焊接结构制造技术与装备 作者 宗培言 第17讲－第4章 焊接结构的装配及工艺装备④4.3-2.ppt

夹紧夹具的设计
1. 装焊夹具的设计要点
正确的设计和选用夹紧夹具,可大大缩短装配和焊接的周期,减轻劳动强度,提高生产效率,保证焊件的装配和焊接质量。与相应的自动化焊接装备相配,可进一步发挥焊接装备的能力,有利于实现装配焊接的综合机械化和自动化。
根据夹紧夹具的设计原则,应对其提出如下的基本要求:
①夹紧夹具应能快装、快卸、结构简单和操作方便。
②夹紧夹具应有足够的空间,便于装配和焊接操作,易于装卸焊件。。
③夹紧机构应夹紧可靠。夹紧过程中不应使焊件移位或改变几何形状。同时不应损伤焊件的表面。
④夹紧夹具,应按焊接工艺的要求装有适当的导热、导电、隔热、隔磁和绝缘等装置,以防止各种定位块、夹紧机构对焊接过程产生不利的影响。
⑤用于大型结构的夹紧夹具,应具有足够的刚度和强度,以保证焊件的装配焊接精度。
⑥夹紧夹具上的定位块、定位器和夹紧机构,应尽量采用通用化和标准化的元件。在同一台夹具上应尽量采用同一种动力源的定位器和夹紧机构。
⑦所设计的夹紧夹具,应易于制造和组装,同时又能达到所要求的制造精度。通常夹具的制造精度应高于焊件所要求的装配精度。
⑧气动和液压夹紧夹具,应设置必要的安全保护装置,以防止误操作引起的安全事故。
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2. 装焊夹具的设计步骤
装配焊接夹具的设计大体可分为三个阶段:
第一阶段是确定设计方案;
第二阶段是设计计算;
第三阶段是绘制设计图样。
(1)确定夹具结构设计方案

1) 分析原始资料,明确设计目的与任务首先分析产品结构和技术要求,即产品的几何形状、尺寸、重量、焊缝位置、数量、工件刚度等,以确定夹具的结构形式。
2) 制定设计方案对可供选用的设计方案进行充分论证,选出其中最佳的方案后,即可对夹具进行总体设计。
①确定定位方案时,按照各个零件装配顺序及相互关系;需限制几个自由度,有无过定位和欠定位;分析定位误差是否小于工件允许误差。其次是确定定位基准和定位基面。
确定定位方式,即确定定位元件的类型、定位基准与定位基面,这就是定位方案的主要内容。
②确定夹紧方案,正确分析计算各种力,如重力、支承反力、摩擦力、惯性力、焊接残余应力及对工件的作用,考虑装配焊接对工件夹固(夹紧)的要求,确定夹紧力的方向、大小以及夹紧力的数目与作用,最后确定夹紧机构,尽量选择通用、标准夹紧机构和元件。
③确定夹具体及其他组成部分。夹具体是在上面安装定位器、夹紧器及承受工件重量的部分,它有平面型、箱型、框架型、曲轴型以及组合型等多种。
④确定各种装置的布局及夹具的整体结构。
(2)设计计算
方案确定后,即可进行诸如夹紧机构、传动系统、能源(动力)系统以及必要强度、刚度的设计计算,确定夹具必要几何形状与尺寸、能源、水、气等需求量。
(3)绘制夹具设计图
1)确定图面布置视图。
2)画出工件外形轮廓及夹具整体结构图。
3)标准尺寸和公差。
4) 绘制夹具零件图。绘出所有非标准件全部零部件图。
3. 夹紧夹具的组成
工件在夹具上的安装包括定位和夹紧两个密切联系的统一过程。为使工件在定位件上所占有的规定位置在焊接过程中保持不变,就要用夹紧装置将工件夹紧,才能保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠地接触,防止装焊过程中移动或变形。
(1)夹紧装置的组成
典型的夹紧装置如图4-29所示,可以分为以下三个部分。
1) 力源装置它是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动、液压、电动等动力装置。图4-29中的气缸便是一种力源装置。
2) 中间传力机构它是将力源产生的力传递给夹紧元件的机构,如图4-29中的斜楔。传力机构的作用有三种:改变夹紧力的方向;改变夹紧力的大小(扩力);保证夹紧的可靠性、自锁性。
3) 夹紧元件即与工件相接触的部分,它是夹紧装置的最终执行元件。
图4-28夹紧装置的组成图4-29夹紧装置组成框图
1—气缸 2—斜楔 3—滚子 4—压板 5—工件
(2)夹紧装置的基本要求
选择工件的夹紧方式,一般同选择定位方式一起考虑,有时工件的定位也是在夹紧过程中实现的,设计夹紧装置时,必须满足下列基本要求。
1) 正——夹紧时,不能破坏工件在定位元件上所获得的正确位置。为此要正确选择夹紧力的方向和作用点。
2) 牢——夹紧力的大小要适当、可靠。夹紧机构一般要有自锁作用,保证在装配焊接过程中工件不会松动,又不会使工件产生的变形和表面损伤超出技术条件的允许范围。
3) 快——夹紧装置应操作方便、安全省力,夹紧迅速,以便减轻劳动强度,缩短辅助时间,提高生产率。
4) 简——结构要力求简单、紧凑,并具