焊接機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)機(jī)理探索

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變位機(jī)構(gòu)車架模型分析所設(shè)計(jì)的焊接變位機(jī)構(gòu)車架的質(zhì)量為5t，車架由鋼板直接焊接拼裝而成，車架的質(zhì)量分布主要是鋼板的分布，由現(xiàn)場看到的車架實(shí)物可知，小車架的空間內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部存在較多空間，但是鋼板的分布基本均勻。

即小車架的質(zhì)量基本可以看作是均勻分布，為了方便計(jì)算，將小車架簡化為一個(gè)長方體模型，傳動(dòng)方案分析傳動(dòng)方式的確定，根據(jù)具體情況，不僅要考慮到技術(shù)性能指標(biāo)，還要考慮經(jīng)濟(jì)成本。對提出的各種方案，綜合比較技術(shù)難度、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等后實(shí)施方案。

焊接變位機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式主要是機(jī)械傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)。根據(jù)項(xiàng)目要求，焊接變位機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)速度約為0．1～1rad/min。電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為1440rad/min，由此可以確定，如果采用機(jī)械傳動(dòng)，降速比將達(dá)到1000～2500，如此大的降速比需要復(fù)雜和結(jié)構(gòu)龐大的變速機(jī)構(gòu)。

加之上述計(jì)算可以看出需要的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩非常大，因此，采用液壓傳動(dòng)方案。直接輸出所需轉(zhuǎn)速，經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)，由于不需要增加中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊。動(dòng)力執(zhí)行元件可選用單葉片式擺動(dòng)液壓缸和齒輪齒條式液壓缸2種方案。

當(dāng)車架的焊接位置翻轉(zhuǎn)到位時(shí)，定位是一個(gè)至關(guān)重要的問題。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有3個(gè)平衡位置，即水平、逆時(shí)針翻轉(zhuǎn)90°和順時(shí)針翻轉(zhuǎn)90°。考慮到工廠的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)需要，在到達(dá)平衡位置時(shí)需要設(shè)計(jì)限位開關(guān)，以保證工作臺(tái)停在需要的位置。借鑒機(jī)床限位的方法，采用機(jī)械式的限位擋塊，當(dāng)工作臺(tái)到位時(shí)，觸碰限位擋塊，啟動(dòng)電磁開關(guān)，通過電氣控制停止液壓缸的擺動(dòng)。由于翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速非常低，可以忽略由于慣性產(chǎn)生的位置誤差。

同時(shí)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，可采用具有斷電鎖緊功能的液壓系統(tǒng)。如考慮到成本，可以手動(dòng)拔銷，插銷經(jīng)由電磁開關(guān)自動(dòng)完成;或者，插銷采用彈簧驅(qū)動(dòng)自動(dòng)插入。液壓系統(tǒng)本身具有自鎖功能，但存在泄漏的問題，為了保證安全，用一個(gè)定位銷輔助定位工作臺(tái)。

由于工作臺(tái)所有負(fù)載都作用在工作臺(tái)支座上，故定位銷可不承受徑向載荷，只需限制工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)即可。定位銷的插入可以采用自動(dòng)模式，考慮到成本，可以采用人工手動(dòng)插入。當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)，液壓缸停止擺動(dòng)，工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)停止，同時(shí)液壓系統(tǒng)具有自鎖功能，故可以將定位銷手動(dòng)插入矩形槽實(shí)現(xiàn)定位。設(shè)計(jì)完成了2套方案，方案1采用單葉片式擺動(dòng)液壓缸傳動(dòng)，方案2采用齒輪齒條式擺動(dòng)液壓缸傳動(dòng)，取得了較好的效果。

作者：嚴(yán)學(xué)書 孫全 夏選瓊 王立存 李官美 單位：重慶工商大學(xué)