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翻转机构设计—总体设计

Design of Turnover Mechanism—The total desig

摘要

焊接翻转机构的结构尺寸、平稳性、翻转的连续性以及制造成本对提高焊接效率和保证安全性有很大的影响，研究了可以实现原地低位的翻转机构，并对动态稳定性进行分析，结果表明：翻转机构在翻转时连续平稳。翻转机构占地空间小，制造成本低，具有良好的应用前景，在国内外焊接生产线上有很高的推广价值。

关键字： 翻转机构　　设计

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Abstract

Weld the structure size, steady, inside out consecution and manufacturing costs of the inside out machine to weld to the exaltation the efficiency and the assurance safeties contain very big influence.Studying can carry out an inside out and inside out organization, and carried on the analysis to the dynamic state stability, the result enunciation:Inside out organization at inside out is continuously steady.The inside out organization covers the space small, the manufacturing cost is low, having the good applied foreground, producing in the domestic and international welding on-line have the very high expansion value.

Key Words: Turnover Mechanism

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引 言

随着科学技术的发展，焊接辅助设备与器具制造行业自设立以来在整个焊接行业中占有重要地位，并受到业内人士的高度重视。在我国，焊接变位机也已悄然成为制造业的一种不可缺少的设备，在焊接领域把他划为焊接辅机。多年来，我国焊接辅助设备与器具制造行业在原有的基础上有了较快的的发展，从事焊接装备设计和生产的企业规模不断扩大，技术水平、产品质量不断提高。因此，我毕业设计的课题选择了焊装辅助设备中的翻转机构的设计，期望在以后的工作中更能助力于这一行业，力求把我国的焊接辅助设备的提高到一个更高的水平贡献自己的一点绵
薄之力。

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目 录

第一章 总体设计方案和安装使用说明 …………………………1
1．1 总体设计方案 …………………………………………………1
1．1．1 设计目的 ………………………………………………1
1．1．2 设计原理 ………………………………………………1
1．2 安装使用说明 …………………………………………………1
1．2．1 安装调试说明 …………………………………………1
1．2．2 操作说明 ………………………………………………2
1．2．3 日常保养 ………………………………………………3
第二章 设计步骤及标准件的设计选用 …………………………3
2．1 设计步骤 …………………………………………………………3
2．2 标准件的设计选用 ……………………………………………8
2．3 翻转机构的第一参数—额定负荷 ………………………11
参考文献 ………………………………………………………………………12
总 结 ……………………………………………………………………………13

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第一章 总体设计方案和安装使用说明
1．1 总体设计方案
1．1．1 设计目的
变位机构是将工件回转、倾斜，以便使所有的焊缝置于水平，船形等最佳位置进行焊接的设备。选择合理的变位机构能提高焊接的质量及生产效率，降低人工的劳动强度及生产成本，加强安全文明生产，有利于现场管理。工作台翻转采用手动，定位可靠，可以使工件处于最理想的焊接最佳位置进行焊接。
1．1．2设计原理
设计一手动H型双座双回转式翻转机构，通过手动控制回转手轮来控制焊装夹具的翻转，可自行调节所需翻转的任意角度，实现焊接时的360度变位，方便于焊接，达到定位可靠，焊接方便的最佳功效。
1．2 安装使用说明
1．2．1 安装调试说明

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此翻转机构在设计制造完成后须经过专门的安装调试才能正常使用。
（1）调整机构的水平度
在框架即支座上装夹焊接夹具的上表面放置一水平仪，然后根据水平仪的指示，调整六个地脚螺钉（调节螺钉），以此使得整个机构的水平度符合要求。
（2）调整机构的平衡度
先根据设计要求及现场目测，放置一定重量的平衡块，然后踩下踏板，使旋转部分处于自由旋转状态，接着轻轻转动调节手轮，根据旋转力的轻重，添加或减少平衡块，以达到整个翻转机构在旋转时的舒适度，最终达到最佳的效果。
1．2．2 操作说明
（1） 工件在原有位置实现各种操作。
（2） 在原有位置的工作完毕后，踩下踏板，使限位块脱离转盘上的卡槽，使旋转部分处于自由状态。

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（3） 转动手轮，放开踏板，限位块由于弹簧的作用，将顶在卡槽里，防止位置的变动。当转盘转至另一工作位置的卡槽处，限位块将自动卡入卡槽里，达到所须的限位目的。
（4） 工人在又一工作位置实现如上操作。
（5） 如果根据操作需要，需要再转到另一个操作位子，则重复操作（2）、（3）。
1．2．3 日常保养
定期为轴承座及各旋转部分加入润滑油，检查各紧固件是否有松动，以及键和旋转销、轴套是否磨损，以便及时修复或更换。
第二章 设计步骤及标准件的设计选用
2 . 1 设计步骤
（1） 底座框架的设计
底座框架是由四块槽钢焊接而成，运用槽钢作为底座的框架，是因为槽钢的强度较大，也就

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是说，它能很好的承载一定的力，使此机构能更
牢固、耐用。
由于底座框架是由四块槽钢焊接而成的，其中两根槽钢的长度较长，导致了强度的降低，会产生扭曲变形，所以，考虑到以上几点，设计时在两根槽钢之间再焊接两根做支撑用的槽钢，保证它在使用过程中不会产生扭曲，达到正常的使用效果。由于各部件之间是依靠焊接连在一起的，如果长时间使用或附加一定的力时，焊接处会产生断裂，就此，设计时，在焊缝处采用连接板连接，就是把一块连接板焊在两个槽钢之间的连接处，增强牢固度，经久耐用。
为了底座框架能与地面很好的连接，在底座框架的底面焊上六块连接板，而地面上也装上相同的板，每块板上用三个紧定螺栓形成三角形固定，保证它与底面很好的接触。底座框架上的板和支架上的板通过调节螺钉来连接，调节螺钉的作用在于安装此机构时能够调节它的水平度。

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（2） 支架的设计
在设计完成底座框架后，继续设计支架。支架是靠螺栓固定在底座框架上的，用两块A3钢做成，而且它是做成“八”字行的，有一定的倾斜角度，所以，在这两块钢之间也要焊接另外一块钢，而这一块钢与那块倾斜的钢之间再焊上一块连接板，防止焊缝断裂，增加其强度，使之达到使用要求，使用正常。
支架的底面还装有一块板，用于和底座框架的连接（底座框架上面也装有一块相同的板），两块板之间用螺栓连接而成。
（3） 轴的设计
根据整个机构的运动类型，对轴进行设计。
[1] 选择轴的材料
选择轴的材料为45钢,经调质处理硬度为HRC40—45。
[2] 初步计算轴径

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由手册公式及工作环境所需，选轴的直径为Φ80mm。
[3] 校核轴径
由于轴的参数之类均是常用时所规定的，所以只需外在所施加的力在轴的承载能力在范围内即可，没有特别的指定。
由于实际需要，两根轴的其中一个端面必须装一个板，方便和装夹具的框架相连接。
（4） 框架的设计（装夹具时所用）
轴设计好以后，开始设计框架，此框架是用于装夹夹具所用的，和底座框架一样，它也需要用连接板连接，目的在于使得此框架更加牢固，不会产生扭曲变形，还有就是为了安装夹具所用。框架与轴之间用一块支座连接。
（5） 踏板、转盘及手轮之间的设计
在上面提到的那个支架的底面那快板上焊接一

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块小的支座，为了装踏板所需。踏板除了与小支座连接外还与连杆上的接头相连。踏板与小支座的连接才用的是铰链销的连接方法，铰链销由45钢做成，强度很高。在使用中，还需在铰链销上装一个轴套，防止使用长久后产生磨损，装了轴套后，使用时只会对轴套有所磨损，一旦磨损时只需更换轴套就可以重新使用了，经济又方便。至于铰链销上，还需在其两端各开一个销孔，目的在于铰链销装好后的定位。
连杆上还需装一个弹簧，用于限位时的复位。连杆的顶端焊接一个用来装限位块的东西，因为这只是根据限位块的形状而定，所以这里不做祥解。
轴上装一转盘，用键及紧定螺钉固定，使它与轴之间能很好的装配起来，不产生移位、松懈等情况。在转盘上还可根据实际需要开卡槽，这个根据使用时客户所需，在其所需要的任何一个角度的位子上开有个卡槽就可以。而限位块就是用于卡槽里的，当转过

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所需的一定的角度时，放掉踏板，弹簧复位，既可以实现定位了。
手轮是装在轴端的，做成像一般汽车上所用的方向盘形状即可。通过手轮来旋转所需的角度。
以上这些东西都是装在一个支座上的，此支座即是和支架上的那块连接板一起用螺栓固定的。
（6） 平衡块的设计
平衡块是单独装在另外一根轴上的。先用一块板通过键固定在轴上，而平衡块则是和这块板通过螺栓连接在一起的。至于板的多少是根据实际需要增加或减少的。装平衡块的目的在于调节旋转力的轻重，使得在旋转时可调节到最佳的舒适度，从而达到最佳效果。
这样，整个机构就此设计完成。
（7） 自由度的设计
变位运动是一种回转运动，此回转运动即为翻转机构的主自由度。

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2．2标准件的设计选用
（1） 轴承的选用
根据轴的工作情况及客户所指定的购入品厂家
要求，这里选用型号为22316C [GB/T288-94]。
内径 80
外径 170
宽度 60
基本定额动负荷 CrN):571
基本定额静负荷 Cor(N):189
由机械设计手册查得：fp=1.0 (轴承所受载荷平稳)
[1] 计算径向力：Fr=10N
[2] 计算当量动载荷

由线形插值法：X=1.0
P=Fr=10N

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[3] 轴承寿命的计算

故所选的轴承合格。
（2） 轴承座的选用
轴承座的选用是根据轴承而定的，以上，轴承所选的是22316C [GB/T288-94]调心滚子轴承，所以在此选用SN316 [GB7813-87] 的轴承座。
（3） 轴套的选用
轴套是根据轴的规格以及实际需要来选的。
铰链销上的轴套选择：1215 SF-2
连杆上的轴套选择：1225 SF-1
（4） 开口销的选用
根据实际需要,选公称直径d为2.5cm、长度l为20cm,材料为低碳钢、不经表面处理的开口销。

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（6）旋转中心的设计
此翻转机构旋转中心的设定是由轴的中心线和底座框架之间的距离来定的，只要在旋转时，夹具和底座之间不会碰撞就算符合标准了。
2. 3翻转机构的第一参数----额定负荷
翻转机构不同于其他加工设备，它的基本负荷就是焊件的“重量”。对于用户如何选择翻转机构，现给定如下公式：
F == kd m g n
式中：m为焊件质量；g为重力加速度，即mg为重力；kd为动荷系数；n为安全系数。称F为额定承载能力或额定负荷

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参 考 文 献
［１］ 郭爱莲.机械设计手册.北京:机械工业出版社.1991
［２］ 陈秀宁,施高义.机械设计课程设计.浙江:浙江大学
出版社.1991
［３］ 梁德本,叶玉驹.机械制图手册.北京:机械工业出版
社.2002
［４］ 唐宗军.机械制造基础.北京:机械工业出版社
［５］ 全风淑.焊装线液压翻转机构运动平稳性分析及
控制汽车工艺与材料,1997(12):36-40
［６］ 王政.焊接工装夹具及变位机械.北京:机械工业出
版社,2001
［７］ 刘庆祥,宗小祥.翻转犁翻转机构的运动.农业机械
学报,1998,29(18):13-16

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总 结
经过这次的毕业设计，使我受益匪浅。在这次课程设计的整个过程中，我做了一次全面、较规范的设计练习，全面地温习了以前所学过的知识用理论联系实际并结合机械设计课程和生产实际分析和解决实际问题，巩固、加深和扩展了有关机械设计方面的知识。培养了我查阅参考资料并运用于实际应用的能力，也熟悉了相关信息的国家标准，使自己在专业领域有了更清楚地了解。
尤其重要的是让我养成了科学的习惯，在设计过程中一定要注意掌握设计进度，按预定计划完成阶段性的目标，在底图设计阶段，注意设计计算与结构设计画图交替进行，采用正确的设计方法“边计算、边画图、边修改”。在整个设计过程中注意对设计资料和计算数据的保存和积累，保持记录的完整性。在此次设计的实践中进行了设计基本技能的训练，掌握了查阅和使用标准、规范、手册、图册、及相关技术资料的基本技能以及计算绘图、数据处理等方面的能力。

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通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，掌握了一般机械设计的程序和方法，有助于树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力。
由于刚步入社会工作，各方面的知识都很肤浅，所以要在工作中努力学习新知识，接受新知识，掌握新知识，提高外语方面的知识和自己的职业道德素养。待人处世的方法，都要在以后的工作中，有得于学习，有待于提高。工作业余时间，应积极参加公司组织的各种培训。这些东西，并不是学习里都能学到，要靠自己努力尝试。我要紧记“年轻人白天求生存，晚上业余时间自己求发展。”我觉得这句话真的很重要，值得我好好深思。
光就这个我自己动手去做、去实践的过程来讲，对于以后我
自身的发展与学习来说，都可以看作一笔不小的财富，前面还有

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很多需要我们去尝试。希望能在以后的实践中能更加的丰富自身的知识及各方面的东西，做到运用自如！我也相信这份我自己喜欢的工作，能成为我人生事业上一道亮丽的风景线。