工件或产品加工率，根据工件或产品的几何形状，允许装夹的部位，需要加工的位置，以及放置的稳定性、吊装的部位，来确定装夹方式，一般选取工件或产品的工作位置;

（2）装夹位置

装夹在工件或产品的什么位置，一般根据以下几点确定：

①尽量避开加工位置;

②比较牢固或稳定的位置;

③明显，方便操作的位置。

（3）中心

确定了装夹方式，那么装夹在L臂上的什么位置，如何装夹，那就是选取中心。在L臂上放置（装夹）位置主要侧重于中心，中心决定了产品在L臂上的位置，也就是水平旋转中心，从而确定L臂大小;中心既可以是产品或工件按装夹方式放置时的几何中心，也可以是装夹位置中心;这时的中心尽量与装夹放置时的重心重合，因为重心和中心的重合度决定L臂上旋转功率的大小。

（4）重心

确定了L臂大小后，结合产品的重心，三维建模来计算产品和L臂组合体的重心（如L臂上旋转所需减速机电机较大，则需要考虑增加减速机电机后的重心），由重心决定垂直方向的旋转中心，也就是旋转中心在L臂上的位置，重心和旋转中心的重合度决定L臂旋转功率的大小。

（5）传动方式

各个位置的传动方式是有所在位置决定的，一般来说，主传动采用链轮链条传动，动力箱与L臂之间采用回转支承，次传动尽量使用齿轮传动，L臂与工作台之间为回转支承。

（6）垂直方向的旋转高度

垂直方向的旋转高度，一般由产品或工件的几何尺寸决定，但有时工件或产品不规则，可以选择合适高度，然后限制旋转角度或把L臂设计为可升降即可。

（7）方便操作

设备达到国家劳动、安全、卫生部门的要求，符合人体工程学;

3、L臂双回转变位机质量控制措施

为了确保变位机的使用安全及生产质量，从设计、加工，到装配、安装、电气元件匹配，需要对L臂双回转变位机进行全过程质量控制。

（1）设计选材

①用于本设备的钢材/型材选用合格的材料，其力学性能必须符合机械设计手册及国家对相关材料力学性能参数之规定;

②所用标准件均选用国内外知名品牌;

③传动，啮合件以及紧固件采用45#钢及锰钢，其表面淬火处理，保证表面硬度和耐磨性;

（2）加工制作

①由具有资质经验的人员进行施工操作;

②所有接触面均为加工面;

③液压，气动，电气元件，符合国家标准，安全可靠，寿命长，响应迅速，能够保证设备在额定负荷下连续工作，无漏气、漏油、漏电等现象，持续稳定工作;

④非加工面抛丸处理，防锈等级达Sa2.5级。

⑤L臂双回转变位机，传动较为精密，应对所有焊接后的结构件进行消除应力处理，如没有消除焊接应力，使用一段时间后，焊接结构件容易变形，造成传动部件之间相对位移，出现卡阻或间隙过大有噪音。现代变位机制造周期短，一般不用时效去除应力，采用振动法或退火法。

（3）装配和测量

设备质量的保证，装配工艺和测量必不可少，一个有经验的装配师，一组精密高效的检测工具是保障，装配完毕空载试运行不能出现卡阻、异响、噪音;动作到位;带件试运行除不能出现上述异常外，设备也不能出现抖动、颤动，电机无异响、发热、冒烟等。

（4）安装接地

变位机一般用于工件和产品的组对、焊接，对传动部件和电机必须进行焊接接地保护。采用导电性能好的铜作为接地材料，安装在工作台与L臂之间，用铜线与底座连接，防止传动件黏连和电机击穿。必要时在L臂和动力箱连接处也安装一套;可靠的电焊机接地回路，可以有效防止电气元件，轴承等部件损伤，导电装置安装隐蔽且安全。

（5）外观处理

设备的外观也是产品质量的一部分，表面处理也要做到尽善尽美，所有结构件进行除油、防锈、防腐处理，工件表面无油、锈，防锈等级达Sa2.5級后油漆，各个部件上应有标识或涂装不同颜色，方便区分。

（6）电气元件选用

如果以上是人体是衣服，那么电气就是脑袋，是灵魂。电气零件的选取、匹配就是脑袋的开发。一定要选用国内外知名品牌，合理布线，做到美观适用。电控箱和手控盒上各种按钮布置位置便于操作者操作，有启动、停止、正传、反转，点动正传、点动反转、急停按钮及指示灯。具有断电自锁保护功能，一旦突发断电情况，不会发生危险，控制盒轻巧耐用，可以悬挂在翻转机上，符合国家标准，安全可靠，寿命长。对于外露的部件有外壳防护，防止焊渣飞溅。

结束语

总而言之，在L臂变位机设计中，注重要点的计算标准，尽可能优化至最佳，在保证使用安全的情况下，成本最低;把质量从源头（设计）开始控制，严格按照国家有关标准规范技术要求设计制造。

参考文献：

[1]闻邦椿.2010年机械工业出版社出版《机械设计手册》.

[2]周寿森.焊接机构生产及装备[M].北京：机械工业出版社，1999.

[3]沈世瑶.焊接方法及设备[M].北京：机械工业出版社，1982.

[4]薛迪目.焊接概论[M].北京：机械工业出版社，1987.

[5]刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2006.

（作者单位：中铁十五局集团电气化工程有限公司）