驾驶室翻转缸是液压式翻转机构重要组成部分,实现驾驶室的翻转,其缸筒与U型夹及油管的焊接质量直接影响翻转缸的安全性、可靠性、寿命等。为解决现今企业人工焊接自动化程度低、焊接质量差、生产周期长、安全性低等问题,本文研制出专用于驾驶室翻转缸缸筒与U型夹及油管的自动焊接设备。分析要实现的功能,将整体设备分为四个部分:第一部分为缸筒与U型夹焊接机构、第二部分为油管与缸筒及U型夹焊接机构、第三部分为卸料机构、第四部分为主体框架。又将缸筒与U型夹焊接机构分为七个子机构:一序缸筒固定机构、一序缸筒调整机构、一序U型夹工装夹具、一序旋转机构、焊枪固定机构、机械手运料机构、防护门机构;将油管与缸筒及U型夹焊接机构分为七个子机构:二序缸筒固定机构、二序缸筒调整机构、油管及油管支架固定机构、二序U型夹工装夹具、二序旋转机构、机器人机构、翻转机构;将卸料机构分为两个子机构:取料机构、旋转存料机构。首先进行各子机构的方案设计,运用CATIA软件进行各子机构的零件设计和装配设计,并对关键零部件计算选型,最后对子机构进行合理布局,完成整体设备的机械机构设计。为了进一步分析机械机构设计的合理性,用ANSYS Workbench软件对主体框架、取料机构做静力学分析,确保设计的机构及其零部件具有足够的强度和刚度。用ANSYS Workbench对设备的主体框架做模态分析,确保设备工作运行时不产生共振。整体设备控制系统的设计分成气动系统和电控系统。气动系统设计对气动元件选型、设计气动原理图。电控系统先设计其总体方案,确定上位机为HMI接口,下位机为PLC,根据方案对电控系统主电路设计、PLC外围辅助电路图设计、PLC控制程序的编写,最后对可视化界面设计、机器人程序的编写,采用人机结合方式实现可视化、智能化控制整体设备。对整体设备按要求进行装配调试,并对缸筒与U型夹、油管与缸筒油口、油管与U型夹油口进行自动焊接工艺实验,主要研究焊接电流和焊接电压对焊接后工件的抗拉强度、焊缝宽度、焊缝余高、焊脚尺寸的影响,确定合理的焊接参数。根据试验结果确定焊接缸筒与U型夹合理的焊接电流为180A、焊接电压为25V,具有足够的抗拉强度,焊缝宽度和焊缝余高符合技术要求;焊接油管与缸筒油口、油管与U型夹油口合理的焊接电流为112A、焊接电压为16V,焊脚尺寸符合技术要求。再抽取加工完成的产品对整体设备进行功能评估,进行焊接表面质量观测,焊缝宽度、焊缝余高、焊脚尺寸的测量,均符合技术要求;进行焊缝的X射线探伤,合格率达96.7%;进行焊缝的外泄露检测,合格率达98%;对生产效率作比较,生产相同数量产品,自动化设备的加工效率较人工加工提高了至少1倍。最终验证了研制的设备满足生产要求。