6156鋁合金平板對(duì)接焊焊接工藝及夾具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)說明書

1、 焊接課程設(shè)計(jì) 說明書 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào): 專業(yè) 目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書-1 第一部分 焊接工藝設(shè)計(jì)一、6156鋁合金板焊接性分析-2二、焊接方法的選擇-3三、MIG焊工作原理及工藝特點(diǎn)-4四、焊接工藝參數(shù)-5五、焊接注意事項(xiàng)-7六、 外觀檢驗(yàn)-7七、無損檢測(cè)-8第二部分 夾具設(shè)計(jì)1、 夾具設(shè)計(jì)的目的意義及要求 -8二、定位-8三、夾具設(shè)計(jì)-94、 夾緊材料的設(shè)計(jì)-125、 夾緊尺寸公差及粗糙度-14結(jié)論-14參考文獻(xiàn)-15附錄焊接工藝卡-裝配圖- 零件圖 - 焊接結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書02題目：平板對(duì)接焊縫設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù):對(duì)接板尺寸：600800mm板厚:8mm、10mm、12mm材料：6156鋁合金

2、焊接速度：2090m/h設(shè)計(jì)要求：1、查閱文獻(xiàn)資料，熟悉焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路 2、平板對(duì)接焊焊縫總體設(shè)計(jì)方案論證 3、設(shè)計(jì)相關(guān)焊接工藝流程,并編寫相應(yīng)的焊接工藝卡 4、繪制相應(yīng)的圖紙（裝配圖及零件圖） 5、撰寫設(shè)計(jì)說明書學(xué)生： 學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師：日期：2018.1.811 第一部分 焊接工藝設(shè)計(jì)一、6156鋁合金板焊接性分析1、 本次設(shè)計(jì)所用材料 6156鋁合金板兩塊，規(guī)格4×600×200mm，平板對(duì)接2、 母材化學(xué)成分和力學(xué)性能表1 母材牌號(hào)、力學(xué)性能牌號(hào)力學(xué)性能屈服度(MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）伸長(zhǎng)率（)6156鋁合金1204108表2 母材化學(xué)成分()牌號(hào)化學(xué)成分（%）S

3、i硅Fe鐵Cu銅TI鈦Zn鋅Mn錳Mg鎂6156鋁合金0。7-1.30。20.71。10。10.70.40.70。6-1.23、鋁及鋁合金焊接性分析 （1）鋁及其合金化學(xué)活潑性很強(qiáng)，表面易形成氧化膜，且多具有難熔性質(zhì)(如Al2O3的熔點(diǎn)約為2050,MgO的熔點(diǎn)約為2500），加之鋁及其合金導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊接時(shí)容易造成不熔合現(xiàn)象.由于氧化膜密度同鋁的密度極其接近，所以也容易成為焊縫金屬的夾雜物。同時(shí)，氧化膜（特別是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可以吸收較多的水分而常常成為形成焊縫氣孔的重要原因之一。焊接前應(yīng)采用化學(xué)或機(jī)械方法進(jìn)行嚴(yán)格表面清理，清除其表面氧化膜.在焊接過程加強(qiáng)保護(hù)，防止其氧化。鎢極

4、氬弧焊時(shí)，選用交流電源，通過“陰極清理”作用，去除氧化膜。氣焊時(shí)，采用去除氧化膜的焊劑。在厚板焊接時(shí)，可加大焊接熱量，例如，氦弧熱量大，利用氦氣或氬氦混合氣體保護(hù),或者采用大規(guī)范的熔化極氣體保護(hù)焊，在直流正接情況下，可不需要“陰極清理"。 (2)鋁及鋁合金的熱導(dǎo)率和比熱容均約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍多.鋁的熱導(dǎo)率則是奧氏體不銹鋼的十幾倍.在焊接過程中，大量的熱量能被迅速傳導(dǎo)到基體金屬內(nèi)部，因而焊接鋁及鋁合金時(shí)，能量除消耗于熔化金屬熔池外，還要有更多的熱量無謂消耗于金屬其他部位，這種無用能量的消耗要比鋼的焊接更為顯著，為了獲得高質(zhì)量的焊接接頭，應(yīng)當(dāng)盡量采用能量集中、功率大的能源,有時(shí)也

5、可采用預(yù)熱等工藝措施. （3）鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼和低合金鋼的兩倍。鋁凝固時(shí)的體積收縮率較大，焊件的變形和應(yīng)力較大,因此,需采取預(yù)防焊接變形的措施。鋁焊接熔池凝固時(shí)容易產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂紋及較高的內(nèi)應(yīng)力。生產(chǎn)中可采用調(diào)整焊絲成分與焊接工藝的措施防止熱裂紋的產(chǎn)生.在耐蝕性允許的情況下，可采用鋁硅合金焊絲焊接除鋁鎂合金之外的鋁合金。在鋁硅合金中含硅0.5時(shí)熱裂傾向較大，隨著硅含量增加，合金結(jié)晶溫度范圍變小,流動(dòng)性顯著提高，收縮率下降，熱裂傾向也相應(yīng)減小.根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)含硅5%6時(shí)可不產(chǎn)生熱裂,因而采用SAlSi條(硅含量45%6）焊絲會(huì)有更好的抗裂性。另外常采用加入變質(zhì)劑Ti、Zr

6、、V、B等產(chǎn)生包晶反應(yīng),形成難熔的化合物，細(xì)化晶粒;限制有害雜質(zhì)的含量。 (4)鋁對(duì)光、熱的反射能力較強(qiáng)，固、液轉(zhuǎn)態(tài)時(shí)，沒有明顯的色澤變化，焊接操作時(shí)判斷難。高溫鋁強(qiáng)度很低，支撐熔池困難，容易焊穿。 （5）鋁及鋁合金在液態(tài)能溶解大量的氫,固態(tài)幾乎不溶解氫.在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中，氫來不及溢出，極易形成氫氣孔?；≈鶜夥罩械乃?、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊縫中氫氣的重要來源。因此，對(duì)氫的來源要嚴(yán)格控制，以防止氣孔的形成。 （6）焊接接頭的耐蝕性一般都低于母材,熱處理強(qiáng)化鋁合金（如硬鋁）接頭的耐蝕性能的降低尤其明顯。接頭組織越不均勻，越易降低耐蝕性.焊縫金屬的純度和致密性也

7、是影響接頭耐蝕的因素之一，雜質(zhì)較多，晶粒粗大以及脆性相（如FeAl3）析出等，耐蝕性就會(huì)明顯下降，不僅產(chǎn)生局部的表面腐蝕。而且經(jīng)常出現(xiàn)晶間腐蝕。對(duì)于鋁合金,焊接應(yīng)力更是影響耐蝕性的敏感因素。 (7）時(shí)效強(qiáng)化鋁合金，無論是在退火狀態(tài)下還是時(shí)效狀態(tài)下焊接，焊后不經(jīng)過熱處理，其接頭強(qiáng)度均低于母材.所有時(shí)效強(qiáng)化的鋁合金，焊后不論是否經(jīng)過時(shí)效處理，其接頭塑性均未能達(dá)到母材的水平。對(duì)于熔合區(qū)，非時(shí)效強(qiáng)化鋁合金的主要問題是晶粒粗化而降低塑性,在時(shí)效強(qiáng)化鋁合金焊接時(shí)，除了晶粒粗化,還可能因晶界液化而產(chǎn)生顯微裂紋，所以熔合區(qū)的變化主要是惡化塑性. （8） 鋁為面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)體，加熱與冷卻過程中沒有相

8、變，焊縫晶粒易粗大，不能通過相變來細(xì)化晶粒。 (9）合金元素易蒸發(fā)、燒損，使焊縫性能下降.二、焊接方法的選擇幾乎各種焊接方法都可以用于焊接鋁及鋁合金，但是鋁及鋁合金對(duì)各種焊接方法的適應(yīng)性不同，各種焊接方法有其各自的應(yīng)用場(chǎng)合.氣焊和焊條電弧焊方法，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。氣焊可用于對(duì)焊接質(zhì)量要求不高的鋁薄板及鑄件的補(bǔ)焊.焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補(bǔ)焊。惰性氣體保護(hù)焊(TIG或MIG）方法是應(yīng)用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可采用鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可采用鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體保護(hù)焊、熔化極氣體保護(hù)焊、脈沖熔化極氣體保護(hù)焊。熔化極氣體保護(hù)焊、脈沖熔化極氣體

9、保護(hù)焊應(yīng)用越來越廣泛（氬氣或氬/氦混合氣),綜合各項(xiàng)因素，本次設(shè)計(jì)采用MIG焊焊接。3、 MIG焊工作原理及工藝特點(diǎn)1、工作原理1.1電焊機(jī)工作原理介紹 電焊機(jī)實(shí)際上就是具有下降外特性的變壓器，將220V和380V交流電變?yōu)榈蛪旱闹绷麟?，電焊機(jī)一般按輸出電源種類可分為兩種,一種是交流電源的；一種是直流電的。直流的電焊機(jī)可以說也是一個(gè)大功率的整流器，分正負(fù)極，交流電輸入時(shí)，經(jīng)變壓器變壓后，再由整流器整流,然后輸出具有下降外特性的電源，輸出端在接通和斷開時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的電壓變化，兩極在瞬間短路時(shí)引燃電弧，利用產(chǎn)生的電弧來熔化電焊條和焊材，冷卻后來達(dá)到使它們結(jié)合的目的。焊接變壓器有自身的特點(diǎn)，外特性就

10、是在焊條引燃后電壓急劇下降的特性。1。2電焊機(jī)的特點(diǎn) 焊接由于靈活簡(jiǎn)單方便牢固可靠，焊接后甚至與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)廣乏用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，如航空航天，船舶，汽車。 熔化極惰性氣體保護(hù)焊（英文簡(jiǎn)稱MIG）的焊接區(qū)通常采用惰性氣體氬（Ar)、氦（He）或氬與氦的混合氣體保護(hù)。這類惰性氣體不與液態(tài)金屬發(fā)生冶金反應(yīng)，只起嚴(yán)密包圍焊接區(qū)（電弧、焊絲端頭、熔滴、熔池金屬和臨近熔池的母材金屬），使之與空氣隔離的作用.由于電弧是在惰性氣氛中燃燒的，焊絲端頭也在惰性氣體中熔化過渡，所以電弧燃燒穩(wěn)定,熔滴過渡平穩(wěn)、安定、無激烈飛濺。2、工藝特點(diǎn)2.2電焊機(jī)的特點(diǎn) 焊接靈活簡(jiǎn)單方便牢固可靠，焊接后甚至與母材同等強(qiáng)度的

11、優(yōu)點(diǎn)廣乏用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，如航空航天，船舶,汽車。 （1)電焊機(jī)優(yōu)點(diǎn):電焊機(jī)使用電能源,將電能瞬間轉(zhuǎn)換為熱能,電很普遍,電焊機(jī)適合在干燥的環(huán)境下工作,不需要太多要求，因體積小巧，操作簡(jiǎn)單，使用方便,速度較快，焊接后焊縫結(jié)實(shí)等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，特別對(duì)要求強(qiáng)度很高的制件特實(shí)用，可以瞬間將同種金屬材料（也可將異種金屬連接，只是焊接方法不同）永久性的連接，焊縫經(jīng)熱處理后，與母材同等強(qiáng)度，密封很好，這給儲(chǔ)存氣體和液體容器的制造解決了密封和強(qiáng)度的問題。 (2)電焊機(jī)缺點(diǎn):電焊機(jī)在使用的過程中焊機(jī)的周圍會(huì)產(chǎn)生一定的磁場(chǎng)，電弧燃燒時(shí)會(huì)向周圍產(chǎn)生輻射,弧光中有紅外線,紫外線等光種，還有金屬蒸汽和煙塵等有害物

12、質(zhì)，所以操作時(shí)必須要做足夠的防護(hù)措施。焊接不適合于高碳鋼的焊接,由于焊接焊縫金屬結(jié)晶和偏析及氧化等過程，對(duì)于高碳鋼來說焊接性能不良,焊后容易開裂,產(chǎn)生熱裂紋和冷裂紋。低碳鋼有良好的焊接性能，但過程中也要操作得當(dāng)，除銹清潔方面較為煩瑣，有時(shí)焊縫會(huì)出現(xiàn)夾渣裂紋氣孔咬邊等缺陷,但操作得當(dāng)會(huì)降低缺陷的產(chǎn)生。3、 MIG焊設(shè)備 MIG焊設(shè)備包括焊接電源，控制系統(tǒng),送絲系統(tǒng)，焊槍,供氣系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)等部分。3。1焊接電源 6156鋁板對(duì)接焊,采用NBA-400半自動(dòng)氬弧焊機(jī)。輸入電壓380V，3相，空載電壓65V，額定輸出電流400A，額定負(fù)載持續(xù)率60%,工作電壓15-42V，焊絲直徑1。6mm。3。

13、2控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由基本控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)組成?；究刂葡到y(tǒng)包括：焊接電源輸出調(diào)節(jié)系統(tǒng)，送絲速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，小車或工作臺(tái)行走速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和氣流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。他們的作用是在焊前或焊接過程中調(diào)節(jié)電流、電壓、送絲速度、焊接速度和氣流量的大小的。3。3送絲系統(tǒng) 送絲系統(tǒng)通常由送絲機(jī)、送絲軟管、焊絲盤組成。 這里取送絲速度730890cm/min，推拉式送絲。3。4焊槍 熔化極氣體保護(hù)焊的焊槍分為半自動(dòng)焊槍和自動(dòng)焊槍兩種。在焊槍內(nèi)部裝有導(dǎo)電嘴.為保證電接觸可靠,可采用適合于不同焊絲尺寸，類型和材料的紫銅導(dǎo)電嘴。3.5供氣系統(tǒng) 供氣系統(tǒng)通常與鎢極氬弧焊相似，由氣源(高壓氣瓶），氣體減壓閥，氣體流量計(jì)

14、,電磁氣閥和軟管等組成，氣體減壓閥將高壓氣瓶中的氣體壓力將至焊接所要求的壓力，氣體流量計(jì)用來調(diào)節(jié)和標(biāo)示氣體流量大小,電磁氣閥用以控制保護(hù)氣體的通斷。這里采用100Ar作為保護(hù)氣體,氣體流量2024L/min。3。6水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)主要用來冷卻焊接電纜，焊槍和鎢棒。焊接電流通過導(dǎo)電嘴等部件時(shí)產(chǎn)生的電阻熱和電輻射熱在一起，會(huì)使焊槍發(fā)熱，當(dāng)焊接電流小于150A時(shí)不需要水冷；當(dāng)焊接電流大于150A時(shí)需要使用水冷式焊槍，這里采用水冷.四、焊接工藝參數(shù) 焊接工藝參數(shù)主要有焊接電流、焊絲直徑、電弧電壓、焊接速度、焊接接頭位置、焊接道次、保護(hù)氣體流量。某一參數(shù)的影響是在其他的參數(shù)給定的條件下的表現(xiàn)。實(shí)際各參數(shù)

15、之間是互相關(guān)聯(lián)的，改變某一個(gè)參數(shù)就要求同時(shí)改變另一個(gè)或另一些參數(shù)，才能獲得改變參數(shù)所期望獲得的效果.1. 焊接電流 MIG焊時(shí)焊接電流主要取決于零件厚度，主要與“焊絲的熔化速度”及“母材的熔深"有關(guān)。焊接電流越大送絲速度增加,在同一焊接電流時(shí)，焊絲直徑約小熔化越快。當(dāng)焊接電流增大時(shí)，焊縫寬度、熔深以及焊防余高都有增大的傾向。 根據(jù)實(shí)際情況去焊接電流240290A，焊絲直徑1.6mm，送絲速度730890cm/min，選用焊絲SAlSi-1,牌號(hào)HS311。表3 焊絲成分合金元素FeCuMnMgZnTiSiAl成分占比%0。800。300.050。050.100.204。5-6。0余量

16、2. 電弧電壓 電弧電壓主要與“電弧長(zhǎng)度”以及“熔深的狀態(tài)"有關(guān).根據(jù)實(shí)際情況取電弧電壓為2528V。3. 焊接速度 焊接速度主要與“溶深狀態(tài)”(焊縫寬度、熔化深度以及余高）有關(guān)，取焊接速度為4560cm/min。4. 焊槍操作 MIG焊接時(shí)焊槍的移動(dòng)方向一般為“前進(jìn)法”。這是為了避免將空氣卷入保護(hù)氣體中，從而得到健全穩(wěn)定的電弧。特別是要使用電弧的清潔作用的鋁的焊接時(shí)一定要使用前進(jìn)法.5. 焊前準(zhǔn)備5.1坡口制備對(duì)接板厚為8mm，開V型坡口坡口角度為60°，鈍邊為2mm，對(duì)口間隙1mm。表4 焊接工藝參數(shù)板厚/mm坡口形式焊接位置焊道順序焊接規(guī)范焊絲氬氣流量L/min電流/

17、A電壓/V焊接速度cm/min直徑/mm送絲速度cm/min8V型水平122402902528V45601。673089020245.2焊前清理工件焊接邊緣和焊絲表面的氧化膜、油等臟物 ,在焊前必須清除干凈 ，否則會(huì)引起氣孔、夾渣等缺陷，使焊縫的性能降低.清理的方法有兩種：(1）機(jī)械清理法：用風(fēng)動(dòng)鋼絲輪或鋼絲刷、細(xì)砂紙清理,直到露出金屬光澤為止.(2）化學(xué)清潔法：將焊接邊緣和焊絲放入30硝酸水溶液中，浸蝕23分鐘,然后在流動(dòng)的冷水中用潔凈的布或棉紗擦干凈. 5.3預(yù)熱 為了消除氣孔 ，保證焊縫根部可靠的熔合和焊透 ，提高焊接速度,減少氬氣消耗量 ,焊件必須預(yù)熱，板厚小于3毫米時(shí)，預(yù)熱溫度為 1

18、50300；板厚大于3毫米時(shí),預(yù)熱溫度350500;預(yù)熱溫度過高,不僅惡化勞動(dòng)條件，而且使焊接熱影響區(qū)擴(kuò)大,降低焊接接頭的機(jī)械性能。5.4焊接道次焊接道次主要取決于零件厚度、接頭形式、坡口尺寸及結(jié)構(gòu)和材料特性。此外每個(gè)道次的熔池體積較小,也有利于氫氣泡在熔池凝固前逸出.相鄰兩焊道內(nèi)殘存的氣孔巧合相連而形成的通孔的機(jī)率不是很大。因此多道焊較有利于保證氣密性，防止?jié)B漏。通過查表這里適合用兩道次焊縫，并且焊前加墊板。5、 焊接注意事項(xiàng)1. 焊接工作場(chǎng)地必須備有防火設(shè)備，如滅火器，消防栓等。氬弧焊工作場(chǎng)地要有良好的自然通風(fēng)和固定的機(jī)械通風(fēng)裝置，減少氬弧焊有害氣體和金屬粉塵的危害。2. 熔化極氬氣保護(hù)焊

19、機(jī)應(yīng)放在干燥通風(fēng)處，嚴(yán)格按照使用說明操作。3. 應(yīng)經(jīng)常檢查焊槍冷卻水系統(tǒng)的工作情況，發(fā)現(xiàn)堵塞或泄漏時(shí)應(yīng)即刻解決，防止燒壞焊槍和影響焊槍質(zhì)量。4. 焊接人員離開工作場(chǎng)所或焊機(jī)不使用時(shí),必須切斷電源。5. 氬弧焊機(jī)高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)會(huì)使人產(chǎn)生一定的頭暈,疲乏。因此焊接時(shí)應(yīng)盡量減少高頻電磁場(chǎng)作用的時(shí)間，引燃電弧后立即切斷高頻電源.6. 焊接時(shí)，紫外線強(qiáng)度很大，易引起電光性眼炎,電弧灼傷，同時(shí)產(chǎn)生臭氧和氮氧化合物刺激呼吸道。因此，焊工操作時(shí)應(yīng)穿白帆布工作服，戴好口罩,面罩及防護(hù)手套，腳蓋等。為了防止觸電，應(yīng)在工作臺(tái)附近地面覆蓋絕緣橡皮,工作人員應(yīng)穿絕緣膠鞋。六、 外觀檢驗(yàn)外觀檢驗(yàn)主要包括焊縫平

20、直度偏差、厚度及余高的檢查;表面裂紋檢查；咬邊檢查；焊接件或產(chǎn)品的幾何尺寸檢查，包括形狀及變形量是否超過技術(shù)規(guī)程的規(guī)定等。該過程以目視檢查實(shí)現(xiàn).目視檢查用于檢查堆焊層外觀和尺寸,如用低倍放大鏡，尺寸計(jì)量工具等。通常要檢查的是焊后的堆焊表面質(zhì)量（熔渣清理，飛濺清理）,表面成型質(zhì)量（表面尺寸，凸凹，余高，粗大顆粒等)，表面有無各類裂紋或峭皮。其最基本的外形尺寸要均勻，堆焊層與基體金屬之間應(yīng)平滑過渡，基體無變形，屬于初步檢查.七、無損檢測(cè)無損檢測(cè)的目的是檢查焊縫的表面與內(nèi)部裂紋，夾雜、氣孔、未熔合和未焊透等工藝性缺陷。無損檢測(cè)一般都安排在外觀檢測(cè)之后進(jìn)行，由于本焊接工藝易于出現(xiàn)裂紋，所以可以用超聲波

21、探傷。 第二部分 夾具設(shè)計(jì)一、夾具設(shè)計(jì)的目的意義及要求 焊接工裝夾具是將焊件準(zhǔn)確定位并夾緊，用于裝配和焊接的工藝裝備.在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，把用來裝配進(jìn)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。 對(duì)焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)要求： 1）焊接工裝夾具應(yīng)動(dòng)作迅速，操作方便，操作位置應(yīng)處在工人容易接近，最宜操的部位。 2）焊接工裝夾具應(yīng)有足夠的裝配焊接空間，不能影響焊接操作和焊工觀察，不妨礙焊件的裝卸,所有的定位原件和夾緊裝置應(yīng)與焊道保持適當(dāng)距離或者布置在焊件的下方和側(cè)面.夾緊機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件應(yīng)能夠伸縮或轉(zhuǎn)位。 3）夾緊可靠

22、，剛性適當(dāng)，夾緊時(shí)不破壞焊件的定位位置和幾何形狀，夾緊后不使焊件松動(dòng)滑移，又不使焊件的拘束度過大，產(chǎn)生較大的應(yīng)力。 4）為了保證使用安全，應(yīng)設(shè)置必要的安全連鎖保護(hù)裝置. 5)夾緊時(shí)不應(yīng)損壞焊件的表面質(zhì)量，夾緊薄件和軟質(zhì)材料的焊件時(shí)，應(yīng)限制夾緊力，或者對(duì)壓頭行程限位,加大壓頭接觸面積，添加鋁銅襯墊等措施。 6）接近焊接部位的夾具，應(yīng)考慮操作手把的隔熱和防止焊接飛濺對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)和定位器表面的損傷。 7）夾具的施力點(diǎn)應(yīng)位于焊件的支撐處或者布置在靠近支撐的地方，要防止支撐反力與夾緊力，支撐反力與重力形成力偶。 8）注意各種焊接方法在導(dǎo)熱導(dǎo)電隔磁絕緣等方面對(duì)夾具提出的特殊要求。二、定位該工件屬于簡(jiǎn)單型工件

23、，同時(shí)夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于安裝，所以通過定位塊和工具尺的測(cè)量以及家具的自身機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)來對(duì)工件進(jìn)行定位.1、 確定定位基準(zhǔn)一個(gè)零件的定位基準(zhǔn)或待裝部件用的組裝基準(zhǔn)，可按照以下原則：（1） 當(dāng)零部件既有曲面又有平面時(shí)，優(yōu)先選擇平面作為主要定位基準(zhǔn)面，如果都是平面,選擇其中最大的平面作為主定位基準(zhǔn)或組裝基準(zhǔn)面。（2） 應(yīng)當(dāng)選擇；零部件窄而長(zhǎng)的表面作為定位基準(zhǔn)，窄而短表面作為止推定位基準(zhǔn).（3） 應(yīng)盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以保證必要的定位精度。（4） 盡量利用零件上經(jīng)過機(jī)械加工的表面或孔作為定位基準(zhǔn)?；蛘咭陨系拦ば虻亩ㄎ换鶞?zhǔn)作為本工序的定位基準(zhǔn)。2、 定位器結(jié)構(gòu)及其布局定位基準(zhǔn)確定后，結(jié)合基準(zhǔn)構(gòu)

24、造形狀，表面狀況，限制工件自由度的數(shù)目、定位誤差的大小，以及堵住支承的合理使用等設(shè)計(jì)定位器。3、 定位器材料和技術(shù)要求定位器本身質(zhì)量要高,其材料、硬度、尺寸公差及表面粗糙度要符合要求，裝入夾具后強(qiáng)度和剛性要好。根據(jù)實(shí)際情況，在本設(shè)計(jì)中采用支撐板作為定位裝置，尺寸規(guī)格高度H=8mm，長(zhǎng)度L=60mm，寬度B=14mm,雙孔，孔徑為5.5mm、10mm。三、夾具設(shè)計(jì) 夾具體是在夾具上安裝定位器和夾緊機(jī)構(gòu)以及承受焊件質(zhì)量的部分。各種焊接定位設(shè)備上的工作臺(tái)以及裝焊車間里的各種固定式平臺(tái),就是通用的夾具體。在其臺(tái)面上開有安裝槽、孔，用來安放和固定各種定位器和夾緊機(jī)構(gòu)。在批量生產(chǎn)中使用的專用夾具體，是根據(jù)

25、焊件形狀、尺寸、定位及夾緊要求，裝配施焊工藝等專門設(shè)計(jì)的。對(duì)夾具體的要求如下：（1)足夠的強(qiáng)度和剛度。(2)便于實(shí)施裝配和焊接作業(yè)。(3）能方便地卸下裝焊好的焊件. （4）必要的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、導(dǎo)水、導(dǎo)氣及通風(fēng)條件。(5）易于清除焊渣、銹皮等污物。(6)有利于定位器、夾緊機(jī)構(gòu)位置的調(diào)節(jié)與補(bǔ)償。（7）必要時(shí)應(yīng)具有反變形的功能。1. 夾緊力的計(jì)算 對(duì)板材的圓形鼓包，如圖，可看成周邊固定的板材在均布載荷q作用下所形成的彎曲板,其中心撓度 F=qr4/（64C)式中 q-均布載荷，且q=F/r² F-作用在板材上的壓力 r-鼓包半徑 C-板材的圓柱剛度 E-板材的彈性模量 板材厚度 -

26、板材的泊松比,取=0.3將q值和C值代入后,經(jīng)變換得F=18fE³/r²若通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得板材變形后得f、r值,即可計(jì)算出F值，此值就是所需的夾緊力。若夾緊后應(yīng)力超過屈服點(diǎn),此式的應(yīng)用便失去了意義。為此還要驗(yàn)算板材鼓包中心應(yīng)力為 =0。15F/²最后得到=2.8fE/r薄板的鼓包變形根據(jù)鼓包實(shí)測(cè)尺寸算出班中應(yīng)力值。若該盈利超過屈服點(diǎn)s，則此時(shí)夾緊力Fs可利用式=2。8fE/r并將置換成s后得到Fs=s²/0。15在實(shí)際夾緊裝置上，按上式算出的夾緊力并不是均勻地分布在整個(gè)鼓包上，而是分布在沿被焊坡口長(zhǎng)約鼓包直徑的兩段平行線上，此時(shí)，可近似認(rèn)為每單位坡口長(zhǎng)度的計(jì)

27、算夾緊力同理，若s，則每單位坡口長(zhǎng)度計(jì)算載荷為在本篇課程設(shè)計(jì)中，兩塊鋁合金板材對(duì)接焊接，已知厚度=10（8。12）mm,彈性模量E=69000MPa,對(duì)接焊后出現(xiàn)鼓包如圖14所示,r=120mm,f=4（3.2,4.8）,為防止產(chǎn)生此種變形，我們可以求出單位坡口長(zhǎng)度兩邊所需施加的夾緊力。按式(1-5）先算出板中可能出現(xiàn)的應(yīng)力=2。8fE/r²=429.3N 由于該值大于板材的屈服強(qiáng)度，故按照式（18)計(jì)算單位坡口長(zhǎng)度的夾緊力 Fds=Fs/4r=s²/(0.6r)=106.67N2. 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)利用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊工件的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。這類夾

28、緊機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠,通用性強(qiáng)，即可獨(dú)立使用，也可以安裝在夾具上和定位器配合使用，所以在焊接生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，其缺點(diǎn)是夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力.由于本次焊接設(shè)計(jì)采用鋁合金平板對(duì)接焊，焊接結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，故選用螺栓夾緊機(jī)構(gòu).2.1螺旋夾緊件的基本構(gòu)造螺旋夾緊件已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)件，只有在特殊需要時(shí)才自行設(shè)計(jì)。它有兩種基本形式：一種是螺釘夾緊件，一種是螺母夾緊件。螺釘夾緊機(jī)構(gòu)圖為簡(jiǎn)單螺釘夾緊機(jī)構(gòu),圖（a）中由于螺釘腳部與工件接觸，易引起工件壓傷，且夾緊力集中，易引起不允許的變形，為保護(hù)工件不被壓傷，往往在下面裝上壓塊，如圖(b)所示.壓塊作用是防止在旋緊螺桿時(shí)帶動(dòng)工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并避免螺桿頭部直接與

29、工件接觸而造成壓痕，同時(shí)也可增大與工件的接觸面積，使夾緊更可靠。2.2螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的工作性能 螺旋夾緊時(shí)，其受力分析如圖所示。螺桿可認(rèn)為是繞在圓柱體上的一個(gè)斜面，螺母看成是斜面上一個(gè)滑塊A,因此其夾緊力可根據(jù)楔的工作原理來計(jì)算。 螺旋夾緊受力分析外加力為FQ，手柄長(zhǎng)度為L(zhǎng)，螺紋平均半徑為r0則可求出滑塊水平力Fx，即 FQL=Fxr0 Fx=FQL/r0夾緊力Fj、斜面反作用力FN和水平力Fx處于平衡狀態(tài),可得 Fx=Fjtan根據(jù)平衡條件，可求出夾緊力 Fj=FQL/r0tan（+1）式中 Fj-夾緊力 FQ-手柄上的作用力 L-手柄的臂長(zhǎng) r0-螺紋的平均半徑 -螺紋升角 1-螺母與螺桿間

30、摩擦角（實(shí)際可取8°30）對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)三角螺紋,升角都不大于3°30，遠(yuǎn)比摩擦角1要小，故可保證自鎖。 使用力臂L=14d0的標(biāo)準(zhǔn)扳手,若取=3°，1=8°30，代入以上公式可得 Fj=140FQ可見螺紋夾緊力是很大的,這是其他簡(jiǎn)單加緊件所不及的。但當(dāng)螺紋端部位平端面或用螺母夾緊形式時(shí)，還必須考慮其旋轉(zhuǎn)接觸面間的摩擦力矩?fù)p失,此時(shí)夾緊力的計(jì)算公式為 Fj=FQ/r0tan（+1)+rtan2式中 2-螺桿端部與工件（或壓塊）間的摩擦力（可取tan2=0.15）； r-摩擦力矩的當(dāng)量半徑(mm)。當(dāng)量半徑 r與接觸處的形狀有關(guān)。如圖所示，當(dāng)平面接觸時(shí)， r=2r/3; 當(dāng)圓環(huán)面接觸時(shí),r=1.25r。通過計(jì)算得到Fmax=63960N，采用6個(gè)螺栓，則單個(gè)夾緊力為10660N。單個(gè)手柄原始作用力FQ=76N,手柄長(zhǎng)度240mm。用上述條