焊接结构生产 第4版 课件 第七章装配-焊接工艺装备

焊接工装概述主讲教师：所属专业：焊接技术应用焊接结构生产引课

在现代焊接结构生产中，积极推广和使用与产品结构相适应的焊接工装，对提高产品质量，减轻焊接工人的劳动强度，提高劳动生产率和降低制造成本，扩大焊机使用范围，加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。主要内容主要内容一、焊接工装的地位与作用二、焊接工装的分类及应用三、焊接工装的组成及选用原则装配—焊接工艺装备是焊接结构装配与焊接生产过程中起配合及辅助作用的工装夹具、机械装置或设备的总称，简称焊接工装。什么是焊接工装焊接工装的应用对于提高产品质量，减轻焊接工人的劳动强度，加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。焊接工装的地位一、焊接工装的地位与作用可部分或全部取代下料和装配时的划线工作。能够保证最佳的施焊位置。扩大先进工艺方法和设备的使用范围。防止和减小焊接变形。改善工人的劳动条件。一、焊接工装的地位与作用二、焊接工装的分类及应用二、焊接工装的分类及应用三、焊接工装的组成及选用原则

装配—焊接夹具一般由定位元件、夹紧元件和夹具体组成。夹具体起连接各定位元件和夹紧元件的作用，有时还起支承焊件的作用。

焊接变位机械基本由原动机（力源装置）、传动装置（中间传动机构）和工作机（夹紧元件）三个基本部分组成，并通过机体把它们连接成整体。焊接工装选用基本原则工艺装备的可靠性。1）2）对制品的适应性。4）安装、调试、维护的可行性。5）尽量选用已通用化、标准化的工艺装备。3）焊接方法对夹具的特殊要求。三、焊接工装的组成及选用原则小结什么是焊接工装焊接结构装配与焊接生产过程中起配合及辅助作用的工装夹具、机械装置或设备的总称。焊接工装组成装配—焊接夹具一般由定位元件、夹紧元件和夹具体组成。工装选用原则焊接工装的选用与焊接结构产品的各项技术要求及经济指标有着密切的联系。谢谢观看欢迎指正定位及夹紧装置主讲教师：所属专业：焊接技术应用焊接结构生产引课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。一个完整的工装夹具，一般由定位器、夹紧器和夹具体三部分组成。其中，定位是夹具结构设计的关键问题，定位方案一旦确定，则其他组成部分的总体配置也基本随之而定。一、焊件的定位及定位器（1）定位原理在空间直角坐标系中的任

一刚体存在六个自由度

，

即沿

ox

、oy

、oz

三个轴向的相对

移动和三个绕轴的相对转动，

如图7-2a所示

。若将坐标平面

看作是夹具平面

，要使焊件在

夹具中具有准确和确定不变的位置

，则必须限制这六个自由度

。每限制一个自由度

，焊件就需要与夹具上的一

个定位点相接触

，这种以六点限制焊件六个自由度的方法称为“六点定位规则”。一、焊件的定位及定位器（2）定位基准的选择1）定位基准应尽可能与焊件设计基准重合；2）应选用焊件上平整、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；4）可根据焊接结构的布置、装配顺序等综合因素来考虑；5）应尽可能使夹具的定位基准统一。一、焊件的定位及定位器（3）定位器及其应用定位器可作为一种独立的工艺装置，也可以是复杂夹具中的一个基本元件。定位器的形式有多种，如挡铁、支承钉或支承板、定位销及V形块等。使用时，可根据焊件的结构型式和定位要求进行选择。定位器—平面定位器—挡铁定位器固定式挡铁挡铁定位器是一种应用较广且结构简单的定位元件，可使工件在水平面或垂直平面内进行定位。可拆式挡铁定位器—平面定位器—挡铁定位器永磁式挡铁可退式挡铁定位器—平面定位器—支承钉（板）定位器（1）固定支承钉定位器平头支承钉球头支承钉齿纹头支承钉定位器—平面定位器—支承钉（板）定位器（2）可调支承钉定位器定位器—平面定位器—支承钉（板）定位器（3）支承板定位器定位器—定位销利用工件上的装配孔、螺钉孔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。定位器—定位销—固定式定位销固定式定位销常装在夹具体上。为保证定位销在夹具上的位置精度，一般固定式定位销的连接采用过盈配合。定位器—定位销—可换式定位销在大批量生产中，由于定位销磨损较快，为了保证工件加工精度，需要定期维修和更换，常采用便于更换的可换式定位销。定位器—外圆定位器生产中，管子、轴及小直径圆筒节等圆柱形工件的定位多采用V形块。V形块既能用于精定位基面，又能用于粗（毛坯）定位基面；既能用于完整的圆柱面，又能用于局部的圆柱面。定位器一般不作为受力元件。便于从工艺装备中取出。应容易修复和更换。不应有碍工人操作。表面应具有良好的耐磨性。定位器—定位器使用注意事项二、焊件夹紧装置利用某种施力元件或机构使焊件达到并保持预定位置的操作称为夹紧，用于夹紧操作的元件或机构称之为夹紧器或夹紧机构。夹紧器是装配焊接夹具中最重要的基本组成部分。1.对夹紧机构的基本要求1）夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。2）夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损坏焊件表面质量。3）夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。4）结构力求简单，便于制造和维修。夹紧器对零部件的紧固方式有压紧、拉紧、推拉和顶压（或撑开）四种。器按其夹紧力的来源，可分为手动夹紧器和非手动夹紧器两大类。手动夹紧器包括楔形夹紧器、螺旋夹紧器、偏心夹紧器和杠杆夹紧器等；非手动夹紧器包括气动夹紧器、液压夹紧器和磁力夹紧器等。夹紧器的种类2.常用夹紧机构夹紧器—手动夹紧器—楔形夹紧器优点：斜楔夹紧器结构简单，易于制造，既可独立使用，又能与其他机构如气压或液压等动力源联合使用。缺点：手动斜楔夹紧力不很大，效率较低。应用：多用于单件小批生产或在现场大型金属结构的装配与焊接。夹紧器—手动夹紧器—螺旋夹紧器螺旋夹紧器一般由螺杆、螺母和主体三部分组成，通过螺杆与螺母的相对旋动达到夹紧工件的目的。夹紧器—手动夹紧器—偏心轮夹紧器

偏心轮是指绕一个与自身几何中心相对偏移一定距离的回转中心旋转的零件。偏心轮夹紧器夹紧动作迅速（手柄转动一次即可夹紧焊件），有一定的自锁性，结构简单，但行程较短。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。夹紧器—手动夹紧器—杠杆夹紧器

杠杆夹紧器是利用杠杆的增力作用，夹持或压紧焊件的杠杆夹紧器多与其他夹紧器联合使用，形式很多。其特点是夹紧动作迅速，可起到增力的作用，适用于大批生产。气动斜楔夹紧器气动杠杆-铰链夹紧器气动铰链-杠杆夹紧器气动斜楔-杠杆夹紧器气动杠杆夹紧器气动凸轮-杠杆夹紧器气动夹紧器是以压缩空气为传力介质，推动气缸活塞与连杆动作，实现对焊件的夹紧作用。气动夹具有夹紧动作迅速、夹紧力比较稳定、结构简单、操作方便、不污染环境及有利于实现程序控制等优点。夹紧器—气动、液动夹紧器—气动夹紧器夹紧器—气动、液动夹紧器—液动夹紧器

液动夹紧器是以液压油为传力介质，推动液压缸活塞与连杆产生动作实现夹紧的。夹紧器—磁力夹紧器磁力夹紧器是借助磁力吸引铁磁材料的焊件实现夹紧的装置。按磁力的来源分为永磁式和电磁式两种，应用较多的是电磁式磁力夹紧器；按工作性质分为固定式和移动式两种。夹紧器—专用夹具专用夹具是指具有专一用途的焊接工装夹具装置，是针对某种产品的装配与焊接需要而专门制作的。专用夹具的组成基本上是根据被装配焊件的外形和几何尺寸，在夹具体上按照定位和夹紧的要求，安装了不同的定位器和夹紧机构。组合夹具是由一些规格化的夹具元件，按照产品加工的要求拼装而成的可拆式夹具，适用于品种多、变化快、批量少、生产周期短的场合。组合夹具按基本元件的功用不同分为基础件、支承件、

定位件、导向件、压紧件、紧固件、合成件以及辅助件8个类别。夹紧器—组合夹具布置夹紧器的注意事项选用的夹紧器要简单可靠，便于操作。1）2）加紧动作快，生产效率高。4）同一胎夹具，夹紧器类型尽可能少。5）有手柄：从上往下，从右往左。3）精度要求高的工件。夹紧器—布置夹紧器时的注意事项谢谢观看欢迎指正装配用工夹具及设备主讲教师：所属专业：焊接技术应用焊接结构生产一、装配用工具及量具常用的装配工具主要有大锤、小锤、錾子、手砂轮、撬杠、扳手及各种划线用的工具等。常用的装配量具有钢卷尺、钢直尺、水平尺、90°角尺、线锤及各种定位样板等，如图所示。二、装配用设备1.对装配用设备的一般要求1）平台或胎架等应具备足够的强度和刚度。2）平台或胎架要求水平放置，表面应光滑平整。3）尺寸较大的装配胎架应安置在相当坚固的基础上，以免基础下沉导致胎具变形。4）胎架应便于对焊件进行装卸、定位焊等装配操作。5）设备构造简单，使用及维修方便、容易，成本要低。2.装配用平台—铸铁平台2.装配平台—钢结构平台2.装配平台（3）导轨平台。导轨平台是由安装在水泥基础上的许多导轨排列组成的

，每

根导轨的上表面都经过切削加工

，并有紧固焊件用的螺栓沟槽

。这种平台用于制

作大型焊接结构件。（4）水泥平台。水泥平台是由水泥浇灌而成的一种简易而又适合于大面积工

作的平台

，浇灌前在一定的部位预埋拉桩

、拉环

，

以便装配时用来固定焊件

。在

水泥平台面上还放置交叉形扁钢（扁钢面与水泥面平齐），作为导电板或用于固

定焊件

。水泥平台可以拼接钢板

、框架和构件

，又可以在上面安置胎架进行较大

部件的装配。（5）电磁平台。电磁平台是由型钢和钢板焊制而成的平台及电磁铁组成的。

电磁铁能将钢板或型钢吸紧固定在平台上

，减少焊件的焊接变形

。

由充气软管和

焊剂组成焊剂垫

，用于埋弧焊

，可防止漏渣和铁液下淌。3.胎具—固定式胎具3.胎具—固定式胎具3.胎具—旋转式胎具3.胎具—旋转式胎具4.装焊吊具—机械吊具4.装焊吊具—磁力吊具4.装焊吊具—真空吊具谢谢观看欢迎指正焊接变位机械主讲教师：所属专业：焊接技术应用焊接结构生产引课

焊接位置有平焊、立焊、横焊、仰焊，其中立焊、横焊、仰焊位置的操作较为困难，焊接质量也难以保证。因此，可采用焊接变位设备改变焊件、焊机或焊工的空间位置，以较好地解决立焊、横焊、仰焊等较困难的焊位的焊接问题。一、焊件变位机械根据结构型式和承载能力的不同，主要有焊接回转台、焊接翻转机、焊接滚轮架和焊件变位机等类型。其作用是支承焊件并使焊件进行回转和倾斜，使焊缝处于水平或船形等易于施焊的位置。1.焊接回转台

焊接回转台是将工件绕垂直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某一固定倾角。回转台多多采用直流电动机驱动，工作台能保证以焊接速度回转，且均匀可调。主要用于回转体焊件的焊接、堆焊与切割。2.焊接翻转机—头尾架式翻转机头尾架式翻转机

头尾架式翻转机是由主动的头架和从动的尾架组成。主要用于轴类及筒形和椭圆形焊件的环焊缝焊接以及表面堆焊时的旋转变位。2.焊接翻转机—框架、转环翻转机转环式翻转机框架式翻转机2.焊接翻转机—链条式翻转机链条式翻转机

链条式翻转机主要用于经装配定位焊后自身刚性很强的梁柱等焊件的翻转变位。链条式翻转机的结构简单，焊件装卸迅速，但使用时应注意因翻转速度不均而产生的冲击作用。3.焊接滚轮架—长轴式滚轮架

驱动装置布置在一侧，与一排长轴滚轮相连，另一排长轴滚轮从动，为适应不同直径筒体的焊接，从动轮与驱动轮之间的距离可以调节。由于支承的滚轮较多，适用于长度大的薄壁筒体，而且筒体在回转时不易打滑，能较方便地对准两节筒体的环形焊缝。3.焊接滚轮架—组合式滚轮架4.焊件变位机—伸缩臂式伸缩臂焊件变位机

其工作特点是带有T形沟槽的回转台由电动机由回转机构带动回转；旋转伸臂通过电动机和带传动机构以及伸臂旋转减速器传动旋转。伸臂旋转时，其空间轨迹为圆锥面，因此，在改变焊件倾斜位置的同时将伴随着焊件的升高或下降，以满足获得最佳施焊位置的需求。4.焊件变位机—座式焊件变位机座式焊件变位机

回转工作台的回转轴与翻转轴相互垂直，工作台回转的传动装置由位于两侧的翻转轴支承，通过扇形齿轮传动装置使翻转轴能在0°～140°范围内恒速倾斜或翻转。此变位机对焊件生产的适应性较强，在焊接结构中用于广泛，最适于与焊接操作机或机器人配合使用。4.焊件变位机—双座式焊件变位机双座式焊件变位机

其结构特点是工作台及回转装置安装在一个"U"形架上，"U"形架两端装有翻转轴，由两个支座支承，用传动装置实现翻转。双座式焊件变位机是为了获得较高的稳定性和较大的承载能力而设计制造的，特别适用于大型和重型焊件的变位。注意对变位载荷能力的校核。调节工作台回转速度和倾斜速度。恰当配置导电装置。注意焊接位置变化。注意倾斜角度的控制。5.变位机使用注意事项二、焊机变位机械焊机变位机（又称焊接操作机）是将焊接机头准确送达并保持在待焊位置，或是以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊接机头，配合完成焊接操作的焊接变