焊接机构方案设计机理探索

变位机构车架模型分析所设计的焊接变位机构车架的质量为5t，车架由钢板直接焊接拼装而成，车架的质量分布主要是钢板的分布，由现场看到的车架实物可知，小车架的空间内部结构复杂，内部存在较多空间，但是钢板的分布基本均匀。

即小车架的质量基本可以看作是均匀分布，为了方便计算，将小车架简化为一个长方体模型，传动方案分析传动方式的确定，根据具体情况，不仅要考虑到技术性能指标，还要考虑经济成本。对提出的各种方案，综合比较技术难度、经济指标等后实施方案。

焊接变位机构的传动方式主要是机械传动或液压传动。根据项目要求，焊接变位机构的翻转速度约为0．1～1rad/min。电机的转速一般为1440rad/min，由此可以确定，如果采用机械传动，降速比将达到1000～2500，如此大的降速比需要复杂和结构庞大的变速机构。

加之上述计算可以看出需要的驱动转矩非常大，因此，采用液压传动方案。直接输出所需转速，经联轴器驱动工作台翻转，由于不需要增加中间传动环节，结构紧凑。动力执行元件可选用单叶片式摆动液压缸和齿轮齿条式液压缸2种方案。

当车架的焊接位置翻转到位时，定位是一个至关重要的问题。翻转机构有3个平衡位置，即水平、逆时针翻转90°和顺时针翻转90°。考虑到工厂的实际情况和设计需要，在到达平衡位置时需要设计限位开关，以保证工作台停在需要的位置。借鉴机床限位的方法，采用机械式的限位挡块，当工作台到位时，触碰限位挡块，启动电磁开关，通过电气控制停止液压缸的摆动。由于翻转转速非常低，可以忽略由于惯性产生的位置误差。

同时设计液压系统时，可采用具有断电锁紧功能的液压系统。如考虑到成本，可以手动拔销，插销经由电磁开关自动完成;或者，插销采用弹簧驱动自动插入。液压系统本身具有自锁功能，但存在泄漏的问题，为了保证安全，用一个定位销辅助定位工作台。

由于工作台所有负载都作用在工作台支座上，故定位销可不承受径向载荷，只需限制工作台的转动即可。定位销的插入可以采用自动模式，考虑到成本，可以采用人工手动插入。当工作台转到平衡位置时，液压缸停止摆动，工作台翻转停止，同时液压系统具有自锁功能，故可以将定位销手动插入矩形槽实现定位。设计完成了2套方案，方案1采用单叶片式摆动液压缸传动，方案2采用齿轮齿条式摆动液压缸传动，取得了较好的效果。

作者：严学书 孙全 夏选琼 王立存 李官美 单位：重庆工商大学