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1、会计学1焊接结构生产装配焊接结构生产装配(zhungpi)焊接工焊接工艺装备艺装备第一页，共157页。第五单元第五单元 装配装配焊接焊接(hnji)(hnji)工艺装备工艺装备第1页/共156页第二页，共157页。【学习目标】【学习目标】了解焊接工装的作用、分类和基本组成；掌握焊接工装夹具了解焊接工装的作用、分类和基本组成；掌握焊接工装夹具(jij)(jij)定位器的定定位器的定位原理和使用方法；掌握使用夹紧机构的技术要领；熟悉焊接变位机械的应用位原理和使用方法；掌握使用夹紧机构的技术要领；熟悉焊接变位机械的应用。第2页/共156页第三页，共157页。合知识合知识(zh shi)(zh shi
2、)模块一模块一 焊接工装概述焊接工装概述第3页/共156页第四页，共157页。装配焊接工艺装备是指在焊接结构生产的装配与焊接过程中，起配合及辅助作用的夹具、机械装置或设备的总称，简称焊接工装。焊接工装夹具是将焊件准确定位(dngwi)并夹紧，用于装配和焊接的工艺装备。焊接变位机械是指改变焊件、焊机或焊工的位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装备。第4页/共156页第五页，共157页。焊接工装的作用焊接工装的作用(zuyng)(zuyng)与与分类分类第5页/共156页第六页，共157页。1.焊接工装的作用(zuyng)焊接操作在焊接结构生产全过程中所需作业工时较少(仅占25%30%)，大部分
3、工时用于备料、装配及其他辅助工作。这些工作影响了焊接结构生产进度，特别是伴随高效率焊接方法的应用，这种影响日益突出。解决这一影响的最佳途径是大力推广使用机械化和自动化程度较高的焊接工装。焊接工装的作用(zuyng)主要表现在如下几方面：小知识在先进的工业国家，对广泛采用的一些夹紧机构已经标准化、系列化。设计时进行选用即可。我国焊接工作者正进行着这方面的研究开发工作。个别夹紧机构已有商品供应。1)定位准确、夹紧可靠。2)防止和减小焊接变形，减轻了焊接后的矫正工作量。第6页/共156页第七页，共157页。3)能够保证最佳的施焊位置，焊缝的成形性优良，工艺缺陷明显降低，可获得(hud)满意的焊接接头
4、。4)利用焊接工装进行焊件的定位、夹紧以及翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件。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。2.焊接工装的分类焊接工装的形式多种多样，可按其功能、适用范围或动力源等进行分类。第7页/共156页第八页，共157页。第8页/共156页第九页，共157页。焊接工装的基本焊接工装的基本(jbn)(jbn)组成组成第9页/共156页第十页，共157页。装配焊接夹具一般由定位元件(或装置(zhungzh)、夹紧元件(或装置(zhungzh)和夹具体组成。焊接变位机械基本由驱动机构(力源装置(zhungzh)、传动装置(zhungzh
5、)(中间传动机构)和工作机构(定位及夹紧机构)三个基本部分组成，并通过机体把各部分连结成整体。第10页/共156页第十一页，共157页。图5-1焊接工装的基本组成1气缸(q n)2斜楔3辊子4压板5焊件6定位销钉第11页/共156页第十二页，共157页。图5-1所示是一种典型的夹紧装置，力源装置(气缸)是产生夹紧作用力的装置，通常是指机动夹紧时所用的气压、液压、电动等动力装置；中间传动机构(斜楔)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(压板(y bn)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；焊件通过
6、定位销钉6进行定位。第12页/共156页第十三页，共157页。综合知识模块综合知识模块(m kui)(m kui)二二 装配装配焊接夹具焊接夹具第13页/共156页第十四页，共157页。焊件的定位焊件的定位(dngwi)(dngwi)及及定位定位(dngwi)(dngwi)器器第14页/共156页第十五页，共157页。焊接结构生产中经常采用的有装配定位焊夹具、焊接夹具、矫正夹具等。其中，定位是夹具结构设计及夹具应用的关键问题，定位方案(fng n)一旦确定，则其他组成部分的总体配置也基本随之而定。第15页/共156页第十六页，共157页。一、定位原理一、定位原理 图图5-5-2 2焊件的定位在
7、装焊作业中，将焊件按图样或工艺要求在夹具中得到确焊件的定位在装焊作业中，将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。在空间直角坐标系中如果不对物体施加约束和定位置的过程称为定位。在空间直角坐标系中如果不对物体施加约束和限制，会有六个自由度，即沿、三个轴向的相对移动和限制，会有六个自由度，即沿、三个轴向的相对移动和三个绕轴的相对转动，如图三个绕轴的相对转动，如图5-5-2a2a所示。若将坐标平面看作是夹具平面，要使焊件在夹具中具有准确和所示。若将坐标平面看作是夹具平面，要使焊件在夹具中具有准确和确定不变的位置，必须限制这六个自由度。每限制一个自由度，焊件就确定不变的位置，必须限制这
8、六个自由度。每限制一个自由度，焊件就需要与夹具上的一个定位点相接触，这种用分布适当的六个定位支承点需要与夹具上的一个定位点相接触，这种用分布适当的六个定位支承点，来限制工件，来限制工件(gngjin)(gngjin)六个自由度，使工件六个自由度，使工件(gngjin)(gngjin)在夹具中的位在夹具中的位置完全确定，就是夹具的置完全确定，就是夹具的“六点定位规则六点定位规则”。第16页/共156页第十七页，共157页。将图5-2b中的小圆块视为定位点，依靠夹紧(ji jn)力F1、F2、F3来保证焊件与夹具上定位点间的紧密接触，则可得到焊件在夹具中完全定位的典型方式。在面上设置了三个定位点，
9、三个定位点不能在同一条直线上，可以限制焊件沿轴方向的移动和绕轴、轴的转动三个自由度；在面上有两个定位点，两定位点的连线不能与面和yOz的交线垂直，可以限制焊件沿轴方向的移动和绕轴的转动两个自由度；在面上设置一个定位点，用以限制焊件沿轴方向的移动一个自由度。第17页/共156页第十八页，共157页。图5-2焊件的定位(dngwi)第18页/共156页第十九页，共157页。焊件上这些具体表面在装配过程中叫做定位基准。根据图5-2可作如下分析：1)表面A上的三个支承点限制了焊件的三个自由度，这个表面叫做主要定位基准。连接三个支承点所得到的三角形面积越大，焊件的定位越稳定，也越能保持零件间的位置精度，
10、同时主要定位基准面往往承受较大的外力，所以通常是选择(xunz)焊件上最大表面作为主要定位基准面。2)表面B上的两个支承点限制了焊件的两个自由度，这个表面叫做导向定位基准。表面B越长，这两个支承点间的距离越远，而焊件对准夹具平面的位置就越准确、可靠。所以通常选取焊件上最长的表面作为导向定位基准。3)表面C上有一个支承点，可以限制焊件最后一个自由度，这个表面叫做止推定位基准。通常是选择(xunz)焊件上最短、最窄的表面作为止推定位基准。第19页/共156页第二十页，共157页。4)焊件的六个自由度均被限制的定位(dngwi)称为完全定位(dngwi)；焊件被限制的自由度少于六个，但仍能保证加工要
11、求的定位(dngwi)称为不完全定位(dngwi)。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(dngwi)的方法。二、定位(dngwi)基准的选择选择定位(dngwi)基准时需着重考虑以下几点：1)定位(dngwi)基准应尽可能与焊件设计基准重合。2)应选用焊件上平整、光洁的表面作为定位(dngwi)基准，当定位(dngwi)基准面上有焊接飞溅物、焊渣等不平整时，不宜采用大基准平面或整面与焊件相接触的定位(dngwi)方式，而应采取一些突出的定位(dngwi)块以较小的点、线、面与焊件接触的定位(dngwi)方式。第20页/共156页
12、第二十一页，共157页。3)定位基准夹紧力的作用点应尽量靠近焊缝区。4)可根据焊接结构的布置、装配顺序等综合因素来考虑。5)应尽可能使夹具的定位基准统一。这样，有利于组织生产和夹具的设计与制造。检验定位基准选择的是否合理的标准是：能否保证定位质量，是否方便(fngbin)装配和焊接，以及是否有利于简化夹具结构等。三、定位器及其应用 定位器是保证焊件在夹具中获得正确装配位置的零件或部件。定位器的形式有多种，如挡铁、支承钉或支承板、定位销及V形块和定位样板五类。(1)平面定位用定位器焊件以平面定位时常采用挡铁、支承钉(板)等进行定位。1)挡铁是一种应用较广，可使焊件在水平面或垂直面内进行定位,如图
13、5-3所示。第21页/共156页第二十二页，共157页。图5-3挡铁的结构(jigu)形式a)固定式b)可拆式c)永磁式d)可退式第22页/共156页第二十三页，共157页。2)支承(zh chn)钉和支承(zh chn)板一般有固定式和可调式两种，如图5-4所示。图5-4支承钉(板)的结构形式(xngsh)a)固定式支承钉b)可调式支承钉c)支承板1齿纹头式2焊件3球头式4平头式第23页/共156页第二十四页，共157页。(2)圆孔定位用定位器利用零件上的装配孔、螺钉孔或螺栓孔及专用定位孔等作为定位基准时，多采用定位销(图5-5)和定位心轴定位。以孔为定位基准，应使孔的轴心线与夹具上相关定位
14、元件轴心线重合(同轴)。若焊件以圆锥孔为定位基准时，用圆锥心轴和圆锥销作为定位元件。零件用圆柱孔作为定位基准时，用圆锥形定位销有它特殊的优点。如图5-6所示，它可以消除因定位基准的偏差所引起的径向定位误差，最大缺点是容易发生零件偏斜而造成误差，如图5-6所示。解决(jiju)的办法是尽量减小圆锥角，使插入定位销的零件孔壁发生弹塑性变形，零件和定位销之间由线接触变为面接触，从而消除零件的倾斜。第24页/共156页第二十五页，共157页。图5-5定位(dngwi)销的结构形式第25页/共156页第二十六页，共157页。图5-6用圆锥体定位销定位圆柱(yunzh)孔)孔径的偏差)零件的偏斜)接触面变
15、形定位第26页/共156页第二十七页，共157页。(3)外圆表面定位用定位器生产(shngchn)中，管子、轴及小直径圆筒节等圆柱形焊件的固定和定位多采用V形块来保证外圆柱面的轴心线在夹具中有预定的位置，如图5-7所示。图5-7c是V形块与螺旋夹紧器配合使用的工作状态。V形块的两个斜面也可以用两滚轮来代替，以便转动零件(图5-7)。图5-7第27页/共156页第二十八页，共157页。工件以外圆柱为定位基准时，也可以(ky)采用定位套筒、定位环等作为定位元件。另外，定位样板可以(ky)借助零件上的圆孔、边缘、凸缘等任何支承轮廓来确定其他待安装零件的位置，如图5-8所示。图5-8定位(dngwi)
16、样板第28页/共156页第二十九页，共157页。焊件在夹紧焊件在夹紧(ji(ji jn)jn)机构中夹紧机构中夹紧(ji jn)(ji jn)第29页/共156页第三十页，共157页。利用某种施力元件或机构使焊件达到并一直保持预定位置的操作称为夹紧，用于夹紧操小知识在装配定位中，所有的定位方法可以单独使用，也可以同时使用，互为补充，以方便定位操作和保证定位准确。作的元件称为夹紧器。夹紧器是装配焊接夹具组成中最重要、最核心(hxn)的部分。1.常用夹紧器夹紧器的种类很多，常用的结构形式有以下几种：(1)楔形夹紧器楔形夹紧器主要通过斜面的移动所产生的压力夹紧焊件。图5-9所示是斜楔工作示意图。第3
17、0页/共156页第三十一页，共157页。图5-9斜楔夹紧(ji jn)器工作示意图第31页/共156页第三十二页，共157页。(2)螺旋夹紧器螺旋夹紧器一般由螺杆、螺母和主体三部分组成(z chn)，如图5-10所示，通过螺杆与螺母的相对旋动达到夹紧工件的目的。图5-9斜楔夹紧(ji jn)器工作示意图第32页/共156页第三十三页，共157页。(2)螺旋夹紧器螺旋夹紧器一般(ybn)由螺杆、螺母和主体三部分组成，如图5-10所示，通过螺杆与螺母的相对旋动达到夹紧工件的目的。为避免螺杆直接压紧焊件造成表面压伤和产生位移，通常是在螺杆的端部装有可以摆动的压块。图5-11是常用摆动压块的结构形式。
18、图5-11a型压块端面光滑,用来夹紧已加工表面；图5-11b型压块端面带有齿纹，用于比较粗糙的零件表面。压块与螺杆间采用螺纹或钢丝挡圈略微活动的联接方式。第33页/共156页第三十四页，共157页。图5-10螺旋(luxun)夹紧器结构形式1主体2螺杆3螺母第34页/共156页第三十五页，共157页。图5-11摆动压块(y kui)结构形式第35页/共156页第三十六页，共157页。螺旋夹紧器的缺点(qudin)是夹紧动作缓慢(每转一圈前进一个螺距)，辅助时间长和工作效率不高。为了克服上述缺点(qudin)，研制出了几种快速夹紧的结构形式，如图5-12所示。图5-12快速夹紧的螺旋(luxun
19、)夹紧器结构形式a)旋转式b)铰接式c)快撤式第36页/共156页第三十七页，共157页。螺旋夹紧器在焊接结构生产中应用很广泛，例如应用于工字梁的装配、对齐对接(du ji)钢板错边以及装配压力容器人孔等，如图5-13所示。图5-13螺旋夹紧器结构形式a)装配工字梁b)对齐(du q)对接钢板错边c)装配压力容器人孔第37页/共156页第三十八页，共157页。(3)偏心轮夹紧(ji jn)器如图5-1所示。第38页/共156页第三十九页，共157页。偏心轮夹紧(ji jn)器夹紧(ji jn)动作迅速(手柄转动一次即可夹紧(ji jn)零件)，有一定自锁性，结构简单，但行程较短。特别适用于尺寸
20、偏差较小、夹紧(ji jn)力不大及很少振动情况下的成批大量生产。(4)杠杆夹紧(ji jn)器图5-15a所示是一个典型的杠杆夹紧(ji jn)器。当向左推动手柄时，间隙s增大，焊件则被松开；当向右搬动手柄时，则焊件夹紧(ji jn)。图5-15b所示是螺旋杠杆夹紧(ji jn)器，特点是夹紧(ji jn)力集中在三点，并很容易设计出适应各种夹紧(ji jn)位置的。图5-15杠杆(gnggn)夹紧器结构形式第39页/共156页第四十页，共157页。(5)铰链夹紧机构铰链夹紧机构是用铰链把若干个杆件连接起来实现夹紧焊件的机构，如图5-16所示。铰链夹紧机构的夹紧力小、自锁性能差、怕振动。但夹
21、紧和松开的动作迅速，夹头开度大，机动灵活，焊件的装卸方便。因此，在大批量的薄壁结构(jigu)焊接生产中广泛采用。2.气动与液压夹紧机构 气动夹紧器是以压缩空气为动力源，推动气缸动作实现夹紧作用的机构。液压夹紧器是以压力油为动力源，推动液压缸动作实现夹紧作用的机构。第40页/共156页第四十一页，共157页。()气动夹紧器气动夹紧器由气体供应系统(如管道、各种阀等)、压缩空气动力头(如气缸)、夹紧机构(通过杠杆、楔、斜槽和气动夹紧器配合)等几部分所组成。气动夹紧器结构类型(lixng)很多，表5-1列举了几种较为典型的示例。第41页/共156页第四十二页，共157页。第42页/共156页第四十
22、三页，共157页。图5-16铰链夹紧机构(jgu)结构形式1夹紧杆2手柄杆3连杆4支座(架)5螺杆第43页/共156页第四十四页，共157页。(2)液压夹紧(ji jn)器液压夹紧(ji jn)器的传动系统由油箱、过滤网、电动机、液压泵、压力表、单向阀、换向阀、液压缸等基本部件组成。图5-1所示是液压撑圆器结构形式，适用于厚壁筒体的对接、矫形及撑圆装配。图5-17液压撑圆器结构(jigu)形式1心盘2连接板3推撑头4支撑杆5缓冲弹簧6支撑板7操作机伸缩臂8液压缸9导轨花盘第44页/共156页第四十五页，共157页。3.专用夹具 专用夹具是指在专用夹具体上，由多个多种夹紧机构和定位器组合而成的，
23、具有专一用途的焊接工装夹具装置，是针对某种产品的装配与焊接需要而专门制作的。图5-18所示是箱形梁的装配夹具，夹具的底座1是箱形梁水平定位的基准面，下盖板放在底座上面，箱形梁的两块腹板用电磁夹紧器4吸附在立柱(l zh)2的垂直定位基准面上，上盖板放在两腹板的上面，由液压杠杆夹紧器3的钩头形压板夹紧。箱形梁经定位焊后，由液压缸5从下面把焊件往上部顶出。4.组合夹具 组合夹具是由一些规格化的夹具元件，按照产品装焊的要求拼装而成的可拆式夹具。适用于品种多、变化快、批量少、生产周期短的场合，特别是在新产品的试制中更为适用。第45页/共156页第四十六页，共157页。图5-19组合夹具基本(jbn)元
24、件a)基础件b)支承件c)定位件d)压紧件e)紧固件f)合成件第46页/共156页第四十七页，共157页。1)基础件是组合夹具的基础元件，通过它可以将其他组件连成一个整体。2)支承件是组合夹具的骨架(gji)元件，将定位件、合成件或导向件与基础件连接在一起。3)定位件的主要作用是保证组合夹具各元件之间的定位精度、连接强度以及整个夹具的可靠性。第47页/共156页第四十八页，共157页。图5-18箱形梁装配夹具1底座2立柱3液压杠杆夹紧(ji jn)器4电磁夹紧(ji jn)器5液压缸第48页/共156页第四十九页，共157页。4)压紧件用于夹紧焊件的组合元件，保证焊件的正确定位，不产生位移。5
25、)紧固件可用来紧固连接组合夹具的各种基本元件或直接(zhji)紧固焊件，一般采用细牙普通螺纹的螺栓结构，增加紧固力和防止使用过程中发生松动现象。6)合成件是由若干个基本元件装配成的具有一定功能的部件，在组合夹具中可整体组装或拆卸，从而加快组装进度，简化夹具结构。组合夹具除上述六种基本元件或合成件外，还有键、销以及用于稳固夹具的支架等导向件和辅助件。图5-20所示是两种组合夹具的应用示例，图5-20a所示是一种弯管对接用组合夹具，使用时应能保证弯管对接时其方位与空间形状的要求；图5-20b所示为轴头与法兰对接用组合夹具，使用时应保证轴头与法兰的对中要求。第49页/共156页第五十页，共157页。
26、图5-20组合(zh)夹具应用示例第50页/共156页第五十一页，共157页。5.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。按磁力的来源磁力夹具可分为永磁式和电磁式两种。1)永磁式夹紧器采用永久磁铁的剩磁产生的磁力夹紧焊件。此种夹紧器的夹紧力有限，用久以后磁力将逐渐减弱，一般用于夹紧力要求较小、电源不便、不受冲击振动的场合，常用它作为定位元件使用。永久磁铁材料为铝-镍-钴合金、锶钙铁氧体磁性材料等。使用永磁式夹紧器时，切忌振动与坠落。2)电磁式夹紧器是一个直流电磁铁，通电产生磁力，断电则磁力消失。电磁式夹紧器具有装置小、吸力大(如自重12kg的电磁铁，吸力可达80kN)
27、、运作速度快、便于控制且无污染的特点。值得注意的是，使用电磁夹紧器时应防止因突然停电而可能造成(zo chn)的人身和设备事故。第51页/共156页第五十二页，共157页。图5-21电磁夹紧(ji jn)器应用示例第52页/共156页第五十三页，共157页。图5-21所示是电磁夹紧器应用示例。图5-21a所示是用两个电磁铁并与螺旋夹紧器配合使用矫正变形的板料；图5-21b所示是利用电磁铁作为杠杆的支点压紧角铁与焊件表面的间隙(jin x)；图5-21c所示是依靠电磁铁对齐拼板的错边，并可代替定位焊；图5-21d所示是采用电磁铁作支点使板料接口对齐。焊接生产中，采用自动焊进行板材直缝的拼接时，常
28、在拼缝的两侧平台上布置长条状的电磁铁吸紧钢材，一般称其为电磁平台。图5-22是电磁平台与焊剂垫装置联合使用的情况。台车中部为焊剂垫的槽6，两根5065mm直径的软管2及4可分别充气升起焊剂垫贴紧焊件背面，以保证单面焊双面成形时，焊缝反面成形良好，两侧的电磁铁8用于吸紧钢板，防止板条错边、移动及减小角变形。支撑滚轮5在软管3充气后升起，以便装卸板条和对准接缝。第53页/共156页第五十四页，共157页。图5-22移动式拼板电磁平台1移动台车2、3、4压缩空气软管(run un)5支撑滚轮 6帆布焊剂槽7焊剂垫支柱8电磁铁第54页/共156页第五十五页，共157页。6.夹紧力作用方向、作用点的确定
29、(1)夹紧力的作用方向的确定要求力的作用应不破坏工件定位的准确性，它主要和焊件定位基准的位置及焊件所受外力的作用方向有关。1)夹紧力一般应垂直于主要定位基准(最好是水平的)，使这一表面与夹具定位件的接触面积最大，即接触点的单位压力相应减小，定位稳定牢靠，有利于减小焊件因受夹紧力作用而产生的变形。2)夹紧力的方向应尽可能与所受外力(焊件重力、控制焊接变形所需要的力、工件移动或转动引起的惯性力以及离心力等)的方向相同，使所需设计的夹紧力最小，以减轻工人劳动强度(lodng qind)，使夹紧机构轻便、紧凑，减小焊件受压变形。()夹紧力作用点的确定作用点的位置主要考虑如何保证定位稳固和最小的夹紧变形
30、，如图5-23所示。第55页/共156页第五十六页，共157页。图5-23夹紧力作用点的布置(bzh)a)不正确b)正确第56页/共156页第五十七页，共157页。1)作用点应位于(wiy)焊件的定位支承之上或几个支承所组成的定位平面内，以防止因受支承反力与夹紧力，支承反力与重力形成力偶，造成焊件的位移、偏转或局部变形。2)作用点应安置在焊件刚性最大的部位上，必要时，可将单点夹紧改为双点夹紧或适当增加夹紧接触面积。3)作用点的布置与焊件的厚度有关。对于薄板(2mm)的夹紧力作用点应靠近焊缝，并且沿焊缝长度方向上多点均布，板材越薄均布点的距离越小。厚板的刚性较大，作用点可远离焊缝。第57页/共1
31、56页第五十八页，共157页。综合知识模块综合知识模块(m kui)(m kui)三三 装配装配焊接夹具设计的基本知识焊接夹具设计的基本知识第58页/共156页第五十九页，共157页。夹具设计夹具设计(shj)(shj)的基本要求与的基本要求与依据依据第59页/共156页第六十页，共157页。1.夹具设计的基本要求 由于产品结构的技术条件、施焊工艺以及工厂具体情况等不同(b tn)，对所选用及设计的夹具均有不同(b tn)的特点及要求，其共性的要求有以下几方面：1)夹紧(ji jn)可靠，刚性适当。夹紧(ji jn)时不破坏焊件的定位位置和几何形状，夹紧(ji jn)后既不使焊件松动滑移，又不
32、使焊件的拘束度过大，产生较大的应力。2)焊接工装夹具应动作灵活、操作方便、操作位置应处在工人容易接近和操作的部位。操作高度应设在工人最易用力的部位，当夹具处于夹紧(ji jn)状态时，应能自锁。为了保证使用安全，应设置必要的安全连锁保护装置。第60页/共156页第六十一页，共157页。3)焊接工装夹具应有足够的装配、焊接空间，不能影响焊接操作和焊工的观察，不妨碍焊件的装卸。所有的定位元件和夹紧机构应与焊道保持适当的距离，或者布置在焊件的下方和侧面。夹紧机构的执行元件应能够伸缩或转位。4)在一个夹具上，定位器和夹紧机构的结构形式不宜过多，并且尽量选用一种动力源。5)操作时应考虑焊件在装配定位焊或
33、焊接后能顺利的从夹具中取出，还要避免焊件在翻转或吊运时损坏。6)降低夹具制造成本，便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件，提高生产率，使结构的装配过程经济(jngj)合理。第61页/共156页第六十二页，共157页。6)降低夹具制造成本，便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件，提高生产率，使结构的装配过程经济合理。7)注意各种焊接方法在导电、导热、隔磁、绝缘等方面对夹具提出的特殊要求。例如，凸焊和闪光焊时，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、导热性能。8)对于大型板焊结构的夹具，要有足够的强度和刚度，特别是夹具体的刚度，对结构的形状精度
34、、尺寸精度影响较大，设计时要留较大的裕度。9)尽量选用已通用化、标准化的夹紧机构及标准零部件来制造工装夹具。2.夹具设计的依据 原始资料(zlio)应反映出焊件在生产中及本身结构上的特点及要求，这是设计夹具的依据，其内容包括：第62页/共156页第六十三页，共157页。(1)夹具设计任务单任务单中说明工件图号、夹具的功用、生产批量、对该夹具的要求以及夹具在焊件制造中所占地位和作用。(2)焊件图样及技术条件研究图样是为了掌握焊件尺寸链的结构、尺寸公差及制造精度等级。研究技术条件是为了明确在图样上未完全表达的问题和要求。(3)焊件的装配工艺(gngy)规程夹具是实施工艺(gngy)规程的工具，应明
35、确说明所设计的夹具必须满足工艺(gngy)规程中的一切要求。(4)夹具设计的技术条件这是装配焊接工艺(gngy)人员根据焊件图样和工艺(gngy)规程对夹具提出的具体要求，一般应包括如下内容：1)夹具的用途，担负何种焊件的装配焊接工作以及焊件前后工序的联系。第63页/共156页第六十四页，共157页。2)所装配焊件在夹具中的位置，保证每个装配件的定位与夹紧既可靠又合理。3)焊件定位基准、主要接头以及定位尺寸。4)制造和安装夹具时，保证夹具的调整和检验时所需的样件及样板等。5)对夹具的构造形式，是否翻转和移动以及夹具所用定位及夹紧件的机械化程度等提出原则性意见。6)规定焊件焊接收缩量大小，以确定
36、定位件和夹紧件的位置。(5)焊接装配夹具的标准化和规格化资料包括国家标准(u ji bio zhn)、企业标准和规格化夹具结构图册等。第64页/共156页第六十五页，共157页。夹具设计夹具设计(shj)(shj)的内容与步骤的内容与步骤第65页/共156页第六十六页，共157页。夹具设计工作一般分为绘制草图、绘制焊接装配夹具工作总图和绘制夹具零件图三个阶段。1.绘制草图阶段(1)基准的选择基准的选择应考虑以下两点：1)夹具的设计基准应与被装配结构的设计基准一致。2)有装配关系的相邻结构的装焊夹具尽可能选择同一设计基准，如选用基准水平线和垂直对称轴线作为同一设计基准。(2)绘制焊件图设计基准确
37、定后，在图样上按设计基准用双点画线绘制出被装配的焊件图。包括焊件轮廓及焊件要求的交点接头(ji tu)位置(注意包括收缩余量)。第66页/共156页第六十七页，共157页。(3)定位件和夹紧(ji jn)件设计根据定位基准选择定位件和夹紧(ji jn)件的结构形式、尺寸及其布置。确定焊件的定位方法及定位点以及焊件的夹紧(ji jn)方式和对夹紧(ji jn)力的要求，进行必要的分析计算。(4)夹具主体(骨架)设计夹具体是夹具的基础件，在它上面安装组成该夹具所需的各种元件、机构和装置等，起着支承、连接作用。夹具体设计的基本要求包括：1)具有足够强度和刚度。2)结构简单、紧凑、合理、便于焊件装卸和
38、清理方便。3)安装稳定可靠。4)夹具体结构工艺性好，应便于制造、装配和检验。第67页/共156页第六十八页，共157页。5)尺寸要稳定且具有一定精度。对铸造的夹具体要进行时效处理，对焊接的夹具体要进行退火处理。各定位(dngwi)面、安装面要有适当的尺寸和形状精度。夹具体的形状与尺寸在绘制夹具总图时，根据焊件、定位(dngwi)元件、夹紧装置及其他辅助机构等在夹具体上的配置大体上可以确定，然后根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸，受力大的部位可以采用肋板加强。按经验，铸造夹具体的壁厚一般取825mm，焊接夹具体取610mm，加强肋的厚度一般取(0.70.9)壁厚。加强肋高度，铸造的一
39、般不大于壁厚的5倍。表5-2列出几种常用毛坯制造方法。(5)完成设计草图在充分考虑夹具的整体结构布局之后进行必要的设计计算，征求有关人员意见，并送相关部门审查，综合各种意见，对设计方案进行改进，并绘制出夹具的设计草图。第68页/共156页第六十九页，共157页。第69页/共156页第七十页，共157页。2.绘制夹具(jij)工作总图阶段审查通过草图设计后，便可绘出夹具(jij)的正式工作总图。完成此阶段工作应注意以下几点：(1)遵循国家制图标准绘图比例应尽可能选取11，根据工件的大小时，也可用较大或较小的比例；通常选取操作位置为主视图，以便使所绘制的夹具(jij)总图具有良好的直观性；视图剖面
40、应尽可能少，但必须能够清楚地表达夹具(jij)各部分的结构。(2)正确使用线型用双点画线绘出工件轮廓外形、定位基准和加工表面。将工件轮廓线视为“透明体”，并用网纹线表示出加工余量。(3)合理选择定位元件根据工件定位基准的类型和主次，选择合适的定位元件，合理布置定位点，以满足定位设计的相容性。(4)正确确定夹紧状态根据定位对夹紧的要求，按照夹紧原则选择最佳夹紧状态及技术经济合理的夹紧系统，画出夹紧工件的状态，还应用双点画线画出放松位置，以表示出和其他部分的关系。第70页/共156页第七十一页，共157页。(5)确定并标注有关尺寸夹具总图上应标注的有以下尺寸：1)夹具的轮廓尺寸：即夹具的长、宽、高
41、尺寸。若夹具上有可动部分，应包括可动部分极限位置所占的空间尺寸。2)工件与定位元件的联系尺寸：常指工件以孔在心轴或定位销上(或工件以外圆在内孔中)定位时，工件定位表面与夹具上定位元件间的配合尺寸。总图上应标注的主要尺寸，应包括装配尺寸、配合尺寸、外形尺寸及安装尺寸等。定位元件与夹具体的配合尺寸公差，夹紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等，则应根据其功用和装配要求，按一般公差与配合原则决定。(6)明确编写技术条件一些在视图上无法(wf)表示的关于制造、装配、调整、检验和维修等方面的技术要求，应标注在总图上。(7)编制零件明细表夹具总图上还应画出零件明细表和标题栏，写明夹具名称及零件明细表上所规定的
42、内容。第71页/共156页第七十二页，共157页。3.绘制装配焊接夹具零件图阶段 夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应的技术要求。零件工作图应严格遵照所规定的比例绘制。视图、投影应完整，尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总图要求，加工精度及表面粗糙度应选择合理。在夹具设计图样全部完毕后，还有待于精心制造和实践和使用来验证设计的科学性。经试用后，有时还可能要对原设计作必要的修改。因此，要获得一项完善(wnshn)的优秀的夹具设计，设计人员通常应参与夹具的制造、装配，鉴定和使用的全过程。小知识夹具设计规范化的目的：1)保证设计质量，提高设计效率。2)有利于计
43、算机辅助设计。第72页/共156页第七十三页，共157页。3)有利于初学者尽快掌握夹具设计的方法。4.编写装配焊接夹具设计说明书设计说明书是夹具设计计算、分析整理和总结，也是图样设计的理论(lln)根据。其内容主要包括：1)目录。2)夹具设计任务书。3)产品要求分析。4)夹具设计技术条件。5)夹具设计基准的确定。6)夹具设计方案的分析。7)夹具技术经济效益评定。第73页/共156页第七十四页，共157页。8)参考资料。必要时，还需要编写装配焊接夹具使用说明书，包括夹具的性能、使用注意事项等内容。能力知识点3夹具制造精度(jn d)焊接结构的精度(jn d)除与各零件备料的精度(jn d)和加工
44、工序的中间尺寸精度(jn d)有关外，在很大程度上也取决于装配焊接夹具本身的精度(jn d)。而夹具的精度(jn d)主要是针对夹具定位件的定位尺寸及定位件的位置尺寸的公差大小而言，这要根据被装配焊件的精度(jn d)确定。因此，可以看出，焊接结构的精度(jn d)与工装夹具的精度(jn d)有着密切的联系。夹具的制造公差与夹具元件的功用及装配要求有关，一般可分为四类：第74页/共156页第七十五页，共157页。第一类是直接与焊件接触，并且确定焊件位置和形状的各类定位元件。第二类是虽不与焊件直接接触，但它是确定第一类元件位置的各种导向件。第三类属于夹具内部结构(如夹紧装置)各组成零件之间相互配
45、合的尺寸(ch cun)公差。第四类是涉及夹具整体组合的基本体，如夹具的主体骨架等。第一、二类夹具元件的精度，不仅与定位焊件的精度要求有关，还受到焊件定位表面的选择、加工方法及焊件几何形状等因素的影响。在确定夹具公差时，一般取所装配焊件的相应部分尺寸(ch cun)公差的0.50.75倍，表5-3所列公差关系仅供参考。第75页/共156页第七十六页，共157页。第76页/共156页第七十七页，共157页。1)以焊件的平均尺寸作为夹具相应尺寸的基本尺寸。2)定位元件与焊件定位基准间的配合，一般都按基孔制间隙配合来选用。3)采用(ciyng)焊件上相应工序的中间尺寸作为夹具基本尺寸。4)夹具上起导
46、向作用并有相对运动的元件间的配合及没有相对运动的元件间的配合，表5-4所列是一般的选用(xunyng)范围。第77页/共156页第七十八页，共157页。第78页/共156页第七十九页，共157页。夹具夹具(jij)(jij)结构结构工艺性工艺性第79页/共156页第八十页，共157页。夹具结构的制造、检测、装配、调试及维修等方面，都可作为夹具结构工艺性好坏的评定依据。(1)对夹具良好工艺性的基本要求1)夹具结构的组成元件应多选用各种标准件和通用件，尽量少制造专用零件，力求结构简单，制造容易，以减少制造劳动量和降低费用(fi yong)。2)各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配和调试
47、方便。专用夹具的制造属单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配机构。3)便于夹具的维护和修理。(2)合理选择装配基准正确选择夹具装配基准的原则有两点：第80页/共156页第八十一页，共157页。(2)合理选择装配基准正确选择夹具装配基准的原则有两点：1)装配基准应该是夹具上一个(y)独立的基准表面或线，其他元件的位置只对此表面或线进行调整和修配。2)装配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应再变动。因此，那些在装配过程中自身的位置和尺寸尚需调整或修配的表面或线不能作为装配基准。第81页/共156页第八十二页，共157页。图5-24正确(zhngqu)选择装配基准示例第82页
48、/共156页第八十三页，共157页。图5-24a中，A、B、C、D 4个尺寸是以孔的中心为基准，孔加工好后，以孔中心作装配基准来检验和调整定位销和支承板时，各元件彼此间不发生干扰和牵连，检验和调整很方便。图-b中，调整尺寸D、B时，尺寸A、C也受到影响，造成检验和调整工作复杂，且难以保证夹具精度要求。(3)结构的可调性夹具中的定位件和夹紧件一般不宜焊接在夹具体上，否则，结构不便于加工和调整。经常采用(ciyng)的是依靠螺栓紧固、销订定位的方式，调整和装配夹具时，可对某一元件尺寸较方便的修磨。第83页/共156页第八十四页，共157页。图5-25便于维修(wixi)的定位销钉结构形式第84页/
49、共156页第八十五页，共157页。图5-26便于维修(wixi)的衬套结构形式第85页/共156页第八十六页，共157页。(4)维修工艺性夹具使用后的维修，可延长夹具的使用寿命。进行夹具设计(shj)时，应考虑到维修方便的问题。图5-25所示是便于维修的三种定位销钉结构形式。图5-25a所示是将销钉孔做成贯穿的通孔，拆卸时可从底部将销钉打出；图5-25b所示和图5-25c所示是因受结构位置限制，无法采用贯穿孔时，可采取加工一个用来敲击销钉的横孔或选用头部带螺纹孔的销钉。把无凸缘衬套类零件压入不通孔时，为方便维修时取出衬套，可选择图5-26中衬套的结构形式。图5-26所示是在衬套底部端面上铣出径
50、向槽。(5)制造工装夹具的材料小知识夹具设计(shj)的发展趋势：1.为提高效率，适应流水线生产应细化工艺，使用高效率夹具。2.为适应系列化生产需要，应发展快速可调的混型夹具。3.提高夹具、机具一体化程度，如多点焊机等。第86页/共156页第八十七页，共157页。4.采用新的设计方法，如坐标法、模块法、设计法、计算机辅助设计等。5.提高夹具通用化、系列化、标准化水平。夹具材料的选择首先取决于夹具元件的工作条件。骨架、承重结构以刚度为主时，可选用低碳钢；载荷大并考虑强度时，可选用低合金结构钢。在定位(dngwi)元件中，各种支承和V形铁一般选用20钢制造，其热处理是表面渗碳0.81.2mm，淬火