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摘 要
在機(jī)械加工、產(chǎn)品檢驗(yàn)、裝配和焊接等工藝過程中，使用著大量的工藝裝備，簡稱工裝，用以安裝加工對象，使之占有正確的位置，以保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。大多數(shù)焊接工裝是為某種焊接組合件的裝配焊接工藝而專門設(shè)計的，屬于非標(biāo)準(zhǔn)裝置，往往需要各制造廠根據(jù)本廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件和實(shí)際需要自行設(shè)計制造或者外協(xié)定做。焊接工裝設(shè)計是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的重要內(nèi)容之一，也是焊接生產(chǎn)工藝設(shè)計的主要任務(wù)之一，對于汽車、摩托車和飛機(jī)等制造業(yè)，可以毫不夸張地說，沒有焊接工裝就沒有產(chǎn)品。因此，焊接工藝人員應(yīng)掌握有關(guān)工裝設(shè)計的基礎(chǔ)知識。
通常在工藝設(shè)計時，提出所需要的工裝類型、結(jié)構(gòu)草圖和簡要說明（例如裝配焊接順序、焊接變形預(yù)防或減小措施、焊接速度和焊接電流回路等）。在此基礎(chǔ)上由工裝設(shè)計人員完成詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和零件設(shè)計及全部圖樣。如果設(shè)計者對焊接工藝過程生疏，往往設(shè)計的工裝夾具適用性較差，甚至不能滿足生產(chǎn)要求。事實(shí)表明，為了使設(shè)計的工裝適用性良好，通常由工藝工程師來主持設(shè)計或親自參與設(shè)計。
本設(shè)計主要是介紹不銹鋼啤酒桶的環(huán)縫焊接轉(zhuǎn)胎式工裝，本工裝可實(shí)現(xiàn)不銹鋼啤酒桶自轉(zhuǎn)，焊槍在不移動的情況下對啤酒桶的環(huán)縫進(jìn)行焊接，從而達(dá)到減少焊接工序，提高生產(chǎn)效率，減少勞動強(qiáng)度的目的。
關(guān)鍵字：焊接 工裝 轉(zhuǎn)胎 啤酒桶
Abstract
In machining, inspection, assembly and welding processes, the use of a large number of process equipment, referred to as the tooling for the installation of the object to be processed, so that it occupies the correct position, in order to guarantee the quality of parts and products, and to improve production efficiency . Most of the welding equipment is specifically designed for the assembly of a welding assembly welding process, is a non-standard device, often require each manufacturer according to the factory product structure, production conditions and practical needs of their own design and manufacture or outside the agreements do . Welding tooling design is an important part of the production preparation work, welding production process design one of the main tasks for cars, motorcycles and aircraft manufacturing, it is no exaggeration to say that there is no welding equipment products. Therefore, the welding process should master the basics of the tooling design.
Usually process design, the type of tooling, structural sketches and a brief description (for example, assembly welding sequence, measures to prevent or reduce welding deformation, welding speed and welding current loop). On this basis, by the tooling design to complete the detailed structure and parts design and pattern. If the designer is unfamiliar with the welding process, often designed fixture applicability poor, can not even meet the production requirements. The facts show that in order to make good applicability of tooling design, usually presided over by the process engineer to design or personally involved in the design.
This design is introduced stainless steel beer keg the girth welding transferred tread style tooling, the tooling can be achieved stainless steel beer keg rotation torch in the case of not moving the the kegs ring seam welding, so as to reduce the welding step to improve production efficiency, reduce labor intensity.
Keywords: welding fixtures turn tire beer kegs
目錄
摘 要 1
Abstract 2
第一章概述 6
1、焊接工裝的作用及意義 6
1.1、提高焊接制品的精度，保證其互換性 6
1.2、提高勞動生產(chǎn)率，降低制造成本 6
1.3、減輕勞動強(qiáng)度，保障安全生產(chǎn) 7
2、焊接工裝的分類 7
2.1、按用途分類 7
2.2、按應(yīng)用范圍分類 8
2.3、按動力源分類 8
2.4、按焊接方法分類 8
3、焊接工裝的特點(diǎn) 8
4、焊接工裝設(shè)計的基本原則 9
4.1、實(shí)用性原則 9
4.2、經(jīng)濟(jì)性原則 11
4.3、可靠性原則 11
4.4、藝術(shù)性原則 12
5、焊接工裝設(shè)計的步驟和內(nèi)容 13
5.1、明確設(shè)計任務(wù)，收集設(shè)計資料 13
5.2、擬定工裝方案、繪制結(jié)構(gòu)草圖 13
5.3、進(jìn)行必要的分析計算 14
5.4、繪制總裝配圖 14
5.5、繪制工裝零件圖 14
第二章扎啤桶的有關(guān)類型和參數(shù) 15
第三章扎啤桶的焊接工藝分析 17
1、20L啤酒桶的構(gòu)造 17
2、焊接工藝 17
2.1下、下圈的焊接 17
2.2上圈與上桶體、下圈與下桶體的焊接 18
2.3上桶體與下桶體對接環(huán)縫的焊接 18
第四章焊接夾具分析選型 20
1、相關(guān)焊接機(jī)構(gòu)的介紹 20
2、針對本課題選型分析 22
3、小結(jié) 23
第五章機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 24
1、摩擦減速機(jī)構(gòu)的選型 24
2、主動力選型設(shè)計 25
2.1電動機(jī)設(shè)計 25
2.2減速器方案的比較 26
2.3減速器型號及相關(guān)參數(shù)的確定 27
2.4減速器強(qiáng)度的校核 28
2.5減速器輸出軸軸端負(fù)荷的校核 28
3、電器控制說明 31
4、設(shè)備整個設(shè)計解析 34
4.1總裝圖 34
4.2主動夾盤組裝 35
4.3從動夾盤組裝 36
4.4摩擦減速器 37
4.5主傳動六棱柱有限元分析 38
結(jié) 論 39
致 謝 40
參考文獻(xiàn) 41
英文翻譯原文及譯文 42
Weld robot application present condition 42
焊接機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀 50
第一章概述
1、焊接工裝的作用及意義
1.1、提高焊接制品的精度，保證其互換性
在裝配定位焊時，如果不使用工裝夾具，即使組合件是由幾個零件組成的，欲保證各零件精確的相對位置，也是不可能的。此外，在焊接過程中，焊件往往會產(chǎn)生變形，尤其是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其變形有時會達(dá)到無法消除的程度，就會影響到后面總裝配工作，甚至造成產(chǎn)品報廢。采用工裝夾具，不僅可以保證裝配定位焊時，各零件正確的相對位置，而且可以防止或減少工件的焊接變形。尤其是批量生產(chǎn)時，可以穩(wěn)定焊接質(zhì)量，減少焊件尺寸偏差，保證產(chǎn)品的互換性。
1.2、提高勞動生產(chǎn)率，降低制造成本
焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程一般包括：準(zhǔn)備（焊接材料的清洗、烘干、工件開坡口等），裝配（對正、定位、夾緊或點(diǎn)固焊等），焊接，清理（從工裝夾具上卸除工件，清除焊渣等），檢驗(yàn)，焊后熱處理及矯正，最后檢驗(yàn)等工序。焊前和焊后各項(xiàng)輔助工序的勞動量往往超過焊接工序本身。因此，提高勞動生產(chǎn)率最有效的措施是減少輔助工序的時間。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，由于焊件的復(fù)雜程度不同，純焊接時間僅占產(chǎn)品全部加工時間的 10% -30%，其余為備料、裝配及輔助工作等時間。對于梁柱結(jié)構(gòu)，裝配與翻轉(zhuǎn)工作時間占總生產(chǎn)工時的 (對于圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚)、長度 (的縱縫自動埋弧焊的焊接時間為而其輔助時間為 30%,-50%，即焊接時間只占裝焊總工時的 17% ，在這種情況下，即使把焊接速度提高 1 倍（一般很難辦到），也只能提高生產(chǎn)率約 8%。如果采用高效率的焊接工裝夾具，使輔助時間減少到 20min，那么勞動生產(chǎn)率就可以提高 40%。顯然，欲縮短生產(chǎn)周期，提高勞動生產(chǎn)率，除了采用自動化焊接工藝外，還要采用先進(jìn)的裝配工藝，采用機(jī)械化和自動化程度高的工裝夾具。
采用焊接工裝還可以降低制造成本。產(chǎn)品成本一般包括原材料費(fèi)用、燃料動力費(fèi)用、廠房設(shè)備折舊費(fèi)、工資、管理費(fèi)等。制造焊接工裝雖然要增加產(chǎn)品的成本，但是各種工裝和設(shè)備投資以及管理費(fèi)等，僅僅是分?jǐn)偟矫總€產(chǎn)品上的一部分。一旦焊接工裝發(fā)揮作用，它就能減少裝配和焊接工時的消耗，從而提高勞動生產(chǎn)率；降低對裝配、焊接工人的技術(shù)水平要求；由于焊接質(zhì)量高，可以減免焊后矯正變形或修補(bǔ)工序，簡化檢驗(yàn)工序等，縮短整個產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。這些效果導(dǎo)致產(chǎn)品成本大幅度降低，制造工裝設(shè)備的投入將遠(yuǎn)小于產(chǎn)出。另外，采用工裝并不意味著要選用機(jī)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴的設(shè)備，許多情況下采用一些簡單的定位器、夾緊器或?qū)F(xiàn)有設(shè)備稍加改裝，往往也能收到明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
1.3、減輕勞動強(qiáng)度，保障安全生產(chǎn)
采用工裝夾具，工件定位快速，裝夾方便、省力，減輕了焊件裝配定位和夾緊時的繁重體力勞動；焊件的翻轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，變位迅速，使焊接條件較差的空間位置焊縫變?yōu)楹附訔l件較好的平焊位置焊縫，勞動條件大為改善，同時有利于焊接生產(chǎn)安全管理。
2、焊接工裝的分類
焊接結(jié)構(gòu)種類繁多，形狀尺寸各異，生產(chǎn)工藝過程和要求也各不相同，相應(yīng)的工藝裝備在形式、工作原理及技術(shù)要求上也有很大差別。為了適應(yīng)技術(shù)管理工作的需要，便于掌握各類工裝的工作特點(diǎn)和設(shè)計基本方法，有必要就目前已有的焊接工裝進(jìn)行分類。
2.1、按用途分類
（1）裝配用工藝裝備 這類工裝主要任務(wù)是按產(chǎn)品圖樣和工藝上的要求，把焊件中各零件或部件的相互位置準(zhǔn)確地固定下來，只進(jìn)行定位焊，而不完成整個焊接工作。這類工裝通常稱為裝配定位焊夾具，也叫暫焊夾具，它包括各種定位器、壓夾器、推拉裝置、組合夾具和裝配胎架。
（2）焊接用工藝裝備 這類工裝專門用來焊接已點(diǎn)固好的工件。例如，移動焊機(jī)的龍門式、懸臂式、可伸縮懸臂式、平臺式、爬行式等焊接機(jī)；移動焊工的升降臺等。
（3）裝配焊接工藝裝備 在這類工裝上既能完成整個焊件的裝配又能完成焊縫的焊接工作。這類工裝通常是專用焊接機(jī)床或自動焊接裝置，或者是裝配焊接的綜合機(jī)械化裝置，如一些自動化生產(chǎn)線。
應(yīng)該指出，實(shí)際生產(chǎn)中工藝裝備的功能往往不是單一的，如定位器、夾緊器常與裝配臺架合在一起，裝配臺架又與焊件操作機(jī)械合并在一套裝置上；焊件變位機(jī)與移動焊機(jī)的焊接操作機(jī)、焊接電源、電氣控制系統(tǒng)等組合，構(gòu)成機(jī)械化自動化程度較高的焊接中心。
2.2、按應(yīng)用范圍分類
（1）通用焊接工裝
指已標(biāo)準(zhǔn)化且有較大適用范圍的工裝。這類工裝無需調(diào)整或稍加調(diào)整，就能適用于不同工件的裝配或焊接工作。
（2）專用焊接工裝
只適用于某一工件的裝配或焊接，產(chǎn)品變換后，該工裝就不再適用。
（3）柔性焊接工裝
指用同一工裝系統(tǒng)裝配焊接在形狀與尺寸上有所變化的多種工件。柔性概念沒有明確的界限，可以是廣義的，即工件變化可以在大范圍，形狀完全不同，尺寸變化也很大，如組合夾具；也可以是狹義的，工件變化只在小范圍，即在相似的形狀和尺寸變動不大的范圍內(nèi)，如可調(diào)整夾具。
2.3、按動力源分類
可分為手動、氣動、液壓、電動、磁力、真空等焊接工藝裝備。
2.4、按焊接方法分類
可分為電弧焊工裝、電阻焊工裝、釬焊工裝、特種焊工裝等。
3、焊接工裝的特點(diǎn)
焊接工裝的特點(diǎn)，是由裝配焊接工藝和焊接結(jié)構(gòu)決定的。與機(jī)床夾具比較其特點(diǎn)是：
（1）在焊接工藝裝備中進(jìn)行裝配和焊接的零件有多個，它們的裝配和焊接按一定的順序逐步進(jìn)行，其定位和夾緊也都是分別的單獨(dú)的或是一批批聯(lián)動地進(jìn)行，其動作次序和功能要與制造工藝過程相符合。
（2）焊件在工裝中比機(jī)加工零件在機(jī)床夾具中受有較小的夾持力，而且不同零件、不同部件的夾持力也不相同。在焊接過程中，當(dāng)零件因焊接加熱而伸長或因冷卻而縮短時，為了減少或消除焊接變形，要求對某些零件給予反變形或作剛性固定。但是，為了減少焊接應(yīng)力，又允許某些零件在某一方向是自由的。有些零件僅利用定位裝置定位即可，而不夾緊。因此，在焊接工裝中不是對所有的零件都作剛性的固定。
（3）由于工裝往往是焊接電源二次回路的一個部分，有時為了防止焊接電流流過機(jī)件而使其燒壞，需要進(jìn)行絕緣。因此絕緣和導(dǎo)電是一個重要而特殊的問題。例如，在設(shè)計電阻焊用的夾具時，如果絕緣處理不當(dāng)，將引起分流，使焊接接頭強(qiáng)度降低。在設(shè)計電弧焊用的變位機(jī)時，如果導(dǎo)電系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)，將會燒壞軸承。
（4）焊接工裝要與焊接方法相適應(yīng)。例如，用于熔化焊的夾具，工作時主要承受焊接應(yīng)力和夾緊反力以及焊件的重力；用于壓力焊的夾具主要承受頂鍛力。薄板鎢極氬弧焊要求在夾具上設(shè)置銅墊，埋弧焊可在夾具上設(shè)置焊劑墊；焊接鈦合金、鋯合金等活性材料，可以考慮背面充氬氣保護(hù)；焊接高強(qiáng)鋼為防止裂紋需要焊前預(yù)熱或焊后緩冷的，可以考慮在夾具上設(shè)置加熱裝置；再如，為了避免直流電弧的磁偏吹現(xiàn)象，焊縫兩側(cè)的壓塊不用磁性材料制作；真空電子束焊所使用的夾具也要考慮磁性材料對電子束聚焦的影響。
（5）焊接件為薄板沖壓件時，其剛性比較差，極易變形，如果仍然按剛體的六點(diǎn)定位原理，即 3-2-1定位，工件就可能因自重或夾緊力的作用，定位部位發(fā)生變形而影響定位精度。此外，薄板焊接主要產(chǎn)生波浪變形，為了防止變形，通常采用比較多的輔助定位點(diǎn)和輔助夾緊點(diǎn)以及過多的依賴于沖壓件外形定位。因此，薄板焊接工裝與機(jī)床夾具有顯著的差別，不僅要滿足精確定位的共性要求，還要充分考慮薄板沖壓件的易變形和制造尺寸偏差較大的特征，在第一基面上的定位點(diǎn)數(shù)目 N允許大于3，即采用N-2-1定位原理。
4、焊接工裝設(shè)計的基本原則
焊接工裝設(shè)計是焊接生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的重要內(nèi)容之一。工裝設(shè)計的質(zhì)量，對生產(chǎn)效率、加工成本、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)安全等有直接的影響，為此，設(shè)計焊接工裝時必須考慮以下幾方面的基本原則和要求。
4.1、實(shí)用性原則
實(shí)用是指工裝的使用功能，它既表現(xiàn)為技術(shù)性能好，能滿足裝配焊接工藝要求，同時也表現(xiàn)為整個工裝系統(tǒng)與人體相適應(yīng)，操作舒展方便，安全省力，符合人體的生理和心理特征，使人機(jī)系統(tǒng)的工作效能達(dá)到最佳狀態(tài)。
（1）焊接產(chǎn)品總是由兩個以上的零部件組成，出于施焊方便或易于控制焊接變形等原因，裝配和焊接兩道工序可能是先裝完后再焊接，也可能是邊裝邊焊；裝配焊接完后成為一個永久連接的整體，體積和重量都大幅度增加，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，所設(shè)計的工裝應(yīng)能適應(yīng)這種情況。焊接順序?qū)ぜ暮附幼冃斡绊戄^大，在設(shè)計焊接工裝時應(yīng)考慮先焊精度要求低的部分，后焊精度要求高的部分，以便保證工件的主要精度要求。
（2）焊接是局部加熱過程，不可避免產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形，在設(shè)置定位器和夾緊器時要充分考慮焊接應(yīng)力和變形的方向。通常在焊件平面內(nèi)的伸縮變形不作限制，通過留收縮余量方法讓其自由伸縮；而角變形、彎曲變形或波浪變形等用夾具加以控制，有時還要利用夾具采取反變形措施。當(dāng)焊接接頭處于熱狀態(tài)時，焊件由于自身重力作用發(fā)生的變形不可忽視。還要保證在焊后應(yīng)力較大情況下，工件取出方便。為方便組裝和取件，在保證焊件的主要精度要求的前提下，對參與組焊的個別零部件可以欠定位，亦可以只定位不夾緊，對一些本身精度要求低又可以間接定位的工件（如加強(qiáng)筋等）可以不定位。
（3）焊接方法不同，對工裝的結(jié)構(gòu)和性能要求也不同。手工電弧焊用的工裝一般對運(yùn)動速度要求不嚴(yán)格，甚至可以不要求帶動工件翻轉(zhuǎn)；自動焊用的工裝，一般對焊接機(jī)頭的定位精度和運(yùn)動平穩(wěn)性有較高的要求，并能在較廣范圍內(nèi)調(diào)節(jié)焊接速度；用電作熱源的焊接方法，一般都要求焊件本身作為焊接回路中的一個電極，這就可能要求焊接工裝夾具有導(dǎo)電或絕緣的功能，當(dāng)焊接電流很大時，導(dǎo)電部分還需采取散熱措施。
（4）對于手動夾具和移動式工裝，在保證足夠剛度的前提下，盡量減輕重量。
（5）盡量使焊縫處于平焊位置，因?yàn)槠胶篙^其他位置的焊接更容易獲得高質(zhì)量焊縫，同時可省時省力。盡可能在夾具上焊接全部的焊縫或焊點(diǎn)，同時被焊工件的翻轉(zhuǎn)次數(shù)要少。
（6）工裝的功能設(shè)計和造型設(shè)計必須從人機(jī)工程學(xué)（human machine engineering）的觀點(diǎn)，考慮人的各種因素（生理的和心理的），來確定適合人體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的設(shè)備系統(tǒng)。什么是人機(jī)工程學(xué)？人機(jī)工程學(xué)是運(yùn)用生理學(xué)、心理學(xué)、生物力學(xué)和其他有關(guān)學(xué)科知識，使機(jī)器和人相互適應(yīng)，創(chuàng)造協(xié)調(diào)、舒適和安全的環(huán)境條件，從而達(dá)到提高工效目的的一門新興的邊緣學(xué)科。它出現(xiàn)于本世紀(jì) !. 年代初期，其主要內(nèi)容為：人和機(jī)器合理分工及其相互適應(yīng)；被控機(jī)器系統(tǒng)中直接由人操作或使用的部件，包括各種顯示器、操縱裝置、器物、工具等如何適合于人的使用，并為產(chǎn)品功能設(shè)計提供科學(xué)的參數(shù)和要求；建立“人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng)，提出環(huán)境控制和安全系統(tǒng)的要求，從而提高系統(tǒng)工作效率。例如，設(shè)計的工裝是適應(yīng)于焊工坐姿操作還是站姿操作；夾緊器的布置和焊接位置是否在最佳作業(yè)范圍內(nèi)：裝配焊接順序除滿足焊接工藝要求外，是否形成了流暢的動作軌跡；手動夾緊器的手柄，手感舒適，施力方便，操縱力沒有超出人的用力限度，等等。有關(guān)人機(jī)工程設(shè)計的具體數(shù)據(jù)請查閱設(shè)計手冊和有關(guān)專著。
4.2、經(jīng)濟(jì)性原則
經(jīng)濟(jì)性原則就是力求用最少的人力、物力和財力來獲得最大的成效。通常重大的工藝裝備設(shè)計制造必須進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。由于這些裝備的設(shè)計和制造費(fèi)用最后都要攤?cè)氘a(chǎn)品制造成本，故在設(shè)計時需要進(jìn)行方案比較。工裝的經(jīng)濟(jì)性分析應(yīng)符合下式
式中 ——— 采用工裝進(jìn)行裝配、焊接、機(jī)加等工序的費(fèi)用；
——— 未用工裝進(jìn)行裝配、焊接、機(jī)加等工序的費(fèi)用；
J——— 工裝制造費(fèi)用；
N ——— 采用工裝制造工件數(shù)。
從經(jīng)濟(jì)角度來看，工裝制造費(fèi)用應(yīng)低廉，縮短工裝投資回收期，設(shè)計時盡量采用標(biāo)準(zhǔn)零部件，在保證工裝可靠性的同時減少精加工比例和結(jié)構(gòu)重量。提高生產(chǎn)效率可降低產(chǎn)品的成本，另外采用工裝，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，可使產(chǎn)品增值。是否采用工裝，采用何種類型的工裝還取決于生產(chǎn)綱領(lǐng)（年產(chǎn)量）和生產(chǎn)類型（單件生產(chǎn)、大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)）。單件或小批生產(chǎn)時通常采用通用的、標(biāo)準(zhǔn)的工裝夾具組件或萬能裝置，大批大量生產(chǎn)時采用專用工裝或自動化生產(chǎn)線。
4.3、可靠性原則
工裝在使用期內(nèi)絕對安全可靠，凡是受力構(gòu)件都應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，足以承受焊件重力和因限制焊接變形而引起的各個方向的拘束力等。另一方面，工裝具有防差錯功能，防止操作者出現(xiàn)錯裝、漏焊或者錯焊零件等制造差錯。以往可靠性設(shè)計僅注重工裝的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛性，而忽視產(chǎn)品制造的可靠性，由于設(shè)計的工裝不具有防差錯功能，生產(chǎn)中制造差錯造成廢品或返工的現(xiàn)象屢見不鮮。實(shí)際上，工裝的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛性容易滿足，而工裝的防差錯設(shè)計（erro-preventive design)需要在實(shí)踐中不斷探索和總結(jié)。
差錯是指人所犯的不經(jīng)意的、偶爾的錯誤。生活中如家里的門關(guān)了，鑰匙卻留在家里；工作中如漏裝零件、錯裝零件、不正確的處理等。防差錯是生活和工作中的一個理念，就是要確保生活和工作中不犯這類不經(jīng)意的、偶爾的錯誤，以減少生活中的麻煩和工作中的浪費(fèi)。防差錯設(shè)計和制造的觀念源于日本豐田汽車公司零缺陷、零庫存的精益生產(chǎn)核心。“防差錯設(shè)計”就是要通過產(chǎn)品的設(shè)計和制造工藝的設(shè)計過程來減少損失，防止產(chǎn)品在制造中產(chǎn)生缺陷，以減少各種浪費(fèi)。然而，有些差錯還很難控制。因此，必須研究各種差錯產(chǎn)生的原因，并采取相應(yīng)的措施，以免再次發(fā)生同類差錯。
4.4、藝術(shù)性原則
要求工裝設(shè)計造型美觀，在滿足功能使用和經(jīng)濟(jì)許可的條件下，使操作者在生理上、心理上感到舒展，給人以美的享受。造型美觀是產(chǎn)品整體體現(xiàn)出來的全部美感的綜合，它主要包括形式美、結(jié)構(gòu)美、工藝美、材質(zhì)美以及強(qiáng)烈的時代感和濃郁的民族風(fēng)格等。造型美與形式美不同。形式美指的是通過點(diǎn)、線、面、空間、色彩、肌理等一系列的要素，構(gòu)成形象，并且產(chǎn)生審美價值。而造型美不僅包括形式美，而且把形式美的感覺因素、心理因素建立在功能、構(gòu)造、材料及其加工生產(chǎn)技術(shù)等物質(zhì)上。因此，造型美法則是包括形式美法則在內(nèi)，如變化與統(tǒng)一、均衡與穩(wěn)定、比例與尺度、對比與調(diào)和等，綜合各種美感因素的美學(xué)原則，也是適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的美學(xué)原則。造型設(shè)計的原則：實(shí)用是第一位的，美觀處于從屬地位，經(jīng)濟(jì)是約束條件。工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計首先要滿足實(shí)用功能，設(shè)計的好壞并不由設(shè)計者鑒定，而最終由用戶鑒定。工業(yè)產(chǎn)品一旦喪失了使用功能，其藝術(shù)價值也隨之喪失。但也不能把使用功能和藝術(shù)造型對立起來，兩者是辯證統(tǒng)一的。功能決定造型，造型表現(xiàn)功能，但造型既不是簡單的功能件的組合，也不是雜亂無章的堆砌，而是建立在人機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用一般形態(tài)構(gòu)成藝術(shù)規(guī)律和造型美學(xué)法則對其加以精練和塑造，使功能更合理，造型恰到好處。
5、焊接工裝設(shè)計的步驟和內(nèi)容
5.1、明確設(shè)計任務(wù)，收集設(shè)計資料
工裝設(shè)計的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，認(rèn)真研究設(shè)計任務(wù)書中提出的設(shè)計要求，明確設(shè)計任務(wù)并收集下列資料：
（1）產(chǎn)品的圖樣、焊接組件圖及技術(shù)要求。
（2）該產(chǎn)品的裝配和焊接工藝文件。
（3）工裝設(shè)計任務(wù)書。
（4）了解本廠制造、使用工裝情況和車間生產(chǎn)條件，如起重運(yùn)輸能力、作業(yè)面積、水氣電供應(yīng)和技術(shù)水平等。
（5）收集有關(guān)夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)（國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），典型結(jié)構(gòu)圖冊和夾具設(shè)計手冊等。
5.2、擬定工裝方案、繪制結(jié)構(gòu)草圖
根據(jù)上述設(shè)計資料和工藝分析，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際，即可著手?jǐn)M定工裝的設(shè)計方案。此時可用草圖的形式多繪幾種不同的結(jié)構(gòu)類型，然后在聽取各方面意見的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析比較，完成結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計。方案構(gòu)思應(yīng)考慮下列內(nèi)容：
（1）機(jī)械化、自動化程度，是專用還是通用。
（2）實(shí)現(xiàn)某種功能擬采用的原理和相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，如定位與夾緊的方式和機(jī)構(gòu)、焊件的翻轉(zhuǎn)或回轉(zhuǎn)，焊接機(jī)頭的平移或升降等動作，應(yīng)選擇何種傳動方式和何種動力源。
（3）工裝的基本構(gòu)成和總體布局，夾具體和主要零部件的基本結(jié)構(gòu)形式。
（4）主機(jī)或主要機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和技術(shù)性能的初步確定，如功率、承載、速度、行程或調(diào)節(jié)幅度、外形尺寸等。
工裝結(jié)構(gòu)草圖的繪制過程可按以下步驟進(jìn)行：
（1）布置圖面，畫出工件位置，選擇適當(dāng)?shù)谋壤M量用 ! ： ! 比例，使圖形的直觀性好，工件過大時可用 !：2 或 ! ：5 比例，工件過小時用 2：1 比例，在圖紙上用雙點(diǎn)劃線繪出工件的外形輪廓線，視工件為透明體，不影響各夾具元件的繪制。主視圖一般選取面對操作者的工作位置。
（2）設(shè)計定位元件。根據(jù)選定的定位方案和定位元件類型尺寸和具體結(jié)構(gòu)繪在相應(yīng)的視圖上，與工件的定位基準(zhǔn)形狀和精度相適應(yīng)。
（3）設(shè)計夾緊裝置。將夾緊裝置的具體結(jié)構(gòu)繪在相應(yīng)的視圖上，表示出工件處于夾緊狀態(tài)。
（4）進(jìn)行傳動裝置、夾具體和連接件等的繪制，形成一張完整的工裝結(jié)構(gòu)草圖。
5.3、進(jìn)行必要的分析計算
在結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計過程中，要進(jìn)行必要的分析計算，如幾何關(guān)系計算、定位誤差分析、夾緊力的估算、傳動計算、受力元件的強(qiáng)度與剛度計算等。
5.4、繪制總裝配圖
草圖繪制后，須經(jīng)審查修改后才繪制正式總裝配圖?？倛D的繪制過程與上述草圖繪制過程基本相同。只是要求圖面大小、比例、視圖布置、各類線條粗細(xì)等均要嚴(yán)格符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)的要求?？傃b配圖中除應(yīng)將結(jié)構(gòu)表示清楚外，還應(yīng)反映以下幾方面的內(nèi)容：
（1）標(biāo)注有關(guān)尺寸、公差及配合。
（2）制定工裝的技術(shù)條件。
技術(shù)條件主要是指對工件加工要求有直接影響的位置精度要求，或在視圖上無法表達(dá)的有關(guān)裝配、檢驗(yàn)、調(diào)整、維護(hù)、潤滑等方面的要求。夾具的各項(xiàng)技術(shù)條件，一般按《互換性原理與技術(shù)測量》中規(guī)定的符號標(biāo)注于視圖中的相關(guān)位置或用文字說明表示在圖中空白處的適當(dāng)位置。
（3）標(biāo)注零件編號及編制零件明細(xì)表。
在標(biāo)注零件編號時，標(biāo)準(zhǔn)件可直接標(biāo)出國家標(biāo)準(zhǔn)號。明細(xì)表要注明工裝名稱、編號、序號、零件名稱和材料、數(shù)量等。
5.5、繪制工裝零件圖
主要繪制工裝中非標(biāo)準(zhǔn)零件的工作圖。每個零件必須單獨(dú)繪制在一張標(biāo)準(zhǔn)圖紙上，盡量用 1：1比例，按國家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。零件圖的名稱和編號要與總裝圖一致，零件圖中的尺寸、公差及技術(shù)要求應(yīng)符合總裝圖的要求。
第二章扎啤桶的有關(guān)類型和參數(shù)
為了保證啤酒焊接夾具能夠達(dá)到設(shè)計要求，我們對市場上的啤酒桶進(jìn)行了調(diào)查，并查閱了相關(guān)的資料。我國使用的《GB/T 17714-1999 啤酒桶》是采用的歐標(biāo)的樣本，在啤酒桶的外形尺寸上都有明確的定義。如圖所示：
啤酒桶的外形尺寸與啤酒桶的容積是有關(guān)系的，不同的容積外形尺寸是不一樣的，如下表所示：
在《GB/T 17714-1999 啤酒桶》中，不僅對啤酒桶的外形尺寸有明確的規(guī)定，對于啤酒桶的技術(shù)條款也有詳細(xì)的要求（第4條），我們在設(shè)計焊接夾具時，要考慮整個機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)啤酒桶焊接的同時，滿足啤酒桶的技術(shù)要求。附下圖（啤酒桶技術(shù)要求）。
附：
第三章扎啤桶的焊接工藝分析
為了設(shè)計整個扎啤桶的焊接夾具，我們要先分析焊接工件的構(gòu)造、焊接工藝及技術(shù)參數(shù)。我們首先針對一個20L的不銹鋼啤酒桶的焊接作為一個分析的原始基準(zhǔn)，作為我們整個機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù)。
1、20L啤酒桶的構(gòu)造
20L啤酒桶是一種盛裝生啤酒的小型容器，材質(zhì)為OGr19Ni9，板厚1.2mm。它由上圈、下圈、上桶體、下桶體及連接座5個部分構(gòu)成如圖所示，類似于封頭的上桶體、下桶體通過鎢極氬弧焊接而成桶身，上（下）圈與下（下）桶體的連接為鎢極氬弧焊接成型。制造容量公差為0-200Ml.。
2、焊接工藝
2.1下、下圈的焊接
上、下圈先由板料開料，卷圓焊接成一圓筒形，再經(jīng)過油壓機(jī)按照幾道特制的模具壓制而成。圓筒縱縫的的焊接過程是用夾具加緊對接縫，確保間隙為0后，用手工氬弧焊點(diǎn)固，在進(jìn)行焊接。
焊接參數(shù)為直流正接，電流為70-90A，弧壓為11-14V，焊接速度為50-80CM/MIN，氬氣流量為5-6L/min。
2.2上圈與上桶體、下圈與下桶體的焊接
采用鎢極氬弧焊接，焊接工藝參數(shù)為：起弧電流20-30A，起弧時間1-2S，收弧時間為3S，焊接一圈的時間約為48S，焊槍位于焊縫的頂部，鎢棒（直徑3mm）與水平面夾角為45度，鎢棒距焊縫的距離約為1.5-2.5mm，如圖所示。
按照本藝參數(shù)焊接出來的搭接焊縫成型美觀，無飛濺，魚鱗紋均勻，顏色呈金黃色。
2.3上桶體與下桶體對接環(huán)縫的焊接
同樣采用鎢極氬弧焊接，焊接的工藝參數(shù)為直流正接，焊接電流為140-150A，弧壓14-18V，氣流量6-10L/min,焊接一周的時間為35S，如圖所示。
經(jīng)過以上的焊接工序，主體制造完畢，接著進(jìn)行外觀檢查、酸洗、鈍化處理，清洗后在經(jīng)0.6MPA氣壓試驗(yàn)，合格后產(chǎn)品為加工完畢。
所以為了達(dá)到整個過程的流程化，使工藝得到統(tǒng)一的執(zhí)行，設(shè)計一款焊接加工設(shè)備是必須的。采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，按照固定的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出來的不銹鋼啤酒桶外形美觀，焊接縫順滑成形良好，無飛濺，全焊透，可提高生產(chǎn)效率，為加工廠家?guī)砜捎^的經(jīng)濟(jì)效益。
第四章焊接夾具分析選型
1、相關(guān)焊接機(jī)構(gòu)的介紹
本文中設(shè)計的焊接夾具屬于焊件變位機(jī)，焊件變位機(jī)的主要功能是實(shí)現(xiàn)焊件的翻轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)，或既能翻轉(zhuǎn)又能回轉(zhuǎn)，使工件處于最便于裝配或焊接的位置。
焊件變位機(jī)有以下幾種：
（1）翻轉(zhuǎn)機(jī) 能實(shí)現(xiàn)焊件的翻轉(zhuǎn)或傾斜，其運(yùn)動特點(diǎn)是工件繞水平軸旋轉(zhuǎn)。
（2）回轉(zhuǎn)臺 它能使工件繞垂直軸或傾斜軸旋轉(zhuǎn)，主要用于回轉(zhuǎn)體工件上環(huán)形縫的焊接、堆焊或切割。其轉(zhuǎn)速一般要求連續(xù)可調(diào)，故多用直流電機(jī)驅(qū)動。為了傳動平穩(wěn)，減輕主軸受力，常在大型垂直軸式回轉(zhuǎn)平臺的背（下）面設(shè)支承滾輪傾斜軸式回轉(zhuǎn)臺夾持大型圓柱（錐）體工件時，則在工件外表面設(shè)支承滾輪。
我們在《焊接工藝工裝設(shè)計》可以找到相關(guān)的介紹，如下所示：
圖示：翻轉(zhuǎn)機(jī)經(jīng)典圖例
翻轉(zhuǎn)機(jī)的主要種類有以下幾種
2、針對本課題選型分析
在第三章中，我們簡單的分析了啤酒桶的焊接工藝，整個焊接中，他的轉(zhuǎn)速并不是一個統(tǒng)一的數(shù)值，如果我們單純的采用固定的模式去設(shè)計，無法保證整個設(shè)計對產(chǎn)品的滿足性。
首先我們參考以下兩個設(shè)計案例：
案例1
本種結(jié)構(gòu)可通過爪盤的調(diào)節(jié)，對不同的直徑酒桶進(jìn)行夾緊，保證加工中心線的統(tǒng)一，右側(cè)的移動裝置可對長度方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過固定鎖緊保證尺寸在加工時不會變動。但在焊接過程中，我們的三道環(huán)縫焊接的工藝參數(shù)是不確定的，所以此種結(jié)構(gòu)只能滿足單一轉(zhuǎn)焊接速度的焊接，不能完全滿足本次課題的設(shè)計。
案例2
下圖所示的方案和案例一基本同，它們存在共通點(diǎn)，但是本方案中增加了一個摩擦減速器，通過大小輪的摩擦減速，可實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)。這是本方案的亮點(diǎn)之處。
可本方案存在了兩個問題：1、啤酒桶的加工長度不可調(diào)，不能滿足整個系列的啤酒桶焊接加工；2、采用彈簧的固定方式，存在加工時的位移隱患，在整個焊接過程中可能出現(xiàn)偏心的問題。
3、小結(jié)
通過對現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行分析對比，我們結(jié)合案例一和案例二，得出一個優(yōu)點(diǎn)合一的方案，可以使我們的設(shè)計方案達(dá)到可調(diào)速，可調(diào)加工尺寸，滿足全系列的啤酒桶加工。
第五章機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、摩擦減速機(jī)構(gòu)的選型
因?yàn)槠【仆暗暮附訛樾D(zhuǎn)的動態(tài)，單一的轉(zhuǎn)速不能滿足焊接的工藝要求。我們在設(shè)計機(jī)構(gòu)時要考慮機(jī)構(gòu)的可調(diào)速的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》減速器這一章的介紹我們可以了解相關(guān)的機(jī)構(gòu)如下圖：
我們選取的滾輪平盤式的減速方式，摩擦輪選用工業(yè)硫化橡膠，有較大的摩擦力，直徑比為550：150，可以滿足我們的設(shè)計要求。
2、主動力選型設(shè)計
2.1電動機(jī)設(shè)計
由回轉(zhuǎn)支承外齒模數(shù)M=8，齒數(shù)Z2=127,De=1047.5可知該傳動系統(tǒng)傳遞功率不大，故采用閉式軟齒面齒輪傳動，通常Z1=20～40，初選Z1=24,則i=5，在常用機(jī)械傳動的單級傳動比推薦值范圍內(nèi)，只需校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，校核公式為≦[]。因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高齒輪材料選用便于制造且價格便宜的材料，故小齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，因該小車為一般工作機(jī)器，速度不高，固齒輪精度等級選用8級精度。由表13-8（《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》，徐啟賀主編）初選齒寬系數(shù)=0.8，已知T=1000N、T=3000N,載荷系數(shù)K=1.21
d=mz=192mm、m=8，由表13-7（《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》，徐啟賀主編）齒形系數(shù)得
Y=2.65、Y=2.17， 由表13-7（《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》，徐啟賀主編）應(yīng)力修正系數(shù)得Y=1.58、Y=1.802，由圖13-9（《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》，徐啟賀主編）查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)Y、Y，Y=Y=1。取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)
S=1.4
計算許應(yīng)彎曲應(yīng)力[]==321.4mp, []==285.7mp
===0.13mp＜[]=321.4mp
===0.123＜[]=285.7mp
因此有上述可知與回轉(zhuǎn)支承相嚙合的支持圓柱齒輪的齒數(shù)Z=24滿足條件，該齒輪動的分度圓直徑d=mz=192mm。已知回轉(zhuǎn)支承分度圓直徑d=mz=127×8=1016mm
由回轉(zhuǎn)料臺轉(zhuǎn)速n=4.5r/min可知n=23.8r/min，由已知條件設(shè)計減速器傳動比i=40，所以輸入減速器的轉(zhuǎn)速n=i n=40×23.8r/min=952.4 r/min
已知回轉(zhuǎn)料臺n=4.5r/mi、T=3000N.m，
輸出功率P=kw=0.56kw，P=
==0.98×0.97×0.99×0.98=0.90
、、、為從電動機(jī)到回轉(zhuǎn)料臺之間的傳遞效率
--滾動軸承傳動效率，--圓柱齒輪傳動效率，--彈性聯(lián)軸器效率，
--回轉(zhuǎn)支承傳動效率；
以上數(shù)據(jù)由表2-4（《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》王坤、何小柏等主編）可查得。
由電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=952.4r/min、P=0.75Kw，初步選擇同步轉(zhuǎn)速為1000r/min
(6級)、Ped=3、滿載轉(zhuǎn)速為960r/min，型號為Y132S-6的三相異步電動機(jī)
2.2減速器方案的比較
由工作機(jī)要求可知，減速器需要有較大的傳動比，我們在第三章焊接工藝?yán)锾岬搅?，啤酒桶的轉(zhuǎn)速為0.3-0.45r/min，而我們選用了550：150的摩擦減速器，經(jīng)過對比換算，我們的主動力減速機(jī)要在0.5r/min。根據(jù)市場上的產(chǎn)品我們進(jìn)行選型對比。我們選取的減速機(jī)為行星擺線針輪減速機(jī)。
擺線針輪減速機(jī)是一種比較新型的傳動機(jī)構(gòu)，其獨(dú)特的平穩(wěn)結(jié)構(gòu)在許多情況下可替代普通圓柱齒輪減速機(jī)及蝸輪蝸桿減速機(jī)，因?yàn)樾行菙[線減速機(jī)具有高速比和高效率、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低、使用可靠、壽命長、設(shè)計合理，維修方便，容易分解安裝等特點(diǎn)。
1、傳動比大。一級減速時傳動比為1/6--1/87；兩級減速時傳動比為1/99--1/7569；三級傳動時傳動比為1/5841--1/658503。另外根據(jù)需要還可以采用多級組合，速比達(dá)到指定大。
2、傳動效率高。由于嚙合部位采用了滾動嚙合，一般一級傳動效率為90%--95%。
3、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。體積和普通圓柱齒輪減速機(jī)相比可減小1/2--2/3。
4、故障少、壽命長。主要傳動嚙合件使用軸承鋼磨削制造，因此機(jī)械性能與耐磨性能均佳，又因其為滾動摩擦，因而故障少、壽命長。
5、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。因傳動過程中為多齒嚙合，所以使之運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪聲低。
6、拆裝方便，容易維修。
7、過載能力強(qiáng)、耐沖擊、慣性力矩小，適用于起動頻繁和正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。
我們通過對相關(guān)減速機(jī)廠家進(jìn)行檢索，從網(wǎng)絡(luò)查到相關(guān)減速機(jī)的數(shù)據(jù)如下表。
2.3減速器型號及相關(guān)參數(shù)的確定
由于此減速器用于料臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動部分，查設(shè)計手冊，初選減速器型號為CWS，為標(biāo)準(zhǔn)形式，風(fēng)扇冷卻。根據(jù)小車使用的已知條件，即原動機(jī)為電動機(jī)，輸入轉(zhuǎn)速n=960r/min、輸出轉(zhuǎn)矩T=1000N.m啟動轉(zhuǎn)矩T=3000N.m、公稱傳動比i=40、輸出軸軸端負(fù)荷F=5000N，每日工作16小時，每小時啟動25次，每次運(yùn)轉(zhuǎn)1min，工作環(huán)境溫度為30c
由已知條件，工作機(jī)為運(yùn)輸機(jī)，屬中等沖擊載荷
原動機(jī)為電動機(jī)，每日工作16h，由表16-1-74（機(jī)械設(shè)計手冊第三版第3卷，成大先主編，化學(xué)工業(yè)出版社）查得每日運(yùn)轉(zhuǎn)時間系數(shù)f=1.25
每小時啟動25次，由表16-1-75（手冊同上）查得啟動頻率系數(shù)f=1.1
每小時載荷率J=×100﹪=42﹪，
由表16-1-76（手冊同上）查得小時負(fù)荷率系數(shù)f=0.78
工作環(huán)境溫度為30c由表16-1-77（手冊同上）查得f=1.14
減速器型號為CWS，由表16-1-78（手冊同上）查得f=1
風(fēng)扇冷卻的熱損耗系數(shù)，由表16-1-79（手冊同上）查得f=1
2.4減速器強(qiáng)度的校核
按機(jī)械強(qiáng)度和熱極限強(qiáng)度公式計算出輸出轉(zhuǎn)矩值：
T=Tff=1000×1.25×1.1=1375N.m
T=Tffff=1000×0.78×1.14×1×1=886.9N.m
根據(jù)上述計算結(jié)果，機(jī)械強(qiáng)度大于熱極限強(qiáng)度，故應(yīng)按T=1375N.m
進(jìn)行選擇。
輸出軸轉(zhuǎn)速n==24r/min
由表16-1-72（手冊同上）查得最接近的減速器為a=125㎜，T= 1400N.m略大于要求值，符合要求
2.5減速器輸出軸軸端負(fù)荷的校核
減速器輸出軸軸端許用負(fù)荷取決于蝸輪軸的轉(zhuǎn)速及額定轉(zhuǎn)矩按下列公式計算
F=f.R F= f.A
式中F-----輸出軸軸端徑向許應(yīng)負(fù)荷
F-----輸出軸軸端軸向許應(yīng)負(fù)荷
f-----速度系數(shù)
R------徑向載荷系數(shù)
A------軸向載荷系數(shù)
⑴校核減速器輸出軸軸端軸向許應(yīng)載荷
由表16-1-72（手冊同上）查得速度系數(shù)f=0.7
由表16-1-73（手冊同上）查得軸向載荷系數(shù)A=10200N
F= f×A=0.7×10200=7140N
計算所得結(jié)果大于要求值，滿足要求。
⑵校核許應(yīng)尖峰載荷T
T=1400×2.5=3500N.m
計算所得結(jié)果大于3000N.m滿足要求
減速機(jī)輸入、輸出性能表
雙級擺線針輪減速機(jī)外形及尺寸
從上面的丙個表格我們推比為XWED-x74—1/3481-0.75，減速機(jī)功率為0.75KW，減速比為1：3481，軸頭輸出轉(zhuǎn)速為0.43/0.29，這一范圍符合設(shè)計要求。
3、電器控制說明
在整個設(shè)備運(yùn)行過程中，要考慮整個設(shè)備的電器控制這一塊。因?yàn)楹鸽娫趩⒑盖坝袀€有預(yù)焊的時間，所以工作旋轉(zhuǎn)的時候比焊機(jī)起焊的時間要稍晚一些，我們在電路設(shè)計時要設(shè)計一個延時啟動的結(jié)構(gòu)。要形成一個延時的效果，就要采用到時間繼電器。
時間繼電器是一種使用在較低的電壓或較小電流的電路上，用來接通或切斷較高電壓、較大電流的電路的電氣元件，也許可以這樣說：用來控制較高電壓或較大功率的電路的電動開關(guān)：給繼電器工作線圈一個控制電流，繼電器就吸合，對應(yīng)的觸點(diǎn)就接通或斷開。 在供電電路中，繼電器也被稱為接觸器。
從驅(qū)動時間繼電器工作的電源要求（驅(qū)動線包工作電壓）來分，一般繼電器分交流繼電器與直流繼電器，分別用于交流電路和直流電路，另外，依據(jù)其工作電壓的高低，有6、9、12、24、36、110、220、380等不同的工作電壓，使用于不同的控制電路上。 時間繼電器另一個區(qū)分點(diǎn)是它的觸點(diǎn)（執(zhí)行接通或斷開被控制電路的開關(guān)），分別有常開、常閉、轉(zhuǎn)換的區(qū)別，另外還有觸點(diǎn)多少的區(qū)別，可以控制多大的工作電壓及電流（即觸點(diǎn)允許控制的功率）的區(qū)別，供不同用途選用；另外特殊觸點(diǎn)還有帶自鎖（動作后即使控制電壓消失，觸點(diǎn)自己保持失去控制時的狀態(tài)），帶延時吸合或延時釋放功能等種類，供特殊情況下使用。
從繼電器外形來區(qū)分，有密封、小型、微型等區(qū)別。 有時候，比如說，一個控制電路從按鈕控制開始，到最后控制負(fù)荷的時間繼電器中間，還使用了其他繼電器，因?yàn)檫@些繼電器只起控制其他繼電器工作的作用，其觸點(diǎn)負(fù)荷不需要很大，用在這些部位的繼電器，常稱為中間繼電器。 比如，使用三個按鈕與繼電器（交流接觸器）及熱保護(hù)等可以組成控制三相電動機(jī)的正、翻轉(zhuǎn)及停止電路。洗衣機(jī)內(nèi)，繼電器在微電腦控制下，接合、斷開控制電機(jī)使波輪正、反轉(zhuǎn)等，都是繼電器的任務(wù)，因?yàn)槲㈦娔X的輸出不能直接驅(qū)動洗衣機(jī)馬達(dá)工作，所以請了“繼電器”。 使用各種傳感器檢測的電路檢測溫度、壓力、時間等不同物理量，檢測的輸出接上繼電器，就分別組成所謂電壓繼電器、壓力繼電器等等。這類繼電器，實(shí)際上是包含繼電器在內(nèi)的電子器件，并非獨(dú)立的繼電器。
補(bǔ)充部分特殊繼電器，這些繼電器不需要其他電路，可以對不同的訊號作出不同的反應(yīng)（接通不同的觸點(diǎn)）：
步進(jìn)繼電器：以前自動電話總機(jī)使用很多，繼電器本身就可以根據(jù)輸入控制線圈的脈沖個數(shù)自動將動觸點(diǎn)移動到相應(yīng)的位置，比如輸入6個脈沖，動觸點(diǎn)就接通6號定觸點(diǎn)，輸入9個脈沖，就接到9號觸點(diǎn)，這樣。電話就自動根據(jù)撥號脈沖數(shù)字轉(zhuǎn)接到需要的線路；
諧振繼電器：繼電器本身有多個不同長短、厚薄的、如簧片的動觸點(diǎn)，各觸點(diǎn)本身的諧振頻率不同且合理分布，當(dāng)輸入繼電器線圈的電流頻率正好與某一簧片觸點(diǎn)的諧振頻率相同時，由于共振，該簧片產(chǎn)生大震動，從而與對應(yīng)的定觸點(diǎn)閉合，輸入另一頻率信號時，可以使另一觸點(diǎn)動作，這相當(dāng)于將不同頻率的信號翻譯成對應(yīng)的電路連接動作，這與現(xiàn)在電子譯碼完全不同，是通過機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)的。
另外，還有比例繼電器，能夠區(qū)分輸入線包驅(qū)動繼電器工作的脈沖信號占空比，并自動調(diào)整輸出（接通不同的觸點(diǎn)）；等等。 現(xiàn)在使用可控硅元件構(gòu)成的開關(guān)電路，獨(dú)立封裝起來，稱固態(tài)繼電器（無觸點(diǎn)繼電器），在使用上部分可替代傳統(tǒng)繼電器，但也有其不足之處。所以普通繼電器還大量被應(yīng)用。
時間繼電器的主要功能是作為簡單程序控制中的一種執(zhí)行器件，當(dāng)它接受了啟動信號后開始計時，計時結(jié)束后它的工作觸頭進(jìn)行開或合的動作，從而推動后續(xù)的電路工作。一般來說，時間繼電器的延時性能在設(shè)計的范圍內(nèi)是可以調(diào)節(jié)的，從而方便調(diào)整它的延時時間長短。單憑一只時間繼電器恐怕不能做到開始延時閉合，閉合一段時間后，再斷開，先實(shí)現(xiàn)延時閉合后延時斷開，但總體上說，通過配置一定數(shù)量的時間繼電器和中間繼電器都是可以做到的。
如圖是由單向可控硅組成的時間繼電器電路，主要由直流電源、延時觸發(fā)電路和主電路三部分組成。
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220V電網(wǎng)電壓經(jīng)T降壓、VD2整流、C2濾波及VDl穩(wěn)壓后輸出約15V的直流電壓。接通電源時，直流電壓經(jīng)R1、RP向C1充電，經(jīng)過一定延時時間后，C1上的電壓達(dá)到峰點(diǎn)電壓使單結(jié)晶體管VT導(dǎo)通，R3上形成的脈沖電壓觸發(fā)可控硅VS導(dǎo)通，繼電器K得電吸合、其觸點(diǎn)發(fā)生動作。 從電源接通到觸點(diǎn)動作所得的時間，即為時間繼電器的延時時間，其長短可由電位器RP調(diào)節(jié)。 K得電后、其常開觸點(diǎn)閉合，將電容C1短路、使其迅速放電，為下次充電延時作好準(zhǔn)備；此外，繼電器K的觸點(diǎn)可控制電氣設(shè)備延時動作。
時間繼電器組成一個延時電路是一個由單結(jié)晶體管組成的延時電路。當(dāng)接通電源后， +28V 電源電壓經(jīng)繼電器K1的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)K1-1中的常閉觸點(diǎn)加到單結(jié)晶體管延時電路，延時電路開始工作。電容C經(jīng)RP1充電，當(dāng)C上的充電電壓VC達(dá)到單結(jié)晶體管的峰值電壓Vp時， VT導(dǎo)通， C 經(jīng)VT 和K1放電，此時放電電流較大，使繼電器K1吸合，其轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)K1-1的常開觸點(diǎn)閉合，而常閉觸點(diǎn)斷開，切斷定時電路的供電《此時繼電器K1經(jīng)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)K1-1及R3供電而自鎖，一直保持吸合狀態(tài)。而電容C通過觸點(diǎn)K1-2的閉合觸點(diǎn)及R1放電，使下一次工作時，電容C 能從零開始充電，以保證延時的準(zhǔn)確性。R1為限流電阻。
電路斷開電脫開關(guān)S 后.繼電器K1方可斷電釋放。若要進(jìn)行第二次延時，應(yīng)再合上開關(guān)S 。電路的延時時間由RP1及C確定，調(diào)節(jié)RP1即可改變延遲時間。這種電路適用于大于0. 1s的延時。
4、設(shè)備整個設(shè)計解析
4.1總裝圖
設(shè)備主要動力為臥式行星擺線針輪減速機(jī)，通過一帶支座的六棱軸，帶動摩擦減速器的運(yùn)動，主動摩擦輪通過螺栓的緊固，定位，調(diào)節(jié)方便。
從動摩擦輪帶動主動夾座，夾座有可調(diào)節(jié)的夾具，可調(diào)節(jié)直徑對不同的啤酒桶進(jìn)行夾裝。在機(jī)構(gòu)的右側(cè)為從動夾座，從來夾座通過最右側(cè)的調(diào) 節(jié)絲桿，對不同長度的啤酒桶調(diào)節(jié)。
在控制這一塊我們選用啟動延時設(shè)計，焊機(jī)首先通電，間隔時間以焊接工藝為準(zhǔn)，預(yù)焊時間結(jié)束后，動力輸出旋轉(zhuǎn)力，啤酒桶轉(zhuǎn)動，對環(huán)縫進(jìn)行焊接。
整體機(jī)構(gòu)簡單，可應(yīng)對目前市場上的所有啤酒桶的焊接，整個機(jī)構(gòu)外購部件均為市場中可以隨時買到的東西，制造成本低，有巨大的利潤空間。
下面我們對整個機(jī)構(gòu)的零部件逐一分析，讓大家了解整個機(jī)構(gòu)的原理。
4.2主動夾盤組裝
4.3從動夾盤組裝
4.4摩擦減速器
4.5主傳動六棱柱有限元分析
結(jié) 論
畢業(yè)設(shè)計是我們作為學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的最后一個環(huán)節(jié)，是對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的一種綜合應(yīng)用，是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過程，這一過程對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考及工作能力也是一個培養(yǎng)，同時畢業(yè)設(shè)計的水平也反映了大學(xué)教育的綜合水平，因此學(xué)校十分重視畢業(yè)設(shè)計這一環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了對畢業(yè)設(shè)計工作的指導(dǎo)和動員教育。在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，畢業(yè)設(shè)計是一個重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會參與實(shí)際工作的一次極好的演示，也是對我們自學(xué)能力和解決問題能力的一次考驗(yàn)，是學(xué)校生活與社會生活間的過渡。在完成畢業(yè)設(shè)計的時候，我盡量的把畢業(yè)設(shè)計和實(shí)際工作有機(jī)的結(jié)合起來，實(shí)踐與理論相結(jié)合。這樣更有利于自己能力的提高。
社會是在不斷的變化、發(fā)展的，眼下社會變革迅速，對人才的要求也越來越高，要用發(fā)展的眼光看問題，要學(xué)會學(xué)習(xí)，學(xué)會創(chuàng)新，學(xué)會適應(yīng)社會的發(fā)展要求。在走出校園，邁向社會之即，把握今天，才能創(chuàng)造未來，老師的熏陶和教誨，使我懂得了更多處世為人的道理，有了一定的創(chuàng)新精神和鉆研精神。
本夾具設(shè)計課程實(shí)踐環(huán)節(jié)即將結(jié)束，課題是根據(jù)零件的加工內(nèi)容所設(shè)計的啤酒桶焊接夾具。從零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工內(nèi)容初步擬定定位方案，夾緊方案，繪制草圖，修改方案，最終確定方案。這期間鞏固復(fù)習(xí)了以前學(xué)習(xí)過的內(nèi)容并進(jìn)行了綜合運(yùn)用，提高了我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識以及理論結(jié)合實(shí)際的能力。
通過此次的學(xué)習(xí)不僅使我對課本內(nèi)容有了更深入的認(rèn)識，培養(yǎng)了我分析問題的能力。對靈活運(yùn)用工具手冊解決問題的能力有了明顯地提高。我基本掌握了專用夾具設(shè)計的方法和步驟。
由于自己的能力所限，設(shè)計中還有許多不足之處，以后還要繼續(xù)不斷的學(xué)習(xí)改進(jìn)。
致 謝
本論文是在XXX老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，周老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向XXX老師致以誠摯的感謝和崇高的敬意。搞畢業(yè)設(shè)計也是一個新學(xué)習(xí)和檢驗(yàn)學(xué)習(xí)知識的過程，充分將學(xué)習(xí)的知識應(yīng)用于實(shí)際的設(shè)計中，溫故而知新，有助于我們更好的掌握所學(xué)的內(nèi)容。
在此次論文寫作中，我去圖書館查資料，在網(wǎng)上搜集資料，經(jīng)過兩個月的精心準(zhǔn)備，在周老師的指導(dǎo)下我終于把論文底稿給定了下來，在此要感謝所有曾在論文寫作期間對我提供一臂之力的同學(xué)和朋友。最后再次感謝我的指導(dǎo)XXXX老師，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。在這里請接受我誠摯的謝意。在設(shè)計中我深刻的體會到：無論做什么，都要做一個自始自終的人，盡力把每一個章節(jié)都做好，一切按照要求做，充分發(fā)揮自己的想象空間和創(chuàng)造能力。
雖然自己將要告別學(xué)生生活，但自己在以后工作中還要需要更加的努力學(xué)習(xí)，我堅信四年的大學(xué)搞畢業(yè)論文設(shè)計工作的過程中，我增長了知識的同時也深刻的發(fā)現(xiàn)自己知識的欠缺，自己在學(xué)校的書本上學(xué)的知識，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足以后的需生活，將成為我人生中的一筆寶貴的財富。最后，感謝XXXX學(xué)院的各位老師四年來對我們的教育，感謝學(xué)院能給我們提供這次非常好的學(xué)習(xí)實(shí)踐機(jī)會！
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