《焊接工裝設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

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1、工裝：在機(jī)械加工、產(chǎn)品檢驗(yàn)、裝配和焊接等工藝過(guò)程中，使用大量的工藝裝備，簡(jiǎn)稱工裝，用以安裝加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。 焊接工裝：焊接工藝裝備就是在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的裝配與焊接過(guò)程中起配合及輔助作用的夾具、機(jī)械裝置或設(shè)備的總稱，簡(jiǎn)稱焊接工裝。其中夾具主要包括定位器、夾緊器、夾具體等；機(jī)械裝置或設(shè)備主要包括焊件變位機(jī)、焊接操作機(jī)、焊工升降臺(tái)等。,應(yīng)用： 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(shè)計(jì)的，屬于非標(biāo)準(zhǔn)裝置，需要根據(jù)本廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件和實(shí)際需要自行設(shè)計(jì)制造或者外協(xié)定做。焊接工裝設(shè)計(jì)是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的重要內(nèi)容之一，也是焊接生產(chǎn)工藝設(shè)

2、計(jì)的主要任務(wù)之一。因此，焊接工藝人員應(yīng)掌握有關(guān)工裝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。通常在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，提出所需要的工裝類型、結(jié)構(gòu)草圖和簡(jiǎn)要說(shuō)明(例如裝配焊接順序、焊接變形預(yù)防或減小措施、焊接速度和焊接電流回路等)。在此基礎(chǔ)上由工裝設(shè)計(jì)人員完成詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和零件設(shè)計(jì)及全部圖樣。如果設(shè)計(jì)者對(duì)焊接工藝過(guò)程生疏，往往設(shè)計(jì)的工裝夾具適用性較差，甚至不能滿足生產(chǎn)要求。事實(shí)表明，為了使設(shè)計(jì)的工裝適用性良好，通常由工藝工程師來(lái)主持設(shè)計(jì)或親自參與設(shè)計(jì)。,一.焊接工裝的作用 1.保證和提高焊接產(chǎn)品的質(zhì)量。 采用工裝夾具，可以保證裝配定位焊時(shí)各零件正確的相對(duì)位置，可以防止或減少工件的焊接變形。尤其是批量生產(chǎn)時(shí)，可以穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量

3、，減少焊件尺寸偏差，保證產(chǎn)品的互換性。 2.提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低制造成本; 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，除了采用自動(dòng)化焊接工藝外，還要采用先進(jìn)的裝配工藝，采用機(jī)械化和自動(dòng)化程度高的工裝夾具。 3.減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障安全生產(chǎn)。,二. 焊接工裝的分類 ： 焊接結(jié)構(gòu)種類繁多，形狀尺寸各異，生產(chǎn)工藝過(guò)程和要求也各不相同，相應(yīng)的工藝裝備在形式、工作原理及技術(shù)要求上也有很大差別。 (1) 裝配用工藝裝備 這類工裝主要任務(wù)是按產(chǎn)品圖樣和工藝上的要求，把焊件中各零件或部件的相互位置準(zhǔn)確地固定下來(lái)，只進(jìn)行定位焊，而不完成整個(gè)焊接工作。這類工裝通常稱為裝配定位焊夾具,也叫暫焊夾具，它包括各種定位器、壓夾器、推拉裝置、組合夾

4、具和裝配胎架。 (2) 焊接用工藝裝備 這類工裝專門用來(lái)焊接已點(diǎn)固好的工件。例如，移動(dòng)焊機(jī)的龍門式、懸臂式、可伸縮懸臂式、平臺(tái)式、爬行式等焊接機(jī)；移動(dòng)焊工的升降臺(tái)等。 (3) 裝配焊接工藝裝備 在這類工裝上既能完成整個(gè)焊件的裝配又能完成焊縫的焊接工作。這類工裝通常是專用焊接機(jī)床或自動(dòng)焊接裝置，或者是裝配焊接的綜合機(jī)械化裝置，如一些自動(dòng)化生產(chǎn)線。,第一節(jié)工件的定位原理,一、六點(diǎn)定位原理 剛體自由度： 一個(gè)剛體在空間直角坐標(biāo)系中具有六個(gè)自由度，p4如圖1-1所示，沿X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度和繞X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。即 分別表示沿X 軸、Y 軸、Z 軸的移動(dòng)自由度和軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自

5、由度。當(dāng)工件的六個(gè)自由度未加限制時(shí)，它在空間的位置是不確定的。要使工件的位置按照一定的要求確定下來(lái)，就必須將它的某些自由度或全部自由度加以限制。所謂工件的定位，就是指工件在夾具中的位置按照一定的要求確定下來(lái)，將必須限制的自由度一一予以限制。,,二、六點(diǎn)定位原理的合理應(yīng)用 應(yīng)用六點(diǎn)定位原理分析工件在夾具中的定位問(wèn)題時(shí)，不能認(rèn)為未夾緊前工件還可以相對(duì)定位元件反方向運(yùn)動(dòng)而判斷其自由度未被限制。在分析支承點(diǎn)起定位作用時(shí)，不應(yīng)考慮力的影響，因?yàn)槲覀冋f(shuō)工件在某個(gè)方向上的自由度被限制，是指工件在該方向上有了確定的位置，并不是指工件在受到使它脫離支承點(diǎn)的外力時(shí)也不運(yùn)動(dòng)，使工件在外力作用下也不運(yùn)動(dòng)的是夾緊的結(jié)

6、果，定位和夾緊是兩個(gè)概念，不能混淆。 1 全定位與準(zhǔn)定位 全定位：工件的六個(gè)自由度全部被限制而在夾具中占有完全確定的位置，這種定位方式稱為全定位或完全定位。,2. 過(guò)定位與欠定位 過(guò)定位： 兩個(gè)或兩個(gè)以上定位支承點(diǎn)重復(fù)限制同一個(gè)自由度，這種定位方式稱為重復(fù)定位或過(guò)定位。 實(shí)例1：p5圖1-5 。以A、B兩端面為定位基準(zhǔn)，過(guò)定位使工件定位精度 受影響，定位不確定或使定位件產(chǎn)生變形，一般情況應(yīng)避免。,圖1-5 過(guò)定位示例,過(guò)定位的優(yōu)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)是使定位不確定或使定位件產(chǎn)生變形， 優(yōu)點(diǎn)是可增強(qiáng)剛度。 為減小或消除重復(fù)定位所造成的不良后果，可采取以下措施： （1）改進(jìn)定位件的結(jié)構(gòu)，避免重復(fù)定位。

7、 （2）提高工件定位基準(zhǔn)和相應(yīng)定位工作表面之間的位置精度，以減少干涉引起的不良后果。重復(fù)定位雖然一般應(yīng)當(dāng)避免，但在設(shè)計(jì)工裝夾具時(shí)，對(duì)剛性差的工件，為了提高工件與定位元件的接觸剛度，防止工件變形，常有意識(shí)地采用重復(fù)定位，同時(shí)采取相應(yīng)的工藝措施. 欠定位：工件實(shí)際限制的自由度數(shù)少于該工序加工要求所必須限制的自由度數(shù)。,第二節(jié)定位方法及定位器,一、關(guān)于基準(zhǔn)的概念 基準(zhǔn)：基準(zhǔn)又叫基準(zhǔn)面，它是一些點(diǎn)、線、面的組合，用它們來(lái)決定同一零件的另外一些點(diǎn)、線、面的位置或者其他零件的位置?？煞譃? (1) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)，它是以決定零件在整個(gè)結(jié)構(gòu)或部件中相對(duì)位置的點(diǎn)、線、面的總稱。 (2)

8、工藝基準(zhǔn) 在工藝過(guò)程中采用的基準(zhǔn)，它是加工裝配過(guò)程中用來(lái)進(jìn)行定位、安裝零件位置的點(diǎn)、線、面。 工藝基準(zhǔn)又可分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)。 工序基準(zhǔn)：工序圖上用來(lái)確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀和位置的基準(zhǔn)。 定位基準(zhǔn)：零件在夾具中定位時(shí)所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。,測(cè)量基準(zhǔn)：在加工裝配過(guò)程中用以檢查零件位置或工藝尺寸所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。 實(shí)踐中：工件在夾具中的定位，是通過(guò)工件上的定位基準(zhǔn)與定位器的工件表面接觸或配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在設(shè)計(jì)夾具時(shí)首先應(yīng)根據(jù)工件的形狀選擇合理的基準(zhǔn)，盡量選用零件粗糙度適宜的面作為基準(zhǔn)，工件上被選作定位基準(zhǔn)的表面常有平面、外圓柱面、圓孔、圓錐面、型面等，定位

9、方法和定位器的具體結(jié)構(gòu)應(yīng)與之相適應(yīng)。 同時(shí)又要使一個(gè)基準(zhǔn)具有多種用途以減少基準(zhǔn)的數(shù)量，從而簡(jiǎn)化夾具的機(jī)構(gòu)，因此在選擇基準(zhǔn)時(shí)常常將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位、裝配和測(cè)量基準(zhǔn)，即遵循基準(zhǔn)重合原則。,二、工件以平面定位 工件以平面作為定位基準(zhǔn)，是生產(chǎn)中常見的定位方式之一，常用的定位器有擋塊、支承釘、支承板等。 1. 擋塊 擋塊分受力擋塊和不受力擋塊兩種。受力擋塊承受工件的部分重力或夾緊力，以及焊接應(yīng)力等，設(shè)計(jì)時(shí)可按零件的厚度加固，擋塊與工件接觸線的長(zhǎng)度應(yīng)大于被定件零件厚度的1倍，其高度則不應(yīng)低于被定件零件截面的重心線。 擋塊的各種形式：p9圖1-9,固定擋塊,可拆擋塊,固定的螺栓擋塊,鉸接式可退出擋塊

10、,2. 支承釘和支承板 固定支承釘：p10圖1-11下圖為三種固定支承釘（GB/T2226），其中A型為平頭，多用于定位基準(zhǔn)光滑的工件；B型為圓頭，用于未經(jīng)機(jī)械加工的平面定位；C型為花紋頭，多用于未加工的零件側(cè)面定位。,A型 B型 C型,支承板：p10圖1-11 ,下圖為支承板（GB/T2236），多用于已經(jīng)機(jī)械加工的平面定位，A型用于側(cè)面或頂面定位，B型帶有斜槽，便于清理積屑和臟物，宜作底面定位。,A型,B型,三、工件以圓孔定位 常用的定位器有定位銷、定位插銷和襯套式定位器。 1 .定位銷 標(biāo)準(zhǔn)化定位銷：p11圖1-14,下圖所示定位銷均已標(biāo)準(zhǔn)化，主要用于直徑在50 mm以

11、下的中小孔定位，每種定位銷有圓柱銷和削邊銷兩種形式，根據(jù)定位銷與定位孔配合的長(zhǎng)徑比和配合長(zhǎng)度與總體尺寸的關(guān)系等，圓柱銷可限制工件的兩個(gè)或四個(gè)自由度，削邊銷可限制工作的一個(gè)或兩個(gè)自由度。,非標(biāo)準(zhǔn)定位銷：如果結(jié)構(gòu)上有特殊要求，或尺寸超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)定位銷，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)定位銷。下圖(a)為削邊錐銷，用于未加工過(guò)的孔定位，圖(b)為普通圓錐銷，用于精基準(zhǔn)定位。工件以單個(gè)圓錐定位時(shí)容易傾斜，故應(yīng)和其他定位元件組合定位。,2. 襯套式定位器 P11圖1-16下圖所示為襯套式定位器，將襯套分為上、下兩部分，下半部分固定在夾具體(旋轉(zhuǎn)軸)上，上半部分制成活動(dòng)式，向上撐開時(shí)可以頂緊和定位工件，適用于薄壁圓筒環(huán)

12、縫焊接。,3. 定位插銷 p12圖1-17 定位插銷可以設(shè)計(jì)成各式各樣的手柄，便于拔插，插銷頂端15倒角，插銷定位部分也可以制成削邊銷，減少接觸面積，下圖是定位插銷應(yīng)用實(shí)例。,四、工件以外圓柱面定位 工件以外圓柱面作為定位基準(zhǔn)，也是生產(chǎn)中常見的定位方式之一，常用的定位器有V形塊、定位套和半圓孔定位器。 1. V形塊 V形塊作為定位元件，不僅安裝工件方便，而且定位對(duì)中性好，廣泛應(yīng)用于管子、軸和小直徑圓筒節(jié)等圓柱形零件的安裝定位。 標(biāo)準(zhǔn)V形塊：p12圖1-18 V形塊在夾具體上調(diào)整好位置后用螺釘緊固并配作兩個(gè)銷孔，用兩個(gè)定位銷確定位置。V形塊兩個(gè)定位面的夾角 有60、90 和120 三

13、種。以90 應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)樗诒ＷC定位穩(wěn)定性和減少夾具的外形尺寸方面比60 和120 的都好。標(biāo)準(zhǔn)V形塊是根據(jù)工件定位面外圓直徑來(lái)選取。,間斷型V形塊：p13圖1-19，下圖為間斷型V形塊，用于基準(zhǔn)面長(zhǎng)度較大的工件。如果兩段基準(zhǔn)面相距較遠(yuǎn)，也可以采用兩個(gè)短V形塊組裝的結(jié)構(gòu)，如圖 (c)。大型的V形塊，其基體可以和夾具本體鑄在一起，工作表面鑲上淬硬支承板，如圖 (d)。用于粗糙的基準(zhǔn)面時(shí)，工作表面長(zhǎng)度要小些，如圖(a)所示，一般為25 mm。中小型的V形塊常用20鋼制成，滲碳淬火后硬度達(dá)5560HRC，或用45鋼直接淬火到4045HRC。,a b c d,2. 定位套和半圓孔

14、定位器 定位套和半圓孔定位器都是以圓孔定位。圖(a)用于工件以端面為主要定位基準(zhǔn)時(shí)，短定位套孔只限制工件的兩個(gè)移動(dòng)自由度。圖(b)中工件以外圓柱表面為主要定位基準(zhǔn)，長(zhǎng)定位孔限制了工件四個(gè)自由度。 圖(c)所示為半圓孔定位器，上半圓起夾緊作用，下半圓孔起定位作用，下半圓孔的最小直徑應(yīng)取工件定位基準(zhǔn)外圓的最大直徑。 定位套：p14圖1-21a，b（將工件套在里面） 定位孔：p14圖1-21c,a b c,五 型面定位 定義:對(duì)于復(fù)雜外形的薄板焊接件,一般采用與工件的型面相同或相似的定位件來(lái)定位。 實(shí)例:p17 圖1-26 1-27,第三節(jié) 定位方案設(shè)計(jì)的方法與步驟,通常

15、按以下步驟設(shè)計(jì)定位方案 ： 一、確定定位基準(zhǔn)(對(duì)一產(chǎn)品) 首先應(yīng)根據(jù)工件的技術(shù)要求和所需限制的自由度數(shù)目，確定好工件的定位基準(zhǔn)。在焊接夾具上裝配的零件都不是單個(gè)的，而是許多個(gè)。整個(gè)組裝過(guò)程，就是把這許多個(gè)零件按順序逐個(gè)地在夾具上進(jìn)行定位和夾緊，待點(diǎn)固或焊接完后才形成一個(gè)部件。 一個(gè)零件的定位基準(zhǔn)或待裝部件用的組裝基準(zhǔn)，可以按下列原則去選擇：,(1) 當(dāng)在零部件的表面上既有平面又有曲面時(shí)，優(yōu)先選擇平面作為主要定位基準(zhǔn)面或組裝基準(zhǔn)面，盡量避免選擇曲面，如果各個(gè)面都是平面時(shí)，則選擇其中最大的平面作為主定位基準(zhǔn)面或組裝基準(zhǔn)面。 (2) 應(yīng)當(dāng)選擇零部件上窄而長(zhǎng)的表面作為導(dǎo)向定位基準(zhǔn)，窄而短的表面作

16、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。以產(chǎn)品圖樣上已經(jīng)規(guī)定好的定位孔或定位面作為定位基準(zhǔn)。若沒(méi)有規(guī)定時(shí)，應(yīng)盡量選擇設(shè)計(jì)圖樣上用以標(biāo)注各零件位置尺寸的基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。 (4) 盡量利用零件上經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的表面或孔等作為定位基準(zhǔn)?；蛘咭陨系拦ば虻亩ㄎ换鶞?zhǔn)作為本工序的定位基準(zhǔn)。備料過(guò)程中，沖剪和自動(dòng)氣割的邊緣以及原材料本身經(jīng)過(guò)軋制的表面都比較平整光潔，可以作為定位基準(zhǔn)。手工氣割的邊緣和手工成形的表面其精度差，一般不宜作定位基準(zhǔn)。,二、確定定位器的結(jié)構(gòu)及其布局 非常重要. 定位基準(zhǔn)確定之后，設(shè)計(jì)定位器時(shí)，應(yīng)結(jié)合基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形狀、表面狀況，限制工件自由度的數(shù)目、定位誤差的大小，以及輔助支承的合理使用等，并在兼顧夾緊方案的同時(shí)進(jìn)行分析比較，以達(dá)到定位穩(wěn)定、安裝方便、結(jié)構(gòu)工藝性和剛性好等設(shè)計(jì)要求。,