焊接工裝夾具及其在生產(chǎn)中的運用

1、目錄序言1第一節(jié)夾具設計的目的意義及要求21 .夾具目的意義2 .對焊接工裝夾具的設計要求3 .裝焊夾具設計方案確實定第二節(jié)裝焊夾具設計方案61、夾具體2、壓板3、螺旋夾緊器件4、受力分析第三節(jié)裝焊夾具使用說明8第四節(jié)本次課程設計小結、體會及建議8第五節(jié)參考資料9序言1、焊接工裝夾具及其在生產(chǎn)中的運用焊接工裝夾具就是將焊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)品結構相適應的工裝夾具,對提升產(chǎn)品質(zhì)量,減輕工人的勞動強度,加速焊接生產(chǎn)實現(xiàn)機械化、自動化進程等方面起著非常重要的作用.在焊接生產(chǎn)過程中,焊接所需要的工時較少,而

2、約占全部加工工時的2/3以上的時間是用于備料、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械化和自動化程度較高的裝配焊接工藝裝備.2、焊接工裝夾具的主要作用有以下幾個方面：(1)準確、可靠的定位和夾緊,可以減輕甚至取消下料和劃線工作.減小制品的尺寸偏差,提升了零件的精度和可換性.(2)有效的預防和減輕了焊接變形.(3)使工件處于最正確的施焊部位,焊縫的成型性良好,工藝缺陷明顯降低,焊接速度得以提升.(4)以機械裝置代替了手工裝配零件部位時的定位、夾緊及工件翻轉等繁重的工作,改善了工人的勞動條件.(5)可以擴大先進的工藝方法的使用范圍,促進焊接結構的生產(chǎn)機械化和自動

3、化的綜合發(fā)展.3、夾具設計的根本要求(1)、工裝夾具應具備足夠的強度和剛度.夾具在生產(chǎn)中投入使用時要承受多種力度的作用,所以工裝夾具應具備足夠的強度和剛度(2)、夾緊的可靠性.夾緊時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滑移,又不使工件的拘束度過大而產(chǎn)生較大的拘束應力.(3)、焊接操作的靈活性.使用夾具生產(chǎn)應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.操作時應考慮制品在裝配定位焊或焊接后能順利的從夾具中取出,還要制品在翻轉或吊運使不受損害.(5)、良好的工藝性.所設計的夾具應便于制造、安

4、裝和操作,便于檢驗、維修和更換易損零件.設計時還要考慮車間現(xiàn)有的夾緊動力源、吊裝水平及安裝場地等因素,降低夾具制造本錢.第一節(jié)夾具設計的目的意義及要求1 .夾具目的意義焊接工裝夾具是將焊件準確定位并夾緊,用于裝配和焊接的工藝裝備.在焊接結構生產(chǎn)中,把用來裝配進行定位焊的夾具稱為裝配夾具：而專門用來焊接焊件的夾具稱為焊接夾具：把既用于裝配又用于焊接的夾具稱為裝焊夾具.它們統(tǒng)稱為焊接工裝夾具.2 .對焊接工裝夾具的設計要求：(1)焊接工裝夾具應動作迅速,操作方便,操作位置應處在工人容易接近,最直操的部位.特別是手動夾具,其操作力不能過大,操作頻率不能過高,操作高度應設在工人最容易用力的部位,當夾具

5、處于夾緊裝態(tài)時,應能自鎖.(2)焊接工裝夾具應有足夠的裝配焊接空間,不能影響焊接操作和焊工觀察,不阻礙焊件的裝卸,所有的定位原件和夾緊裝置應與焊道保持適當距離或者布置在焊件的下方和側面.夾緊機構的執(zhí)行元件應能夠伸縮或轉位.(3)夾緊可靠,剛性適當,夾緊時不破壞焊件的定位位置和幾何形狀,夾緊后不使焊件松動滑移,又不使焊件的拘束度過大,產(chǎn)生較大的應力.(4)為了保證使用平安,應設置必要的平安連鎖保護裝置.(5)夾緊時不應損壞焊件的外表質(zhì)量,夾緊薄件和軟質(zhì)材料的焊件時,應限制夾緊力,或者對壓頭行程限位,加大壓頭接觸面積,添加鋁銅襯墊等舉措.(6)接近焊接部位的夾具,應考慮操作手把的隔熱和預防焊接飛濺

6、對夾緊機構和定位器外表的損傷.(7)夾具的施力點應位于焊件的支撐處或者布置在靠近支撐的地方,要預防支撐反力與夾緊力,支撐反力與重力形成力偶.(8)注意各種焊接方法在導熱導電隔磁絕緣等方面對夾具提出的特殊要求.(9)用于大型板焊接結構的夾具,要有足夠的強度和剛度,特別是夾具體的剛度,對結構的形狀精度,尺寸精度影響較大.(10)在一個夾具上,定位器和夾緊機構的結構形式不宜過多,并且盡量選用一種動力源.(11)工裝夾具本身應具有較好的制造工藝和較高的機械效率.(12)盡量選用已通用化標準化的夾緊機構及標準零部件來制作工裝夾具3.裝焊夾具設計方案確實定1、基準面的選擇夾具體方式確實定夾具體是夾具的根本

7、件,它既要把夾具的各種元件、機構、裝置連接成一個整體,而且還要考慮工件裝卸的方便.因此,夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等.在設計夾具體時應滿足以下根本要求.、具有足夠的強度和剛度.、結構簡單、輕便,在保證強度和剛度前提下結構盡可能簡單緊湊,體積小、質(zhì)量輕和便于工件裝卸.、安裝穩(wěn)定牢靠.、結構的工藝性好,便于制造、裝配和檢驗、尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度.、清理方便.夾具體毛坯制造方法的選擇綜合考慮結構合理性、工藝性、經(jīng)濟型、標準化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等,選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；夾具體的外形尺寸在繪制夾具總圖時,根據(jù)工件、定位元件、

8、夾緊裝置及其輔助機構在總體上的配置,夾具體的外形尺寸便已大體確定.然后進行造型設計,再根據(jù)強度和剛度要求選擇斷面的結構形狀和壁厚尺寸.根據(jù)設計要求,夾具體上設計有螺孔、銷孔,并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作.2)、定位方式及元器件選擇(1)、定位器的作用是要使工件在夾具中具有準確和確定不便的位置,在保證加工要求的情況下,限制足夠的自由度.工件的定位原理自由物體在空間直角坐標系中有六個自由度,即沿OX,OY,OJ個軸向的平動自由度和三個繞軸的轉動自由度.要使工件在夾具體中具有準確和確定不變的位置,那么必須限制六個自由度.工件的六個自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少

9、于六個,但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位.在焊接生產(chǎn)中,為了調(diào)整和限制不可避免產(chǎn)生的焊接應力和變形,有些自由度是不必要限制的,故可采用不完全定位的方法.在焊接夾具制的自由度而沒有被限制的欠定位是不允許的；而選用兩個或更多的支撐點限制設計中,按加工要求應限一個自由度的方法稱為過定位,過定位容易位置變動,夾緊時造成工件或定位元件的變形,影響工件的定位精度,過定位也屬于不合理設計.、以工件的平面為基準進行定位時,常采用擋鐵、支撐釘進行定位、工件以圓孔內(nèi)外表為基準進行定位時常采用銷定位器、工件以圓柱外外表為基準進行定位時常采用V形鐵定位器、利用以定位工件的輪廓對被定位工件進行定位可采用樣板定位器

10、3)、夾緊方式及元器件選擇夾緊機構的三要素是夾緊力方向確實定、夾緊力作用點確實定、夾緊力大小確實定.對夾緊機構的根本要求如下:、夾緊作用準確,處于夾緊狀態(tài)時應能保持自鎖,保證夾緊定位的平安可靠、夾緊動作迅速,操作方便省力,夾緊時不應損害零件外表質(zhì)量、夾緊件應具備一定的剛性和強度,夾緊作用力應是可調(diào)節(jié)的.、結構力求簡單,便于制造和維修.4、裝焊夾具結構裝焊夾具采用夾具體,再在夾具體上裝上定位和擋銷、螺旋夾緊器件,定位和夾緊序4發(fā)動機襯管兩件的插銷機構、快撤式螺旋夾緊器件,定位組件的錐頭銷釘、螺旋夾緊機構,構成整個焊接夾具.第二節(jié)主要零件設計的說明1、夾具體綜合考慮了結構合理性、工藝性、經(jīng)濟型、標

11、準化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等,選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；考慮到定位的精確度,要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作；考慮到焊件小,夾具體的強度要求以及夾具體的結構要求,沒有在夾具體上設計增強筋.2、壓板考慮到不能損傷工件外表,增加一個壓板,增大工件與夾具的接觸面積.3、螺旋夾緊器件螺旋夾緊機構加緊焊件方式有兩種：一種是螺旋桿端部直接與焊件接觸進行加緊,這種方式缺點是加緊過程中容易使焊件移動,同時容易損傷工件外表.另一種是螺桿端部通過活動壓腳加緊焊件,這種方式不僅克服了以上缺點,而且壓腳是活動的,在一定范圍內(nèi)可以自行調(diào)節(jié),增強了加緊的可靠性.4、受力分析如圖夾緊機構,手柄受外力Fs用

12、所產(chǎn)生的力矩M使螺桿與焊件夾緊而發(fā)生夾緊力F,當焊件處于夾緊狀態(tài)時,螺桿所受力矩隹FsL,必須與螺母加于螺桿的總反力所產(chǎn)生的阻力矩MQ,以及螺桿端部與焊件接觸產(chǎn)生的摩擦力而引起的力矩MF相平衡,即Mq=MFi將FZ分解為水平力FP和水平力F'后,那么Fp=F'tan入+61從垂直方向的力平衡關系F=F'得FP=Ftan入+小i假設螺旋中距為d2,那么螺母加于螺桿的總反力為F2所產(chǎn)生的阻力距Mf帶入得M=入+小i2此外,螺桿頂部與焊件接觸摩擦力為F''=Ftan62式中小2螺桿頂部與焊件接觸摩擦角假設摩擦力的彳用半徑為R',那么該摩擦力產(chǎn)生的力矩M

13、=RF''=RFtan62將1,2帶入3得M=Ftan入+小1+R'Ftan小2F=2FsL/d2Ftan入+小1+R'Ftan小2式中F夾緊力NFs加在手柄上的外力-螺旋升角L手柄上加力點的間距d2螺旋中距1螺桿與螺母間白當量摩擦角普通螺紋取6o35'tan2焊件與壓腳間的摩擦因素,在一一之間R'焊件與壓腳間的摩擦力矩半徑所以的螺旋夾緊機構產(chǎn)生的夾緊力如下表廳P壓腳接觸類型螺紋規(guī)格手柄長度L/mm外力FS/N火緊力F/N1點接觸M10120254200M12140355700M161906510600M2024010016500M2431013

14、023000第三節(jié)裝焊夾具使用說明1、夾具使用考前須知、保養(yǎng)及維護(1)使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置;(2)如果擋銷磨損超差,可以進行打磨修復；如果擋板、插銷、定位錐頭銷磨損超差,可以重新組裝,錯開磨損部位后繼續(xù)使用.(3)使用后需要涂防繡油.第四節(jié)本次課程設計小結、體會及建議大多數(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計的,屬于非標準裝置,往往需要根據(jù)產(chǎn)品機構特點、生產(chǎn)條件和你實際需要自行設計制造.焊接工裝設計是生產(chǎn)準備工作的重要內(nèi)容之一,也是焊接生產(chǎn)工藝設計的主要任務之一.對于汽車、摩托車和飛機等制造業(yè),可以毫不夸張地說,沒有焊接工裝就沒有產(chǎn)品.通過在工藝設計時,提出所需要的工裝類型、結構草圖和簡要說明,在此根底上完成詳細的結構和零件設計及全部圖樣.工裝設計的質(zhì)量,對生產(chǎn)效率、加工本錢、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)平安等有直接的影響,為此,設計焊接工裝時必須考慮實用性、經(jīng)濟性、可靠性、藝術性等.在機械設計和制造過程中,普遍存在尺寸鏈問題.在把零件組裝成機器的過程中,也就是將零件上有關的尺寸進行組合和積累.由于零件尺寸存在制造誤差,因此裝配時也就會有誤差的綜合和積累.累積后形成的總誤差將會影響機器的工作性能和質(zhì)量.這就形成了零件的尺寸誤差和綜合誤差之間的相互影響關系.設