焊接夹具课程设计说明书

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重庆理工大学

课程设计说明书

题目排气接管夹具设计

二级学院材料科学与工程学院专业材料科学与工程班级110090303姓名杨志祥学号11009030331指导教师罗怡系主任时间2023.1

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目录

1夹具设计的目的意义及要求32焊接结构件的分析3

2.1焊接结构件组成分析32.2焊接结构件成分分析42.3焊接结构件焊接性能43制定焊接结构件的焊接工艺4

3.1焊接方法及焊接规范43.2焊接材料的选择43.3焊接工序的确定43.4焊接质量的保证措施54焊接夹具的设计5

4.1构件的组成54.2基准面的选择和定位夹紧5

4.2.1焊接定位方案54.2.2夹具体的设计74.2.3夹紧装置的设计74.2.4夹具材料的设计84.2.5夹具尺寸公差及粗糙度84.3绘制夹具草图84.4绘制正式装配图94.5绘制零件图95夹具使用说明9

5.1夹具体的安装说明95.2夹具体的使用说明95.3夹具体的实用性说明10

图1V型套

3）设计一个合理尺寸的定位挡板1来定位右边法兰。在挡板1的左边面上，设计4个与法兰上小孔直径一样大小的孔，再用恰好能通过该孔的螺栓穿过该孔，如此，法兰1就得到了定位；在挡板1地面设计2个用于水平定位的小孔，再用销钉将其定位在底座上，这样法兰的位置完全确定位置的挡板1上定位了。接着，在底座用两个螺栓夹紧定位挡板1，当定位挡板1夹紧后，就可以在穿过法兰小孔的螺栓上用螺母夹紧法兰。如此，右边的两个法兰便得到了定位和夹紧。同理，在底座左边凸台上用相像的方法定位左边的法兰，唯一不同的地方，在左面夹紧定位挡板2时候，由于凸台厚度的限制，只能用螺钉夹紧定位挡板2。这种方案定位夹紧法兰后，由于法兰的大小原因，可能在连接螺栓处，焊缝离垫片的距离不是很大，会对常规施焊带来不便捷，所以，每个法兰的那四处均采取点焊的方法焊接。从而，解决了可能会因法兰大小带来的施焊不便的影响。定位挡板如图2所示：

图2定位挡板

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4.2.2夹具体的设计

1)夹具体毛坯制造方法的选择。综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；

2）夹具体的外形尺寸。在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。根据设计要求，夹具体上设计有螺孔、销孔，并且要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作。

夹具体是在夹具上安装定位器和夹紧机构以及承受焊件重量的部分。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：足够的强度和刚度，便于实施装配和焊接作业，能便利地卸下装焊好的焊件，必要的导电、导热、导水、导气及通风条件，易于清除焊渣、锈皮等污物，有利于定位器、夹紧机构位置的调理与补偿，必要时应具有反变形的功能。

该夹具体设计成带有孔和支座的平面。孔是为了装配定位及夹紧装置的螺栓及销连接，支座是为了底板的放置。该夹具体左端设计一个合理尺寸的凸台，以便起到支撑定位夹紧装置的作用。

严格控制孔之间的各个中心距离，上表面粗糙度3.2，其余12.5。为了操作安全及减少应力集中，在几何形状突变的棱边都有倒角或圆角，并且去除毛刺。夹具体如图3所示：

图3夹具体

4.2.3夹紧装置的设计

工件必需进行夹紧，否则无法维持它的既定位置，要使工件的定位基准与定位元件紧凑接触就必需有夹紧装置来完成这份工作，在夹紧时要使夹紧所需要的

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力应能战胜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。主要采用如下的夹紧件夹紧各个零件。

1）V型套图1所示上面可以旋转的压杆装置，来夹紧原件弯管，需要压紧时将V型套上的弯杆1翻过来，并拧紧螺母，需要松开时候，松开螺母，取出里面的杆件，将1翻回去。

2）螺旋夹紧器由于连接纳3就已经有了完全确定的位置，在连接纳3处用一个螺旋夹紧器夹紧即可。先将螺旋夹紧的L档垫板移到连接纳下，然后在板的底部用2个销钉定位L挡板，再用两颗螺丝夹紧挡板。完成后再将螺旋夹紧焊在L型挡板的相应位置，这样可以通过选装螺旋夹紧器的螺母来夹紧连接纳3。L型挡板及其螺旋夹紧器如图4所示。

图4螺旋夹紧器

3）夹紧螺栓法兰和定位挡板之间通过螺栓夹紧，在法兰那侧注意添加垫圈，以减小法兰上的小型变形。

4.2.4夹具材料的设计

两种V型套的压板、螺旋夹紧套所用材料为45钢。夹具体的材料都是采用20钢，连接固定所需要的螺栓螺母材料是Q235，定位销的材料是45钢。垫圈的材料是65Mn.所选材料常见易得，价格低廉，性能良好，满足工作需要。

4.2.5夹具尺寸公差及粗糙度

主要工作面的粗糙度是Rz6.3，Ra1.6,其余是12.5.详细的夹具体尺寸公差及粗糙度见零件图和装配图。

4.3绘制夹具草图

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。

此构件定位夹紧之后的焊接可一次性焊接完成，焊接顺序灵活，可从左往右一次焊接。要焊接的工件有法兰1和大弯管、法兰2和小弯管、小弯管和连接纳、大弯管和连接纳。其中法兰与挡板的螺栓连接处用点焊，其余地方均为环焊缝。

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4.4绘制正式装配图

根据草图将各结构件夹具体等依照一定尺寸绘制装配图，将原工件绘制为虚线。（见装配图）

4.5绘制零件图

根据装配图绘制各零件图，标注尺寸。（见零件图）

5夹具使用说明

5.1夹具体的安装说明

安装前先将夹具体底座放好，清理清白各个孔还有上表面的的杂物。然后依照下面的顺序安装。

1）用个2个M9×50的螺钉和2个M9×50的销钉把V型块2定位器连接和固定在夹具体凸台相应位置。然后用4个M9×50的螺栓和4个M9×50的销钉分别把两个V型块1连接在夹具体底座上。

2）用2个M9×50的螺钉和2个M9×50的的销钉把定位挡板2固定和连接在夹具体凸台相应位置。用4个M9×50的螺栓和4个M9×50的销钉分别把两个定位挡板1固定和连接在夹具体上。

3）把L型挡板放在连接纳3下面，用2个M9×50的螺栓和2个M9×50的销钉固定和连接在夹具体上，并在确定位置装上螺旋夹紧器。

5.2夹具体的使用说明

1）先把要焊接的工件放在上述安装好的定位工件上。

2）旋转螺旋夹紧器螺母，夹紧连接纳3，并套上闭锁套，以固定螺母位置。3）用两个销钉分别将螺旋夹紧器的螺杆和V型块连接起来，翻转压板，并旋懂螺杆端部的螺母，以此压紧小弯管。同理，便可夹紧大弯管。

4）用4个M9×50的螺栓和4个M9×50的销钉分别定位夹紧两个法兰5和定位挡板1，同理，用2个M9×50的螺栓和2个M9×50的销钉定位夹紧法兰1和定位挡板2。

5）将所有工件完全定位夹紧后，便可从左至右开始施焊。6）焊后，等工件施焊处冷却至常温时卸下工件。7）松开个法兰上的螺母，去除