《焊接结构制造工艺及实施 第3版》课件 7-2 装配-焊接工装夹具

装配—焊接工装夹具一、装配—焊接工装夹具概述定位器夹紧机构夹具体连接、支承保持定位、防止位移夹具设计的关键

在焊接结构生产中经常采用的有装配定位焊夹具、焊接夹具、矫正夹具等。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，则大多数是通用的标准件。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－直角尺实例二、定位器定位器具有多种结构形式，使用时，可根据被定位焊件的结构形式及定位要求进行布置和选择。平面定位用定位器圆孔定位用定位器外圆表面定位用定位器1、平面定位用定位器焊件以平面作为基准进行定位时常采用挡铁、支承钉（板）等。1)挡铁应用较广且结构简单的定位元件，除平面定位外，也常利用挡铁对板焊结构或型钢结构的端部进行边缘定位。以下为几种常见的挡铁：固定式可拆式可退式1)挡铁永磁式定位挡铁1)挡铁2）支承钉（板）可调支承支承钉支承板主要用于平面定位，形式有多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。定位销均已标准化。2、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、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固定式可拆式可换式可退式工件以外圆柱面作为定位基准,常用的定位器是V形铁。可调节型V形铁3、外圆表面定位用定位器间断型V形铁三、装焊夹紧机构1.概述在装焊作业中，焊件一直保持确定位置的过程叫夹紧。使焊件保持确定位置的各种机构称夹紧机构。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。

1)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。

2)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。

3)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。

4)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.对夹紧机构的基本要求夹紧装置的组成1—气缸2—斜楔3—滚子4—压板5—工件3.夹紧机构的组成及特点

夹紧装置组成框图3.夹紧机构的组成及特点

典型的夹紧装置基本上由三部分组成，包括力源装置、中间传力机构和夹紧元件。

4.夹紧机构分类对零件的紧固方式有夹紧、压紧、拉紧、顶紧（或撑开）等四种。

装配夹具按其动力源来分，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（1）手动夹紧机构斜楔夹紧器、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，偏心轮和螺旋只不过是斜楔的变种。

1）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）手动夹紧机构为保安全稳定地工作，应能自锁，其自锁条件为斜楔的升角α应小于斜楔与焊件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和，即α＜Φ1+Φ2。夹紧行程：h=stgα

增大升角可减小行程，提高效率。使用实例：1）楔形夹紧器（a）矩型楔条夹具（b）圆形楔条夹具（c）角钢制作的简易斜楔1）楔形夹紧器使用实例：2）螺旋夹紧机构螺旋夹紧器一般由螺杆、螺母和主体三部分组成，配合使用的有压块、手柄等。通过螺杆与螺母的相对旋动达到夹紧工件的目的。可摆动的压块弓形螺旋夹紧器丁字形工字形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。

回旋式铰接式快撒式2）螺旋夹紧器螺旋拉紧器用螺旋拉紧器纠正错边螺旋夹紧器具有夹、压、拉、顶、撑等多种功能。2）螺旋夹紧器径向推撑器环形螺旋撑圆器2）螺旋夹紧器——螺旋推撑器螺旋压紧的形式与应用2）螺旋夹紧器3）偏心轮夹紧器定义及原理：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。偏心轮夹紧器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。特点及应用：夹紧动作迅速，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。

常见类型：圆偏心轮和曲线偏心轮圆偏心轮的工作特性圆偏心轮在任何位置都能自锁的条件是：2е/D≤f

式中D——圆偏心轮直径（D=2R）f——圆偏心轮与零件磨擦系数，一般取0.1~0.15。生产中多采用f=0.15，此时偏心距应为е<0.05D。

3）偏心轮夹紧器弧形楔偏心夹紧器的应用具有弹簧复位的偏心轮夹紧器偏心轮夹管器4）杠杆夹紧器利用杠杆原理将工件夹紧的。杠杆夹紧器夹紧动作迅速，可起到增力作用，但自锁能力较差，受振动时易松开既能用于夹紧，又能用于矫正和翻转钢材。常用气压或液压作夹紧力源或与其它夹紧元件组成复合夹紧机构。

复合夹紧机构应用实例螺旋——杠杆拉紧器螺旋——杠杆夹紧器铰链一杠杆夹紧器（2）气动夹具它主要是由气缸、活塞和活塞杆组成，是利用其气缸内的压缩空气的压力推动活塞，使活塞杆做直线运动，施加夹紧力的装置。

气动夹具的工作方式（2）气动夹具液压夹具的工作原理与气动夹具相似。优点：比气动夹具有更大的压紧力，夹紧可靠，工作平稳；缺点：液体容易泄漏，辅助装置多，且维修不便。（3）液压夹具液压撑圆器1一心盘2一连接板3一推撑头4一支撑杆5一缓冲弹簧6一支撑板7一操作机伸缩轴8一油缸9—导轨花盘它主要靠磁力吸紧工件，可分为永磁式和电磁式两种类型，应用较多的是电磁式磁力夹具。磁力夹具操作简便，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（4）磁力夹具电磁夹紧器结构组合夹具基本元件组合夹具槽系统孔系统组合夹具实例焊接箱形梁组装用专用夹具1－夹具体（兼有定位作用）2－立柱（腹板定位器）3－液压杠夹紧器4－腹板电磁夹紧器5－顶出液压缸

专用夹具4工装夹具应具备足够的强度和刚度1235定位准确夹紧的可靠性焊接操作的灵活性便于焊件的装卸良好的工艺性夹具设计的基本要求四、工装夹具的设计拟采用的焊接工艺方法4焊件的生产批量51零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11焊件的装焊次序3夹具设计的依据四、工装夹具的设计方案设计的内容夹具体的结构夹紧机构形式、布置和数量定位器数量定位方法定位基准四、工装夹具的设计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1．夹紧力的方向1）应指向各定位元件，尽可能垂直于主定位基准，在工件刚度最大方向上将工件夹紧2）有助于定位，不破坏其准确性和可靠性3）应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小4）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2．夹紧力的作用点1）夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触的一小块面积2）应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内3）应选在工件刚性较好的部位4）薄壁结构夹紧力作用点应靠近焊缝或多点夹紧夹紧力作用点的布置不正确正确增加接触面积1）要足够防止加工时松动2）使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压3）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K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、定位元件的结构和布置等多种因素。3．夹紧力的大小夹具设计的基本方法与步骤