焊接夹具设计说明书.docx
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焊接夹具设计说明书
焊接夹具设计说明书
课程设计
课程名称：
焊接专业课程设计
设计题目：
“长江750摩托车”边摇架焊接工艺与工装设计
专业：
班级：
姓名：
学号：
评分：
指导教师（签名）：
2013年01月11日
前言
焊接技术是重要的制造技术之一，其质量的好坏直接影响到工件的安全运行和使用寿命，其效率的高低直接影响工件的制造周期和制造成本。
如何保证焊接质量和提高焊接效率、减少返修率、降低施焊成本,是工件制造控制的关键措施。
而焊接工装夹具设计的好坏直接影响焊接的质量和效率
工件的定位原理:
一个刚体在空间直角坐标系中具有六个自由度，即沿X、Y、Z三个坐标轴的移动自由度和绕X、Y、Z三个坐标轴的转动自由度。
当工件的六个自由度未加以限制时，它在空间的位置是不确定的。
要使工件的位置按照
一定的要求确定下来，就必须将它的某些自由度或全部自由度加以限制。
工件的定位（location）是指工件在夹具中的位置按照一定的要求确定下来，将必须限制的自由度一一予以限制。
在本次托架焊接工装夹具设计中，由于工件为薄板组合件，故采用N-2-1定位，即第一定位基准面的定位点数N大于3。
焊接工装夹具的主要作用有以下几个方面：
（1）采用焊接工装夹具，零件能得到准确的装配位置，保证装配精度，加快装配作业的进程；减轻工人的体力劳动；提高装配效率。
（2）控制或消除焊接变形。
（3）可提高焊件的互换性能；焊件上的配合孔、配合槽等机械加工要素可由原来的先焊接后加工改为先加工后焊接，从而避免了大型焊件焊后加工所带来的困难，有利于缩短焊件的生产周期。
（4）可缩短装配和施焊过程中焊件翻转变位的时间，减少了辅助工时，提高了焊机利用率和焊接生产率。
（5）可使焊件处于最有利的施焊位置，可加大焊接工艺规范，充分发挥焊接方法的效能。
（6）可扩大焊机的焊接范围。
（7）可使手工操作变为机械操作。
（8）可使装配和焊接集中在一个工位上完成，可减少工序数量，节约车间使用面积。
1焊接工装夹具的简介
1.1焊接工装夹具的功能
装加工对象，使之占有正确的位置，一保证零件和产品的质量，并提高生产效率。
提高焊接制品的精度，保证其互换性。
提高劳动生产率，降低制造成本。
减轻劳动强度，保障安全生产。
1.2焊接工装夹具的分类
构种类繁多，形状尺寸各异，生产工艺过程和要求也各不相同，相应的工艺装备在形式、工作原理及技术要求上也有很大差别。
按用途分类可分为：
装配用工艺装备、焊接用工艺装备、装配焊接工艺装备，按应用范围分类可分为：
通用焊接工装、专用焊接工装、柔性焊接工装，按动力源分可分为手动、气动、液压、电动、磁力、真空等焊接工艺装备，按焊接方法分类可分为电弧焊工装、电阻焊工装、钎焊工装、特种焊工装等。
2摇架座组合的结构特点
2.1摇架座组合的结构分析
边摇架组合是包角组合（G161300）、主管（G161001）、左臂组合（G161200）和右臂组合（G161100）一共四个件组成。
如图所示，其中主管是钢管拔制而成，包角组合、左臂组合和右臂组合是焊接件。
图1边摇架
2.2需要保证的关键尺寸
首先，要保证的是左右臂末端的孔的同轴度；其次，左右臂相对于主管的位置；最后，为了保证焊工的操作灵活，必须保证各组件相对于基座的高度。
3各零件的定位和夹紧
根据六点定位原理，针对目前要焊的各零部件设计专用的焊接工装夹具。
应零件要求存在欠定位和未夹紧的情况。
3.1主管的定位和夹紧
通过对零部件的分析，以靠近右臂组合的端面为X方向定位基准，以中心线为Y、Z方向定位基准。
在靠近右臂组合端以带定位销的锥台定位（J161006），在靠近左臂的端面以带锥台的螺旋夹紧装置（J161005）作为定位和加紧装置。
因对绕X轴方向无要求，在此未对绕X轴方向无定位和夹紧。
定位销的锥台通过Φ30的孔固定在支撑架A（J161001）上,并通过定位销（GB/IT2205）对其定位，带定位销的锥台定位如图2所示，支撑架A如图3所示，定位销：
A8×50GB/T2205如图4所示；带锥台的螺旋加紧装置固定在支撑架B（J161004）上，在螺旋夹紧装置的尾端装置手柄和压紧螺钉组合（JB/T8044.10-1999等），带锥台的螺旋夹紧装置如图5所示，支撑架B如图6所示，手柄和压紧螺钉组合如图7。
图2带定位销的锥台
主视图俯视图
图3支撑架A
图4定位销
图5带锥台的螺旋夹紧装置
主视图俯视图
图6支撑架B
图7手柄和压紧螺钉组合
3.2左右臂组合的定位和夹紧
因左右臂的保证末端的空的同轴度，又要确定相对主管的相对位置，在此需要全定位。
因末端孔要保证同轴度,且尺寸都为Φ24+0.130，用2个带凸台的固定支撑座（J161003）定位，并保证同轴度。
并用钩型正压夹管器（HB2495）A36作为定位和夹紧装置，保证了左右臂的全定位和夹紧。
带凸台的固定支撑座如图8所示。
主视图俯视图
图8带凸台的固定支撑座
3.3包角片组合的定位和夹紧
因包角片组合是卡在两臂之间，且只和主管之间存在尺寸要求，因包角片本身形状能保证尺寸要求，焊前点焊固定就能达到要求。
3.4各支撑架支撑座与基板的连接
每个支撑架支撑座与基板的连接采用对角分布的2个六角铰制孔用螺栓连接（GB27-88）M8x20,另一组对角采用2个定位销（GB119）A6×20定位。
3.5基板的设计
基板厚度为20mm，各螺纹孔和定位圆柱销的位置分布如图9所示。
材料采用Q235A
图9基板
4工装夹具的使用说明
4.1夹具的装配步骤
（1）以基座的右边界、前边界和基座上平面作为所有零件的安装基准。
（2）然后根据三个基准分别以各零件的底座边界把2个支撑架，2个凸台支撑座，2个钩型正压夹紧器相对应地安装在基座上，所有的均定位用圆柱销定位，所有的连接均用螺栓连接。
（3）安装时必须确保装配图（J161000B）中的尺寸精度要求。
（4）检测各尺寸精度要求以及夹紧器的使用性能要求，合格后，对整个夹具进行防锈处理。
4.2工件的安放步骤
（1）检查所有夹紧器都已经打开，并检测夹具、定位装置的所有尺寸精度要求，合格后即可使用。
（2）将右臂立起，将末端孔套入支撑座的凸台内后，放平右臂，使右臂靠紧钩型正压夹管器，拉起钩，压紧右臂。
（3）左臂的的安放步骤同右臂
（4）安放好左右臂后，将包角组合从左右臂的前端套入。
（5）将带销的锥台往前推到指定位置，用定位销卡死，将主管靠紧右臂端套入圆锥台，放平锥台，旋转带锥台的螺旋夹紧器，使锥台套入靠近左臂的主管内并夹紧。
4.3夹具使用注意事项、保养及维护
（1）使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置。
（2）使用后需要涂防锈油。
（3）平时要保证其处于一个相对干燥的环境。
5焊接工艺规程的编制说明
5.1焊接方法的选择
分析托架焊接组合件可知，被焊工件是厚度较小的低碳钢，为批量焊接生产，综合考虑其焊接的实用性、工艺性和经济性后，选择细丝CO2焊。
因为采用细丝CO2焊时，电弧稳定，热量集中，焊接热输入小，焊接变形也小，甚至不用矫正，因此适合用于“长江750A摩托车”边摇架组合件的焊接。
5.2焊机的选择
焊接电流较小，而焊缝较短且要分段焊，所以选用NBC—250半自动CO2焊机。
5.3焊丝的选择
材料为低碳钢，厚度在较小，故选择工艺性能、力学性能及抗热裂纹能力较好的H08Mn2SiA焊丝，焊丝直径为0.8mm.
5.4焊接参数的选择
薄板CO2细丝焊接时，使用的电流较小故选择焊接电流100-120A实现短路过渡。
电弧电压选用值为20V，使用时可根据具体情况在16-22V内调整。
焊接速度过快保护效果差，使焊缝塑性降低，不利于焊缝成形，容易形成咬边缺陷；焊速过慢，电弧热和电弧力受阻碍，焊道不均匀，焊缝组织粗大。
因此，要选择合适的焊接速度。
在实际生产中，焊接速度一般不超过30m/h。
气体流量选择10L/min,实际焊接中可在8-15L/min内调整。
6课程设计小结以及体会
本次课程设计从接到任务拿到工件图，再到读懂工件图，确定夹具的设计方案，可以说我们花了很多心思，前期工作做了很多，同时得到老师的悉心指导，使我们很快进入了课程设计的实践性阶段。
我们从用画图软件协助我们完成夹具整体方案的设计，中途也多次请教老师对于我们设计方案的可行性给予宝贵的意见，经过不断的修改与完善，我们最终确定了工装夹具的整体设计方案：
由1带销的固定锥台、1个带锥台的螺旋夹紧装置、2个带圆柱凸台的固定定位装置和2个钩型正压夹管器实现整体定位和夹紧，采用螺栓连接的方式实现零件与基板的总体连接。
此方案符合焊接工装对实用性、经济性、可靠性的要求，是一套较为理想的托架焊接组合件的工装夹具。
通过本次课程设计，不仅增强了对焊接工艺装备专业性知识的系统化，而且将专业知识、设计能力和实践能力有机的结合在了一起，提高了个人的绘图能力和实践动手能力。
但收获更深的是夯实并拓宽了我们设计工装夹具的思路以及对设计的思维原则性和灵活性的锻炼。
参考文献
[1]陈焕明.焊接工装设计基础M.北京：
航空工业出版社，2004
[2]冯开平．画法几何与机械制图．华南理工大学出版社，2007
[3]徐鸿本．机床夹具设计手册．辽宁科学技术出版社，2004
[4]廖念钊．互换性与技术测量．中国计量出版社，2007
[5]翟正明.实用工程材料技术手册.北京：
机械工业出版社，2004
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