工艺装备-装焊工装夹具.ppt

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1、装配装配焊接工装夹具焊接工装夹具教学目标及内容教学目标及内容n教学目标教学目标了解装配焊接工装夹具类型、特点及应用掌握定位器、夹紧机构等工装夹具的初步选用方法了解装配焊接工装夹具设计的基础知识n教学内容教学内容装配焊接工装夹具概述定位器类型、特点及应用夹紧机构类型、特点及应用工装夹具设计基础一、装配一、装配焊接工装夹具概述焊接工装夹具概述定位器夹紧机构夹具体连连接、支承接、支承接、支承接、支承保持定位、防止位移保持定位、防止位移保持定位、防止位移保持定位、防止位移夹具设计的关键夹具设计的关键夹具设计的关键夹具设计的关键 在焊接结构生产中经常采用的有在焊接结构生产中经常采用的有装配定位焊夹具、焊

2、接夹具、矫正夹具装配定位焊夹具、焊接夹具、矫正夹具等。等。夹具体（除装配平台外）必须按所装配焊件的结构进行夹具体（除装配平台外）必须按所装配焊件的结构进行设计，而定位器、夹紧机构和装配平台，则大多数是通设计，而定位器、夹紧机构和装配平台，则大多数是通用的标准件。用的标准件。工字梁装配夹具工字梁装配夹具1调节螺杆 2垫片 3腹板 4翼扳 5挡板 6平台 7直角尺实例实例二、二、定位器定位器定位器具有多种结构形式，使用时，可根据定位器具有多种结构形式，使用时，可根据被定位焊被定位焊件的结构形式件的结构形式及及定位要求定位要求进行布置和选择。进行布置和选择。n平面定位用定位器n圆孔定位用定位器n外圆

3、表面定位用定位器1、平面定位用定位器、平面定位用定位器 焊件焊件以平面作为基准以平面作为基准进行定位时常采用进行定位时常采用挡铁、挡铁、支承钉（板）支承钉（板）等。等。1)1)挡铁挡铁 应用较广且结构简单的定位元件，除平应用较广且结构简单的定位元件，除平面定位外，也常利用挡铁对面定位外，也常利用挡铁对板焊板焊结构或结构或型钢型钢结构的端部进行结构的端部进行边缘边缘定位。以下为几种常见定位。以下为几种常见的挡铁：的挡铁：固定式固定式可拆式可拆式可退式可退式1)1)挡铁挡铁永磁式定位挡铁永磁式定位挡铁1)1)挡铁挡铁2 2）支承钉（板）支承钉（板）可调支承可调支承支承钉支承钉支承板支承板主主 要要

4、 用用 于于主主 要要 用用 于于平平 面面 定定 位位平平 面面 定定 位位，形形式式有有多多种种，形形式式有有多多种种平头圆头花纹头侧面和顶面定位利于排屑底面定位利用零件上的装配孔、螺钉或螺栓孔及专用定位孔等作为定位基准时多采用定位销定位定位销定位定位销定位定位销定位。定位销均已标准化。2 2、圆孔定位用定位器、圆孔定位用定位器定位销削边销圆柱销短定位销长定位销可限制一个或两个自由度2 2、圆孔定位用定位器、圆孔定位用定位器孔间隙配合夹具体过渡配合定位销的结构形式定位销的结构形式固定式固定式可拆式可拆式可换式可换式可退式可退式工件以外圆柱面作为定位基准以外圆柱面作为定位基准以外圆柱面作为定

5、位基准以外圆柱面作为定位基准,常用的定位器是V V V V形铁形铁形铁形铁。可调节型可调节型V形铁形铁3 3、外外圆圆表表面面定定位位用用定定位位器器间断型间断型V形铁形铁三、装焊夹紧机构三、装焊夹紧机构1.概述n在装焊作业中，焊件一直保持确定位置的过程在装焊作业中，焊件一直保持确定位置的过程叫叫夹紧夹紧。使焊件保持确定位置的各种机构称。使焊件保持确定位置的各种机构称夹紧夹紧机构机构。n夹紧机构的作用：夹紧机构的作用：保持定位器的准确定位，（使工件在定位件上保持定位器的准确定位，（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）；所占有的规定位置在焊接过程中保持不变）；防止装焊过程中移动

6、或变形。防止装焊过程中移动或变形。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。n 1)正正正正夹紧时，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。n 2)牢牢牢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。n 3)快快快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。n 4)简简简简结构要力求简单、紧凑，并具有足够的刚性，使工装具有良好的工艺性和使

7、用性。夹紧器不应受到或是不怕焊接热量及飞溅物的影响。2.2.对夹紧机构的基本要求对夹紧机构的基本要求夹紧装置的组成夹紧装置的组成1 1气缸气缸 2 2斜楔斜楔 3 3滚子滚子 4 4压板压板 5 5工件工件3.3.夹紧机构的组成及特点夹紧机构的组成及特点 夹紧装置组成框图夹紧装置组成框图3.3.夹紧机构的组成及特点夹紧机构的组成及特点 典型的夹紧装置基本上由三典型的夹紧装置基本上由三部分组成，包括部分组成，包括力源装置力源装置、中间传力机构中间传力机构和和夹紧元件夹紧元件。4.4.夹紧机构分类夹紧机构分类n对零件的紧固方式有夹紧夹紧、压紧压紧、拉紧拉紧、顶紧顶紧（或撑开）（或撑开）等四种。u装

8、配夹具按其动力源动力源动力源动力源来分，可分为手动、气动、液压、磁力夹紧等方式。以手动和气动应用最多。4.夹紧机构分类夹紧机构分类斜楔夹紧器、螺旋夹紧器和偏心夹紧器都是利用斜楔夹紧器、螺旋夹紧器和偏心夹紧器都是利用机械摩擦的斜面自锁机械摩擦的斜面自锁原理原理来夹紧工件的，其中斜楔是最基本的形式，偏心轮和螺旋只来夹紧工件的，其中斜楔是最基本的形式，偏心轮和螺旋只不过是斜楔的变种。不过是斜楔的变种。（1 1）手动夹紧机构）手动夹紧机构 1 1）楔形夹紧器）楔形夹紧器。利用楔的斜面将楔块的推力转变为夹紧力从而将工件夹紧的一种机构。（1 1）手动夹紧机构）手动夹紧机构为保安全稳定地工作，为保安全稳定地

9、工作，应能自锁应能自锁，其自锁条件，其自锁条件为斜楔的升角为斜楔的升角应小于斜小于斜楔与楔与焊件、斜楔与件、斜楔与夹具具体之体之间的摩擦角之和，的摩擦角之和，即即1 1+2 2。夹紧行程：夹紧行程：h=s tg 增大升角可减小行程，增大升角可减小行程，提高效率。提高效率。使用实例：使用实例：1）楔形夹紧器）楔形夹紧器（a）矩型矩型楔条夹具楔条夹具 （b）圆形圆形楔条夹具楔条夹具 （c）角钢角钢制作的简易斜楔制作的简易斜楔1）楔形夹紧器）楔形夹紧器使用实例：使用实例：2）螺旋夹紧机构n螺旋夹紧器一般由螺旋夹紧器一般由螺杆、螺杆、螺母和主体螺母和主体三部分组成，配三部分组成，配合使用的有压块、手柄

10、等。合使用的有压块、手柄等。n通过螺杆与螺母的通过螺杆与螺母的相对旋相对旋动动达到夹紧工件的目的。达到夹紧工件的目的。可摆动的压块可摆动的压块弓形螺旋夹紧器弓形螺旋夹紧器弓形螺旋夹紧器弓形螺旋夹紧器丁字形丁字形工字形工字形弓形板上开孔弓形板上开孔螺旋夹紧器具有增力作用，能自锁，最为安全可靠，但效率稍低。研制了几种快速夹紧的结构形式。回旋式回旋式铰接式铰接式快撒式快撒式2）螺旋夹紧器螺旋拉紧器螺旋拉紧器螺旋拉紧器螺旋拉紧器用螺旋拉紧器用螺旋拉紧器纠正错边纠正错边n螺旋夹紧器具有螺旋夹紧器具有夹、压、拉、顶、撑夹、压、拉、顶、撑夹、压、拉、顶、撑夹、压、拉、顶、撑等多种功能。等多种功能。2）螺旋夹

11、紧器径向推撑器径向推撑器环形螺旋撑圆器环形螺旋撑圆器2）螺旋夹紧器螺旋推撑器螺旋螺旋压紧压紧的形式与应用的形式与应用2）螺旋夹紧器3）偏心轮夹紧器n定义及原理：定义及原理：定义及原理：定义及原理：偏心轮是指绕一个与几何中心相对偏偏心轮是指绕一个与几何中心相对偏移一定距离的回转中心而旋转的零件。偏心轮夹紧移一定距离的回转中心而旋转的零件。偏心轮夹紧器是由偏心轮或凸轮的器是由偏心轮或凸轮的自锁性能自锁性能来实现夹紧作用的来实现夹紧作用的夹紧装置。夹紧装置。n特点及应用：特点及应用：特点及应用：特点及应用：夹紧动作迅速夹紧动作迅速，特别适用于，特别适用于尺寸偏差尺寸偏差较小、夹紧力不大及很少振动情况

12、下的成批大量生较小、夹紧力不大及很少振动情况下的成批大量生产产。n常见类型：常见类型：常见类型：常见类型：圆圆圆圆偏心轮和偏心轮和曲线曲线曲线曲线偏心轮偏心轮圆偏心轮的工作特性圆偏心轮的工作特性圆偏心轮在任何位置都能圆偏心轮在任何位置都能自锁的条件自锁的条件自锁的条件自锁的条件是是：2/D f 式中式中D D圆偏心轮直径（圆偏心轮直径（D=2RD=2R）f f圆偏心轮与零件磨擦系数，一般取圆偏心轮与零件磨擦系数，一般取0.10.10.150.15。生产中多采用生产中多采用f=0.15f=0.15，此时偏心距应为，此时偏心距应为 0.05D 0.05D。3）偏心轮夹紧器弧形楔偏心夹紧器的应用偏心

13、夹紧器的应用具有具有弹簧复位弹簧复位的偏心轮夹紧器的偏心轮夹紧器偏心轮偏心轮夹管夹管器器4）杠杆夹紧器n利用杠杆原理将工件夹紧的。n杠杆夹紧器夹紧动作杠杆夹紧器夹紧动作迅速迅速，可起到可起到增力增力作用，但作用，但自锁自锁能力较差能力较差，受振动时易松，受振动时易松开开n既能用于夹紧，又能用于矫正和翻转钢材。常用气常用气压或液压作夹紧力源或与压或液压作夹紧力源或与其它夹紧元件组成其它夹紧元件组成复合复合夹夹紧机构。紧机构。复合夹紧机构应用实例螺旋螺旋杠杆拉紧器杠杆拉紧器螺旋螺旋杠杆夹紧器杠杆夹紧器铰链一杠杆夹紧器铰链一杠杆夹紧器（2 2）气动夹具）气动夹具n它主要是由气缸、活塞和活塞杆组成，是

14、利用其它主要是由气缸、活塞和活塞杆组成，是利用其气缸内的压气缸内的压气缸内的压气缸内的压缩空气的压力缩空气的压力缩空气的压力缩空气的压力推动活塞，使活塞杆做直线运动，施加夹紧力推动活塞，使活塞杆做直线运动，施加夹紧力的装置。的装置。气动夹具的工作方式气动夹具的工作方式（2 2）气动夹具）气动夹具n液压夹具的工作原理与气动夹具相似。液压夹具的工作原理与气动夹具相似。n n优点优点：比气动夹具有更大的压紧力，夹紧可靠，工作平稳；：比气动夹具有更大的压紧力，夹紧可靠，工作平稳；n n缺点缺点：液体容易泄漏，辅助装置多，且维修不便。：液体容易泄漏，辅助装置多，且维修不便。（3 3）液液压压夹夹具具液压

15、撑圆器液压撑圆器1 1一心盘一心盘 2 2一连接板一连接板 3 3一推撑头一推撑头 4 4一支撑杆一支撑杆 5 5一缓冲弹簧一缓冲弹簧6 6一支撑板一支撑板 7 7一操作机伸缩轴一操作机伸缩轴8 8一油缸一油缸9 9导轨花盘导轨花盘n它主要靠磁力吸紧工件，可分为它主要靠磁力吸紧工件，可分为永磁式和电磁式永磁式和电磁式永磁式和电磁式永磁式和电磁式两种类两种类型，应用较多的是电磁式磁力夹具。磁力夹具操作简便，型，应用较多的是电磁式磁力夹具。磁力夹具操作简便，而且对工件表面质量无影响，但其夹紧力通常不是很大而且对工件表面质量无影响，但其夹紧力通常不是很大。磁力夹具磁力夹具（4 4）磁力夹具）磁力夹具

16、电磁夹紧器结构组合夹具基本元件组组合合夹夹具具槽系统槽系统槽系统槽系统孔系统孔系统孔系统孔系统组合夹具实例组合夹具实例焊接箱形梁组装用专焊接箱形梁组装用专焊接箱形梁组装用专焊接箱形梁组装用专用夹具用夹具用夹具用夹具1夹具体（兼有定位作用）夹具体（兼有定位作用）2立柱（腹板定位器）立柱（腹板定位器）3液压杠夹紧器液压杠夹紧器4腹板电磁夹紧器腹板电磁夹紧器 5顶出液压缸顶出液压缸 专用夹具专用夹具4工装工装工装工装夹夹具具具具应应具具具具备备足足足足够够的的的的强强度和度和度和度和刚刚度度度度 1235定位准确夹紧的可靠性定位准确夹紧的可靠性定位准确夹紧的可靠性定位准确夹紧的可靠性焊接操作的灵活性

17、焊接操作的灵活性焊接操作的灵活性焊接操作的灵活性 便于焊件的装卸便于焊件的装卸便于焊件的装卸便于焊件的装卸 良好的工艺性良好的工艺性良好的工艺性良好的工艺性 夹具设计的基本要求夹具设计的基本要求 四、工装夹具的设计四、工装夹具的设计拟采用的焊接工艺方法拟采用的焊接工艺方法拟采用的焊接工艺方法拟采用的焊接工艺方法 4焊件的生产批量焊件的生产批量焊件的生产批量焊件的生产批量 51零件和坯料的加工工艺及尺寸公差零件和坯料的加工工艺及尺寸公差零件和坯料的加工工艺及尺寸公差零件和坯料的加工工艺及尺寸公差 2焊接结构尺寸的公差要求焊接结构尺寸的公差要求焊接结构尺寸的公差要求焊接结构尺寸的公差要求 1 1焊

18、件的装焊次序焊件的装焊次序焊件的装焊次序焊件的装焊次序 3夹具设计的依据夹具设计的依据 四、工装夹具的设计四、工装夹具的设计方案设计的内容方案设计的内容夹具体的结构夹具体的结构夹具体的结构夹具体的结构夹紧机构形式、布置和数量夹紧机构形式、布置和数量夹紧机构形式、布置和数量夹紧机构形式、布置和数量定位器数量定位器数量定位器数量定位器数量定位方法定位方法定位方法定位方法定位基准定位基准定位基准定位基准四、工装夹具的设计四、工装夹具的设计 确定夹紧力的基本原则确定夹紧力的基本原则含夹紧力的大小、方向和作用点三要素含夹紧力的大小、方向和作用点三要素含夹紧力的大小、方向和作用点三要素含夹紧力的大小、方向

19、和作用点三要素 1 1 1 1夹紧力的方向夹紧力的方向夹紧力的方向夹紧力的方向1 1）应应指指向向各各定定位位元元件件，尽尽可可能能垂垂垂垂直直直直于于于于主主主主定定定定位位位位基基基基准准准准，在在工工件件刚刚度度最最大大方方向向上上将工件夹紧将工件夹紧2 2）有助于定位，不破坏其准确性和可靠性）有助于定位，不破坏其准确性和可靠性3 3）应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小）应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小4 4）应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生产效率）应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生产效率夹紧力方向与夹紧力大小的关系夹紧力方向与夹紧力大小的关系 2 2 2 2

20、夹紧力的作用点夹紧力的作用点夹紧力的作用点夹紧力的作用点1 1）夹夹紧紧力力作作用用点点是是指指夹夹紧紧元元件件与工件接触的一小块面积与工件接触的一小块面积2 2）应应落落在在支支承承元元件件上上或或几几个个支支承元件所形成的支承面内承元件所形成的支承面内3 3）应选在工件刚性较好的部位）应选在工件刚性较好的部位4 4）薄壁结构夹紧力作用点应靠）薄壁结构夹紧力作用点应靠近焊缝或多点夹紧近焊缝或多点夹紧夹紧力作用点的布置夹紧力作用点的布置不正确不正确正确正确增加接触面积增加接触面积1 1）要足够防止加工时松动）要足够防止加工时松动2 2）使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压）使工件受压变形小

21、，刚性差的工件应均匀加压3 3）机动夹紧时应计算夹紧力的大小，以理论夹紧力乘）机动夹紧时应计算夹紧力的大小，以理论夹紧力乘以安全系数以安全系数K K夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必须考虑工件的结构特点、加工工艺方法、必须考虑工件的结构特点、加工工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素。定位元件的结构和布置等多种因素。3 3 3 3夹紧力的大小夹紧力的大小夹紧力的大小夹紧力的大小1.设计前的准备（原始资料）夹具设计的基本方法与步骤夹具设计的基本方法与步骤12345夹具设计任务单夹具设计任务单 工件图样及技术条件工件图样及技术条件 工件的装配工艺规程工件的装配工艺规程 夹具设计的技术条件夹具设计的技术条件 夹具的标准化和规格化资料夹具的标准化和规格化资料1 1确定夹具结构方确定夹具结构方案案 （基准、定（基准、定位元件及夹紧机位元件及夹紧机构、夹具主体、构、夹具主体、草图）草图）2 2绘制夹具工作总图绘制夹具工作总图3 3绘制装配焊接夹绘制装配焊接夹具零件图具零件图4 4编写装配焊接夹编写装配焊接夹具设计说明书具设计说明书5 5必要时编写装配必要时编写装配焊接夹具使用焊接夹具使用说明书说明书2.设计的步骤设计的步骤夹具设计的基本方法与步骤夹具设计的基本方法与步骤