第七单元装配—焊接工艺装备

1、第七单元 装配焊接工艺装备（课本习题）模块一一、填空题（将正确答案填在横线上）1焊件在夹具中强行加固或预先给予反变形，这样对控制 非常有利，可提高焊件的 。2采用焊接变位机械，可缩短装配和施焊过程中焊件 时间，减少 工时，提高焊接生产率。3焊接工艺装备按功能可分为 、 和 。4对尺寸精度较高、表面粗糙度较低的零件，装配时应选用具有 的定位元件， 的夹紧元件。5对专业化大量生产的结构产品，每道装配、焊接工序都应采用 的装备来完成。二、简答1焊接工艺装备是如何分类的？分哪些类型？2焊接工艺装备具有哪些特点？模块二一、填空题（将正确答案填在横线上）1一个完整的焊接工装夹具，是由 、 和 三部分组成。

2、2通常选择零件上 表面作为主要定位基准面、 表面作为导向定位基准面、 表面作为止推定位基准面。3工件以平面作为定位基准时，常使用的定位器是 和 。4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。5生产中，圆柱表面的定位多采用 。6夹紧所需要的力应能克服操作过程中产生的各种力，如 力、 力 力等。7确定夹紧力，应从三个方面考虑，一是 ；二是 点；三是 。8手动斜楔多在 生产或在 的装配和焊接中使用。9螺旋夹紧机构是利用 或 使两者之间产生相对的轴向移动实现工件的夹紧。 10圆偏心夹紧机构的自锁条件是： 。11杠杆夹紧机构通常都与其它机构联合使用，以发挥它的 、 和 的

3、特点。12气动夹紧机构是以 为传力介质、液压夹紧机构是以 为传力介质。二、选择题（将正确答案的序号写在横线上）1一个完整的焊接工装夹具主要由 组成。a .定位器、变位机、夹具体 b .定位器、夹紧机构、夹具体c .定位器、夹紧机构、回转台 d .定位器、滚轮架、回转台2对于熔化焊的夹具，工作时不应承受 的作用。a .焊接应力 b .夹紧力 c .焊件的重力 d .顶段力3保证焊件在夹具中获得正确装配位置的零件或部件是 。a .夹紧机构 b .夹具体 c .定位器 d .变位夹4熔化焊用的夹具工作时主要承受 。a.焊接应力、夹紧力和焊件的重力 b.焊接应力、切削力和焊件的重力 c .焊接应力、切

4、削力和锤击力 d .焊接应力、夹紧力和顶段力5焊件在夹具中要得到确定的位置，应遵从物体定位的 定则。a .三点 b .四点 c .五点 d .六点6主要用于焊接构件依孔的定位器是 。a .V形体 b .支撑钉 c .定位样板 d .定位销7利用斜面移动产生的压力而夹紧工件的是 夹紧机构。a .偏心式 b .斜楔式 c .杠杆式 d .螺旋式8焊接生产中，特别是在现场组装大型金属结构时，广泛使用的是 夹紧机构。a .斜楔式 b .螺旋式 c .杠杆式 d .偏心式三、简答1试述焊接工装夹具的分类与组成。2什么叫定位？零件在工装夹具中不动就叫定位吗？结合实例谈谈你对“六点定位规则”的理解。3什么叫

5、定位基准？选择定位基准时应考虑那些问题？4试述常用夹紧机构的特点及用途。图7-22 题5图5根据六点定位原理，分析图7-22所示各种定位方案中定位元件所限制的自由度。图7-23 题6图6图7-23所示零件以平面3和两个短V形块1、2进行定位，试分析该定位方案是否合理？各定位元件应分别限制哪些自由度？如何改进？ 模块三一、填空题（将正确答案填在横线上）1焊接变位机械是通过改变 、 或 的空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械设备。2焊接变位机械可分为 变位机械、 变位机械和 变位机械。3焊件变位机械按功能不同，可分为 、 、 和 等。4变位器可以将焊件上各种位置的焊缝调整到 或 的易焊位置焊

6、接。5滚轮架是借助 之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械。主要用于 工件的装配与焊接。6焊接回转台是将工件绕 轴或 轴回转的焊件变位机械。7头尾架式翻转机主要用于轴类及筒形、椭圆形焊件的 以及 的旋转变位。8焊机变位机械按结构特征及用途可分为 式焊机变位机、 式焊机变位机、 式焊机变位机、 式焊机变位机和电渣焊立架等。9电渣焊立架主要用于 的电渣焊，若与焊接滚轮架配合，还可用于 电渣焊。10焊工变位机械是改变 的空间位置，使之在 高度进行施焊的设备。二、简答1试述各种焊件变位机械的特点及用途？2试述各种焊机变位机械的特点及用途？模块四一、填空题（将正确答案填在横线上）1焊接机器人就是在焊

7、接生产领域代替 从事 的工业机器人。2完整的焊接机器人系统一般由以下几个部分组成：机器人操作机、 、控制器、 、 、中央控制计算机和相应的安全设备等。3焊接机器按用途可分为 和 。 4点焊机器人系统典型的应用领域主要是 工业。5凡是焊接时工件可以不用变位，而机器人的活动范围又能达到 的情况，都可以采用普通弧焊机器人工作站。二、简答1试述焊接机器人的发展历程及在国内外的应用现状。2试述焊接机器人的组成及各部分的作用。3普通弧焊机器人适用于哪些焊接方法，它又什么特点？4试述单轴变位机、旋转-倾斜变位机、龙门机架与弧焊机器人组合的工作站各有什么特点？其应用情况如何？第七单元 （课本习题参考）模块一一

8、、填空题（将正确答案填在横线上）1焊接变形、互换性； 2翻转、辅助； 3装配焊接夹具、焊接变位机械、焊接辅助机械； 4刚性固定、快速而夹紧力不太大； 5专门。二、简答1答：焊接工艺装备可按其功能、适用范围、动力来源等进行分类。（1）按功能分为装配-焊接夹具、焊接变位机械和焊接辅助机械；（2）按适用范围分为专用工装、通用工装和组合式工装三种；（3）按动力来源分为手动工装、气动工装、液动工装、磁力工装和电动工装等。2答：焊接工装的使用与焊接结构产品的各项经济技术指标有着紧密的关系。（1）与备料加工的关系 焊接结构产品生产具有加工工序多、工作量大的特点。采用工装进行备料加工，要与零件几何形状、尺寸偏

9、差和位置精度的要求相匹配，尽可能使零件具有互换性，提高坡口的加工质量，减小弯曲成形的缺陷。（2）与装配工艺的关系 利用定位器和夹紧器等装置进行焊接结构的装配，其定位基准和定位点的选择与零件的装配顺序、零件尺寸精度和表面粗糙度有关。如要求尺寸精度高、表面粗糙度低的零件，装配时应选用具有刚性固定的定位元件，快速而夹紧力不太大的夹紧元件；对零件尺寸精度要求不高、表面粗糙度较高的零件，应选用具有足够的耐磨性并能迅速拆换和调整的定位元件；对零件表面不平的，应选用夹紧力较大的夹紧器。（3）与焊接方法的关系 不同的焊接方法对焊接工装的结构和性能要求也不尽相同。如采用自动焊生产，一般对焊机机头的定位有较高的精

10、度要求；采用手工焊生产，则对工装的运动速度要求不太严格。（4）与生产规模的关系 焊接结构生产的规模和批量，对工装的专用化程度、完善性、效率和构造等都具有一定的影响。单件生产时，一般选用通用的工装夹具；成批生产某种产品时，通常选用较为专用的工装夹具，也可选用通用的、标准夹具的零件或组件；对专业化大量生产的结构产品，每道装配、焊接工序都应采用专门的装备来完成，如采用气压、液压、电磁式快动夹具或电动机械化、自动化装置，形成专门的生产线。模块二一、填空题（将正确答案填在横线上）1定位器、夹紧机构、夹具体； 2最大、最长、最短、最狭； 3挡铁、支承钉； 4定位销； 5 V形块； 6工件的重力、惯性、因控

11、制焊接变形而产生的拘束力等； 7确定夹紧力的方向、确定夹紧力的作用、确定夹紧力的大小； 8单件小批、现场大型金属结构； 9旋转螺钉、螺母； 10圆偏心轮的外径应等于或大于14倍的偏心距，即D14e。；11增力、快速、改变力作用方向； 12压缩空气、压力油。二、选择题（将正确答案的序号写在横线上）1 b 2 d 3 c 4 a 5 d 6 d 7 b 8 a。三、简答1答：（1）按用途分 在焊接结构生产中，装配和焊接是两道重要的生产工序，通常完成这两道工序的方式有两种，一种是先装配后焊接；另一种是边装配边焊接。对用来装配并进行定位焊的夹具称为装配夹具；对专门用来焊接焊件的夹具称为焊接夹具；对既用

12、来装配又用来焊接的夹具称为装焊夹具。装配夹具、焊接夹具、装焊夹具统称为焊接工装夹具。（2）按动力来源分 可分为手动夹具、气动夹具、液动夹具、磁力夹具、真空夹具、电动夹具和混合式夹具等。一个完整的焊接工装夹具，是由定位器、夹紧机构和夹具体三部分组成。在装焊作业中，多使用在夹具体上装有多个不同的夹紧机构和定位器的复杂夹具，又称为胎具或专用夹具。其中，除夹具体是根据焊件架构形式进行专门设计外，夹紧机构和定位器多是通用的结构形式。定位器大多是固定式的，并采用手动、气动和液压等驱动方式。夹紧机构是工装夹具的主要组成部分，其结构形式较多，且相对复杂，驱动方式也是多种多样的。2答：在装焊作业中，使焊件按图样

13、或工艺要求在夹具中得到确定位置的过程称为定位。焊件能否在夹具中获得准确而快速的定位，关键在于科学地运用定位原理和恰当选择工艺基准。自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿Ox、Oy、Oz三个轴向的相对移动和三个绕轴的相对移动。要使工件在夹具中具有准确和固定不变的位置，则必须限制这六个自由度。每限制一个自由度，工件应需要与夹具上的一个定位点相接触，这种以六点限制工件六个自由度的方法称为“六点定位规则”。如图1(a)所示，在xOz面上设置了三个定位点，可以限制工件沿Oy轴方向的移动和绕Ox轴、Oz轴的转动三个自由度；在yOz设有两个定位点，可以限制工件沿Ox轴方向的移动和绕轴的转动两个自由度；

14、在xOy面上设置一个定位点，用以限制工件沿Oz轴方向的移动一个自由度。3答：在结构装配过程中，必须根据一些指定的点、线、面来确定零件或部件在结构中的位置，这些作为依据的点、线、面称为定位基准。选择定位基准时应考虑以下几点：1）定位基准应尽可能与焊件起始基准相重合，以便消除由于基准不重合而产生误差。2）应选择零件上平整、光洁的表面作为定位基准。3）定位基准夹紧力的作用点应尽量靠近焊缝区，这样可以使零件在加工过程中受夹紧力或焊接热应力等作用所产生的变形最小。4）对由多个零件组成的焊件，某些零件可以利用已装配好的零件进行定位。5）尽可能使夹具的定位基准统一，这样便于组织生产和有利于夹具的设计和制造。

15、4答：（1）斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构是利用斜面移动产生的压力夹紧工件。在焊接工装夹具中，常见的斜楔夹紧机构有五种类型，其中、型为无移动柱塞式，、型为有移动柱塞式。斜楔夹紧机构结构简单、易于制造，既能独立使用又能与其它机构联合使用。手动斜楔多在单件小批生产或在现场大型金属结构的装配和焊接中使用。和其它机构联合使用时，常以气压或液压作动力源。（2）螺旋夹紧机构 螺旋夹紧机构是利用旋转螺钉或螺母使两者之间产生相对的轴向移动实现工件的夹紧。其特点是结构简单，增力大，自锁性能好，行程不受限制，但夹紧动作慢，效率低，靠人力夹紧体力消耗大，易疲劳。螺旋夹紧机构用途广泛，既可单独使用，也可和其它机构联合使用

16、，可以设计成夹紧器、拉紧器、推撑器等不同用途的器件。（3）偏心轮夹紧机构 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。偏心轮夹紧机构是由偏心轮或凸轮的自锁性能来实现夹紧作用的夹紧装置。此种机构夹紧动作迅速（手柄转动一次即可夹紧零件），应用广泛，特别适用于尺寸偏差较小，夹紧力不大及很少振动情况下的成批大量生产。常见的偏心轮有两种：圆偏心轮和曲线偏心轮。曲线偏心轮的外轮廓为螺旋线，制造麻烦，很少采用，圆偏心轮应用较多。（4）杠杆夹紧机构 杠杆夹紧无自锁作用，在手动夹紧时整个加工过程不能松手，所以手动夹紧只能在夹紧力不大的短时装配或定位焊时使用。通常都与其它机构联合使用，以发挥

17、它的增力、快速和改变力作用方向的特点。（5）杠杆-铰链夹紧机构 杠杆-铰链夹紧机构是由杠杆、连接板及支座相互铰接而成的复合夹紧机构。（6）气动与液压夹紧机构 气动夹紧机构是以压缩空气为传力介质、推动气缸动作而实现夹紧作用的机构；液压夹紧机构是以压力油为传力介质、推动液压缸动作以实现夹紧作用的机构。两者的结构和功能相似，其区别是传力介质不同。（7）磁力、真空和电动夹紧机构 磁力夹紧机构分永磁式夹紧器和电磁式夹紧器两种。永磁式夹紧器是用各种永久磁铁夹紧焊件的一种器具，其夹紧力有限，但结构简单，经济方便，宜用在夹紧力较小，不受冲击振动的场合。电磁夹紧器是利用电磁力来夹紧焊件的一种器具，其夹紧力较大。

18、由于供电电源不同，电磁夹紧器分为直流和交流两种。直流电磁夹紧器其电磁铁励磁线圈内通过的是直流电，所建立的磁通是不随时间变化的恒定值，在铁心中没有涡流和磁滞损失，铁心材料可用整块工业纯铁制作，吸力稳定，结构紧凑，在电磁夹紧器中应用较多；交流电磁夹紧器因电磁铁励磁线圈内通过的是交流电，所以磁铁吸力是变化的，工作时易产生振动和噪音，且有涡流和磁滞损耗，结构尺寸较大，故使用较少。真空夹紧机构是利用真空泵或以压缩空气为动力的喷嘴所射出的高速气流，使夹具内腔形成真空，借助大气压力将焊件压紧的装置。它适用于夹紧特薄的或挠性的焊件，以及用其它方法夹紧容易引起变形或无法夹紧的焊件，在仪表、电器等小型器件的装焊作

19、业中应用较多。电动夹紧机构是以电动机为动力源，经减速，再将回转运动变成直线运动对焊件进行夹紧的装置。其传动链长、体积大，在装焊作业中已很少应用。（8）组合夹具 组合夹具是由一些规格化的夹具元件，按产品装焊要求所拼装成的可拆式夹具。组合夹具的元件分为基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合成件和辅助件等。（9）专用夹具 专用夹具是指具有专一用途的焊接工装夹具，它是针对某种特点产品的装配与焊接而专门设计制作的。5答：（略）6答：（略）模块三一、填空题（将正确答案填在横线上）1焊件、焊机、焊工； 2焊件、焊机、焊工； 3变位器、滚轮架、回转台、翻转机； 4水平、船形； 5主动滚轮与工件、筒

20、形； 6垂直、倾斜； 7环缝焊接、表面堆焊； 8平台式、悬臂式、伸缩臂、门； 9立缝、环缝； 10焊工、最佳。二、简答1答：（1）变位器是集翻转（或倾斜）和回转功能于一身的焊件变位机械。变位器按结构形式可分为伸臂式焊件变位器，伸缩臂式焊件变位器多为电动机驱动，承载能力在0.5t以下，适用于小型焊件的翻转变位。也有液压驱动的，承载能力多在10t左右，适用于结构尺寸不大，但自重较大的焊件；座式焊件变位器分单座式和双座式两种，单座式焊件变位器用于150t工件的翻转变位，是目前产量最大、规格最全、应用最多的一种焊件变位器，它常与焊机变位机械或弧焊机器人配合使用。双座式焊件变位器适用于50t以上重型大尺

21、寸工件的翻转变位。在焊接作业中，常与大型门式焊机变位机械或伸缩臂式焊机变位机械配合使用。（2）滚轮架是借助主动滚轮与工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械。主要用于筒形工件的装配与焊接。（3）焊接回转台是将工件绕垂直轴或倾斜轴回转的焊件变位机械。其工作台一般处于水平或固定在某一倾角位置，形成专用的变位机械。工作台能保证以焊速回转，且均匀可调。通常回转台适用于高度不大、有环形焊缝的焊接或封头的切割工作。（4）焊接翻转机是将工件绕水平轴转动或倾斜，使之处于有利装焊位置的焊件变位机械。焊接生产中将沉重的焊件翻转到最佳施焊位置是比较困难的，使用车间现有的起重设备不仅费时，增加劳动强度，还可能出

22、现意外事故。采用翻转机工作可以提高生产效率，改善结构焊接的质量。焊接翻转机主要适用于梁、柱、框架及椭圆容器等长形工件的装配和焊接。2答：（1）平台式焊机变位机 主要用于筒形容器的外纵缝和外环缝的焊接。（2）悬臂式焊机变位机 当它与焊件翻转装置（如焊接滚轮架）配合使用时，可以焊接不同直径容器的纵、环焊缝。（3）伸缩臂式焊机变位机 它是在悬臂式焊机变位机的基础上发展起来的，其结构也基本相仿。这种变位机的机动性好，作业范围大，与各种焊件变位机配合，可进行回转体内外环缝、内外纵缝、螺旋焊缝的焊接，以及回转体焊件内外表面的堆焊，还可进行构件上横、斜等空间线性焊缝的焊接。是国内外应用最广的一种焊件变位机。

23、（4）门式焊机变位机 （5）电渣焊立架 它是将电渣焊机连同焊工一起按焊速提升的装置。它主要用于立缝的电渣焊，若与焊接滚轮架配合，还可用于环缝的电渣焊。模块四一、填空题（将正确答案填在横线上）1焊工、焊接任务； 2变位机、焊接系统、焊接传感器； 3弧焊机器人、点焊机器人； 4汽车； 5所有焊缝和焊点位置。二、简答（略）第七单元 装配焊接工艺装备（补充习题）一、选择题（每题四个选项，只有一个是正确的，将正确的选项号填入括号内）1装配强化状态的铝材零件时，夹具材料可选用（ ），以增大散热速度，缓解热影响区软化及热裂倾向。a、碳钢 b、不锈钢 c、铝或铝合金 d、石墨2一个完整的焊接工装夹具主要是由（

24、 ）三部分组成。a、定位器、变位机、夹具体 b、定位器、夹紧机构、夹具体 c、定位器、夹紧机构、回转台 d、定位器、滚轮架、变位机3对于熔化焊的夹具，工作时不应承受（ ）的作用。a、焊接应力 b、夹紧力 c、焊件的重力 d、顶锻力4保证焊件在夹具中获得正确装配位置的零件或部件是（ ）。a、夹紧机构 b、夹具体 c、定位器 d、变位夹5熔化焊用的夹具工作时主要承受（ ）三种力。a、焊接应力、夹紧力和焊件的重力 b、焊接应力、切削力和焊件的重力 c、焊接应力、切削力和锤击力 d、焊接应力、夹紧力和顶锻力6主要用于焊件构件依孔的定位器是（ ）。a、V形体 b、支撑钉 c、定位样板 d、定位销7利用斜

25、面移动产生的压力而夹紧工件的是（ ）夹紧机构。a、偏心式 b、斜楔式 c、杠杆式 d、螺旋式8在焊接生产中，特别是在现场组装大型金属结构时，广泛使用的是（ ）夹紧机构。a、斜楔式 b、螺旋式 c、杠杆式 d、偏心式9设计工装夹具时，一般要求夹紧机构应能自锁，这是考虑（ ）的设计原则。a、工艺 b、安全可靠 c、方便 d、经济10设计工装夹具时，一般要求定位、夹紧和松开过程既省力又快速，这是考虑（ ）的设计原则。a、工艺 b、安全可靠 c、方便 d、经济11选定工装夹具类型时，当品种变换频繁、质量要求高、不用夹具无法保证装配和焊接质量时，宜选用（ ）夹具。a、专用 b、通用 c、组合式 d、万能

26、12设计工装夹具时，当夹紧力小且产量不大时，宜选用（ ）夹具。a、手动轻便 b、气动 c、液动 d、电动13定位器的结构主要有挡铁、支撑钉、定位销、V形块、定位样板五类，其中V形块主要用于（ ）。a、平面的定位 b、焊件依孔的定位 c、圆柱体、圆锥体焊件的定位 d、焊件与已定位焊件之间的给定定位14工装夹具设计时，工件以平面作为定位基准，则常使用的定位元件是（ ）。a、挡铁和支撑钉 b、定位销 c、V形块 d、定位样板15利用斜面移动产生的压力夹紧工件的是（ ）夹紧机构。a、偏心式 b、斜楔式 c、杠杆式 d、螺旋式16在焊接生产中，特别在现场组装大型金属结构时，广泛使用的是（ ）夹紧机构。a

27、、斜楔式 b、螺旋式 c、杠杆式 d、偏心式17在夹具方案设计中，确定夹紧力时首先（ ）。a、选择夹紧力的作用点 b、确定夹紧力的作用方向 c、计算所需夹紧力的大小 d、选择或设计夹紧装置18工装夹具设计时，夹紧力等于按静力平衡原理计算出的理论夹紧力再乘以一个安全系数，将其作为实际所需夹紧力的数值，该安全系数K为（ ）。a、0.21.0 b、1.53.0 c、34 d、5.519一套完整的弧焊机器人包括（ ）。a、机器人、机器人机械手、控制系统、焊接装置 b、机器人、机械手、焊接装置、焊件夹持装置 c、控制系统、焊接装置、焊件夹持装置 d、机器人机械手、控制系统、焊接装置、焊件夹持装置20弧焊机器人的末端执行器是（ ）。a、焊钳 b、焊枪 c、切割炬 d、喷枪21反映弧焊机器人灵活性的重要指标是（ ）。a、自由度 b、移动速度 c、轨迹重复精度 d、最大速度22有（ ）自由度的弧焊机器人可以保证焊枪的任意空间轨迹和姿态。a、3个 b、4个 c、5个 d、6个23机器人最重要的性能指标是（ ），它是在相同条件下、相同方法操作时，重复多次所测得的同一点的不一致程度。a、轨迹重复精度 b、点到点的重复精度 c、焊接P点的示教功能 d、自由度数24全关节机械手的特点是（ ）。a、机构紧凑、灵活性好、高精度、