《焊接工裝設(shè)計》PPT課件.ppt

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1、工裝：在機械加工、產(chǎn)品檢驗、裝配和焊接等工藝過程中，使用大量的工藝裝備，簡稱工裝，用以安裝加工對象，使之占有正確的位置，以保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。 焊接工裝：焊接工藝裝備就是在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的裝配與焊接過程中起配合及輔助作用的夾具、機械裝置或設(shè)備的總稱，簡稱焊接工裝。其中夾具主要包括定位器、夾緊器、夾具體等；機械裝置或設(shè)備主要包括焊件變位機、焊接操作機、焊工升降臺等。,應(yīng)用： 大多數(shù)焊接工裝是為某種焊接組合件的裝配焊接工藝而專門設(shè)計的，屬于非標準裝置，需要根據(jù)本廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點、生產(chǎn)條件和實際需要自行設(shè)計制造或者外協(xié)定做。焊接工裝設(shè)計是生產(chǎn)準備工作的重要內(nèi)容之一，也是焊接生產(chǎn)工藝設(shè)

2、計的主要任務(wù)之一。因此，焊接工藝人員應(yīng)掌握有關(guān)工裝設(shè)計的基礎(chǔ)知識。通常在工藝設(shè)計時，提出所需要的工裝類型、結(jié)構(gòu)草圖和簡要說明(例如裝配焊接順序、焊接變形預(yù)防或減小措施、焊接速度和焊接電流回路等)。在此基礎(chǔ)上由工裝設(shè)計人員完成詳細的結(jié)構(gòu)和零件設(shè)計及全部圖樣。如果設(shè)計者對焊接工藝過程生疏，往往設(shè)計的工裝夾具適用性較差，甚至不能滿足生產(chǎn)要求。事實表明，為了使設(shè)計的工裝適用性良好，通常由工藝工程師來主持設(shè)計或親自參與設(shè)計。,一.焊接工裝的作用 1.保證和提高焊接產(chǎn)品的質(zhì)量。 采用工裝夾具，可以保證裝配定位焊時各零件正確的相對位置，可以防止或減少工件的焊接變形。尤其是批量生產(chǎn)時，可以穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量

3、，減少焊件尺寸偏差，保證產(chǎn)品的互換性。 2.提高勞動生產(chǎn)率，降低制造成本; 提高勞動生產(chǎn)率，除了采用自動化焊接工藝外，還要采用先進的裝配工藝，采用機械化和自動化程度高的工裝夾具。 3.減輕勞動強度，保障安全生產(chǎn)。,二. 焊接工裝的分類 ： 焊接結(jié)構(gòu)種類繁多，形狀尺寸各異，生產(chǎn)工藝過程和要求也各不相同，相應(yīng)的工藝裝備在形式、工作原理及技術(shù)要求上也有很大差別。 (1) 裝配用工藝裝備 這類工裝主要任務(wù)是按產(chǎn)品圖樣和工藝上的要求，把焊件中各零件或部件的相互位置準確地固定下來，只進行定位焊，而不完成整個焊接工作。這類工裝通常稱為裝配定位焊夾具,也叫暫焊夾具，它包括各種定位器、壓夾器、推拉裝置、組合夾

4、具和裝配胎架。 (2) 焊接用工藝裝備 這類工裝專門用來焊接已點固好的工件。例如，移動焊機的龍門式、懸臂式、可伸縮懸臂式、平臺式、爬行式等焊接機；移動焊工的升降臺等。 (3) 裝配焊接工藝裝備 在這類工裝上既能完成整個焊件的裝配又能完成焊縫的焊接工作。這類工裝通常是專用焊接機床或自動焊接裝置，或者是裝配焊接的綜合機械化裝置，如一些自動化生產(chǎn)線。,第一節(jié)工件的定位原理,一、六點定位原理 剛體自由度： 一個剛體在空間直角坐標系中具有六個自由度，p4如圖1-1所示，沿X、Y、Z三個坐標軸的移動自由度和繞X、Y、Z三個坐標軸的轉(zhuǎn)動自由度。即 分別表示沿X 軸、Y 軸、Z 軸的移動自由度和軸的轉(zhuǎn)動自

5、由度。當工件的六個自由度未加限制時，它在空間的位置是不確定的。要使工件的位置按照一定的要求確定下來，就必須將它的某些自由度或全部自由度加以限制。所謂工件的定位，就是指工件在夾具中的位置按照一定的要求確定下來，將必須限制的自由度一一予以限制。,,二、六點定位原理的合理應(yīng)用 應(yīng)用六點定位原理分析工件在夾具中的定位問題時，不能認為未夾緊前工件還可以相對定位元件反方向運動而判斷其自由度未被限制。在分析支承點起定位作用時，不應(yīng)考慮力的影響，因為我們說工件在某個方向上的自由度被限制，是指工件在該方向上有了確定的位置，并不是指工件在受到使它脫離支承點的外力時也不運動，使工件在外力作用下也不運動的是夾緊的結(jié)

6、果，定位和夾緊是兩個概念，不能混淆。 1 全定位與準定位 全定位：工件的六個自由度全部被限制而在夾具中占有完全確定的位置，這種定位方式稱為全定位或完全定位。,2. 過定位與欠定位 過定位： 兩個或兩個以上定位支承點重復(fù)限制同一個自由度，這種定位方式稱為重復(fù)定位或過定位。 實例1：p5圖1-5 。以A、B兩端面為定位基準，過定位使工件定位精度 受影響，定位不確定或使定位件產(chǎn)生變形，一般情況應(yīng)避免。,圖1-5 過定位示例,過定位的優(yōu)缺點：缺點是使定位不確定或使定位件產(chǎn)生變形， 優(yōu)點是可增強剛度。 為減小或消除重復(fù)定位所造成的不良后果，可采取以下措施： （1）改進定位件的結(jié)構(gòu)，避免重復(fù)定位。

7、 （2）提高工件定位基準和相應(yīng)定位工作表面之間的位置精度，以減少干涉引起的不良后果。重復(fù)定位雖然一般應(yīng)當避免，但在設(shè)計工裝夾具時，對剛性差的工件，為了提高工件與定位元件的接觸剛度，防止工件變形，常有意識地采用重復(fù)定位，同時采取相應(yīng)的工藝措施. 欠定位：工件實際限制的自由度數(shù)少于該工序加工要求所必須限制的自由度數(shù)。,第二節(jié)定位方法及定位器,一、關(guān)于基準的概念 基準：基準又叫基準面，它是一些點、線、面的組合，用它們來決定同一零件的另外一些點、線、面的位置或者其他零件的位置。可分為 (1) 設(shè)計基準 設(shè)計圖樣上所采用的基準，它是以決定零件在整個結(jié)構(gòu)或部件中相對位置的點、線、面的總稱。 (2)

8、工藝基準 在工藝過程中采用的基準，它是加工裝配過程中用來進行定位、安裝零件位置的點、線、面。 工藝基準又可分為工序基準、定位基準、裝配基準和測量基準。 工序基準：工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀和位置的基準。 定位基準：零件在夾具中定位時所依據(jù)的點、線、面。,測量基準：在加工裝配過程中用以檢查零件位置或工藝尺寸所依據(jù)的點、線、面。 實踐中：工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準與定位器的工件表面接觸或配合來實現(xiàn)的。在設(shè)計夾具時首先應(yīng)根據(jù)工件的形狀選擇合理的基準，盡量選用零件粗糙度適宜的面作為基準，工件上被選作定位基準的表面常有平面、外圓柱面、圓孔、圓錐面、型面等，定位

9、方法和定位器的具體結(jié)構(gòu)應(yīng)與之相適應(yīng)。 同時又要使一個基準具有多種用途以減少基準的數(shù)量，從而簡化夾具的機構(gòu)，因此在選擇基準時常常將設(shè)計基準作為定位、裝配和測量基準，即遵循基準重合原則。,二、工件以平面定位 工件以平面作為定位基準，是生產(chǎn)中常見的定位方式之一，常用的定位器有擋塊、支承釘、支承板等。 1. 擋塊 擋塊分受力擋塊和不受力擋塊兩種。受力擋塊承受工件的部分重力或夾緊力，以及焊接應(yīng)力等，設(shè)計時可按零件的厚度加固，擋塊與工件接觸線的長度應(yīng)大于被定件零件厚度的1倍，其高度則不應(yīng)低于被定件零件截面的重心線。 擋塊的各種形式：p9圖1-9,固定擋塊,可拆擋塊,固定的螺栓擋塊,鉸接式可退出擋塊

10、,2. 支承釘和支承板 固定支承釘：p10圖1-11下圖為三種固定支承釘（GB/T2226），其中A型為平頭，多用于定位基準光滑的工件；B型為圓頭，用于未經(jīng)機械加工的平面定位；C型為花紋頭，多用于未加工的零件側(cè)面定位。,A型 B型 C型,支承板：p10圖1-11 ,下圖為支承板（GB/T2236），多用于已經(jīng)機械加工的平面定位，A型用于側(cè)面或頂面定位，B型帶有斜槽，便于清理積屑和臟物，宜作底面定位。,A型,B型,三、工件以圓孔定位 常用的定位器有定位銷、定位插銷和襯套式定位器。 1 .定位銷 標準化定位銷：p11圖1-14,下圖所示定位銷均已標準化，主要用于直徑在50 mm以

11、下的中小孔定位，每種定位銷有圓柱銷和削邊銷兩種形式，根據(jù)定位銷與定位孔配合的長徑比和配合長度與總體尺寸的關(guān)系等，圓柱銷可限制工件的兩個或四個自由度，削邊銷可限制工作的一個或兩個自由度。,非標準定位銷：如果結(jié)構(gòu)上有特殊要求，或尺寸超過標準定位銷，可根據(jù)需要設(shè)計非標準定位銷。下圖(a)為削邊錐銷，用于未加工過的孔定位，圖(b)為普通圓錐銷，用于精基準定位。工件以單個圓錐定位時容易傾斜，故應(yīng)和其他定位元件組合定位。,2. 襯套式定位器 P11圖1-16下圖所示為襯套式定位器，將襯套分為上、下兩部分，下半部分固定在夾具體(旋轉(zhuǎn)軸)上，上半部分制成活動式，向上撐開時可以頂緊和定位工件，適用于薄壁圓筒環(huán)

12、縫焊接。,3. 定位插銷 p12圖1-17 定位插銷可以設(shè)計成各式各樣的手柄，便于拔插，插銷頂端15倒角，插銷定位部分也可以制成削邊銷，減少接觸面積，下圖是定位插銷應(yīng)用實例。,四、工件以外圓柱面定位 工件以外圓柱面作為定位基準，也是生產(chǎn)中常見的定位方式之一，常用的定位器有V形塊、定位套和半圓孔定位器。 1. V形塊 V形塊作為定位元件，不僅安裝工件方便，而且定位對中性好，廣泛應(yīng)用于管子、軸和小直徑圓筒節(jié)等圓柱形零件的安裝定位。 標準V形塊：p12圖1-18 V形塊在夾具體上調(diào)整好位置后用螺釘緊固并配作兩個銷孔，用兩個定位銷確定位置。V形塊兩個定位面的夾角 有60、90 和120 三

13、種。以90 應(yīng)用最為廣泛，因為它在保證定位穩(wěn)定性和減少夾具的外形尺寸方面比60 和120 的都好。標準V形塊是根據(jù)工件定位面外圓直徑來選取。,間斷型V形塊：p13圖1-19，下圖為間斷型V形塊，用于基準面長度較大的工件。如果兩段基準面相距較遠，也可以采用兩個短V形塊組裝的結(jié)構(gòu)，如圖 (c)。大型的V形塊，其基體可以和夾具本體鑄在一起，工作表面鑲上淬硬支承板，如圖 (d)。用于粗糙的基準面時，工作表面長度要小些，如圖(a)所示，一般為25 mm。中小型的V形塊常用20鋼制成，滲碳淬火后硬度達5560HRC，或用45鋼直接淬火到4045HRC。,a b c d,2. 定位套和半圓孔

14、定位器 定位套和半圓孔定位器都是以圓孔定位。圖(a)用于工件以端面為主要定位基準時，短定位套孔只限制工件的兩個移動自由度。圖(b)中工件以外圓柱表面為主要定位基準，長定位孔限制了工件四個自由度。 圖(c)所示為半圓孔定位器，上半圓起夾緊作用，下半圓孔起定位作用，下半圓孔的最小直徑應(yīng)取工件定位基準外圓的最大直徑。 定位套：p14圖1-21a，b（將工件套在里面） 定位孔：p14圖1-21c,a b c,五 型面定位 定義:對于復(fù)雜外形的薄板焊接件,一般采用與工件的型面相同或相似的定位件來定位。 實例:p17 圖1-26 1-27,第三節(jié) 定位方案設(shè)計的方法與步驟,通常

15、按以下步驟設(shè)計定位方案 ： 一、確定定位基準(對一產(chǎn)品) 首先應(yīng)根據(jù)工件的技術(shù)要求和所需限制的自由度數(shù)目，確定好工件的定位基準。在焊接夾具上裝配的零件都不是單個的，而是許多個。整個組裝過程，就是把這許多個零件按順序逐個地在夾具上進行定位和夾緊，待點固或焊接完后才形成一個部件。 一個零件的定位基準或待裝部件用的組裝基準，可以按下列原則去選擇：,(1) 當在零部件的表面上既有平面又有曲面時，優(yōu)先選擇平面作為主要定位基準面或組裝基準面，盡量避免選擇曲面，如果各個面都是平面時，則選擇其中最大的平面作為主定位基準面或組裝基準面。 (2) 應(yīng)當選擇零部件上窄而長的表面作為導(dǎo)向定位基準，窄而短的表面作

16、為止推定位基準。,(3) 應(yīng)盡量使定位基準與設(shè)計基準重合，以保證必要的定位精度。以產(chǎn)品圖樣上已經(jīng)規(guī)定好的定位孔或定位面作為定位基準。若沒有規(guī)定時，應(yīng)盡量選擇設(shè)計圖樣上用以標注各零件位置尺寸的基準作為定位基準。 (4) 盡量利用零件上經(jīng)過機械加工的表面或孔等作為定位基準。或者以上道工序的定位基準作為本工序的定位基準。備料過程中，沖剪和自動氣割的邊緣以及原材料本身經(jīng)過軋制的表面都比較平整光潔，可以作為定位基準。手工氣割的邊緣和手工成形的表面其精度差，一般不宜作定位基準。,二、確定定位器的結(jié)構(gòu)及其布局 非常重要. 定位基準確定之后，設(shè)計定位器時，應(yīng)結(jié)合基準結(jié)構(gòu)形狀、表面狀況，限制工件自由度的數(shù)目、定位誤差的大小，以及輔助支承的合理使用等，并在兼顧夾緊方案的同時進行分析比較，以達到定位穩(wěn)定、安裝方便、結(jié)構(gòu)工藝性和剛性好等設(shè)計要求。,