焊接工裝設(shè)計實例介紹.ppt

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焊接工裝設(shè)計實例介紹 目錄 緒論第一章工件的定位原理及定位器第二章夾緊裝置第三章焊接工裝中常用的動力裝置第四章焊接工裝設(shè)計方法第五章焊接工藝裝備實例 一 什么是焊接工裝二 焊接工裝的作用三 焊接工裝的分類四 焊接工裝的特點 緒論 一 什么是焊接工裝 在機械加工 產(chǎn)品檢驗 裝配和焊接等工藝過程中 使用著大量的工藝裝備 簡稱工裝 焊接工藝裝備就是在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的裝配與焊接過程中起配合及輔助作用的夾具 機械裝置或設(shè)備的總稱 簡稱焊接工裝 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)計的 屬于非標準裝置 沒有工裝就沒有產(chǎn)品 二 焊接工裝的作用 1 保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量 2 提高勞動生產(chǎn)率 降低制造成本 3 減輕勞動強度 保障安全生產(chǎn) 二 焊接工裝的作用 舉例 在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中 由于焊件的復(fù)雜程度不同 純焊接時間僅占產(chǎn)品全部加工時間的10 30 其余為備料 裝配及輔助工作等時間 對于梁柱結(jié)構(gòu) 裝配與翻轉(zhuǎn)工作時間占總生產(chǎn)工時的30 50 對于圓筒結(jié)構(gòu) 其壁厚16mm 長度1 5mm的縱縫自動埋弧焊的焊接時間為8min而其輔助時間為40min 即焊接時間只占裝焊總工時的17 在這種情況下 即使把焊接速度提高1倍 一般很難辦到 也只能提高生產(chǎn)率約10 如果采用高效率的焊接工裝夾具 使輔助時間減少到20min 那么勞動生產(chǎn)率就可以提高40 三 焊接工裝的分類 1 按用途分類 1 裝配用工藝裝備 2 焊接用工藝裝備 3 裝配焊接工藝裝備 2 按應(yīng)用范圍分類 1 通用焊接工裝 2 專用焊接工裝 3 柔性焊接工裝 3 按動力源分類 可分為手動 氣動 液壓 電動 磁力 真空等焊接工藝裝備 4 按焊接方法分類 可分為電弧焊工裝 電阻焊工裝 釬焊工裝 特種焊工裝等 四 焊接工裝的特點 1 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 使用過程與制造工藝相符合 2 焊件在工裝中比機加工零件在機床夾具中所受的夾持力小 而且不同零件 不同部件的夾持力也不相同 3 由于工裝往往是焊接電源二次回路的一個部分 有時為了防止焊接電流流過機件而使其燒壞 需要進行絕緣 4 焊接工裝要與焊接方法相適應(yīng) 5 薄板焊接定位要求高 第一節(jié)工件的定位原理第二節(jié)定位方法及定位器第三節(jié)定位方案設(shè)計與步驟 第一章工件的定位原理及定位器 第一節(jié)工件的定位原理 剛體的自由度一個剛體在空間直角坐標系中具有六個自由度 沿三個坐標軸X Y Z的移動自由度 和繞X Y Z三個坐標軸的轉(zhuǎn)動自由度 要使工件的位置按照一定的要求確定下來 就必須將它的某些自由度或全部自由度加以限制 第一節(jié)工件的定位原理 在實際生產(chǎn)中 分析工件在夾具定位元件上定位時 理論上可將夾具定位元件轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的定位支承點 并以此來分析具體定位元件所限制的工件自由度 一個大平面相當(dāng)于三個支承點 圖中A面相當(dāng)于三個支承點 限制了工件的三個自由度 窄長面相當(dāng)兩個支承點 如B面上兩個支承點 限制了工件兩個自由度 擋塊C面相當(dāng)于一個支承點 限制了工件最后一個自由度 第一節(jié)工件的定位原理 六點定位原理根據(jù)以上分析 用六個正確布置的支承點就可以完全限制工件的六個自由度 使工件在夾具中占有完全確定的位置 這種用支承點來分析限制工件自由度的方法 稱為六點定位原理 又稱六點定位法則或六點定則 由于這六個支承點相當(dāng)于按3 2 1的數(shù)目分布在三個相互垂直的直角坐標平面上 因此又稱為3 2 1定位原理 第一節(jié)工件的定位原理 全定位工件的六個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 第一節(jié)工件的定位原理 準定位工件在夾具中定位 如果支承點不足六個 但完全限制了按加工要求需要消除的工件自由度數(shù)目 這種定位方式稱為準定位或不完全定位 第一節(jié)工件的定位原理 過定位工件的六個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 第一節(jié)工件的定位原理 過定位工件的六個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 第二節(jié)定位方法及定位器 基準又叫基準面 它是一些點 線 面的組合 用它們來決定同一零件的另外一些點 線 面的位置或者其他零件的位置 基準可分為設(shè)計基準和工藝基準 1 設(shè)計基準 設(shè)計圖樣上所采用的基準 它是以決定零件在整個結(jié)構(gòu)或部件中相對位置的點 線 面的總稱 第二節(jié)定位方法及定位器 1 工藝基準 在工藝過程中采用的基準 它是加工裝配過程中用來進行定位 安裝零件位置的點 線 面 工藝基準又可分為工序基準 定位基準 裝配基準和測量基準工序基準 工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸 形狀和位置的基準 定位基準 零件在夾具中定位時所依據(jù)的點 線 面 裝配基準 它在夾具中決定各零件相對位置的點 線 面 測量基準 在加工裝配過程中用以檢查零件位置或工藝尺寸所依據(jù)的點 線 面 第二節(jié)定位方法及定位器 工件在夾具中的定位 是通過工件上的定位基準與定位器的工件表面接觸或配合來實現(xiàn)的 在選擇合理的表面及表面粗糙度的同時 又要使一個基準具有多種用途以減少基準的數(shù)量 從而簡化夾具的機構(gòu) 因此在選擇基準時常常將設(shè)計基準作為定位 裝配和測量基準 即遵循基準重合原則 常見方法及定位器 一 工件以平面定位工件以平面作為定位基準 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 第二節(jié)定位方法及定位器 1 擋塊 第二節(jié)定位方法及定位器 1 支撐釘和支撐板 第二節(jié)定位方法及定位器 二 工件以圓孔定位1 定位銷圓柱銷可限制工件的兩個或四個自由度 削邊銷可限制工作的一個或兩個自由度 第二節(jié)定位方法及定位器 2 襯套式定位器 第二節(jié)定位方法及定位器 3 定位插銷 第二節(jié)定位方法及定位器 四 工件以外圓柱面定位1 V型塊V形塊作為定位元件 不僅安裝工件方便 而且定位對中性好 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 第二節(jié)定位方法及定位器 2 定位套和半圓孔定位器V形塊作為定位元件 不僅安裝工件方便 而且定位對中性好 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 第二節(jié)定位方法及定位器 五 組合表面定位以工件上兩個或兩個以上表面作為定位基準時 稱為組合表面定位 六 型面定位對于尺寸較大的薄板沖壓件 其剛性小 極易變形 這些零件在其自重的作用下都難以保證其準確的形狀 如果仍然按剛體的六點定位原理 即定位 就無法保證其要求的位置和形狀 此外 薄板焊接時主要產(chǎn)生波浪變形 為了防止波浪變形 必須采用比較多的輔助定位點和輔助夾緊點來定位 即采用定位原理定位 對于復(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定位 這就是所謂的型面定位 第三節(jié)定位方案設(shè)計與步驟 一 確定定位基準根據(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 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 優(yōu)先選擇平面作為主要定位基準面或組裝基準面 盡量避免選擇曲面 否則夾具制造困難 2 應(yīng)當(dāng)選擇零部件上窄而長的表面作為導(dǎo)向定位基準 窄而短的表面作為止推定位基準 3 應(yīng)盡量使定位基準與設(shè)計基準重合 以保證必要的定位精度 4 盡量利用零件上經(jīng)過機械加工的表面或孔等作為定位基準 或者以上道工序的定位基準作為本工序的定位基準 上述原則要綜合考慮 靈活應(yīng)用 檢驗定位基準選擇得是否合理的標準是 能否保證定位質(zhì)量 方便裝配和焊接 以及是否有利于簡化夾具的結(jié)構(gòu)等 第三節(jié)定位方案設(shè)計與步驟 二 確定定位器的結(jié)構(gòu)及布局定位基準確定之后 設(shè)計定位器時 應(yīng)結(jié)合基準結(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進行分析比較 以達到定位穩(wěn)定 安裝方便 結(jié)構(gòu)工藝性和剛性好等設(shè)計要求 第三節(jié)定位方案設(shè)計與步驟 三 確定必限的自由度根據(jù)工序圖中裝配順序和技術(shù)要求 正確地確定必須限制的自由度 并用適當(dāng)?shù)亩ㄎ黄鲗⑦@些自由度加列出了常用定以限制 第三節(jié)定位方案設(shè)計與步驟 下表列出了常用定位器所相當(dāng)?shù)闹c數(shù)和所能限制工件自由度的情況 供分析參考 第三節(jié)定位方案設(shè)計與步驟 四 提出定位器的材料和技術(shù)要求夾具精度應(yīng)不低于IT11 定位元件 配合元件可更高 夾具定位元件工作表面粗糙度不應(yīng)大于Ra3 2 常用材料45 40Cr等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金鋼制造 或選用T8 T10等碳素工具鋼制造 并經(jīng)淬火處理 表面耐磨 硬度40 65HRC 第一節(jié)夾緊裝置的組成與要求第二節(jié)簡單夾緊機構(gòu)第三節(jié)復(fù)合夾緊機構(gòu)第四節(jié)柔性夾具 第二章夾緊裝置設(shè)計 第一節(jié)夾緊裝置的組成與要求 一 夾緊裝置的組成 1 力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置 2 中間傳力機構(gòu) 它是將力源產(chǎn)生的力傳遞給夾緊元件的機構(gòu) 傳力機構(gòu)的作用有三種 改變夾緊力的方向 改變夾緊力的大小 擴力 保證夾緊的可靠性 自鎖性 3 夾緊元件 即與工件相接觸的部分 它是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件 夾緊裝置的具體組成是由工件特點 定位方式 工藝條件等來綜合考慮的 第一節(jié)夾緊裝置的組成與要求 1 氣缸2 斜楔3 滾子4 壓板5 工件 第一節(jié)夾緊裝置的組成與要求 二 夾緊裝置的分類1 按作用力的來源分 可分為機動夾緊和手動夾緊 2 按轉(zhuǎn)變原始力為夾緊力的機構(gòu)分 可分為簡單夾緊機構(gòu) 將原始力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力的機構(gòu)只是一個 和組合夾緊機構(gòu) 由兩個或兩個以上的簡單夾緊機構(gòu)所組成 3 按夾緊方向及位置分 可分為垂直夾緊 平行夾緊 對向夾緊 張開夾緊 沿圓周徑向夾緊 或內(nèi)部夾緊 外部夾緊等 第一節(jié)夾緊裝置的組成與要求 三 夾緊裝置的基本要求 1 正 夾緊時 不能破壞工件在定位元件上所獲得的正確位置 2 牢 夾緊力的大小要適當(dāng) 可靠 夾緊機構(gòu)一般要有自鎖作用 保證在裝配焊接過程中工件不會松動 又不會使工件產(chǎn)生的變形和表面損傷超出技術(shù)條件的允許范圍 3 快 夾緊裝置應(yīng)操作方便 安全省力 夾緊迅速 以便減輕勞動強度 縮短輔助時間 提高生產(chǎn)率 4 簡 結(jié)構(gòu)要力求簡單 緊湊 并具有足夠的剛性 使工裝具有良好的工藝性和使用性 第一節(jié)夾緊裝置的組成與要求 四 夾緊力的確定夾緊力包括力的方向 作用點和大小三個要素 它對夾緊裝置的設(shè)計起著決定性的作用 1 夾緊力方向的選擇 1 夾緊力的方向應(yīng)垂直于主要定位基準面 2 夾緊力的方向應(yīng)有利于減小工件變形 3 夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力 2 夾緊力作用點的選擇 1 夾緊力作用點應(yīng)作用在支承上或支承所組成的面積范圍之內(nèi) 2 夾緊力作用點的數(shù)目增多 能使工件夾緊均勻 提高夾緊的可靠性 減小夾緊變形 3 夾緊力作用點應(yīng)不妨礙施焊 第一節(jié)夾緊裝置的組成與要求 3 夾緊力大小的確定在手動夾緊時 可憑人力來控制夾緊力的大小 當(dāng)設(shè)計機動 如氣壓 液壓等 夾緊裝置時 則需要計算夾緊力大小 以便確定動力部件的尺寸 確定夾緊力大小時 一般考慮下列因素 1 夾緊力應(yīng)能夠克服零件上局部輕微變形 2 當(dāng)工件在胎具上實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)或回轉(zhuǎn)時 夾緊力足以克服重力和慣性力 把工件牢牢地夾持在轉(zhuǎn)臺上 3 需要在工裝夾具上實現(xiàn)焊件預(yù)反變形時 夾具就應(yīng)具有使焊件獲得預(yù)定反變形量所需要的夾緊力 4 夾緊力要足以應(yīng)付焊接過程熱應(yīng)力引起的拘束應(yīng)力 綜上所述 夾緊力三要素是互相矛盾的 又是互相關(guān)聯(lián)和統(tǒng)一的 第二節(jié)簡單夾緊機構(gòu) 一 楔塊夾緊機構(gòu)楔塊夾緊機構(gòu)是利用楔的斜面將楔塊的推力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力從而將工件夾緊的一種機構(gòu) 1 夾緊力的計算 第二節(jié)簡單夾緊機構(gòu) 2 自鎖條件為了保證斜楔夾緊可靠 要求夾緊時具有自鎖性能 即當(dāng)原始作用力一旦消失或解除后 夾緊機械在純摩擦力的作用下 仍應(yīng)保持其處于夾緊狀態(tài)而不松開 以保證夾緊的可靠性 楔塊的升角小于其摩擦角 便能自鎖 為保證夾緊的自鎖性能 手動夾緊一般取 6 8 氣動或液壓夾緊可取 12 氣動或液壓夾緊在不考慮自鎖時可取 15 30 第二節(jié)簡單夾緊機構(gòu) 3 增力比與行程比斜楔的夾緊力Fj與原始作用力FQ之比稱為增力比 工件所要求的夾緊行程與斜楔相應(yīng)的移動距離之比稱為行程比 斜楔夾緊機構(gòu)的增力 行程大小和自鎖條件是相互制約的 當(dāng)FQ一定時 升角 越小 FJ越大 夾緊速度越慢 自鎖性好 反之 升角 越大 FJ越小 夾緊速度越快 自鎖性差 為了既夾緊迅速又自鎖可靠 可采用雙升角斜楔 前部用升角 30 45 實現(xiàn)快速夾緊 后部用小升角 6 8 實現(xiàn)自鎖 第二節(jié)簡單夾緊機構(gòu) 二 螺旋夾緊機構(gòu)利用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊工件的機構(gòu) 統(tǒng)稱螺旋夾緊機構(gòu) 這類夾緊機構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡單 夾緊可靠 通用性強 既可獨立使用 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)中廣為應(yīng)用 其缺點是夾緊和松開工件時比較費時費力 1 螺旋夾緊件的基本構(gòu)造它有兩種基本形式 一種是螺釘夾緊件 一種是螺母夾緊件 1一螺桿 2一螺紋套 3一止動銷 4一壓塊 第二節(jié)簡單夾緊機構(gòu) 2 螺旋夾緊機構(gòu)的工作性能螺桿可認為是繞在圓柱體上的一個斜面 螺母看成是斜面上的一個滑塊 因此其夾緊力可根據(jù)楔的工作原理來計算 對于標準三角螺紋 使用力臂L 14d0的標準扳手 FJ 140FQ1 平頭螺桿 FJ 90FQ2 螺母夾緊 FJ 70FQ 第二節(jié)簡單夾緊機構(gòu) 三 偏心夾緊機構(gòu)偏心夾緊機構(gòu)是指用偏心件直接或間接夾緊工件的機構(gòu) 偏心件有圓偏心和曲線偏心 即凸輪 兩種 第二節(jié)簡單夾緊機構(gòu) 四 彈簧夾緊機構(gòu)彈簧夾緊機構(gòu)是利用彈簧變形產(chǎn)生的力作為持續(xù)動力 然后把這個力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力將工件夾緊 彈簧夾緊機構(gòu)有以下主要優(yōu)點 1 限制并穩(wěn)定夾緊力 在夾緊狀態(tài)下調(diào)整彈簧的變形量 則夾緊力限定在某范圍內(nèi) 2 在批生產(chǎn)使用時 夾緊力穩(wěn)定 其力的大小無變化 3 彈簧夾緊容易實現(xiàn)自動夾緊 應(yīng)用較多的有圓柱形螺旋彈簧 拉伸彈簧和壓縮彈簧 和碟形彈簧兩種結(jié)構(gòu)形式 第二節(jié)簡單夾緊機構(gòu) 五 推拉夾緊機構(gòu)在焊接生產(chǎn)中 經(jīng)常需要將笨重的零部件移動幾毫米至幾十毫米 使它們處于正確的位置 這時可以使用推拉來頂緊 撐開或拉近工件 有時它也可用作裝配時支承工件的基面 常用的推拉夾具有千斤頂 拉緊器和推撐器 這些夾具在焊接過程中也可以用來防止焊接變形 焊后又可以用來進行變形矯正 六 杠桿夾緊機構(gòu)杠桿夾緊機構(gòu)是利用杠桿原理使原始力變?yōu)閵A緊力 并用杠桿作為傳力件或夾緊件實現(xiàn)夾緊的機構(gòu) 在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中杠桿作為 撬棒 可以單獨使用 但是 由于杠桿夾緊件本身無自鎖能力 它常與斜楔 螺旋 偏心輪等具有自鎖性能的夾緊件組合 構(gòu)成各種復(fù)合夾緊機構(gòu) 第二節(jié)簡單夾緊機構(gòu) 第三節(jié)復(fù)合夾緊機構(gòu) 復(fù)合夾緊機構(gòu)是由幾種簡單夾緊件和傳力件利用杠桿原理和自鎖原理組成的夾緊機構(gòu) 復(fù)合夾緊機構(gòu)的用途很廣 與簡單夾緊機構(gòu)比較有下列優(yōu)點1 擴大夾緊力 2 可使整個夾緊機構(gòu)得到自鎖作用 3 能在最合適的部位與方向夾緊工件 手動夾緊機構(gòu)必須具有自鎖性能 因此手動復(fù)合夾緊機構(gòu)中必須有一個夾緊件具有自鎖能力 用于機動的裝置 常用以擴大行程或夾緊力 第三節(jié)復(fù)合夾緊機構(gòu) 一 螺旋一杠桿夾緊機構(gòu)螺旋一杠桿夾緊機構(gòu)是經(jīng)螺旋擴力后 再經(jīng)杠桿進一步擴力或縮力來實現(xiàn)夾緊作用的一種夾緊裝置 第三節(jié)復(fù)合夾緊機構(gòu) 二 偏心輪一杠桿夾緊機構(gòu)偏心輪一杠桿夾緊機構(gòu)是利用偏心輪 或凸輪 和杠桿所組成的一種夾緊裝置 第三節(jié)復(fù)合夾緊機構(gòu) 三 鉸鏈一杠桿夾緊機構(gòu)鉸鏈杠桿夾緊機構(gòu)是利用杠桿原理將杠桿系通過固定鉸鏈和活動鉸鏈組成的夾緊機構(gòu) 也稱肘桿夾緊器 其特點是夾緊速度快 夾頭開度大 適應(yīng)性好 在薄板裝焊作業(yè)中應(yīng)用廣泛 自鎖條件 手動鉸鏈一杠桿夾緊機構(gòu)必須要自鎖 但其自鎖原理與前面介紹的斜楔 螺旋以及偏心的自鎖原理不同 它并非利用機械摩擦斜面來自鎖 而是利用肘桿鉸鏈的支反力變向 對夾緊力有利 而實現(xiàn)自鎖的 第四節(jié)定心夾緊機構(gòu) 定心夾緊機構(gòu) 是指能同時實現(xiàn)工件定位和夾緊的機構(gòu) 當(dāng)裝焊的工件 如管類 圓筒類 盤類 要求同軸度時 可用定心夾緊機構(gòu) 這種機構(gòu)兼有定心 對中 和夾緊兩種功能 三爪卡盤 和彈性夾頭 就是常用的兩種定心夾緊機構(gòu) 它們的共同特點是 定位和夾緊由同一元件完成 并通過元件等速移近或離開工件 來消除工件尺寸公差對定位精度的影響 定心夾緊機構(gòu)按其特性分為定心元件等速移動原理和彈性元件均勻變形原理兩類 采用定心元件等速移動原理實現(xiàn)定心的夾緊機構(gòu)又分為螺旋式 偏心式 楔式 連桿式等 采用彈性元件均勻變形原理實現(xiàn)定心的夾緊機構(gòu)又可分為彈性夾筒式 碟形彈簧片式和液性塑料定心夾具等 第四節(jié)定心夾緊機構(gòu) 一 定心元件等速移動原理及機構(gòu)1 螺旋式定心夾緊機構(gòu)該裝置是利用螺旋機構(gòu)帶動幾個定心夾緊件 以同時等速移近或離開工件 來實現(xiàn)對工件的定心 夾緊或松開 第四節(jié)定心夾緊機構(gòu) 2 楔式定心夾緊機構(gòu)該裝置是利用作軸向移動的斜面 同時徑向推動幾個卡爪移近或離開工件 從而將工件定心并夾緊 第四節(jié)定心夾緊機構(gòu) 3 偏心式定心夾緊機構(gòu)該裝置是利用機構(gòu)中帶有偏心型面的零件 在轉(zhuǎn)動時將定心夾緊件移近或離開工件 從而將工件定心并夾緊 第四節(jié)定心夾緊機構(gòu) 4 連桿式定心夾緊機構(gòu)當(dāng)工件比較大時 可以采用連桿式定心夾緊機構(gòu) 這種機構(gòu)的加力系統(tǒng)摩擦力小 使用壽命長 同時脹形到工作位置可以自鎖 使用可靠 第四節(jié)定心夾緊機構(gòu) 二 彈性夾筒式定心夾緊機構(gòu)彈性夾筒式定心夾緊機構(gòu)通常稱為彈性夾頭 它是利用彈性夾筒的彈性變形來將工件定心并夾緊的裝置 適用于對各種直徑和長度的內(nèi)外圓作基準的工件定心及夾緊 第四節(jié)柔性夾具 柔性夾具是指用同一夾具系統(tǒng)能裝夾在形狀或尺寸上有所變化的多種工件 工件變化可以在小范圍 即在相似的形狀和尺寸變動不大的范圍內(nèi) 如同一產(chǎn)品的不同型號規(guī)格 也可在大范圍 即零件形狀完全不同 尺寸變化也很大 如不同的產(chǎn)品 柔性夾具能自動適應(yīng)新產(chǎn)品或新型號的裝夾 或者能迅速地在原有夾具的基礎(chǔ)上 經(jīng)過少量零部件的結(jié)構(gòu)調(diào)整 更換就可滿足新產(chǎn)品的生產(chǎn)要求 柔性夾具的研究開發(fā)主要沿原理和結(jié)構(gòu)均有創(chuàng)新以及傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新兩大方向發(fā)展 當(dāng)前研究和應(yīng)用的柔性焊裝夾具一般屬于傳統(tǒng)夾具的創(chuàng)新 主要采用組合夾具和可調(diào)整夾具 第四節(jié)柔性夾具 一 組合夾具組合夾具是由可循環(huán)使用的標準夾具零部件或?qū)Ｓ昧悴考M裝成易于連接和拆卸的夾具 它是在夾具完全模塊化和標準化的基礎(chǔ)上 由一整套預(yù)先制造好的標準元件和組件 針對不同工件對象迅速裝配成各種專用夾具 這些夾具元件相互配合部分的尺寸具有完全互換性 夾具使用完畢后 再拆散成元件和組件 因此是一種可重復(fù)使用的夾具系統(tǒng) 組合夾具特點 1 縮短生產(chǎn)準備周期 2 降低成本 3 保證產(chǎn)品質(zhì)量 4 擴大工藝裝備的應(yīng)用和提高生產(chǎn)率 第四節(jié)柔性夾具 組合夾具按元件的連接形式不同 分為兩大系統(tǒng) 槽系和孔系1 槽系組合夾具槽系組合夾具就是指元件上制作有標準間距的相互平行及垂直的T形槽或鍵槽 通過鍵在槽中的定位 就能準確決定各元件在夾具中的準確位置 元件之間再通過螺栓連接和緊固 通常 槽系組合夾具元件分為類 即基礎(chǔ)件 支承件 定位件 導(dǎo)向件 壓緊件 緊固件 輔助件和合件 2 孔系組合夾具孔系組合夾具是指夾具元件之間的相互位置由孔和定位銷來決定 而元件之間用螺栓或特制的定位夾緊銷栓連接 孔系組合夾具元件大體上可分成類 即基礎(chǔ)件 結(jié)構(gòu)支承件 定位件 夾緊件 合件和附件 第四節(jié)柔性夾具 第四節(jié)柔性夾具 第四節(jié)柔性夾具 與槽系組合夾具相比較 孔系組合夾具有下列優(yōu)缺點 1 元件剛度高 2 制造和材料成本低 3 組裝時間短 4 定位可靠 5 孔系組合夾具裝配的靈活性差 二 可調(diào)整夾具可調(diào)整夾具是指通過調(diào)整或更換個別零部件能適用多種工件焊裝的夾具 其主要調(diào)整方式分為更換式 調(diào)節(jié)式和組合式 第四節(jié)柔性夾具 與槽系組合夾具相比較 孔系組合夾具有下列優(yōu)缺點 1 元件剛度高 2 制造和材料成本低 3 組裝時間短 4 定位可靠 5 孔系組合夾具裝配的靈活性差 二 可調(diào)整夾具可調(diào)整夾具是指通過調(diào)整或更換個別零部件能適用多種工件焊裝的夾具 其主要調(diào)整方式分為更換式 調(diào)節(jié)式和組合式 第四節(jié)柔性夾具 三 焊接組合夾具應(yīng)用實例 第一節(jié)氣動傳動裝置第二節(jié)液壓傳動裝置第三節(jié)電力傳動裝置 第三章焊接工裝中常用的動力裝置 第一節(jié)氣動傳動裝置 焊接工裝中機械化傳動裝置包括氣壓傳動 液壓傳動 電力傳動 電磁傳動和真空傳動等多種方式 而氣壓傳動是這些傳動中應(yīng)用最廣泛的一種 一 氣壓傳動系統(tǒng)的組成及特點1 氣壓傳動系統(tǒng)的組成氣壓傳動的回路包括三個組成部分 第一部分為氣源部分 包括空壓機 冷卻器 蓄氣罐三個主要裝置 這一部分一般置于單獨的動力站內(nèi) 也可以采用小型移動式空壓機 第二部分為控制部分 包括分水濾氣器 減壓閥 壓力繼電器等 這些部件一般安裝在工裝的附近 第三部分為執(zhí)行部分 包括汽缸等 它把氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能 以便實現(xiàn)所需要的動作 如定位 夾緊等 通常直接裝在夾具上 第一節(jié)氣動傳動裝置 第一節(jié)氣動傳動裝置 2 氣壓傳動系統(tǒng)的特點氣壓傳動具有下列優(yōu)點 1 與液壓傳動相比 氣壓傳動動作迅速 反應(yīng)快 2 與液壓傳動相比 氣壓傳動動作迅速 反應(yīng)快 3 對環(huán)境的適應(yīng)性強 在易燃 易爆 多塵 強磁 輻射 潮濕 振動及溫度變化大的場合下也能可靠地工作 4 結(jié)構(gòu)簡單 維護方便 與液壓傳動相比 氣壓傳動還有一些不足之處 1 載荷變化時 傳遞運動不夠平穩(wěn) 均勻 夾緊的剛性較低 2 執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸較大 3 排氣噪聲較大 第一節(jié)氣動傳動裝置 二 汽缸簡介汽缸是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運動形式的機械能的裝置 在氣壓傳動系統(tǒng)中 它是執(zhí)行元件 用來帶動夾緊機構(gòu) 定位機構(gòu)和分度裝置等 汽缸的類型按活塞結(jié)構(gòu)可分為活塞式汽缸與膜片式汽缸 按安裝方式可分為固定式汽缸 擺動式汽缸與回轉(zhuǎn)式汽缸 按氣體作用方向可分為單向作用汽缸與雙向作用汽缸 第二節(jié)液壓傳動裝置 一 液壓傳動系統(tǒng)的組成及特點1 液壓傳動系統(tǒng)的特點液壓傳動具有下列優(yōu)點 1 液體的工作壓力比氣體工作壓力高傳遞的力或力矩大 與氣壓傳動相比 在同等功率情況下 液壓執(zhí)行元件體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)緊湊 2 液體具有不可壓縮性 夾緊剛性較高 3 液壓傳動裝置工作平穩(wěn) 由于重量輕 慣性小 液體 一般是油液 又有吸振能力 便于實現(xiàn)快速啟動 制動和頻繁的換向 4 使用油液作為工作介質(zhì)時 可以自行潤滑運動構(gòu)件 有利于提高元件使用壽命 5 由于液壓傳動的壓力 流量及方向是可控制的 再加上電子技術(shù)的配合 便于實現(xiàn)自動化 6 液壓傳動的元件已實現(xiàn)標準化 系列化 對制造和設(shè)計使用都很方便 第二節(jié)液壓傳動裝置 液壓傳動存在的問題 1 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 液壓元件制造精度要求高 使加工制造比較困難 成本高 2 密封要求較為嚴格 即便如此 泄漏也難以避免 3 受溫度影響大 4 控制部分比氣壓傳動復(fù)雜 不適合遠距離操縱 除非采用電液聯(lián)合控制 3 液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓夾緊傳動裝置是以液壓泵所產(chǎn)生的壓力油為動力來夾緊工件的一種傳動裝置 液壓傳動系統(tǒng)主要由動力裝置 執(zhí)行機構(gòu) 控制裝置和輔助裝置四部分組成 第二節(jié)液壓傳動裝置 第二節(jié)液壓傳動裝置 二 液壓泵簡介液壓泵是液壓傳動系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換元件 它由原動機驅(qū)動 把輸入的機械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能 向系統(tǒng)提供工作時所需的壓力和流量的液壓油 以保證系統(tǒng)中各執(zhí)行機構(gòu)完成各種動作 它是系統(tǒng)的動力源 液壓泵按其結(jié)構(gòu)可分為柱塞泵 齒輪泵 葉片泵 螺桿泵及凸輪轉(zhuǎn)子泵 按其輸油方向可分為單向泵及雙向泵 按輸出流量可分為定量泵和變量泵 按額定壓力可分為低壓泵 中壓泵和高壓泵 第二節(jié)液壓傳動裝置 三 油缸簡介油缸又稱液壓缸 是液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件 其主要功能是將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能 實現(xiàn)直線往復(fù)運動或小于的往復(fù)擺動 輸出力或扭矩 用以完成系統(tǒng)工作所需的各種動作 第三節(jié)電力傳動裝置 電力傳動系統(tǒng)一般由電動機 傳動機構(gòu) 控制設(shè)備和電源等基本環(huán)節(jié)組成 其中電動機是一個機電能量轉(zhuǎn)換元件 它把從電源輸入的電能轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)機械所需要的機械能 傳動機構(gòu)則用以傳遞動力 實現(xiàn)速度和運動方式的變換 電力傳動系統(tǒng)按電流類型可分為交流傳動系統(tǒng)和直流傳動系統(tǒng) 在電力傳動系統(tǒng)中除了作為動力的交直流電動機以外 還有用作檢測 放大 執(zhí)行和計算用的各種各樣的小功率交直流電動機 這類電動機被稱之為控制電動機或伺服電動機 第三節(jié)電力傳動裝置 第三節(jié)電力傳動裝置 二 交流電動機的結(jié)構(gòu) 特點和用途1 異步電動機在各類電動機中 異步電動機應(yīng)用最廣 因異步電動機具有價格便宜 維修使用方便等特點 因而得到廣泛應(yīng)用 2 同步電動機同步電動機是一種交流電動機 它區(qū)別于異步電動機的一個重要特征在于它的轉(zhuǎn)速與電源頻率之間有著嚴格的關(guān)系 當(dāng)同步電動機的極對數(shù)和轉(zhuǎn)速一定時 其感應(yīng)交流電動勢的頻率也是一定的 因此 在現(xiàn)代電力工業(yè)中 無論是火力發(fā)電 水力發(fā)電 原子能發(fā)電或柴油機發(fā)電等 幾乎全部采用同步發(fā)電動機 三 直流電動機的結(jié)構(gòu) 特點和用途直流電動機的最大特點是運行轉(zhuǎn)速可在寬廣的范圍內(nèi)任意控制 無級變速 額定轉(zhuǎn)速可在很大的范圍內(nèi)選擇 它具有優(yōu)良的調(diào)速特性 調(diào)速平滑 方便 調(diào)速范圍寬廣 其過載能力大 能承受頻繁的沖擊負載 能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求 由于以上特點 直流電動機在需要寬廣調(diào)速的場合和要求特殊運行的自動控制系統(tǒng)中 一直占有突出的地位 第三節(jié)電力傳動裝置 四 直流伺服電動機的結(jié)構(gòu) 特點和用途直流伺服電動機實質(zhì)上是一種永磁式或電磁式的直流電動機 伺服電動機具有動態(tài)特性好 過載能力強和力矩波動小等優(yōu)點 常用于數(shù)控系統(tǒng)中 五 步進電動機步進電動機 是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移量的執(zhí)行元件 即給一個脈沖電信號 電動機就轉(zhuǎn)動一個角度或前進一步 其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比 由于輸入為電脈沖 因而容易與計算機或其他數(shù)字電路接口 適用于數(shù)字控制系統(tǒng) 步進電動機廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床 焊接機器人 自動生產(chǎn)線 自動化儀表 計算機外部設(shè)備 繪圖機 計時鐘表等方面 步進電動機按工作原理分為反應(yīng)式 永磁式和混合式三類 第一節(jié)焊接工裝設(shè)計的基本原則和要求第二節(jié)焊接工裝設(shè)計的步驟與內(nèi)容第三節(jié)尺寸鏈及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用第四節(jié)夾具的公差配合與技術(shù)條件 第四章焊接工裝設(shè)計方法 第一節(jié)焊接工裝設(shè)計的基本原則和要求 一 實用性原則實用是指工裝的使用功能 它既表現(xiàn)為技術(shù)性能好 能滿足裝配焊接工藝要求 同時也表現(xiàn)為整個工裝系統(tǒng)與人體相適應(yīng) 操作舒展方便 安全省力 符合人體的生理和心理特征 使人機系統(tǒng)的工作效能達到最佳狀態(tài) 舉例 1 優(yōu)化結(jié)構(gòu) 合理裝配 2 考慮焊接變形 3 與焊接方法相適應(yīng) 4 盡量帶夾具 盡量平焊 5 輕量化 6 人體工學(xué) 第一節(jié)焊接工裝設(shè)計的基本原則和要求 二 經(jīng)濟性原則經(jīng)濟性原則就是力求用最少的人力 物力和財力來獲得最大的成效 舉例 1 采用標準零部件 在保證工裝可靠性的同時減少精加工比例和結(jié)構(gòu)重量 2 單件或小批生產(chǎn)時通常采用通用的 標準的工裝夾具組件或萬能裝置 大批大量生產(chǎn)時采用專用工裝或自動化生產(chǎn)線 三 可靠性原則工裝在使用期內(nèi)絕對安全可靠 凡是受力構(gòu)件都應(yīng)具有足夠的強度和剛度 足以承受焊件重力和因限制焊接變形而引起的各個方向的拘束力等 另一方面 工裝具有防差錯功能 防止操作者出現(xiàn)錯裝 漏焊或者錯焊零件等制造差錯 第一節(jié)焊接工裝設(shè)計的基本原則和要求 防差錯舉例 1 左右對稱零件防差錯定位的設(shè)計原則 2 小件與大件組合防漏放的設(shè)計原則 3 不對稱邊零件定位的防差錯設(shè)計原則四 藝術(shù)性原則要求工裝設(shè)計造型美觀 在滿足功能使用和經(jīng)濟許可的條件下 使操作者在生理上 心理上感到舒展 給人以美的享受 造型美觀是產(chǎn)品整體體現(xiàn)出來的全部美感的綜合 它主要包括形式美 結(jié)構(gòu)美 工藝美 材質(zhì)美以及強烈的時代感和濃郁的民族風(fēng)格等 可靠性是基礎(chǔ) 實用性優(yōu)先考慮 藝術(shù)性錦上添花 經(jīng)濟性是約束條件 第二節(jié)焊接工裝設(shè)計的步驟與內(nèi)容 一 焊接工裝設(shè)計的步驟1 明確設(shè)計任務(wù) 收集設(shè)計資料 2 擬定工裝方案 繪制結(jié)構(gòu)草圖 3 進行必要的分析計算 4 繪制總裝配圖 5 繪制工裝零件圖 6 編寫設(shè)計說明書和使用說明書 二 夾具體的基本要求1 具有足夠的剛度和強度 2 力求結(jié)構(gòu)簡單 重量輕 3 安裝穩(wěn)定可靠 4 結(jié)構(gòu)工藝性好 便于制造 裝配和檢驗 5 尺寸要穩(wěn)定 6 清理方便 第三節(jié)尺寸鏈及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用 一 尺寸鏈的概念1 尺寸鏈的定義 在機器裝配或零件加工過程中 互相聯(lián)系的且按一定順序排列的封閉尺寸組合 稱為尺寸鏈 2 尺寸鏈的特點 1 關(guān)聯(lián)性 2 封閉性 3 尺寸鏈的組成 1 封閉環(huán) 2 組成環(huán) 組成環(huán)又可分為增環(huán)與減環(huán) 第三節(jié)尺寸鏈及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用 二 尺寸鏈的基本計算極值法又稱完全互換法 是根據(jù)各環(huán)的最大與最小極限尺寸進行計算 只要尺寸鏈中各環(huán)的尺寸均合格 則可保證達到完全互換 1 封閉環(huán)的基本尺寸封閉環(huán)的基本尺寸等于增環(huán)的基本尺寸之和減去減環(huán)的基本尺寸之和 2 封閉環(huán)的極限尺寸封閉環(huán)的最大極限尺寸等于增環(huán)的最大極限尺寸之和減去減環(huán)的最小極限尺寸之和 封閉環(huán)的最小極限尺寸等于增環(huán)的最小極限尺寸之和減去減環(huán)的最大極限尺寸之和 3 封閉環(huán)的極限偏差封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和 封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和 4 封閉環(huán)的公差封閉環(huán)的公差等于所有組成環(huán) 增環(huán)和減環(huán) 的公差之和 第三節(jié)尺寸鏈及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用 三 尺寸鏈計算示例1 正計算 已知 各組成環(huán)的基本尺寸及極限偏差 求 封閉環(huán)的基本尺寸和極限偏差 正計算主要用于驗證設(shè)計的正確性 例題 圖示為一齒輪箱部件 為使齒輪轉(zhuǎn)動時不致產(chǎn)生過大的軸向游動 根據(jù)設(shè)計要求 在齒輪端面與擋圈之間的間隙為1 1 6mm 設(shè)計時所確定的尺寸和極限偏差為 驗算該設(shè)計是否能保證所要求的間隙為1 1 6mm 第三節(jié)尺寸鏈及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用 解 1 畫圖確定尺寸鏈增環(huán)閉環(huán) 2 計算封閉環(huán)的最大 最小極限尺寸 3 驗算封閉環(huán)的公差 第三節(jié)尺寸鏈及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用 三 尺寸鏈計算示例1 反計算 已知 封閉環(huán)的基本尺寸及極限偏差和各組成環(huán)的基本尺寸 求 各組成環(huán)的極限偏差 反計算主要用于設(shè)計時合理地確定有關(guān)零件的公差和極限偏差 例題 圖所示為齒輪箱部件 根據(jù)使用要求 軸向間隙應(yīng)在1 1 75mm范圍內(nèi) 若已知零件的基本尺寸為試確定各尺寸的公差和極限偏差 第三節(jié)尺寸鏈及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用 解 1 畫圖確定尺寸鏈增環(huán)閉環(huán) 2 求各組成環(huán)平均公差 3 并根據(jù)各組成環(huán)尺寸的大小及加工的難易程度進行適當(dāng)調(diào)整 假定A4為調(diào)整環(huán) 4 根據(jù) 向體原則 確定各組成環(huán)尺寸 第四節(jié)夾具的公差配合與技術(shù)條件 一 制定的依據(jù)和基本原則制定依據(jù) 1 產(chǎn)品圖樣 2 工藝規(guī)程 3 設(shè)計任務(wù)書 制定的基本原則 1 夾具所有誤差總和應(yīng)小于原始尺寸的公差 2 盡量選用雙向?qū)ΨQ公差 3 公差等級應(yīng)高于工件2 3級 4 調(diào)整 配做時可適當(dāng)放寬精度 5 為防磨損保留精度儲備 二 夾具上應(yīng)標注的尺寸1 最大輪廓 2 定位尺寸及公差 3 安裝尺寸及公差 4 夾具精度尺寸及誤差 5 其他重要尺寸 三 公差值的確定夾具總圖上標注定位元件之間以及其他相關(guān)尺寸和相互位置的公差 一般取工件相應(yīng)公差的1 3 1 2 第一節(jié)裝配定位焊夾具第二節(jié)焊接變位機械第三節(jié)自動化焊接設(shè)備 第五章焊接工藝裝備實例 第一節(jié)裝配定位焊夾具 第一節(jié)裝配定位焊夾具 第二節(jié)焊接變位機械 焊接變位機械是改變焊件 焊機或焊工位置來完成機械化 自動化焊接的各種機械裝置 第二節(jié)焊接變位機械 第二節(jié)焊接變位機械 第三節(jié)自動化焊接設(shè)備 第三節(jié)自動化焊接設(shè)備 第三節(jié)自動化焊接設(shè)備 第三節(jié)自動化焊接設(shè)備