焊接工裝夾具在制造生產中的作用

1、焊接工裝夾具在制造生產中的作用【摘要】隨著中國制造行業(yè)的迅猛發(fā)展，各種焊接生產工藝被推廣和運用，焊接 工裝夾具在設備制造生產中已經被廣泛的應用， 焊接工裝夾具不僅可以保證產品制造 精度，還能夠提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度，降低企業(yè)的制造成本，保證車 間的安全生產，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經濟效益。目前國內的焊接工裝夾具水平還不能滿 足制造行業(yè)的發(fā)展需要，需要更多的部門和企業(yè)進行關注和研究?！娟P鍵詞】焊接工裝夾具；組裝精度；勞動生產率；經濟效益隨著中國現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，焊接技術作為制造行業(yè)的傳統(tǒng) 基礎工藝技術，雖然在制造工業(yè)中應用的歷史并不長，但它的發(fā)展 卻是非常迅速的，在各個重要的領域，如航空

2、航天、造船、汽車、 橋梁、建筑、金屬結構中都被廣泛應用，為我國的工業(yè)經濟發(fā)展作 出了重要貢獻。但焊接作為一種生產工藝在實際的組裝焊接生產中 會出現(xiàn)難以控制的一面：如焊接帶來的變形，應力難以消除，質量 難以保證，精度不好達到設計要求等問題，為了解決這些問題，制 造行業(yè)中已經在廣泛的研究和應用焊接工裝夾具來解決這些難題。焊接工裝夾具就是將焊接工件準確定位和可靠夾緊，便于焊件 進行裝配和焊接，保證焊件結構精度要求的工藝裝備。隨著中國機 械設備制造行業(yè)的迅猛發(fā)展，焊接生產趨于專業(yè)化和規(guī)模化，焊接 結構件在各個領域內被普遍使用，焊接工裝夾具也相應的在制造生 產中已被廣泛的應用。在焊接類設備制造生產中，無

3、論零部件組裝， 還是整體設備組裝，焊接是關鍵，如何能夠保證產品組裝焊接質量， 就需要利用工裝夾具來完成，因此在目前制造業(yè)激烈競爭的今天， 工裝夾具是焊接件裝配中的重中之重。在車間制造生產當中無論是 小的組焊工件，還是大型組焊設備多數都需要用組焊工裝夾具來完 成組裝焊接。常見的組裝焊接夾具有：小型組合件組裝焊接夾具， H 型鋼組裝焊接夾具，焊接翻轉夾具，槽殼類設備組裝焊接夾具，汽 車制造組裝焊接夾具，箱體、容器類設備組裝焊接夾具等。根據焊 接件的結構特點設計合理的焊接組裝夾具，在實際的生產當中可以 為企業(yè)提高生產效率、減輕工人勞動強度、縮短生產周期、提高企 業(yè)的經濟效益，同時焊接工裝夾具的使用可

4、以加快焊接生產機械化， 促進自動化進程。筆者在企業(yè)從事設備制造工作已經數年，筆者就 組對焊接工裝夾具的應用談談自己的看法。焊接工裝夾具在焊接生產中的作用：1、保證組裝精度 焊接工裝夾具自身是一種為滿足焊接件組裝而設計的一種工藝 裝置，主要作用就在于確保組焊元件在組裝焊接前后能夠達到設計 的相對位置公差和形位公差，保證最終組裝后的裝配精度。在設計 工裝夾具時首先要對組裝工件的形狀、位置尺寸及公差進行研究分 析，對每個焊接接頭的變形和應力進行計算，然后根據數據設計工 裝夾具的控制部位、尺寸公差范圍、定位方式和工裝夾具的結構形 式，從而結合組裝件的結構特點設計出一套簡單有效的工裝夾具。 從工裝夾具設

5、計的角度講，工裝夾具自身具備足夠的強度和剛度， 能夠控制工件在裝配、加緊、焊接過程中的變形。零件的定位及定 位器是根據焊件的特點進行設計的，定位和夾緊機構能夠保持各元 件的準確定位，防止零件在裝配和焊接過程中因受力和翻轉而發(fā)生 移位。同時工裝夾具的準確、可靠的定位和夾緊，可以減輕甚至取 消劃線工作，用裝備取代了人工操作，減小了產品出現(xiàn)偏差的概率， 提高了零件的精度和互換性。從工裝夾具自身制造的角度講，工裝夾具的制造不同于一般設 備的制造，根據組焊件特點設計的組裝夾具需要有較高的制造精度。 在制作焊接工裝夾具時，首先需要將工裝夾具各個工件進行準確下 料，根據強度的需要有些工件還要進行熱處理，然后

6、使用機械加工 設備進行精加工。在精度方面，必須確保工裝夾具自身各工件的精 度，如：尺寸，平面度，直線度，同軸度等，然后將各工件進行組 裝和焊接，組裝時提高公差等級，最后在平臺上對工裝夾具所控制 的尺寸和形位公差進行準確測量和檢驗，不能保證精度的部位進行 局部修磨，特殊部位要進行二次機械精加工，確保各個控制部位的 精度。這樣工裝夾具的設計精度和制造精度等級都高于了組焊件的 設計精度等級。利用組對胎具就可以將組裝公差有效的控制在設計 范圍內，避免了用人為的方法來控制公差造成的不準確性，確保最 終組焊件的制造精度。2、保證焊接質量 在焊接生產當中常見的焊接質量問題是焊接應力和焊接變形。 焊接時焊件受

7、到不均勻的局部加熱和冷卻是產生焊接變形和焊接應 力的主要原因。在裝配定位焊接時，如果不使用工裝夾具，不僅很 難保證各零件精確的相對位置，而且在焊接過程中，很難控制焊接 件產生的變形和應力，尤其是復雜的結構，其變形有時會達到無法 消除的程度，嚴重時甚至造成產品報廢，這樣就影響到后面的總裝 配工作。比如常見的 H 型鋼焊接，薄板箱體類設備焊接，這類設備 結構特點為：焊縫為直線型，應力集中，變形量大，焊接后由于應 力作用使焊縫朝一個方向發(fā)生扭曲變形。不使用工裝夾具就會出現(xiàn) 焊接后變形難以控制，給焊接最后的調整、校直帶來了很大的難度 和工作量。如果在預先設計好的焊接工裝夾具上進行焊接，就可以 通過工裝

8、夾具的定位和鎖緊裝置來控制應力和變形方向，焊接質量 就會達到預期的效果。焊接后的局部應力可以通過在工裝上敲擊焊 縫來消除，局部的變形可以在焊后作簡單的調整。這樣就簡化了生 產工藝，保證了焊接質量。目前，焊接工裝夾具無論在專業(yè)化的生產線上，還是在一般的 車間生產制造工藝中，都已經被廣泛地應用。在生產制造中如果采 用了工裝夾具來組裝焊接，再加上設計合理的焊接工藝和焊接順序， 就可以保證各零件精確的相對位置，有效地防止和減少工件的焊接 變形。尤其在制造車間批量設備生產時，工裝夾具的使用能夠使工 件處于最佳的施焊部位，使焊接位置穩(wěn)定可靠，確保焊接工人穩(wěn)定 的焊接質量，使焊縫的成型性良好，工藝缺陷明顯降

9、低，同時焊接 速度得以提高，減少焊接尺寸偏差，保證產品的互換性，減少了焊 后的輔助工作，保證了焊接質量。特別是對于設計要求精度很高的 焊接結構件更應該靠工裝夾具來完成組裝焊接，保證最終的設計組 裝要求。3、提高勞動生產率，降低生產成本 所有的焊接結構件生產過程一般包括：焊接前準備（如：焊接 材料烘干，工件下料、加工、清理） ，裝配（對正、定位、加緊、點 固焊），焊接，清理，檢驗。在一般的制造生產當中，在焊接結構件 定位、夾緊后的焊接工作量僅僅是制造生產中的一小部分，焊前和 焊后各項輔助工序的勞動量遠大于焊接工序本身，占整個生產時間 的比例最大。如果不使用工裝夾具，整個焊接工件的組對和裝配靠 人

10、工進行測量、定位、固定，將不僅會消耗大量的勞動時間和人工， 并且會出現(xiàn)很多因為人為因素而造成的失誤和缺陷。如果設計和采 用高效率的焊接工裝夾具就可以簡化每一次的定位、固定工作，大 幅度的縮短生產過程，減少使用的人工數量，提高生產效率，同時 焊接工裝夾具的使用也降低了對裝配、焊接工人的技術水平要求， 保證了焊接質量，減免了焊接后效正變形和修補工序，簡化了檢驗 工序，縮短了整個產品的生產周期，明顯的降低了生產成本，能夠 為企業(yè)創(chuàng)造一定的經濟效益。隨著國內制造生產的專業(yè)化，目前很多車間都在批量生產制造， 在批量生產當中，如果還是按照傳統(tǒng)方法單一讓技術工人逐個進行 劃線、找正、定位、固定，就會消耗大量

11、的工作時間。如果遇到相 對位置比較復雜的工件就會消耗更多的時間，效率會很低。而且靠 人為測量、定位很難保證組對質量，因為在不斷的重復工作中往往 會因為個人人為因素造成各種失誤，結果不僅保證不了質量，還會 消耗大量的人工和輔助時間，無形中也加大了生產成本。焊接工裝 夾具的使用就能克服人為因素造成的各類失誤，并且能夠簡化組裝 流程，很大程度上提高了組裝效率。然而工裝夾具自身的設計和投 入費用很低，和傳統(tǒng)生產使用的人工相比，只是微乎其微。從經濟 價值角度來看，工裝夾具的應用會帶來可觀的經濟效應，在很多的 生產車間已經通過客觀實踐充分證明這一點。4、減輕勞動強度，保證安全生產隨著焊接工藝在制造行業(yè)的廣

12、泛應用，各類焊接工裝夾具在不 斷的被設計和創(chuàng)新。在車間生產制造時如果能夠采用與焊接件結構 相匹配的焊接工裝夾具，就能夠實現(xiàn)工件定位快速，裝夾方便，用 工裝設備代替了人工來控制制造公差，這樣就減輕了焊接件裝配定 位和加緊時的繁重體力勞動，節(jié)約了大量的勞動力，降低了操作工 人的勞動強度。比如，目前在車間組裝焊接時最常用的翻轉焊接工 裝夾具就能夠使焊件的翻轉實現(xiàn)機械化，變位迅速，使焊接條件較 差的空間位置焊縫變?yōu)楹附訔l件較好的平焊位置焊縫，以機械裝置 代替了手工作業(yè)，改善了工人的勞動條件，降低工作強度。同時焊 接工裝夾具的應用使操作工人形成了流水作業(yè)，每個操作工人基本 固定在一定的區(qū)域內完成規(guī)定的工

13、作，有利于制造車間的生產安全 管理。目前在國內一些組裝焊接精度要求很高的專業(yè)化生產車間，焊 接工裝夾具已經發(fā)展到數控多功能的狀態(tài)，組裝定位靠數控裝置來 完成，加緊固定由液壓操作系統(tǒng)來完成，這樣通過操作設備代替?zhèn)?統(tǒng)的人工作業(yè)，改善了工人的作業(yè)方式，很大程度上簡化了生產組 裝工藝，并且能夠準確的保證最終的組裝精度，大幅度的降低了工 人的勞動強度。隨著中國制造工業(yè)進一步的發(fā)展，焊接制造普及到各個領域， 無論小型的制造車間還是大型的專業(yè)化生產線，制造生產已經日益 趨于規(guī)模化，生產批量化，焊接生產中工裝夾具已被廣泛的的使用， 焊接工裝夾具已經作為一項重要的工裝裝備在被很多企業(yè)進行設計 和研究。但是受到傳統(tǒng)焊接生產的影響，我國的制造工藝水平，特別是焊接工裝夾具水平還不能適應制造行業(yè)快速發(fā)展的需求。因此就需要更多的企業(yè)和技術人員來關注焊接工裝夾具的研究和探索，研制更多的專用工裝夾具，多功能工裝夾具，三維組合焊接工裝夾具，來