焊接夹具课程设计说明书.doc

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1、课程设计焊接夹具说明书 姓名：周亮学号：焊接夹具课程设计说明书目录1 夹具设计的目的意义及要求22 焊接结构件的分析22.1 焊接结构件组成及成分析 22.2 焊接结构件成分分析3 2.3 焊接结构件焊接性能 33制订焊接结构件的焊接工艺33.1 焊接方法及焊接规范 33.2 焊接材料的选择33.3 焊接工序的确定43.4 焊接质量的保证措施44 焊接夹具的设计 44.1.1基准面的选择 44.1.2定位器的设计 44.1.3夹具体的设计 54.1.4 夹紧装置的设计 64.1.5夹紧材料的设计 64.1.6夹具尺寸公差及粗糙度 64.1.7国家标准件的选择64.2 绘制夹具草（见图） 64.

2、3 绘制正式装配图（见图） 64.4 绘制零件图（见图） 65 夹具使用说明 75.1 夹具体的安装说明 75.2 夹具体的使用说明 75.4夹具体的实用性说明76 参考文献71、夹具设计的目的意义及要求 焊接工装夹具是将焊件准确定位并夹紧，用于装配和焊接的工艺装备。在焊接结构生产中，把用来装配进行定位焊的夹具称为装配夹具：而专门用来焊接焊件的夹具称为焊接夹具：把既用于装配又用于焊接的夹具称为装焊夹具。它们统称为焊接工装夹具。 对焊接工装夹具的设计要求：1）焊接工装夹具应动作迅速，操作方便，操作位置应处在工人容易接近，最宜操的部位。特别是手动夹具，其操作力不能过大，操作频率不能过高，操作高度应

3、设在工人最容易用力的部位，当夹具处于夹紧装态时，应能自锁。 2）焊接工装夹具应有足够的装配焊接空间，不能影响焊接操作和焊工观察，不妨碍焊件的装卸，所有的定位原件和夹紧装置应与焊道保持适当距离或者布置在焊件的下方和侧面。夹紧机构的执行元件应能够伸缩或转位。 3）夹紧可靠，刚性适当，夹紧时不破坏焊件的定位位置和几何形状，夹紧后不使焊件松动滑移，又不使焊件的拘束度过大，产生较大的应力。 4）为了保证使用安全，应设置必要的安全连锁保护装置。 5）夹紧时不应损坏焊件的表面质量，夹紧薄件和软质材料的焊件时，应限制夹紧力，或者对压头行程限位，加大压头接触面积，添加铝铜衬垫等措施。 6）接近焊接部位的夹具，应

4、考虑操作手把的隔热和防止焊接飞溅对夹紧机构和定位器表面的损伤。 7）夹具的施力点应位于焊件的支撑处或者布置在靠近支撑的地方，要防止支撑反力与夹紧力，支撑反力与重力形成力偶。 8)注意各种焊接方法在导热导电隔磁绝缘等方面对夹具提出的特殊要求。 9)用于大型板焊接结构的夹具，要有足够的强度和刚度，特别是夹具体的刚度，对结构的形状精度，尺寸精度影响较大。 10）在一个夹具上，定位器和夹紧机构的结构形式不宜过多，并且尽量选用一种动力源。 11）工装夹具本身应具有较好的制造工艺和较高的机械效率。 12）尽量选用已通用化标准化的夹紧机构及标准零部件来制作工装夹具。2、焊接结构件的分析21 结构组成分析 焊

5、接结构件组陈如下表 名称数量长圆筒1端盖2筋板2轴承套2构件连接如图1所示：，由图可知，需要连接的部分有：端盖和轴衬套，端盖和筒体，筒体和筋板， 图122 焊接结构成分分析 各构件的成分组成如下表： 名称材料长圆筒Q235端盖Q235筋板Q235轴承套Q23523 焊接结构件焊接性能分析 焊接性就是金属是否适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。也就是说，金属焊接性的概念有两个方面的内容：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定条件下可靠运行的能力。 在焊接过程中形成的缺陷主要有：1、气孔，焊缝表面或邻近表面的气孔比深埋气孔更危险，成串或密集气孔比单个气孔

6、更危险；2、夹渣，夹渣或夹杂物截面积的大小成比例的降低材料的抗拉强度，但对屈服强度的影响较小；3、几何形状造成的不连续，几何形状造成的不连续性缺陷，如咬边，焊缝成型不良或烧穿等，不仅降低构件的有效截面积，还会产生应力集中；4、未熔合和未焊透，未熔合和未焊透比气孔夹渣更为有害；5、裂纹，裂纹是最危险的焊接缺陷。由于尖锐裂纹易产生尖端缺口效应，当出现三向应力状态和温度降低等情况时，裂纹可能失稳和扩展，造成结构撕裂。 由上表可知，该构件主要由中碳钢组成，在焊接过程中有产生热裂纹的倾向，这就要求在选用焊条时应严格限制焊条中的硫、磷的含量，硫、磷的含量总和应在0.25%以下，为了防止焊接过程中产生冷裂纹

7、，在焊接前应该进行预热，焊接后及时进行回火热处理。3 制定焊接结构件的焊接工艺31 焊接方法及焊接规范 焊接方法：手工电弧焊 焊接规范：焊接电流：120-150A，电压：50-60V，焊接预热：无要求32 焊接材料的选择 焊条可选用低氢型焊条J427或J507，因为低氢型焊条熔敷金属扩散氢量少，去硫能力强，所以熔敷金属塑性，韧性良好，抗开裂性能也良好。33 焊接工序的确定 构件的焊接按如下的顺序进行：先将垫块与底板相连接，再将小支管与底板相连接。34 焊接质量的保证措施 焊前清除油污，氧化物等杂质，焊前应进行预热，预热温度应在150摄氏度以上，也不宜太高，焊后要进行立即（在焊件冷却到预热温度之

8、前）进行消除应力的热处理，回火温度控制在600-650摄氏度，焊件在炉中加热和冷却应平缓，减少截面厚度方向的回火梯度。4 焊接夹具的设计4.1.1基准面的选择夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。根据以上要求，该构件的基准面选到了底板的右面跟前面，如图下箭头所示4.1.2定位器的设计 在装配过程中把待装零件、部件的相互位置确定下来的过程叫做定位。定位器是保证焊件在夹具中获得正确装配位置的零件和部件。定位必须遵守物体定位的六点定则。对焊接金属

9、结构的每个零件来说，不必都设六个定位支撑点来确定其位置。因为各零件之间都有确定的位置关系，利用先装好的零件作为后装配零件某一基面上的定位支撑点，可以减少定位器的数量。为了保证装配精度，应将焊件几何形状较规则的边和面进行装焊作业，此时工作平台不仅具有夹具体的作用，而且还具有定位器的作用。但在该工件的焊接中在焊接外环焊缝时工件需要沿轴向旋转。此底座中要定位的的构件有：V形块滚轮、顶进装置。各个定位装置与底板之间用螺栓连接。4.1.3夹具体的设计 夹具体是在夹具上安装定位器和夹紧机构以及承受焊件质量的部分。各种焊接定位设备上的工作台以及装焊车间里的各种固定式平台，就是通用的夹具体。在其台面上开有安装

10、槽、孔，用来安放和固定各种定位器和夹紧机构。在批量生产中使用的专用夹具体，是根据焊件形状、尺寸、定位及夹紧要求，装配施焊工艺等专门设计的。 对夹具体的要求如下： A 足够的强度和刚度。 B 便于实施装配和焊接作业。 C 能方便地卸下装焊好的焊件。 D 必要的导电、导热、导水、导气及通风条件。 E 易于清除焊渣、锈皮等污物。 F 有利于定位器、夹紧机构位置的调节与补偿。 G 必要时应具有反变形的功能。在该构件中，为了很好的布置夹具的定位和夹紧装置，将夹具体设计成带有孔的平面。孔是为了装配定位及夹紧装置的螺栓及销连接，平面是为了底板的放置。此构件的夹具体如下图所示： 4.1.4 夹紧装置的设计 在

11、夹具上被定好位置的工件，必须进行夹紧，否则无法维持它的即定位置，即始终使工件的定位基准与定位元件紧密接触。这样就必须有夹紧装置来完成这份工作，在夹紧时要使夹紧所需要的力应能克服操作过程中产生的各种力，如工件的重力、惯性、因控制焊接变形而产生的拘束力等。但是在本焊接工件进行焊接时需要工件以轴线进行旋转故而不需要额外的夹紧装置，只需要支撑及顶紧装置。4.1.5夹紧材料的设计 夹紧的材料是决定夹具性能好坏的一个重要因素，材料的选取既要考虑性能，还要考虑到材料的经济性。 在该构件所用夹紧装置中（1） V形块滚轮基座及顶紧装置基座：由于该夹具体形状简单，就要求带孔底座平台，故选用材料铸铁(价格便宜，利于

12、成型)，热处理要求为 4.1.6夹具尺寸公差及粗糙度夹具体：孔间中心距公差0.5mm L150mm）粗糙度等级中，内孔及内侧面1.6；螺钉头部粗糙度3.2，4.1.7国家标准件的选择1）六角头螺栓：M64500GB2176 ，材料为45钢，一共24个。4.2 绘制夹具草（见图） 首先通读工件图，确定要焊接的构件的材料，焊接位置，焊缝形式，接头形式等，然后据此来制定一套行之有效的工装夹具设计方案，首先选择基准面，选择底板的右侧跟前面座作为基准面，然后要焊接的工件有小支块和垫块，小支块是环焊缝，小支块是三面焊缝，小支块的定位用V形块，压紧机构用铰链压板，垫块的定位和夹紧用定位板和紧固螺钉，接下来把

13、底板固定在底座上，前面用定位块定位，后面用挡块加紧固螺钉压紧，底板的左面也用挡块和紧固螺钉压紧，据此方案将草图绘制完毕。4.3 绘制正式装配图（见图） 根据草图将各结构件夹具体等按照一定尺寸绘制装配图，将原工件绘制为虚线。4.4 绘制零件图（见图） 根据装配图绘制各零件图，标注尺寸，公差，配合，粗糙度等。5 夹具使用说明5.1 夹具体的安装说明 1）将V形块滚轮分别置于相关位置，以螺栓拧紧。 2）将顶紧装置分别置于相关位置，以螺栓拧紧。5.2 夹具体的使用说明 1、端盖焊接 1）将轴承套放置于夹具1中再放入端盖圆盘实施焊接 2）将工件翻转放入夹具2中进行焊接。 2、筒体焊接1） 将工件吊装与工

14、作平台，并保持又端面距离又顶紧装置500CM处。2） 将筋板套与右顶紧装置并固定，顶紧装置伸进于筒体规定位置实施焊接；松开固定装置，顶紧装置腿出。将端盖装于顶紧装置3） 此焊接要求与2）相同4） 同时顶进左右顶紧装置5） 焊接筒体与端盖的外环焊缝。6） 两端同时退出。7） 将工件吊离工作平台。 5.4夹具体的实用性说明 底座夹具安装方便简单，操作快捷。材料成本低，所需材料节省，焊接结构容易拆卸。夹具件加工容易，自动化程度高，适合大批量生产。6参考文献1 陈祝年，焊接简明设计手册，机械工业出版社，1999年2 王 政，焊接工装夹具及变位机械，机械工业出版社，2001年3 陈焕明，焊接工装设计基础，航空工业出版社，2004年4 孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，冶金工业出版社，2002年