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1、YCF正版可修改PPT（中职）焊接结构与制造第7章教学课件第第7 7章章 装配焊接工艺装备装配焊接工艺装备7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械7.4 7.4 其他装置与设备其他装置与设备复习思考题复习思考题下一页返回第第7 7章章 装配焊接工艺装备装配焊接工艺装备 焊接结构的生产与装配一焊接工艺装备之间的关系十分紧密。本章着重介绍焊接工装夹具的种类和组成、定位及夹紧机构，焊接变位机械装置与设备的分类、作用和特点等方面内容。上一页返回7.1 7.1 概述概述 装配一焊接工艺装备是焊接结构装配与焊接生产过程中起配合及辅助作用的工装
2、夹具、机械装置或设备的总称。焊接工装的应用对提高产品质量、减轻焊接工人的劳动强度、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。7.11 7.11 焊接工装的地位与作用焊接工装的地位与作用 焊接结构生产过程中，纯焊接工作所需要的作业工时仅占构件装配与焊接工时的25%30%，其余作业工时则用于备料、装配及其他辅助工作。随着高效率焊接方法的应用，这种工时比的差异更为突出。因此，积极推广使用机械化和自动化程度较高的焊接工装，是解决工时比差异的最佳途径。焊接工装的作用主要表现在如下几方面。下一页返回7.1 7.1 概述概述 (1)定位准确、夹紧可靠，可部分或全部取代下料和装配时的划线工作
3、。减小制品的尺寸偏差，提高零件的精度和互换性。(2)防止和减小焊接变形，降低焊接后的矫正工作量，达到提高劳动生产率的目的。(3)能够保证最佳的施焊位置，焊缝的成型性优良，工艺缺陷明显降低，可获得满意的焊接接头。(4)采用机械装置进行零部件装配的定位、夹紧及焊件翻转等繁重的工作，可改善工人的劳动条件。(5)可以扩大先进工艺方法和设备的使用范围，促进焊接结构生产机械化和自动化的综合发展。7.1.27.1.2焊接工装的分类及应用焊接工装的分类及应用 焊接工装的形式多种多样，以适应品种繁多、工艺性复杂、形状尺寸各异的焊接结构生产的需要。焊接工装可按其功能、适用范围或动力源等进行分类。上一页 下一页返回
4、7.1 7.1 概述概述 (1)装配一焊接夹具主要是对工件进行准确定位和可靠夹紧作用。功能单一，结构简单，多由定位元件、夹紧元件和夹具组成。手动夹具便于携带和挪动，适于现场安装或大型金属结构的装配和焊接生产使用。(2)焊件变位机又称焊接变位器。焊件被夹持在可变位的台(架)上，该变位台(架)由机械传动机构使其在空间变换位置，适于结构比较紧凑、焊缝短而分布不规则的焊件装配焊接时使用。(3)焊机变位机又称焊接操作机。焊机或焊接机头通过该机械实现平移、升降等运动，使之到达施焊位置并完成焊接。可以和焊件变位机配合使用，完成焊件变位有困难的大型金属结构的焊接。(4)焊工变位机又称焊工升降台。由机械传动机构
5、实现升降，将焊工送至施焊位置。适用于高大焊接产品的装配、焊接和检验等工作。上一页 下一页返回7.1 7.1 概述概述 (5)焊接辅助装置或设备是一般不与焊件直接接触，但又密切为焊接服务的各种装置，如焊丝处理、焊剂回收、焊剂垫等装置以及各类吊具、地面运输设备、起重机、运输机等。(6)专用工装是指只适于一种焊件的装配和焊接。多用于有特殊要求或大批量生产的场合。(7)通用工装又称万能工装。一般不需调整即能适用于各种焊件的装配或焊接，其结构简单，如定位器、夹紧器等。(8)半通用工装介于专用与通用工装之间，适用于同一系列但不同规格产品的装配或焊接，使用前需作适当调整。(9)组合式工装具有万能性质，但必须
6、在使用前将各夹具元件重新组合才能适用于另一种产品的装配与焊接。(10)手动工装靠工人手臂之力去推动各种机构实现焊件的定位、夹紧或运动，适于夹紧不大、小件、单件或小批量生产场合。上一页 下一页返回7.1 7.1 概述概述 (11)气动工装利用压缩空气作动力源，气压一般在1 MPa以内，传动力不大，适用于快夹紧和变位场合。(12)液动工装是用液体压力作动力源，传动力大且平稳，但速度较慢，成本高，适用于传动精度高、工作要求平稳、尺寸紧凑的场合。(13)电磁工装是利用电磁铁产生的磁力作动力源来夹紧焊件，用于夹紧力要求小的场合。(14)电动机工装是利用电动机的扭矩作动力去驱动传动机构，可实现各种动作，效
7、率高、省力、易于自动化，适于批量生产。7.1.3 7.1.3 焊接工装的特点焊接工装的特点 焊接工装的使用与焊接结构产品的各项技术及经济指标(如产品的质量、产量、成本等)有着密切的联系。上一页 下一页返回7.1 7.1 概述概述 1.焊接工装与备料加工的关系 焊接结构零件加工具有工序多(如矫正、划线、下料、边缘加工、弯曲成型等)与工作量大的特点。采用工装进行备料加工，要与零件几何形状、尺寸偏差和位置精度的要求相匹配，尽可能使零件具有互换性，提高坡口的加工质量以及减小弯曲成型的缺陷。2.焊接工装与装配工艺的关系 利用定位器和夹紧器等装置进行焊接结构的装配，其定位基准和定位点的选择与零件的装配顺序
8、、零件尺寸精度和表面粗糙度有关。例如:尺寸精度高，表面粗糙度低的零件，装配时应选用具有刚性固定的定位元件，快速而夹紧力不太大的夹紧元件:对于尺寸精度较差、表面粗糙度较高的零件，所选用的定位元件应具有足够的耐磨性并可及时拆换和调整:当零件表面不平时，可选用夹紧力较大的夹紧器。上一页 下一页返回7.1 7.1 概述概述 3.焊接工装与焊接工艺的关系 不同的焊接方法对焊接工装的结构和性能要求也不尽相同。采用自动焊生产时，一般对焊接机头的定位有较高的精度要求，以保证工作时的稳定性，并可以在较宽的范围内调节焊接速度。当采用手工焊接时，则对工装的运动速度要求不太严格。4.焊接工装与生产规模的关系 焊接结构
9、的生产规模和批量，对工装的专用化程度、完善性、效率及构造具有一定的影响。单件生产时，一般选用通用的工装夹具，这类夹具无需调整或稍加调整就能适于不同焊接结构的装配或焊接工作。成批量生产某种产品时，通常是选用较为专用的工装夹具，也可以利用通用的、标准夹具的零件或组件，使用时只需将这些零件或组件加以不同的组合即可。对于专业化大量生产的结构产品，每道装配、焊接工序都应采用专门的装备来完成，例如采用气压、液压、电磁式等快动夹具和电动机械化、自动化装置以及焊接机床生产，形成专门生产线。上一页 下一页返回7.1 7.1 概述概述7.1.4 焊接工装的组成及选用原则 1.焊接工装的组成 焊接工装的构造是由其用
10、途及可实现的功能所决定的。装配一焊接夹具一般是由定位元件、夹紧元件和夹具体组成。夹具起连接各定位元件和夹紧元件的作用，有时还起支撑焊件的作用。接变位机、焊接操作机基本由原动机(力源装配)、传动装置(中间传动机构)和工机(夹紧元件)=个基本部分组成，并通过机体把它们连接成整体。图7一1所示是一种典型的夹具装置，力源装置是产生夹紧作用力的装置，通常是指机械夹紧时所用的气压、液压、电动等动力装置;中间传动机构起着传递夹紧力的作用，工作时可以通过它改变夹紧作用力的方向和大小，并保证夹紧机构在自锁状态下安全可靠;夹紧元件是夹紧机构的最终执行元件，通过它和焊件受压表面直接接触完成夹紧。上一页 下一页返回7
11、.1 7.1 概述概述 2.焊接工装选用的基本原则 焊接工装的选用与焊接结构产品的各项技术要求及经济指标有着密切的联系。其一，焊接结构的生产规模和生产类型，在很大程度上决定了选用工艺装备的经济性、专用化程度、完善性、生产效率及构造类型。其二，产品的质量、外观尺寸、结构特征以及产品的技术等级、重要性等也是选择工艺装备的重要依据。其三，在产品生产工艺规程中对工艺装备的选用有着较明确的要求和说明(零部件有效定位、夹紧、反变形、定位焊、施焊等)，这些内容对选择工艺装备有很强的指导性。除上述之外，还有以下几点原则。(1)工艺装备的可靠性。工艺装备的可靠性主要包括承载能力、结构刚性、夹紧力大小、机构的自锁
12、性、安全防护与制动、结构自身的稳定性以及负载条件下的稳固性等。上一页 下一页返回7.1 7.1 概述概述 (2)对焊件的适应性。对焊件的适应性主要包括焊件装卸的方便性、待焊焊缝的可达性、可观察性、对焊件表面质量的破坏性以及焊接飞溅对结构的损伤等。(3)焊接方法对夹具的特殊要求。例如，闪光对焊时，夹具兼作导电体;钎焊时，夹具兼作散热体。因此，要求夹具本身具有良好的导电性和导热性。(4)安装、调试、维护的可行性。安装、调试、维护的可行性主要涉及生产车间的安装空间、起重能力、力源配备、主要易损件的备件提供方式、车间维护能力、操作者技术水平等。(5)尽量选用已通用化、标准化的工艺装备。这样，可减少投资
13、成本并缩短开发周期。除了焊接工装选择的基本原则外，还应处理好以下一些问题。上一页 下一页返回7.1 7.1 概述概述 (1)在焊接过程中，往往会有熔融金属的飞溅，这些金属小颗粒如果落在装备的定位和安装基面上，就会影响焊件的装配精度;落在装备的传动机构上，就会加速传动零件的磨损;如果飞溅积累过多，还会导致传动机构的失效。另外，焊接工艺装备如果密闭性不好，焊件铁锈等赃物以及焊剂、焊渣也容易进人装备内部而引起机件的磨损。因此设计装备时，应使整个设备具有较好的密闭性，特别是定位基面、滑道、传动机构等应有可靠的防护。一些定位和安装基面无法密封时，应布置在飞溅区之外或者在施焊部位采取遮挡措施。(2)焊接机
14、械装备往往是焊接电源二次回路的组成部分，因此施焊时，装备上各传动机件的啮合处容易起弧，特别是当焊接机械装备边运转边施焊时，起弧现象更易发生。为了避免因起弧而发生工作表面的烧损，应设法使二次回路的一端从离焊件最近的地方引起，避免焊接电流从装备周身流过。对于要求边施焊边运转的焊接机械装备还应设置专用的导电装置。上一页 下一页返回7.1 7.1 概述概述 (3)在焊接机械装备的传动系统中，应具有反行程自锁性能，也就是当驱动力取消后，装备的传动系统不因焊件自重或装备机件自重的作用而倒转或因夹紧反力的作用而松夹。因此，在焊接工装夹具、焊接变位机械、焊件输送装置的传动系统中必须设有一级具有自锁性能的传动。
15、这样不仅有利于安全操作，而且有利于装备的定位和节能。(4)焊接过程也是焊件局部受热的过程，为了减少装备因受热而引起的变形，装备本身应具有较好的传热性能，应能将焊件上的热量尽快地传递出去。对于大型的焊接机械装备，因其工作台面较大，散热条件较好，只要增加焊件和工作台面的接触，就有利于将焊件上的热量通过工作台面散走。对于小型的焊接机械装备，由于工作台面不大，散热面积小，不仅不利于传热，而且本身会因过热而变形。在这种情况下，应采用水冷措施或者用导热性能较好的材料来制作工作台面。上一页 下一页返回7.1 7.1 概述概述 (5)焊接装备不能影响施焊工艺的实施，要保证焊接机头具有良好的焊接可达性。(6)焊
16、接机械装备上的夹紧机构，不能由于焊接变形产生的阻力使夹紧机构松夹时不能恢复到原位。(7)当设计用于厚大件的焊接装备时，为了避免起弧处产生末焊透，收弧处出现气孔、收缩裂纹等缺陷，应注意在焊缝始末端分别设置引弧板和收弧板。(8)设计焊接机械装备的控制系统时，应处理好焊件启动、停止与焊机引弧、收弧的顺序关系。若设计用于多个焊接机头作业的焊接装备时，除应处理好上述关系外，还应注意处理好焊枪之间的工作同步性和协调性。由于焊接工装包括的范围相当广泛，设计时应注意的问题很多。这些问题对每种装备来说也不尽相同，以上注意事项，仅是设计大多数焊接工装时应注意的共性问题。上一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工
17、装夹具 在焊接结构生产中经常采用的夹具有装配定位焊夹具、焊接夹具、矫正夹具等。一个完整的工装夹具，一般由定位器、夹紧机构和夹具三部分组成。夹具起着连接定位和夹紧兀器件的作用，有时还用于对焊件的支撑。其中，定位是夹具结构设计的关键问题，定位方案一旦确定，则其他组成部分的总体配置也基本随之而定。7.2.17.2.1零件在夹具中的定位零件在夹具中的定位 1.定位原理 在装焊作业中，使焊件按图样或工艺要求在夹具中得到确定位置的过程称为定位。焊件能否在夹具中获得准确而快速的定位，关键在于科学地运用定位原理和恰当选择工艺基准。下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 自由物体在空间直角坐标系中有
18、六个自由度，即沿Ox、Oy、Oz三个轴向的相对移动和三个绕轴的相对转动。要使工件在夹具中具有准确和固定不变的位置，则必须限制这六个自由度。每限制一个自由度，工件就需要与夹具上的一个定位点相接触，这种以六点限制工件六个自由度的方法称为“六点定规则”。如图7-2(a)所示，在xOy面设置了三个定位点，可以限制工件沿Oy轴方向的移动和绕Oz轴、z轴的转动三个自由度;在yOz上有两个定位点，可以限制工件沿Ox轴方向的移动和绕Oy轴的转动两个自由度;在xOy面上设置一定位点，用以限制工件沿Oz轴向的移动一个自由度。若将坐标平面看做是夹具平面，承点图7-2 (b)中的小圆块视为定位点，依靠夹紧力F1、F2
19、、F3来保证零件与夹具支撑点间的紧密接触，则可得到零件在夹具中完全定位的典型方式。利用零件上具体表面夹具定位元件表面接触，达到消除零件自由度的目的，从而确定了零件在夹具上的位置。件上这些具体表面在装配过程中叫做定位基准。根据图7-2可做如下分析。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 (1)表面A上的三个支撑点限制了零件的三个自由度，这个表面叫做主要定位基准。连接三个支撑点所得到的三角形面积越大，零件的定位越稳定，也越能保持零件间的位置精确度，所以通常是选择零件上最大表面作为主要定位基准。(2)表面B上的两个支撑点限制了零件的两个自由度，这个表面叫做导向定位基准。表面越长，
20、这两个支撑点间的距离越远，而零件对准坐标平面的位置就越准确、可靠。所以通常选取零件上最长的表面作为导向定位基准。(3)表面C上有一个支撑点，可靠以限制零件最后一个自由度，这个表面叫做止推定位基准或定程定位基准。通常是选择零件上最短、最窄的表面作为止推定位基准。(4)工件的六个自由度均被限制的定位称为完全定位;工件被限制的自由度少于六个，仍能保证加工要求的定位称为不完全定位。在焊接生产中，为了调整和控制不可避免产生的焊接应力与变形，有些自由度是不宜限制的，故可采用不完全定位的方法;在夹具设计中，按加工上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 要求应限制的自由度而没有被限制是不允
21、许的，这种定位称为欠定位。选用两个更多的支撑点限制一个自由度的方法称为过定位，过定位容易使位置变动，夹紧时造成工件或定位元件的变形，影响工件的定位精度，因此一般不宜采用。2.定位基准的选择 定位基准的选择是定位器设计中的一个关键问题。零件进行装配或焊接时的定位基准，是由工艺人员在编制产品结构的工艺规程时确定的。夹具设计人员进行夹具设计时，也是以工艺规程中所规定的定位基准作为研究和确定零件定位方案的依据。若工艺规程确定的定位基准对夹具结构制造和应用有不利影响时，夹具设计人员应以减少定位误差和简化夹具结构为目的再另行选择定位基准。选择定位基准时需着重考虑以下几点。(1)基准应尽可能与焊件设计基准重
22、合，以便消除由于基准不重合而产生的误差，零件上的这些尺寸具有配合要求时，如孔中心距、支撑点间距等，通常可选取这些地方作为定位基准，以保证配合尺寸的尺寸公差。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 (2)应选用零件上平整、光洁的表面作为定位基准。当定位基准面上有焊接飞溅物、焊渣等不平整时，不官采用大基准平面或整面与零件相接触的定位方式，而应采取一些突出的位块以较小的点、线、面与零件接触的定位方式，有利于对基准点的调整和修配，减小定位误差。(3)定位基准夹紧力的作用点应尽量靠近焊缝区。其目的是使零件在加工过程中受夹紧力或焊接热应力等作用所产生的变形最小。(4)可根据焊接结构的布
23、置、装配顺序等综合因索来考虑。当焊件由多个零件组成时，这些零件可以利用已装配好的零件进行定位。(5)应尽可能使夹具的定位基准统一，这样，便于组织生产和有利于夹具的设计与制造。尤其是产品的批量大，所应用的工装夹具较多时，更应注意定位基准的统一性。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具7.2.2 7.2.2 定位器定位器 定位器可作为一种独立的工艺装置，也可以是复杂夹具中的一个基本元件，它的基本任务是确定所装配零部件的正确位置。定位器具有多种结构形式，使用时，应根据被定位焊件结构形式及定位要求进行布置和选择。1.定位器的构造及应用 (1)挡铁。挡铁是一种应用较广且结构简单的定位
24、元件。常见的形式有以下几种。固定式挡铁。其结构如图7-3(a)所示，它用来在水平面或垂直平面上定位零件，也可用焊接方法将其固定在夹具上。它适用于单一产品且批量较大的焊接生产。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 可拆式挡铁。如图7-3(b)所示，可拆式挡铁用螺栓固定在平台上或直接插入夹具体或装配平台的锥孔中。它适用于单件或多品种焊件的装配。永磁式挡铁。如图7-3(c)所示，为了方便拆卸工件，挡铁在拔去插销和移动之后，工件即可方便地取走。可退出式挡铁。如图7-3 (d)所示，挡铁可绕铰链转动，靠插销固定。这样工件装配成体之后，拔去插销，即可方便地取下工件。(2)支撑钉(板)
25、。固定式支撑钉。如图7-4(a)所示，平头支撑钉用来支撑已加工过的表面;球头支撑钉用来支撑末经加工的粗糙不平的毛坯表面或焊件窄小表面的定位;带齿纹头的支撑钉多用在焊件侧面，以增大摩擦系数，防止焊件滑动。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 可调式支撑钉。如图7一4(b)所示，可调式支撑钉用于焊件表面末经加工或表面精度相差较大的情况。采用螺母旋合的方式按需要调整高度，适当补偿焊件的尺寸误差。它多用于装配形状相同而规格不同的焊件。支撑板。如图74(c)所示，支撑板一般用螺钉紧固在夹具体上，可进行侧面、顶面和底面定位，适用于焊件经切削加工的平面或较大平面。(3)定位销钉。利用零
26、件上的装配孔、螺钉孔或螺栓孔及专业定位孔等内表面作为定位基准时多采用定位销定位。常见的结构形式有以下几种。固定式定位销。如图7-5(a)所示，其末端配合于夹具体上，伸出部分定位工件。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 可换式定位销。如图7-5(b)所示，它是通过螺纹与夹具体相连接的。大批量生产时，为保证精度须定期维修和更换定位销。可拆式定位销。其又称为插销，其结构如图7-5(c)所示。焊件之间依靠孔进行定位，一般经定位焊后拆除该定位销才能进行焊接。可退式定位销。如图7-5 (d)所示，采用铰链形式使圆锥形定位销应用后可及时退出，便于焊件的装上或卸下。(4)V形块。V形块
27、是一种外圆表面定位器，其结构特点是具有两个成一定角度的斜面，在外力的作用下，圆柱形物体会自动贴紧两表面，从而确定其位置。V形块上两斜面的角一般有600,900,1200三种，焊接夹具中V形块两斜面夹角多为900。常见的V形块形式如下。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 固定式V形块。如图7-6 (a)所示，在装配钻孔前，用螺钉让其先定位到胎模上，之后钻装配孔。可调节式V形块。如图7-6 (b)所示，其用于同一类型但尺寸有变化的焊件，或用于可调式夹具中。图7-6 (c)是V形块与螺旋夹紧器配合使用的工作状态。(5)定位样板。定位样板是一种高效的定位器具，在实施定位操作时，
28、只要预先把定样板定位并固定，则零件的定位就非常方便、快捷。定位样板的高效体现在一个样板可以对多个零件进行定位，并可以对一些特殊位置的零件进行定位。有时，一个样板像一个简化了的装配胎具，但其制作很简单，往往现场工人就可制作出一些简单的定位样板。如图7-7所示是定位样板的例子。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 2.定位器布置的注意事项 定位器一般不应作为受力元件，以免损坏它的精度，若必须同时作为受力元件时，应适当增加它的强度和刚度;定位器不应设置在有碍工人操作的位置，同时还应考虑到制品在装配或焊接后便于从工艺装备中取出;定位器的工作表面应具有良好的耐磨性，以便较长时期地保
29、持定位精度;定位器在磨损损坏时应是容易修复或更换的。制品中经过机械加工的面、孔等原则上都可以作为定位基准，但它应符合定位要求。定位器通常不单独使用，它们将工件定位，为了使工件在装配与焊接过程中不发生移动，常用夹具施力以使工件固定。因此，在胎模上定位器总与夹紧器联合作用以确定工件的位置。布置定位器时应注意以下事项。(1)应有足够的定位点数目，但不宜超定位。定位器及其所能限制的自由度数如表7一1所示。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 (2)胎模上的定位面应适合工件的定位基准。定位面的支撑应当稳定。在工件自重、压夹力及焊接收缩力的作用下应不发生移动或变形。(3)支撑的设置应
30、便于操作和取放工件，应考虑给焊件以自由伸缩的余地。(4)支撑的安置应便于调整或修换。7.2.3 7.2.3 夹紧器夹紧器 焊接结构在装配时，不仅要注意定位，而且要考虑用什么方式夹紧。定位与夹紧两者有密切的联系，不能截然分开，否则就会直接影响到产品的质量。1.对夹紧器的要求 (1)施力夹紧后不应破坏定位后工件的正确位置。(2)在保证工件不发生移动的情况下，尽量减少夹紧力，以免使工件变形或损伤其表面。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 (3)夹紧力的作用方向应垂直于装配基准，且着力点应在支撑点上或由支撑点所组成的平面内。(4)夹紧器的结构应简单、操作方便、动作迅速、安全可靠
31、、省力、容易维修，移动式的还应尽量轻便。2.夹紧器的构造 (1)机械式夹紧器。楔形夹紧器。楔形夹紧器的结构如图7-8所示，主要通过斜面移动所产生的压力来夹紧工件。用楔条进行装配，方便灵活速度快。为了确保压紧工件，楔条应能自锁，因此对楔条斜面角度有一定要求。手动夹紧时一般取6080;气动或液压夹紧时，斜楔升角可扩大至150300，为非自锁式。螺旋夹紧器。螺旋夹紧器的结构如图7一9所示，一般由螺杆、螺母和主体三部分组成，通过螺杆与螺母的相对转动达到夹紧工件的目的。为避免螺杆直接压紧工件而造成工件表面的压伤和产生位移，通常在螺杆的端部装有可以摆动的压块。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具
32、焊接工装夹具 螺旋夹紧器的种类很多，它在胎模上可装置成固定式、可拆式、可退让式或可转动式的。这种夹紧器的特点是制造方便，行程长，自锁性好，夹紧可靠，但施力过程较慢。为了克服这一缺点，采用旋转式或退让式的结构较好，如图710所示。偏心轮夹紧器。偏心轮是指绕一个与自身几何中心相对偏移一定距离的回转中心旋零件。偏心轮旋转时，在某一方向上，回叫转中心与轮边缘的距离会发生变化，利用这一变化来夹紧和松开零件。旋转一次手柄即可压紧工件，是快速作用式夹紧器。一般情况下，应保证偏心轮具有自锁性，以便施力结束后能保持压力。如图7-11所示是偏心轮夹紧器的例子。杠杆夹紧器。如图7-12所示是一个典型的杠杆夹紧器。当
33、向右拉动手柄时，间隙、减小，焊件被夹紧;当向左推动手柄时，焊件被松开。杠杆夹紧器多与其他夹紧器联合使用，形式很多。其特点是夹紧动作迅速，可起到增力的作用，适用于大批生产中。设计时应注意其调节机构及防滑锁紧装置。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 弹簧夹紧器。其结构如图7-13所示。弹簧夹紧器可分板簧与圆柱簧两种，它也是快作用式夹具。板簧很适用于薄板件的装配，厚度为48 mm。(2)气压及液压式夹紧器。气压夹紧器是以压缩空气为传力介质，推动汽缸活塞与连杆动作，实现对焊件的夹紧作用。气压传动用的气体工作压力一般为0.40.6 MPa。气压夹紧器具有夹紧动作迅速，夹紧力比较稳
34、定，结构简单，操作方便，不污染环境及有利于实现程序控制等优点。液压夹紧器是以压力油为传力介质，推动液压缸活塞与连杆产生动作实现夹紧的。液压传动用的液体工作压力一般为38 MPa，在输出力相同的情况下液压缸尺寸较小，惯性小，结构紧凑。液体有不可压缩性，故液压夹紧器夹紧刚度较高且工作平稳，夹紧力大，有较好的抗过载能力。液体油有吸振能力，便于频繁换向。但液压系统结构复杂，制造精度要求高，成本较高，控制部分复杂，不适合远距离操纵。这类夹紧器除汽缸(或油缸)外，多与连杆、杠杆等组合，如图7-14所示。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 (3)组合夹具。组合式夹具，是由一些规格化的
35、夹具元件，按照产品加工的要求拼装而成的可拆式夹具。它适用于品种多、变化快、批量少、生产周期短的生产场合。在车间生产中可以是固定的、移动的或是可以启闭的。组合夹具按元件功能不同可以分为基础件、支撑件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合成件以及辅助件等。(4)磁力夹具。磁力夹具是借助磁力吸引铁磁性材料的焊件来实现夹紧的装置。按磁力的来源可分为永磁式和电磁式两种，如图7-15所示为电磁式夹紧器。磁力夹具的特点是作用迅速，可以多点位同时作用，但其投资较高，而且不适用于厚板及非铁磁性材料的夹紧。3.使用夹紧器时的注意事项 (1)选用的夹紧器要简单可靠，便于操作，劳动量小。(2)夹紧动作快、生产效率高。(
36、3)对精度要求较高的工件，作用点应在工件中心线下方，不能影响工艺顺序及操作。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 (4)对同一胎夹具，夹紧器元件的类型越少越好。(5)带有手柄的夹紧器，手柄的运动方式应是:从上往下朝自己，从右往左用力。7.2.4 7.2.4 拉紧及推撑夹具拉紧及推撑夹具 (1)千斤顶。千斤顶是最常见的装配工具，其典型结构如图7-16所示。图7-16(a)是机械式千斤顶，它靠螺杆转动而上升或下降，其支撑座口1固定，也可铰接或口1拆式地安装在胎具上。起重力一般为5100 kN，工作效率不高。图7-16 (b)为液压式千斤顶，依靠液压传动上升或下降，起重力较大，
37、常用的为50500 kN。千斤顶的作用是:作为支撑，其端面要求加工，调节方便，作为夹紧器向工件施力。千斤顶的螺纹要求自锁，螺杆用25钢，端部硬度为4025 HRC，为了使其快速作用，可将螺杆做成反向双头螺纹。上一页 下一页返回7.2 7.2 焊接工装夹具焊接工装夹具 (2)拉紧器。拉紧器用于装配时拉紧工件。常用的拉紧器多数是机械式的，其中经常使用的省力的螺栓式拉紧器如图7-17和图7-18所示。它通常由螺栓和杠杆组成。为了快速作用，常用反向双头螺杆，它也可由偏心轮一杠杆组成，但行程不大。拉紧器通常适用于钢板组成的各类结构(如梁、圆筒等)的装配。(3)推撑器。推撑器的作用与拉紧器相反，因此有些拉
38、紧器只要能保证刚性，稍作改、动或加上某些附件，即可作为推撑器。如图7-19所示是由六根螺杆及支撑环组成的推撑器。在装配焊接圆筒形工件时，用于对齐边缘、张开工件和矫正工件的椭圆变形。此外，还有用气压、液压作为动力所组成的推撑器。上一页返回7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械 焊接变位机械的主要作用是改变焊件、焊机、焊工的操作位置，以达到和保持最佳施焊条件，同时有利于实现机械化和自动化焊接生产。各种焊接变位机械既可单独使用，又可相互配套使用。7.3.17.3.1焊件变位机械焊件变位机械 焊件变位机械有焊接回转台、焊接翻转机、焊接滚轮架及焊件变位机等，其作用是支撑焊件并使焊件进行回转和倾斜，使焊
39、缝处于水平或船形等易于施焊的位置。1.焊接回转台 焊接回转台是将工件绕垂直轴或倾斜轴回转的焊件变位机械。其工作台一般处于水平或某一固定倾角。回转台多采用直流电机驱动，工作台能保证以焊接速度回转，且均匀可调。它主要用于回转体焊件的焊接、堆焊与切割。如图720所示为几种常见的焊接回转台。下一页返回7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械 2.焊接翻转机 焊接翻转机是使工件绕水平轴转动或使之处于倾斜位置的焊件变位机械。其形式主要有以下几种。(1)头尾架式翻转机。其结构如图721所示，它由提供动力的主动头架1和从动的尾架台车6组成，在头架和尾架上分别有一个卡盘3，用于夹紧焊件。主动头架可以按焊接速度转
40、动或自锁于任意位置。从动的尾架小车可以沿轨道移动，以适应焊件的长度。调节装置5可以小范围调节头、尾架卡盘的距离，锁紧装置生防止尾架主轴回转，制动装置7防止小车在工作过程中移动。当焊件长度较短时，可以单独用头架夹紧，不使用尾架。它适用于轴类及筒形和椭圆形焊件的环缝焊接以及表面堆焊时的旋转变位。(2)框架式翻转机。其结构如图722所示，回转框架2的回转轴安装在两端的支架上，可在支架上做上下移动。4、5、6,7两套动力系统分别提供工作台回转和升降的动力。适用于板结构、析架结构等较长焊件的倾斜变位，工作台上还可进行装配作业。上一页 下一页返回7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械 (3)转环式翻转机
41、。其结构如图7-23所示，将焊件固定在由两个半圆环组成的支撑环，并将环安装在支撑滚轮上，依靠摩擦力或齿轮传动方式使环翻转。它适用于装配定位后自身刚度很强的梁柱类构件的转动变位，多用于大型构件的组对与焊接。(4)链条式翻转机。其结构如图724所示，工作时主动链轮带动链条使链轮上的焊件翻转变位，从动轮上安装有制动器，以防止焊件因自重而产生的滑动。下部的无齿链轮用来拉紧链条，防止焊件下沉。链条式翻转机结构简单，工件不用固定，装卸迅速，适用于装配定位后自身刚度很强的梁柱类构件的转动变位。(5)液压双面推拉式翻转机。其结构如图725所示，工作台1可向两面倾斜并可停留在任意位置。当工作台倾斜时，先由四个辅
42、助液压缸带动四个推拉式销轴生动作，两个拉，两个送进。然后向举升液压缸供油，推动工作台绕销轴转动倾斜。使用时为防止焊件倾倒，焊件应紧固在工作台面上。上一页 下一页返回7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械 3.焊接滚轮架 滚轮架是借助焊件与主动滚轮间的摩擦力来带动圆筒形焊件旋转，从而改变焊缝与焊机相对位置的焊件变位机械。它主要应用于锅炉、压力容器简体的装配和焊接。适当调整主、从动力滚轮间的高度，还可进行锥体、分段不等径回转体的焊接。(1)长轴式滚轮架。如图7-26所示的长轴式滚轮架，主动滚轮6由一长轴相连，由电动机1减速后驱动。为适应不同直径筒体的焊接，从动滚轮与主动滚轮之间的距离可以调节。由
43、于支撑滚轮较多，适用于较长的薄壁筒体，能方便地对准两节 筒体的环形焊缝。(2)组合式滚轮架。如图7-27所示的组合式滚轮架，其主动滚轮生与从动滚轮2是分开的，每组滚轮都是相对独立地安装在各自的底座上，且每组滚轮的轮距是可调的。滚轮组的多少可以根据焊件的重量和长度来确定。若焊件上有孔洞和突出物，可以通过调整滚轮位置将其避开，因此对焊件适应性强，使用灵活方便，是目前焊接生产中应用最为广泛的一种形式。上一页 下一页返回7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械 (3)自调式滚轮架。如图7-28所示的自调式滚轮架，其特点是可以根据焊件直径大小来自动调节滚轮的中心距，使其在不调整滚轮支座的情况下，适应较大
44、范围变化的焊件直径。(4)履带式滚轮架。如图7-29所示的履带式滚轮架，这种设计可使履带大面积与焊件接触，减少了滚轮对焊件的压力。适合于轻型、薄壁大直径焊件及非铁金属构件的焊接。4.焊件变位机 焊件变位机是集翻转(或倾斜)和回转功能于一身的变位机械。翻转和回转分别由两轴驱动，夹持焊件的工作台除能绕自身轴线回转外，还能绕另一根轴倾斜或翻转。因此，可将焊件上各种位置的焊缝调整到水平或船形易施焊位置。(1)伸臂式焊件变位机。如图7-30所示的伸臂式焊件变位机，主要用于1t以下中小焊件的翻转变位。回转工作台1的转动可按照回转速度规范调整;旋转伸臂2旋转时，其空间轨迹为圆锥面，因此，在改变焊件倾斜位置的
45、同时将伴随着焊件的升高或下降，以使焊件获得最佳施焊位置。上一页 下一页返回7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械 (2)座式焊件变位机。图731是一种常用的座式焊件变位机的结构形式。回转工作台连同回转机构支撑在两边的倾斜轴2上，工作台以焊接速度回转，通过扇形齿轮或液压油缸使倾斜轴能在1400范围内恒速倾斜。此种变位机对焊接生产的适应性较强，在焊接结构生产中应用最为广泛。(3)双座式焊件变位机。如图7-32所示，此类焊件变位机的结构特点是工作台1坐落在U形架2上，U形架坐落在两侧机座3上，工作台以恒速或以焊接速度绕水平轴转动。双座式焊件变位机是为了获得较高的稳定性和较大的承载能力而设计制造的，
46、特别适用于大型重型焊件的焊接变位。7.3.2 7.3.2 焊机变位机械焊机变位机械 这类机械装置以改变焊机所处位置为主要任务。为了适应在各种情况下的焊接需要，其类型与结构也是多种多样的。但其共同特征是:具有可以升降和水平伸缩的横臂或平台、立柱回转、台车可以移动等，也有不带台车而仅使平台或横臂绕立柱回转并沿之升降的特点。上一页 下一页返回7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械 1.焊接操作机 (1)平台式操作机。平台式操作机的结构形式如图7-33所示。焊接机头1可在操作平台2的专用轨道上作水平移动;操作平台2安装在立架3上且可以沿立架升降，以适应不同直径筒体的焊接;立架坐落在台车6上，台车沿地
47、轨移动，以调整平台与焊件之间的位置。平台式操作机有单轨式和双轨式两种，主要用于筒形容器的外纵缝和外环缝的焊接。(2)悬臂式操作机。悬臂式操作机的结构形式如图7-34所示。它一般是利用悬臂的伸出长度来焊接容器的内纵缝和内环缝。悬臂3上安装有专用轨道，焊机在上行走可焊内纵缝，若焊机固定，而让容器回转则可焊接内环缝。(3)伸缩臂式操作机。其结构如图7-35所示。该机具有可以随台车11移动，绕立柱回转，伸缩臂5水平伸缩与垂直升降四个运动;并且伸缩臂能以焊接速度运行，与变位机、滚轮架配合，完成各种工位上内外环缝和内外纵缝的焊接;在伸缩臂的一端还可安装割炬、磨头、探头等工作机头，完成切割、打磨和探伤等作业
48、，机动性强，作业范围大。上一页 下一页返回7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械 (2)门桥式操作机。门桥式操作机是将焊机或焊接机头安装在门桥的横梁上，焊件置于横梁下面，门桥跨越整个焊件。门桥操作机可以完成三个方向的运动，门桥自身沿轨道的运动、横梁的升降运动和焊机沿横梁的移动。图7-36是一种焊接容器用的门桥式操作机，它与焊接滚轮架配合可以完成容器外纵缝、外环缝的焊接。门桥式操作机的几何尺寸大，占用车间面积多，因此使用不够广泛，主要适用于批量生产的专业车间。2.电渣焊立架 电渣焊立架是将电渣焊机头按焊接速度进行提升的装置，主要用于直缝电渣焊，也可与滚轮架相配合完成环缝电渣焊。整个立架放在可行
49、走的台车2上，由于产品结构的多样性，通常需要根据产品的结构形式与尺寸，实际配备一套专用的电渣焊立架，在立架上安装标准的电渣焊机头进行焊接。如图7-37所示为一台焊接小直径筒体纵缝的电渣焊立架。上一页 下一页返回7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械7.3.3 7.3.3 焊工变位机械焊工变位机械 这是改变操作工人工作位置的机械装置，设计和使用时安全至关重要，移动要平稳，工作时应逐渐或突然改变原定位置，另外还应灵活、调节方便、准确，并有足够的承载能力。图7-38是移动式液压焊工升降台。使用时，手摇液压泵2可驱动工作台升降，还可以移动小车的停放位置，并通过支撑装置1固定;图7一39所示是焊工升降
50、台的结构形式，当工作台升至所需要高度后活动平台可一水平移出，便于焊工接近工件。另外，有的工厂有自制的焊工操作架等装置。设计和使用时安全问题至关重要。7.3.4 7.3.4 变位机械的组合应用变位机械的组合应用 在大批量的焊接结构生产中，各类机械装备采用了多种多样的组合运用的形式，这不仅可满足某种单一产品的生产要求，同时也能为具有同一焊缝形式的不同产品服务。通过组合，更加充分发挥焊接机械装备的作用，提高装配焊接机械化水平，实现高质量、高效率的生产。在前面介绍的内容中，已多次提到这种组合形式应用。上一页 下一页返回7.3 7.3 焊接变位机械焊接变位机械 图740是利用平台式操作机和焊接滚轮架相组