焊接工装夹具设计指导书.doc

焊接工装夹具设计指导书.doc材料成型及控制课程设计
(焊接部分——焊接工装夹具设计)
指导书
重庆大学材料学院材料成型及控制系
第一章焊接工装夹具及其在生产中的作用

焊接工装夹具就是将焊件进行准确定位和可靠夹紧,便于焊件进行装配和焊接、保证焊接结构精度方面要求的工艺装置。在现代焊接结构生产中,积极推广和使用与产品结构相适应的工装夹具,对提高产品质量,减轻焊接工人的劳动强度,加速焊接生产实现机械化、自动化进程等诸方面起着非常重要的作用。
焊接工装夹具的主要作用有以下几方面:
1)准确、可靠地定位和夹紧,可以减轻甚至取消下料和装配时的划线工作。减小制品的尺寸偏差,提高了零件的精度和互换性。
2)有效地防止和减小焊接变形。
3)使工件处于最佳的施焊位置,焊缝的成形性优良,工艺缺陷明显降低,焊接速度得以提高。
4)以机械装置取代手工装配零部件时的定位、夹紧及工件翻转等繁重工作,改善了工人的劳动条件。
5)可以扩大先进工艺方法和设备的使用范围,促进焊接结构生产机械化和自动化的综合发展。
—个完整的焊接工装夹具,一般由定位器、夹紧机构和夹具体三部分组成。夹具体(底板)起工作平台的作用,在其台面上开有安装槽、孔,用来安放和固定各种定位器和夹紧器件,有时还用于焊件的支承。其中,定位是夹具结构设计的关健问题,定位方案一旦确定,则其它组成部分的总体配置也基本随之而定。
第二章工件的定位及常用定位器
自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度,即沿Ox、Oy、Oz三个轴向的相对移动和三个绕轴的相对转动。要使工件在夹具中具有准确和确定不变的位置,则必须限制这六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位称为完全定位;工件被限制的自由度少于六个,但仍能保证加工要求的定位称为不完全定位。在焊接生产中,为了调整和控制不可避免产生的焊接应力与变形,有些自由度是不宜限制的,故可采用不完全定位的方法。在焊接夹具设计中,按加工要求应限制的自由度而没有被限制的欠定位是不允许的;而选用两个或更多的支承点限制一个自由度的方法称为过定位,过定位容易使位置变动,夹紧时造成工件或定位元件的变形,影响工件的定位精度,过定位也属于不合理设计。
根据工件的结构形式和定位要求,工件的定位基准可以是平面、圆孔内表面或圆柱外表面。对这几种表面的定位器选择如下:
一. 平面定位用定位器
以工件的平面为基准进行定位时,常采用挡铁、支承钉(板)进行定位。
表2-1中列举了几种平面定位器的结构形式及其特点与使用说明(被定位的工件用双点划线绘制出)。
,除平面定位外,也常利用挡铁对板焊结构或型钢结构的端部进行边沿定位。
①固定挡铁可采用一段型钢或一块钢板按夹具的定位尺寸直接焊接在夹具体上使用。当固定挡铁对零件的安装和拆卸都非常不便利时,应选用由螺栓或销子固定的可拆式挡铁。
②可拆挡铁为了提高其强度,在挡铁两平面间应设置加强筋。
③可退出式挡铁是为适应复杂结构的工件,经定位焊后工件能从夹具中顺利取出。
挡铁的定位方法虽简便,但定位精度不太高,所用挡铁的数量和位置,主要取决于结构形式。对于受力(重力、热应力、夹紧力等)较大的挡铁,必须保证挡铁具有足够的强度,受力挡铁与零件接触线的长度一般不小于零件接触边缘厚度的一倍。
。支承钉(板)的形式有多种。
①固定式支承钉,又分三种类型:平头支承钉用来支承已加工过的平面定位;球头支承钉用来支承未经加工粗糙不平毛坯表面或工件窄小表面的定位,此种支承钉的缺点是表面容易磨损;带花纹头的支承钉多用在工件侧面,增大摩擦系数,防止工件滑动,使定位更加稳定。固定支承钉可采用通过衬套与夹具骨架配合的结构形式,当支承钉磨损时,可更换衬套,避免因更换支承钉而损坏夹具。
②可调式支承钉,这是对于零件表面未经加工或表面精度相差较大,而又需以此平面做定位基准时选用。此类可调支承钉基本上是采用与螺母旋合的方式调整高度,适当补偿零件的尺寸误差。
③支承板定位,表2-1中支承板a构造简单,但螺纹孔易积聚灰尘使支承面不平而影响定位作用,所以适于零件的侧面和顶面定位。支承板b利于排除尘屑,适于底面定位。
表2-1 以工件的平面为基准进行定位的定位元件
名称与形式
结构简图
特点与使用说明
档
铁
固
定
式

可使工件在水平面或垂直内固定,高度不低于被定位件截面重心线,它用于单一产品且批量较大的生产中
可
拆
式
档铁直接插入夹具体或装配平台的锥孔上,不用时可以拔除(见左图),也可用螺栓固定在平台上,它适用于单件或多品种焊件的装配
可
退
出
式
通过铰链结构使档铁可绕铰链转动,当工件装上后以插销固定,装焊完成后拔出插销,退出档铁,