撥叉焊接夾具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書

1、重慶理工大學(xué)機(jī)械課程設(shè)計(jì)重慶理工大學(xué)焊接夾具課程設(shè)計(jì)說明書題 目： 撥叉焊接夾具設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)： 焊接技術(shù)與工程專業(yè) 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 目錄1夾具設(shè)計(jì)的目的意義及要求32焊接結(jié)構(gòu)件的分析42.1 焊接結(jié)構(gòu)件組成及分析42.2 焊接結(jié)構(gòu)件成分及焊接性分析43制訂焊接結(jié)構(gòu)件的焊接工藝53.1 焊接方法及焊接規(guī)范53.2 焊接材料的選擇53.3 焊接工序的確定63.4 焊接質(zhì)量的保證措施64焊接夾具的設(shè)計(jì)74.1各構(gòu)件組成及成分74.2 焊接夾具設(shè)計(jì)方案74.2.1定位器的設(shè)計(jì)74.2.2夾具體的設(shè)計(jì)84.2.3夾緊裝置的設(shè)計(jì)94.2.4夾具材料的設(shè)計(jì)104

2、.2.5夾具尺寸公差及粗糙度104.2.6國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件的選擇114.3 繪制夾具草圖114.4 繪制正式裝配圖124.5 繪制零件圖125夾具使用說明155.1 夾具體的安裝說明155.2 夾具體的使用說明155.3 夾具體的實(shí)用性說明166參考文獻(xiàn)161 夾具設(shè)計(jì)的目的意義及要求夾具就是將焊件準(zhǔn)確定位和可靠夾緊，便于焊件進(jìn)行裝配和焊接、保證焊件結(jié)構(gòu)精度方面要求的工藝裝備。在現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中積極推廣和使用與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的工裝夾具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，加速焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化進(jìn)程等方面起著非常重要的作用。在焊接生產(chǎn)過程中，焊接所需要的工時(shí)較少，而約占全部加工工時(shí)的2/3以上的

3、時(shí)間是用于備料、裝配及其他輔助的工作，極大的影響著焊接的生產(chǎn)速度。為此，必須大力推廣使用機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高的裝配焊接工藝裝備。夾具設(shè)計(jì)的基本要求：1) 具備足夠的強(qiáng)度和剛度。夾具在生產(chǎn)中投入使用時(shí)要承受多種力度的作用，所以工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。2) 可靠性。夾緊時(shí)不能破壞工件的定位位置和保證產(chǎn)品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件松動(dòng)滑移，又不使工件的拘束度過大而產(chǎn)生較大的拘束應(yīng)力。3) 焊接操作的靈活性。使用夾具生產(chǎn)應(yīng)保證足夠的裝焊空間，使操作人員有良好的視野和操作環(huán)境，使焊接生產(chǎn)的全過程處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。4) 便于焊件的裝卸。操作時(shí)應(yīng)考慮制品在裝配定位焊或焊接后能順利的從

4、夾具中取出，還要制品在翻轉(zhuǎn)或吊運(yùn)使不受損害。5) 良好的工藝性。所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、安裝和操作，便于檢驗(yàn)、維修和更換易損零件。設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮車間現(xiàn)有的夾緊動(dòng)力源、吊裝能力及安裝場(chǎng)地等因素，降低夾具制造成本。2焊接結(jié)構(gòu)件的分析2.1 焊接結(jié)構(gòu)件組成及分析 圖 2-1焊接的零件如圖2-1所示，結(jié)構(gòu)由連桿，搖桿，扇形齒輪，銷軸，軸套所組成。其中連桿，銷軸，軸套都是20鋼；扇形齒輪，搖桿則是45鋼。連桿與銷軸都與水平面平行，并且在水平面上的投影呈30度。而軸套的中心線是在豎直方向上的，所以連桿和銷軸中心線以及扇形板上軸的中心線都是和軸套垂直的。需要將搖桿和連桿，連桿和軸套，銷軸和軸套，扇形齒輪和銷

5、軸焊接起來。2.2 焊接結(jié)構(gòu)件成分及焊接性分析焊接性是指同質(zhì)材料或異質(zhì)材料在制造工藝條件下，能夠焊接形成完整接頭并滿足預(yù)期要求的能力。其中材料因素中的化學(xué)對(duì)于焊接性會(huì)有很大影響，因?yàn)槟覆暮秃覆脑诤附舆^程中直接參與熔池或熔合區(qū)的冶金反應(yīng)，對(duì)焊接質(zhì)量和焊接性有重要的影響，若母材與焊材的成分匹配不當(dāng)，會(huì)造成焊縫成分不合格、力學(xué)性能和其他使用性能降低，甚至導(dǎo)致裂紋、氣孔、夾雜等焊接缺陷。采用MIG對(duì)接焊焊縫產(chǎn)生氣孔和表面硬化。焊前烘干填充材料，提高保護(hù)氣體純度，采用過渡層。 此次焊接加工的材料中有20和45鋼。異種鋼的焊接性取決于兩種材料的物理、化學(xué)、化學(xué)成分等。這兩種鋼材的焊接性容易產(chǎn)生一下問題，第

6、一，焊縫成分的稀釋；第二，溶合過渡區(qū)的形成，碳遷移擴(kuò)散層導(dǎo)致20鋼增碳硬化，45鋼脫碳軟化。從而引起結(jié)合性能差和使用性能低。那么綜合化學(xué)成分和實(shí)際情況選擇MAG焊，選擇焊絲時(shí)，保證焊接接頭的使用性能，撥叉要承受部分力，塑韌性較好的熔敷金屬形成“軟”中間層起到“約束強(qiáng)化”作用，其次保持良好的工藝性能，不出現(xiàn)裂紋，能夠是一個(gè)全位置焊。 20鋼屬于優(yōu)質(zhì)低碳碳素鋼，冷擠壓、滲碳淬硬鋼。該鋼強(qiáng)度低，韌性、塑性和焊接性均好。45鋼常用中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，具有很高的強(qiáng)度和硬度，但忍性相對(duì)較低，給焊接帶來了很大的困難。其中含碳量相對(duì)較高，容易引發(fā)淬硬性及焊接裂紋，尤其這些合金元素或者與Fe形成固溶體，或者形成碳化

7、物，都延遲奧氏體分解的作用并由此提高鋼的淬硬傾向，適合于氫焊和氬弧焊，不太適合于氣焊。表2-1 20和45鋼成分成分CSiMnSPCrNiCu20鋼0.170.240.170.370.350.650.0350.0350.250.250.2545鋼0.420.500.170.370.500.800.0450.0400.250.250.253制訂焊接結(jié)構(gòu)件的焊接工藝3.1 焊接方法及焊接規(guī)范焊接方法：根據(jù)焊縫位置、可施焊空間和經(jīng)濟(jì)型綜合分析可知宜選用MAG焊。焊接規(guī)范：NB-400型半自動(dòng)熔化極焊機(jī)。選擇焊接電流310-320A，焊接電壓26-27V，采用直流反接。焊前烘干填充材料，提高保護(hù)氣體純

8、度；條件允許45鋼可焊前預(yù)熱，焊后熱處理；盡量采用小的熱輸入，快速焊，其他不做要求。3.2 焊接材料的選擇從工件圖上可以看出，三條焊縫為環(huán)形角焊縫，一條為對(duì)角焊縫，焊接位置分布在外圓周上，有平焊、立焊、仰焊?？紤]到異種鋼焊接的缺陷，要保持良好的結(jié)合性，因此焊絲選用H0Cr20Ni14Mo3，它有較好的工藝性能、力學(xué)性能以及抗熱裂紋能力。采用Ni含量高的填充焊絲，由于Ni元素能有效地阻止碳遷移，可以防止或減小擴(kuò)散層，并且奧氏體型焊絲形成的組織塑形好，接頭應(yīng)力區(qū)可以緩解兩種鋼材線膨脹系數(shù)差異引起的焊接應(yīng)力，從而獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。氣體選擇50%Ar+50%CO2混合氣體，因?yàn)樗哂蠥r氣的優(yōu)點(diǎn)，如電

9、弧穩(wěn)定、飛濺小、很容易獲得軸向噴射過渡等，同時(shí)克服了單一Ar氣焊接產(chǎn)生的陰極漂移現(xiàn)象及焊縫成性不良等問題。這樣的氣體配比在用短路過渡電弧進(jìn)行立焊和仰焊時(shí)，有利于控制熔池?？捎脕砗附犹妓亟Y(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。3.3 焊接工序的確定構(gòu)件的焊接順序：整裝后整焊，銷軸和軸套的環(huán)形角焊縫（1號(hào)位），銷軸和扇形齒輪的環(huán)形角焊縫（2號(hào)位），搖桿和連桿的環(huán)形角焊縫（3號(hào)位），連桿和軸套的雙面角焊縫（4號(hào)位），這樣的順序依次焊接（如圖2-2）。圖 2-2 焊接工序3.4 焊接質(zhì)量的保證措施1) 焊前烘干填充材料，提高保護(hù)氣體純度；焊前要進(jìn)行機(jī)械清理，以去焊件表面的污物及氧化膜。有條件可進(jìn)行中間退火和消除應(yīng)力熱處理

10、，熱處理溫度一般不超過450650（多數(shù)情況下選擇下限溫度而延長(zhǎng)保溫時(shí)間）。2) 盡量采用短路過渡形式，減少飛濺。3) 選擇小的熔合比，減少焊縫金屬被稀釋。4) 選用小焊絲直徑，小電流、快速多層焊等工藝。4焊接夾具的設(shè)計(jì) 4.1各構(gòu)件組成及成分 基準(zhǔn)面的選擇 一個(gè)工件是由若干個(gè)表面組成的，在確定件表面的相對(duì)關(guān)系時(shí)，必須確定一個(gè)基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)是零件上用來確定其它點(diǎn)、線、面位置的依據(jù)。根據(jù)工件圖總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇軸套的底面作為定位基準(zhǔn)（如圖4-1紅線部分）。圖 4-1定位基準(zhǔn)面4.2 焊接夾具設(shè)計(jì)方案 4.2.1定位器的設(shè)計(jì)定位元件是要使工件在焊接工作中有確定的位置。1、以工件的平面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)

11、，常采用擋鐵、支撐釘進(jìn)行定位。2、工件以圓孔內(nèi)表面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)常采用銷定位器。3、工件以圓柱外表面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)常采用V形塊定位器。4、利用以定位工件的輪廓對(duì)被定位工件進(jìn)行定位可采用樣板定位器。軸套承擔(dān)了兩條角焊縫，焊接以后會(huì)由于焊接溫度場(chǎng)產(chǎn)生的應(yīng)力與變形，使軸套直徑變小，因此采用定位柱體（如圖4-2），柱體遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸套直徑這樣避免焊后卡死，同時(shí)圓錐面呈45度正好與倒角貼合，滿足定位要求。在連桿的圓端下方采用了可調(diào)支撐（如圖4-3），這樣可以避免施加加緊力后產(chǎn)生力失衡。 圖 4-2可調(diào)支撐 圖 4-3定位圓柱體4.2.2夾具體的設(shè)計(jì)夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，在它上面安裝組成該夾具所需的各種元

12、件、機(jī)構(gòu)和裝置等，起著支撐、聯(lián)接作用，對(duì)此要滿足一下幾點(diǎn)要求。1) 具有足夠的強(qiáng)度和剛度。2) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便。3) 安裝穩(wěn)定牢靠。4) 結(jié)構(gòu)的工藝性好，應(yīng)便于制造、裝配和檢驗(yàn)。5) 尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度。6) 清理方便。本套夾具體如圖4-4，由于裝配零件較多而且對(duì)定位要求相對(duì)較高，采用Q235A鋼鍛造成型。此夾具體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有高強(qiáng)度和硬度，不會(huì)在承受眾多零件后變形從而失去精度。圖 4-4夾具體4.2.3夾緊裝置的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用手動(dòng)夾緊裝置，對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求如下：1、夾緊作用準(zhǔn)確，處于夾緊狀態(tài)時(shí)應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。2、夾緊動(dòng)作迅速，操作方便省力，夾緊時(shí)不應(yīng)損害零件

13、表面質(zhì)量3、夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強(qiáng)度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。4、結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，便于制造和維修。本次設(shè)計(jì)所采用的夾緊裝置有以下幾種： 圖 4-5螺旋加緊機(jī)構(gòu)圖 圖4-6鉸鏈-杠桿加緊機(jī)構(gòu)圖 4-7槍式加緊機(jī)構(gòu)本焊接工裝夾具，軸套采用蝶形螺母加墊片。連桿和搖桿采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)如圖4-5，銷軸的加緊器采用鉸鏈-杠桿加緊機(jī)構(gòu)如圖4-6，扇形齒輪采用槍式加緊機(jī)構(gòu)如圖4-7。其工作原理為螺旋相當(dāng)于斜楔繞在圓柱體上形成，所以加緊工件仍是楔緊作用。4.2.4夾具材料的設(shè)計(jì)夾緊的材料是決定夾具性能的一個(gè)重要因素，材料的選取是和工件的使用情況與功能相匹配的，同時(shí)兼顧材料的可獲得性和經(jīng)濟(jì)性。在本夾具工件中，主

14、要是用的是20鋼和45鋼。因?yàn)?0鋼有好的熱軋性，所以用它制作V形板、擋板等零件，45鋼是中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能好，用它制作螺旋夾緊器，夾緊器壓板，鉸鏈壓板，鉸鏈螺桿等。T8鋼強(qiáng)度硬度很高，而且具有良好的耐磨性，因此選用軸套的材料。4.2.5夾具尺寸公差及粗糙度夾具總圖上標(biāo)注的尺寸公差有一下幾點(diǎn)。1) 最大輪廓尺寸?；顒?dòng)部分用雙點(diǎn)劃線畫出最大活動(dòng)范圍。2) 影響定位精度的尺寸公差。主要是工件與定位元件及定位元件之間的尺寸和公差。3) 影響定位元件在夾具體上安裝精度的尺寸和公差。4) 影響夾具精度的尺寸與公差。主要指定定位元件、安裝基面之間位置尺寸和公差。5) 其他重要尺寸與公差。設(shè)計(jì)中一般采

15、用對(duì)稱分布的公差，夾具的尺寸公差在IT7-IT9制定；工件上未標(biāo)注公差時(shí)，公差視為9-11級(jí)。夾具裝配圖上標(biāo)注定位元件支架的相關(guān)尺寸一般取工件相應(yīng)公差的1/3-1/2。粗糙度的要求是內(nèi)孔及內(nèi)側(cè)面是25，無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的銷孔和比較重要的基準(zhǔn)面、接觸面的粗糙度為3.2或6.3，其余為12.5。4.2.6國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件的選擇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量螺釘M8X30GB2239(2)-8020定位銷釘M3X30JB/T10116-199922活動(dòng)手柄JB/T8024.13螺釘M5X60GB2239(2)-802插銷M6X30JB/T8033-19992光面壓塊A型JB/T8009.1-199931型六角螺母M12GB/T

16、6171-20001大半圓頭方徑螺栓M12X70GB/T-19981壓緊螺釘AM4JB/T80006.1-199914.3 繪制夾具草圖仔細(xì)查看工件圖及比例尺寸，明確工件的大致形狀，焊接位置，焊縫型式等，制定設(shè)計(jì)方案，先用黑色雙點(diǎn)劃線畫出工件的輪廓和主要表面，如定位基準(zhǔn)面、加緊表面、焊接部位等，視工件為透明體，不影響各夾具元件的繪制；然后按總布局從定位元件、加緊機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置等順序畫出各自的具體結(jié)構(gòu)；最后繪制夾具體和連接件，把工裝上各組成元件和裝置連成一體。而本次采用solid works12.0大致畫出夾具體草圖（如圖4-8）。圖 4-8 夾具草圖4.4 繪制正式裝配圖在A0圖紙上，根據(jù)草圖

17、將各種結(jié)構(gòu)的夾具和定位元件按照一定尺寸1:1的比例繪制裝配圖，原工件用雙點(diǎn)劃線代替（如圖4-9）詳見裝配圖紙。圖 4-9 裝配圖4.5 繪制零件圖在A4-A3的圖紙上，根據(jù)裝配圖將不是標(biāo)準(zhǔn)件的各個(gè)零件繪制出來，并標(biāo)注尺寸、公差、配合、粗糙度和技術(shù)要求等內(nèi)容，大致樣式如圖4-1026，詳細(xì)尺寸請(qǐng)見零件圖紙。 圖 4-10 擋板 圖 4-11 v型塊 圖 4-12 鉸鏈v型塊 圖 4-13 墊片 圖4-14 軸套 圖4-15 可調(diào)支撐底座 圖 4-16 工作臺(tái) 圖4-17 螺套 圖 4-18 鉸鏈壓板 圖4-19 螺旋定位器 圖 4-20 鉸鏈螺桿 圖 4-21 絲桿 圖4-22 v型塊 圖 4-

18、23 槍式加緊器 圖4-24 絲桿 圖 4-25 定位柱體 圖4-26 擋板5夾具使用說明5.1 夾具體的安裝說明1、 將工作臺(tái)劃線，劃出各個(gè)孔和零件的位置。2、 鉆孔，需要配作的孔應(yīng)該與夾具同時(shí)鉆孔。3、 將需要直接焊接在工作臺(tái)上的夾具元件焊接在準(zhǔn)確的位置。4、 將定位元件和夾緊元件組裝。5、按一定的順序安裝各個(gè)夾具，先安裝定位裝置，再安裝夾緊裝置。5.2 夾具體的使用說明安裝的順序是由下往上安裝，首先安裝定位裝置，放好大致位置之后旋上螺釘，其中定位柱體、V型塊、擋板的順序沒有相對(duì)要求，這是要把可調(diào)節(jié)支撐一并安裝，調(diào)好高度后旋緊壓緊螺釘。然后安裝加緊裝置，在安裝加緊裝置的時(shí)候一定要把絲桿松開，這樣為工件的放入留足空間。放置工件時(shí)有順序要求，第一放置軸套并旋緊蝶形螺母，