埋弧焊机送丝机构设计.docx

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1、毕业设计（论文）班级专业题目学生姓名指导教师摘 要焊接是利用局部加热的方法使连接件接头处的材料熔融连成一体。目前在工业生产中，广泛用于造船、锅炉、桥梁、起重机械及冶金机械制造业中，焊接已经一种重要的机械连接方式。在焊接过程中，传统的手工送丝具有以下缺陷：送丝准确性差、一致性差、送丝不稳定。这将引起焊接生产效率低下，焊接成型一致性差等问题，阻碍焊接在工业中的进一步应用。另外，手动送丝时拿捏焊丝的长度有限，长时间焊接时需要频繁拿取焊丝，焊接效率较低。且每段焊丝焊接完成时都会留存一小段焊丝无法使用，造成了焊丝资源浪费，提高了生产成本。为了解决上述手工送丝过程中的缺陷，本文设计了一种全齿轮送丝机构，该

2、送丝机构包含矫直模块、传动模块和压紧模块。矫直模块采用水平和竖直双向矫直方式，可以获得直线性较好的焊丝，有助于提高焊接质量。传动模块采用四轮传送方式，两两在上，两两在下，有效增加推送力。压紧模块主要是解决传送不同焊丝时上下传送轮之间的间隙，通过调节二者之间的距离，即可传动不同直径的焊丝。在Proe中详细设计了送丝机各个零部件的模型，并对送丝机进行了装配。装配结果显示，各零件尺寸设计合理，无干涉现象。关键词：焊接；送丝机；Proe摘要I导 言11绪论21.1 焊接技术简介21.2 送丝机构发展现状21.3 本文研究内容32送丝机构的设计32.1 初始参数及电机选型32. 1. 1确定初始参数32

3、.1.2传动电机选型32. 2总体设计方案42. 3主要零件详细设计42. 3. 1矫直轮选型42. 3. 2主动轮设计52. 3.3中间轮设计52. 3. 4传动轮设计62. 3. 5送丝轮设计72. 3.6中间轴设计72. 3.7压紧设计82. 3. 8其他零部件设计82.4本章小结83送丝机构的装配83. 1 Proe 简介 83. 2主要零件建模93. 2. 1齿轮的设计93. 2. 2送丝轮建模123. 2.3中间轴建模133. 3三维装配143. 3. 1矫直机构装配144. 3. 2送丝机构装配185. 3. 3整机装配223.4本章小结224结论236. 1总结237. 2展望

4、23参考文献23埋弧焊送丝机构设计导言：随着焊接技术在工业生产中的广泛应用，如何解决传统手动送丝中一致性差等问题，本文设计了一种全齿轮自动送丝机构。1绪论1.1 焊接技术简介焊接是利用局部加热(加压)的方法使连接件接头处的材料熔融连成一体。目前在工业生产中，广泛用于造船、锅炉、桥梁、起重机械及冶金机械制造业中。与其他机械连接方式相比，焊接具有以下几个特点？(1)连接性能好。焊缝有良好的物理特性，能够适应高低温、高低压、具有良好的密封性和耐磨性。(2)重量轻。由于焊接是依靠接触件之间的原子结合而形成的连接方式，因此，其重量较轻，在船舶、飞机、车辆等使用该连接方式可以减少其自身重量，提高运载能力。

5、(3)省料、成本低。与钾接相比，焊接可以节省10%到20%的金属材料。(4)简化工艺。对于一些重型、大型、复杂的零部件，如果使用焊接取代铸造或者锻造工艺，可以节约零件的生产周期。L2送丝机构发展现状送丝机构一般由以下几部分组成：焊丝盘、矫直轮、传动轮、电机、送丝轮和底座。目前，焊丝盘多为外向式丝盘。焊丝绕在丝盘上，应密排紧绕，防止出现焊丝间的相互牵扯，影响正常送丝。矫直轮可以去除焊丝的弯曲形状，获得较好直线性的焊丝，便于传送。电机经传动轮后，将动力传至送丝轮。依靠上下送丝轮之间的摩擦力，实现对焊丝的自动传送。按照送丝方式，可将送丝机构分为以下几类：(1)推式送丝推丝式送丝机构的送丝滚轮位于送丝

6、软管之后，其焊丝盘、送丝电机、减速装置、送丝滚轮等通常单独组成一个整体。其优点是构造简单、焊枪轻便。但不适宜推送细直径软质焊丝。送丝距离一般只有3m左右。这种送丝机构应用广泛.(2)拉式送丝拉丝式送丝机构的送丝滚轮位于送丝软管之前，即安装在焊枪上。这种送丝机构灵活性好，不易出现焊丝卡死现象，送丝速度稳定。但因送丝滚轮装在焊枪上，焊枪显得较重。操作者容易疲劳；(3)推拉丝式送采用推丝、拉丝并用的送丝方式。其中推丝电机是主要的动力，它保证等速推进焊丝,拉丝电机只保证随时将软管内的焊丝拉直。这种送丝机构可保证10-20m距离内可靠的送丝。但机构复杂，目前应用不多。1.3本文研究内容本文设计了一种全齿

7、轮送丝机构，该送丝机构包含矫直模块、传动模块和压紧模块。矫直模块采用水平和竖直双向矫直方式，可以获得直线性较好的焊丝，有助于提高焊接质量。传动模块采用四轮传送方式，两两在上，两两在下，有效增加推送力。压紧模块主要是解决传送不同焊丝时上下传送轮之间的间隙，通过调节二者之间的距离，即可传动不同直径的焊丝。详细设计送丝机构各个零部件尺寸，绘制二维图与三维图，并完成送丝机构的三维装配。结果表明，本文所设计的送丝机构符合设计要求，各零件尺寸装配时无干涉现象。2送丝机构的设计2.1 初始参数及电机选型2.1.1 确定初始参数本文设计的送丝机构参数如表1所示。表1送丝轮初始参数送丝速度v (m/min)0.

8、2焊丝直径d (mm)22.1.2 传动电机选型现有送丝系统中，常用电机主要有步进电机、直流伺服电机、印刷电机和交流伺服电机。各种电机均有各自的优缺点，本文选用交流伺服电机，这种电机具有调速范围宽、稳速精度高、动态相应快以及在较宽的范围内产生理想的转矩等良好的技术性能。而且具有结构紧凑、外形小、重量轻，可实现高转矩/惯量比，动态响应好，运行平稳，适宜于高速、高精度、频繁起动与停止、快速定位等场合，且电机不需维护、能在恶劣环境下工作。对于齿轮传动，根据齿轮圆周速度v与齿轮节圆直径D之间的关系：Dn100060(1.1)得：电机输出转速n100060u兀 D(1.2)上式中，D取值52,代入相关数

9、据得：n=73.5rmino初选ASMT02L250型交流伺服电机，其输出功率P=0.2Kw,额定转速no=3OOOrpm,减速机选用APEX10o2.2 总体设计方案本文设计的送机机构方案如图1所示，该送丝机构为全齿轮传动方式，焊丝首先经过矫直滚轮矫直以后，开始送丝。主动轮安装在电机输出轴上，为了实现一个主动轮驱动两个传动轮，特设计了一个中间轮。中间轮的作用一方面是将主动轮的转动传递给两个传递轮，同时也拉开了两个送丝轮之间的距离，有利于传送焊丝。图1整体方案设计2.3 主要零件详细设计2.3.1 矫直轮选型矫直轮的作用主要是对焊丝进行矫直，可以使送出的铝焊丝应具有良好的指向稳定性，有利于提高

10、焊接处质量。并且，较直的焊丝也减少了焊丝与导丝管之间的摩擦，利于保护焊丝表面，同时降低了传递阻力。目前市场上有多种型号的矫直滚轮，本文选用的是V625/120滚轮轴承，其主要参数如表2所示。这种滑轮轴承为轴承钢材质，整体轴承经过淬火热处理，沟道经过精磨处理。产品硬度大，精度高，可承受高转速、大负荷。表2V625/120主要参数V625/120尺寸内径（dmm）外径（D/mm）16宽度(B/mm)5槽宽（H/mm）1.5槽深（C/mm）0.75角度（A/。）120备注高精度轴承钢适合高转速2.3.2 主动轮设计主动轮安装在电机的输出轴上，采用标准圆柱直.齿轮形式，基本参数如表3所示。依据此参数，

11、设计的主动轮图纸如图2所示。在主动轮中心孔上开有键槽，与电机输出轴通过平键配合。表3主动轮主要设计参数齿数模数mm压力角/。齿宽mm齿顶r系数顶隙系数变位系数X301201510.250图2主动轮图纸2.3.3 中间轮设计中间轮齿数为90,齿宽为12,其余参数同主动轮表3所示。在中间轮上开有键槽，与中间轴配合。中间轮上开有直径为16减重孔，均布在60的圆周.上。中间轮材料选用高强度尼龙材料，这种材料不仅强度大，而且质量轻。在传递过程中的噪音也较金属齿轮小。图3中间轮设计图纸2.3.4 传动轮设计传动轮主要是把电机的动力传递给焊丝，推送焊丝向前运动。为了节约安装空间，将传动轮设计成齿轮轴形式，如

12、图4所示，传动轮齿数为30,齿宽15,其余参数同主动轮。齿轮轴与齿轮和轴配合使用相比，具有传动精度高，安装简单等优点。由于送丝机送丝时，既要保证齿轮的啮合中心距，又要保证压紧焊丝的同时，给送丝轮留一定的备磨量。因此，在传动齿轮的另一端，设计有送丝部分。这样满足了送丝机送丝时的要求，同时保证了送丝部分和传动轮的同轴度，减小了径向跳动，提高了送丝的稳定性。在动轮送丝部分处，开有半径为1的半圆槽，在送丝轮上也开有同样大小的半圆槽。当二者配合传动时，即可形成一个直径为2的圆槽，焊丝即是通过这个圆槽进行传递的。为了减少送丝部分的磨损，在送丝部分的外圆周上套上一圈耐磨橡胶圈。这种橡胶圈的的作用有以下几点：

13、（1）改变了原有依靠焊丝与送丝轮之间的接触方式，由原来的硬硬接触修改为硬软接触。这样不仅减少了传动轮与送丝轮对焊丝表面的划伤，影响焊丝的焊接质量；同时也减少了焊丝对传动轮与送丝轮表面的磨损，延长了其使用寿命。（2）提高了送丝力。由于焊丝与橡胶带之间的摩擦系数要大于与金属之间的摩擦系数。因此，在同样压紧力的条件下，本文设计的送丝方式可以获取更大的送丝力。（3）加大了接触面积。在同样的预紧力下，接触面积增大，可以减少焊丝单位接触面积上的压力，使得焊丝受力较小，防止送丝过程中焊丝的变形。在送丝处两端有高为0.5m的凸缘，可以有效防止橡胶圈在传动过程中的跑偏，选择橡胶圈厚度为2nm1。2.3.5 送丝

14、轮设计送丝轮的设计同传动轮送丝部分设计，只不过送丝轮上不需要有齿轮部分。通过送丝轮与传动轮之间的压力，使得焊丝具有向前运动的动力。其设计图纸如图5所示。图5送丝轮设计图纸2.3.6 中间轴设计中间轮安装在中间轴上进行动力的传递。中间轴上有8*7*14的平键，与中间轴键槽配合，实现运动的传递。其设计图纸如图6所示。8*7*14图6中间轴设计图纸2.3.7 压紧设计焊丝是通过送丝轮与传动轮之间的摩擦进行输送的。将送丝轮与传动轮的中心距设计成可调的结构，这样一方面可以使得该送丝机构可以输送不同直径的焊丝，另一方面也可以解决焊丝直径突变引起的卡滞现象。因此，需要有一个压紧力可调装置，可以调节传动轮与送丝轮之间的中心距。2.3.8 其他零部件设计其他零部件包括主要零件的安装座、安装板等，这些零件的尺寸设计要根据装配时，具体确定。因此，此处省略，具体设计见三维设计。2.4 本章小结本章根据送机机构的初始设计参数，对驱动电机进行选型。提出了整体设计方案，并根据此方案，详细设计了各个主要零件。为第3章零件的三维建模及整体装配做了基础。3送丝机构的装配3.1 Proe 简介Proe是由美国参数技术公司(PTC)研发，于1988年发行的全方位的3D产品开发软件，集成了零件设计，产品装配、模具开发、NC加工、锁金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构模拟、应力分析、