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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流【精品】01焊接工装夹具设计-设计说明书.精品文档.课 程 设 计课程名称: 焊接专业课程设计 设计题目: 长江750右摇臂的工装设计 专业: 焊 接 技 术 与 工 程 班级: 060142 姓名: 刘冬保 学号: 13 评分: 指导教师(签名): 2009年 12 月 31 日航空制造工程学院 2006 级学生专业课程设计任务书I、专业课程设计题目:“长江750摩托车”右摇摇臂焊接工装设计II、专业课程设计任务及设计技术要求:制夹具1专业课程设计任务:分析度确定焊接工装夹具方案,绘制夹具装配图及零件图,拟定焊接工艺,编写设计说明书。2设计
2、技术要求:定位准确可靠,装夹方便,稳定,结构轻便III、专业课程设计进度:1.分析焊接组合件,读懂工件图,拟定焊接工艺 2009.12.0712.132.拟定工装夹具方案,绘制结构草图 2009.12.1412.203.绘制夹具装配图和零件图 2009.12.2112.274.编写设计说明书 2009.12.282010.01.01 060142 班 焊接工程 系 焊接技术与工程 专业学 生: 日期:自 2009 年 12 月 7 日至 2010 年 1 月 1 日指导教师: 系主任:附注:任务书应该附在已完成的专业课程设计说明书首页。 “长江750摩托车”右摇臂焊接工装设计学生姓名:刘冬保
3、班级:060142指导老师:陈焕明摘要:焊接工装是根据产品的结构特点,生产条件和实际需要而专门设计的,它是能够将焊件准确定位和可靠夹紧,便于焊件进行装配和焊接,保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。本文主要介绍了“长江750A摩托车”右摇臂的焊接夹具的设计方案,根据它的外形特点,并考虑至工作效率和经济成本等问题,设计了一个简单,易操作,经济实惠的工装夹具。依据可靠性高,实用性强工艺性好,经济性优的原则设计了“长江750A摩托车” 右摇臂焊接工装。该焊接工装夹具以底座为设计定位基准。工装夹具主要由圆柱支座,中间支座,壳板支座,快速夹紧器,固定螺柱组成。其中主要操作部快速夹紧器,固定螺柱,它们均能实
4、现快速动作,因此整套夹具紧固定位迅速装拆简便能够大幅度提高工作效率。工装夹具从选材到设计都考虑满足足够的刚度,强度要求并且设计结构力求简单易装配,便于加工制造,易保证精度,整体协调性好。关键词: “长江750摩托车”右摇臂工装;焊接工装夹具;夹紧机构目 录1 焊接工装夹具的简介41.1焊接工装的特点41.2 右摇臂夹具类型的选择依据42 课程设计任务52.1夹具设计任务52.2右摇臂的结构分析52.3工件所需保证的重要技术参数63 工装夹具设计原则63.1可靠性原则63.2实用性原则63.3经济性原则63.4工艺性原则74夹具方案选择54.1 底座的选择742定位器的选择74.3夹紧器的选择8
5、5主要零件设计85.1 底座85.2 支座95.3 快速夹紧器96夹具的装配106.21装配方案106.2装配要求107夹具的使用说明 11 71使用注意事项11 72夹具的操作步骤11 73焊接顺序118 小结11致谢 12参考文献 13附 录 A 工艺规程路线单 14附 录 B 焊接工艺规程 151 工装夹具的简介11焊接工装的特点 (1)焊接工装要与焊接方法相适应,不同的焊接方法有着各自不同的特点与要求,因此设计工所依据的条件便也不相同。 (2)由于焊接过程是个不均匀的加热过程,因此必然便会有焊接应力与变形,因此在工装时允许其某一方向是自由的。(3)焊接工装会参与焊接的二次回路,为了减少
6、因电流的流过使机件烧坏,工装设计时必须考虑绝缘的影响。(4)薄板冲压件由于刚性较差,极易产生波浪变形,为了达到工件所需要的精度要求,在定位时需采用N-2-1定位原理。1.2右摇臂夹具类型的选择依据焊接工装夹具就是将焊件准确定位和可靠夹紧,便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。在现代焊接生产中积极推广和使用与产品结构相适应的工装夹具,对提高产品质量,减轻工人的劳动强度,加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。 在焊接生产过程中,焊接所需要的工时较少,而约占全部加工工时的2/3以上的时间是用于备料、装配及其他辅助的工作,极大的影响着焊接的生产速度。为此,必
7、须大力推广使用机械化和自动化程度较高的装配焊接工艺装备。焊接结构种类繁多,形状各异,生产工艺和要求也各不相同,相应的工艺装备在形式,工作原理及技术要求上也有很大差别。为了能为本次焊件的设计出最合适的工装夹具,有必要就目前已有的焊接工装进行分类。按用途分类:装配用工艺装备,焊接用工艺装备,装配焊接工艺装备。按应用范围分类:通用焊接工装,专用焊接工装,柔性焊接工装。按动力源分类:可分为手动,气动,液压,电动,磁力,真空等焊接工艺装备。按焊接方法分类:可分为电弧焊接工装,电阻焊工装,钎焊工装,特种焊工装。结合本次焊件的具体情况,在充分考虑实用性原则,经济性原则,可靠性原则。本次右摇臂的工装采用手动焊
8、工装夹具即可满足要求。2 课程设计任务21夹具设计任务(1)根据“长江750A摩托车” 右摇臂焊接工装设计工装工件图分析并确定其焊接工装夹具方案(2)绘制焊接工装夹具装配图和部分零件图。(3)绘制焊接工艺规程及工艺规程路线单。(4)编写设计说明书。22右摇臂的结构分析 “长江750摩托车”右摇臂组合主要由右摇臂管和板壳两个零件组成。右摇臂是焊接件.其中右摇臂管的材料是热轧钢,板壳是模锻件。主焊缝为搭接焊缝,另有两个塞焊焊缝其中两个塞焊焊缝主要其前期定们作用。两个搭接焊缝起固定作用。如图11-右摇臂管 2-壳板图1 右摇臂焊接组合件23工件所需保证的重要技术参数 从所给的工件图可以看出,工件图上
9、主要有三个公差,一个是工件长度的公差要求,和壳板的中心圆孔直径要求,以及右摇臂管在边圆弧和壳板中心圆两个圆心的平行度的要求。因此此工件在精度上的要求主要集中在工件长度方向上。为使工件1右摇臂管与工件2壳板两个工件焊完全后确保达到其零件上的385.5(上偏差-0.40,下偏差-0.76)等级的精度要求。工装的横向定位精度便要高于零件精度要求,定为383.5(上偏差-0.25,下偏差-0.55)。(1)先焊右摇臂管与壳板上边焊的孔洞,用以定位,接着焊上边的搭接焊缝;(2)之后再焊右摇臂管与壳板下面部分的孔洞与搭接焊缝。3工装夹具设计原则焊接工装设计是焊接生产准备工作的重要内容之一。工装设计的质量对
10、生产效率,加工成本,产品质量以及生产安全等具有直接影响。因此,设计焊接工装时必须考虑以下几个方面的基础原则。3.1 可靠性原则此套夹具的主要组成部分:夹块,螺栓,刚度好,强度高,工装在使用期内安全可靠,受力构件具有足够的强度和刚度,足以承受焊接件重力和因焊接变形而引起的各方向的约束力。另一方面,螺母,夹块等外形相似,在设计方案中其工装夹具有明显差异而且无法换装,防止差错功能强,能防止操作者错装。3.2 实用性原则此焊接工装夹具由6个零件组成,为了施焊方便和易于控制焊接变形,装配和焊接两道工序采用先安装后焊接的方法。这种方案可操作性好且能准确的定位。3.3 经济性原则力求用最少的人力,物力和财力
11、得到最大的成效。从经济角度来看工装制造费用应低,缩短工装投资回收期,设计时尽量采用标准件,需机械加工的零件(如夹块)采用易于采购且价格适宜的原材料制造。在保证工件可靠性的同时减少精加工比例和结构重量。螺栓,夹块,定位精确迅速,拆卸简单方便,能大大提高生产效率和生产质量,降低产品的成本。3.4 工艺性原则在满足功能和经济许可的条件下焊接工装设计制造应力求美观。根据此原则,此套夹具中各个零件尺寸最大限度的统一达到感官上的一致性,使操作者在生理上和心理上感到舒适,给人以美的享受。制造设计的原则:实用是第一位,美观处于从属地位,经济是约束条件。4 夹具方案选择41底座的选择在设计底板时应满足以下基本要
12、求:(a)具有足够的强度和刚度。(b)结构简单,轻便,在保证刚度和强度前提下结构尽可能简单紧凑,体积小,质量轻和便于工件装卸。(c)安装稳定牢靠。(d)结构的工艺性好,便于制造,装配和检验。(e)尺寸要稳定和具有一定精度。(f)清理方便。根据以上基本要求确定两组方案:方案一,选用钢板作为底板。方案二,选用铸造成型底板。由于单件生产,选用铸造成型底板不仅耗时,而且成本较高,而钢板取材方便,相对价格低廉,不足之处在加工余量较大。综合考虑选用钢板作为底板原材料。底板材料选择Q235,其刚度好,易取材且价格相对低廉,长度为 510mm宽度为 200mm。厚度为20mm (见图纸),下料时以设计尺寸为依
13、据,尽量减少加工余量。 42 定位器的选择定位器的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不变的位置,在保证加工要求的情况下,限制足够的自由度。本夹具主要考虑到工件的主要焊接部位在上表面,采用立焊的方法比较好;同时焊接件是不是平面的,选择底板作为基准面,同时在底板上固定支撑座等。考虑到右摇臂的重点技术要求主要在长度方向上,右摇臂管一侧的圆弧本身有非常高的精度要求,故拟做一直径相同但公差更小的圆柱用以挡住。壳板则可以做一凹槽予以卡住,另壳件中心有一螺孔,正好可以做一固定螺栓固定位;另针对焊缝在中间,故在其旁边做一中间支座,一为减少焊接变形,中间支座上的快速也可定位。如此,“长江750摩托车右摇臂”
14、定位方案如下:(1)以底基准进行定位时,支撑座用螺栓进行固定,可以很好的保证夹紧零件又可以保证定位尺寸精度。(2)用凸台支座和壳板支座在长度方向上保证精度要求。(3)用快速压紧器进行零件压紧,使其不发生上下位子上的偏移。(4)用固定螺柱压紧支撑座上壳板的另一侧,保证了左右方向上和固定。支撑座,固定螺柱,及压紧器限制了X,Y,Z方向的平动及X,Y,Z方向的转动自由度,共限制了6个自由度。43 夹紧器的选择对夹紧机构的基本要求如下:(a)夹紧作用准确,处于夹紧状态时应能保持自锁,保证夹紧定位的安全可靠。(b)夹紧动作讯速,操作方便省力,夹紧时不应损害零件表面质量。(c)夹紧件应具有一定的刚性和强度
15、,夹紧作用力应是可以调节的。(d)结构力求简单,便于制造和维修。工件在夹具上的安装包括定位和夹紧两个密切联系的统一过程,为使工件在定位件上所占有的规定位置在焊接过程式中保持不变,就要用夹紧装置将工件夹紧,才能保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠地接触,防上装焊过程中移动或变形。夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定,夹紧力作用点的确定,夹紧力大小的确定。右摇臂是个简单的组合件Z轴方向上的自由度可采用快速夹紧器来压紧。它的结构相当简单,操作很方便,制造成本很低,通用性很好,在机械加工中已经得到很好应用和发展。5主要零件设计51底座 综合考虑,结构合理性,工艺性,经济性,标准化以及各种夹具体的优缺
16、点等,选择夹具体制造方法直接采用钢板机械加工得到;钢板本身具有较高的强度及硬度,加之其本身的变形很少,又考虑到本工件夹具体简单,夹具体的强度要求以及夹具体的结构要求不是很高,故没必要在夹具体上设计加强筋。52 支座考虑到整个右摇臂在长度上精度的要求故采取更高等级为精度要求加工夹具定位件。凸台支座和和壳板支撑座起支撑起定位的作用,固定螺柱也有定位作用。原本两个支座已能完全起到定位与固定作用,但因本工件的主要技术要求集中在长度方向上,加之焊缝位置离两支座较远,为了防止焊接变形太大,故在焊缝位置边上另设一个中间支座,一来减少焊接变形,二来在其上面的可以安装一快速夹紧器。53 快速夹紧器 本夹具采用的
17、是快速夹紧器(其示意图如图示所示),它属于第二类铰链-杠杆夹紧器。(手柄杠杆和夹紧杠杆)通过与一组连接板的铰合而成,连接板位于手柄杠杆和夹紧杠杆中间,手柄杠杆的施力点夹紧杠杆的受力点通过连接板的铰链连接在一起,而两组杠杆的支点都与支座铰接,支点的位置是固定的,手柄杠杆为垂直式。其特点是夹紧速度快,夹头开度大,适应性很好,可以根据工件大小来调节定位杆之间的相对位置来调节它的压紧范围,所以它的适用性很广。图2 快速夹紧器示意图6 夹具的装配61 装配方案装焊方案初步,首先应该把各个工件装配好,其组装的顺序如下:先将凸台支座用六角圆柱头螺钉固定在底板上。用六角圆柱头螺钉把已经焊好快速夹紧器的中间支座
18、固定。把壳板套进右摇臂管,让右摇臂管一头抵住凸台支座上圆柱,壳板水平面放在板壳支座上;用固定螺柱压紧壳板防止其位子移动;再用快速夹紧器压紧右摇臂管上方防止其松动,这样就限制了X,Y,Z方向上的自由度,工件就被固定了。(具体的装配关系见装配图)62装配要求(1)凸台支座固定在底板上时应保证有较高的精确度,中间支座和壳板支座在底板上同样需要有较高的安装精度,以确保工件在长度上获得较高精度。(2)先把凸台支座,中间支座,壳板座依次用螺栓固定在底板上,再定好位,在压紧螺栓时应注意螺栓一开始不应该旋得太紧,等所有的螺栓都装进去了才开始拧紧。一,可以保证支座垂直度;二,当工件有较大误差是,可以通过松动螺栓
19、来调节支座的位置。(3)由于快速夹紧器不起定位作用,所以可以事先将夹紧器固定在垫块上。7 夹具的使用说明71使用注意事项(1)使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置;(2)如果挡板接触的侧面部分磨损的超差,可以进行垫块和打磨修复;(3)使用后及时进行去渣,去飞溅处理。需要涂防锈油。72 夹具的操作步骤(1)先检查夹具有无飞溅,尤其是带圆柱支座上的圆柱侧面及壳板支座上的凹槽部分。(2)将右摇臂管和壳板套好后放在带圆柱支座和壳板支撑座上,紧接着将自制固定螺柱插入壳板上了孔位,并缓慢旋紧压住壳板,在调整好工件位子关系后用快速夹紧器压紧好工件;(3)先对右摇臂管和壳板间上面的孔洞和上侧搭接焊缝进行焊接
20、,焊好后松开夹紧器,将焊件取出进行下面的焊接。73焊接顺序考虑到只有两个工件,所以装配好了以后直接用CO2焊将工1右摇臂管和工件2壳板之间的孔洞焊好,再将两者边缘的上表面连接处焊好。最后等冷却后把工件卸载下来时可以不再用原来的夹具了,因为各工件之间已经固定好了,翻转再焊背后的孔洞及边缘下表面连接处。8小结经过近一个月的专业课程设计的学习,从最初的对工装夹具不知为何物到最后顺利完成“长江750摩托车”右摇臂的工装设计.这一过程的学习使我受益匪浅。通过专业课程设计的学习,让我懂得了焊接工装在焊接生产中的重要地位,以前的专业课程的学习都是围绕着各种方法,焊接工艺的制定。从来没有学习过工装设计。自已也
21、从来没有想过在焊接生产过程中还有工装这一环节,更没想到工装在焊接生产过程中具有如此的重要地位。通过对“长江750摩托车”右摇臂的工装设计,使我初步掌握了工装设计中的一些基本知识,懂得了工装设计中所要遵循的一些原则;明白了一些常用工装零件的基本原理。焊接工装的设计更要结合工厂的实际条件设计。在对各种装配图,零件图的作图,使我对作图知识有了进一步的提高,以前在学习机械制图的时候,对各种标准件并没有见到实物,大多停留在想像中。此次在作图中这一知识上的短板便暴露无疑。在画螺纹时总是画错,在陈老师的指正,教导下得以改正。再次,在这次的课程设计中,我和我的同组人精诚合作,一同讨论在设计中遇到的问题,相互帮
22、助,相互督促对方抓紧工作,使我们的工作进展能超前于其他小组。此次课程设计的学习不但让我学到了专业上的知识,也让我的团队合作能力得以一定的提高。更让我明白了团队合作的重要性,团队的力量要远胜一个人的力量。 通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次课程设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。 致谢本次课程设计得到了我的指导老师陈焕明老师的悉心指导。感谢他在这寒冷的冬天每天都定时来为我们悉心讲解设计中遇到的各种困难与疑惑。为我们的设计方
23、案提出的宝贵建议及技术上的支持。陈老师多次询问任务进程,并为我指点迷津,帮助我开拓设计思路,精心点拨、热忱鼓励。陈老师一丝不苟的作风,严谨求实的态度,踏踏实实的精神,不仅授我以文,而且教会了我严谨的学术精神。参考文献1 陈焕明焊接工装没计基础M 北京:航空工业出版社,20042 冯开平,左宗义画法几何与机械制图M 广州:华南理工大学出版社,2002 3 王政焊接工装夹具及变位机械-性能设计选用M 北京:机械工业出版社,20014 濮良贵,纪名钢机械设计M 北京:高等教育出版社,20075 王昆机械课程设计M 北京:高等教育出版社,20076 成大先机械设计手册(单行本)M.北京化:学工业出版社,2004.17 甘肃工业大学焊接教研室焊接机械装备图册北京:机械工业出版社,19828胡家秀简明机械零件设计使用手册M 北京:机械工业出版社,19999贾安冬焊接结构及生产设计M 天津:天津大学出版社,1989