筒體焊接夾具設(shè)計焊接夾具設(shè)計,焊接,夾具,設(shè)計 1 畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計題目：筒體焊接夾具設(shè)計 設(shè)計者： 班級學(xué)號： 指導(dǎo)教師： XXXXX 學(xué)院 2013 年 04 月 26 日 2 誠 信 承 諾 我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《筒體焊接夾具設(shè)計與工 藝規(guī)程》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀 點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔。 承諾人（簽名）： 年 月 日 I 摘 要 此次設(shè)計任務(wù)是對筒體的加工工藝、焊接夾具以及定位的設(shè)計， 該工件由于上端面兩小筒體的焊接位置和角度都有位置關(guān)系，在大 筒體兩端和側(cè)面也需要焊接，因此在工序安排上，先兩端面端蓋， 再焊接側(cè)面端蓋，最后焊接兩小筒體，保證角度和中心距離。這三 步焊接工序采用同一個專用夾具，由于該零件的尺寸大，所需的夾 緊力也大，因此都采用自動夾緊，手動脫件的方法，它的機構(gòu)設(shè)計 復(fù)雜，但能滿足要求。 關(guān)鍵詞 筒體，加工工藝，定位，夾緊，夾具 II Abstract The design task is to design and processing of welding fixture and positioning technology, the barrel body, the workpiece as the angle and position on the end face of the two small cylinder welding has welding position, also in the two ends of the cylinder body and side, so in the process arrangement, the first two end surface of the end cover, and the welding of the side cover, finally the welding of two small cylinder, ensure the angle and center distance. The three step of welding process with a special fixture, due to the size of the parts, the clamping force required is large, so the automatic clamping, manual methods of removal of parts, its mechanism is complex, but can meet the requirements of. Keywords： cylinder, processing technology, positioning, clamping, fixture III 目 錄 摘 要 ..........................................................................................................................I ABSTRACT ..................................................................................................................II 目 錄 ............................................................................................................................III 內(nèi)容提要 ........................................................................................................................1 序 言 ..............................................................................................................................2 第一章 焊接工裝夾具及其在生產(chǎn)中的運用 ............................................................5 第二章 夾具設(shè)計的目的意義及要求 ........................................................................6 第三章 夾具任務(wù)書 ....................................................................................................8 3.1 焊接產(chǎn)品的產(chǎn)品圖 ..............................................................................................8 3.2.焊接產(chǎn)品“筒體焊接組合”的重點技術(shù)要求分析 ..........................................8 第四章 裝焊夾具設(shè)計方案的確定 ............................................................................9 4.1.基準面的選擇（夾具體方式的確定） ..............................................................9 4.2.定位方式及元器件選擇 ....................................................................................10 4.3.夾緊方式及元器件選擇 ....................................................................................11 4.4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求: ...................................................................................................11 4.4.1 結(jié)構(gòu)組成分析 ............................................................................................11 4.4.2 焊接結(jié)構(gòu)件焊接性能分析 ........................................................................12 第五章 制定焊接結(jié)構(gòu)件的焊接工藝 ......................................................................14 5.1 焊接方法及焊接規(guī)范 ......................................................................................14 5.2 焊接材料的選擇 ..............................................................................................14 5.3 焊接工序的確定 ..............................................................................................14 5.4 焊接質(zhì)量的保證措施 .......................................................................................14 第六章 裝焊夾具結(jié)構(gòu) ..............................................................................................15 6.1 基準面的選擇 ...................................................................................................15 6.2 定位器的設(shè)計 ...................................................................................................16 第七章 主要零件設(shè)計的說明 ..................................................................................18 7.1 夾具體 ...............................................................................................................18 7.2 夾緊裝置的設(shè)計 ...............................................................................................19 7.3 夾緊材料的設(shè)計 ...............................................................................................19 7.4 夾具尺寸公差及粗糙度 ...................................................................................20 7.5 國家標準件的選擇 ...........................................................................................20 7.6 繪制夾具草圖 ...................................................................................................20 第八章 夾具的裝配要求 ..........................................................................................22 第九章 夾具體的使用說明 ......................................................................................23 IV 9.1 端蓋焊接 ...........................................................................................................23 9.2 筒體焊接 ...........................................................................................................23 9.3 夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護 ...................................................................23 9.4 夾具體的實用性說明 .......................................................................................24 設(shè)計總結(jié) ......................................................................................................................25 參考文獻 ......................................................................................................................27 致 謝 ............................................................................................................................29 1 內(nèi)容提要 本論文應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次機 械夾具設(shè)計工作的實際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立工作能力，鞏 固與擴充了機械設(shè)計基礎(chǔ)等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握機械設(shè)計方法的 方法和步驟，掌握夾具設(shè)計的基本的技能懂得了怎樣分析零件的工 藝性，怎樣確定工藝方案，了解了夾具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能 力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關(guān)的課程都有了全 面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。 目的及意義： （1）培養(yǎng)學(xué)生運用機械制造工藝學(xué)及相關(guān)課程的知識，并結(jié)合生 產(chǎn)實踐中學(xué)到的知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設(shè) 計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 （2）能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和 方法，學(xué)會擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步具備設(shè) 計出高效、省力、經(jīng)濟合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具。 （3）培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運用有關(guān)手冊、標準、圖表等技術(shù)資料的能 力。 （4）進一步培養(yǎng)學(xué)生識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技 能。 2 序 言 由于新中國成立以來機械制造領(lǐng)域和發(fā)達國家就很大的差距， 人們對夾具的認識也不夠深刻，到后來我國經(jīng)濟的發(fā)展以及機械制 造科技與世界的接軌，在夾具的使用與認知方面有了長足的進步， 所以我覺得我們的夾具發(fā)展歷史可分為三個階段，第一個階段就是 純手工化的階段，那個時候夾具只是一種單單為勞動者加工提供方 便的工具，第二個階段人們意識到夾具的好處，除了之前的作用還 將夾具大量運用到機床上進行定位夾緊等一些功能，簡化了加工步 驟，降低了勞動強度，加強了產(chǎn)品的加工精度，第三個階段就是夾 具和機床成為一體，成為人們加工產(chǎn)品過程中不可或缺的一部分。 在夾具方面國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品 種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的 85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企 業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然 而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中 等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面， 在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔 3~4 年就要更新 50~80%左右專用夾 具，而夾具的實際磨損量僅為 10~20%左右。 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期， 降低生產(chǎn)成本； 2)能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3)能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4)能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具； 3 5)采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動 強度和提高勞動生產(chǎn)率； 6）提高機床夾具的標準化程； 夾具方面我覺得現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、 精密化、高效化和柔性化等四個方面。 標準化就是使機床夾具標準化，通用化，機床夾具的標準化能 迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn) 成本。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準： GB/T2148～T2259－91 以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床 夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周 期，降低生產(chǎn)總成本。 夾具的發(fā)展必定隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步而不斷的發(fā)展，必將 科學(xué)，虛擬化，集成化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，精密化，細微化，極限 化。而且以后必將對勞動者體力上的要求比較少，而對勞動者所掌 握的知識的要求會越來越高。我國的機械發(fā)展起步比較晚，和國外 比還是有不小的差距的，所以我們在以后所從事的道路上得多接收 更多的新的科學(xué)的知識，來武裝我們自己，為國家的機械行業(yè)的崛 起奉獻一份力。 機械制造技術(shù)及畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)完了機械制造基礎(chǔ)和大部分專 業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上，進行的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也 是離開教學(xué)的最后一次設(shè)計，這次設(shè)計我們能綜合運用機械制造中 的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨立地分析和解 4 決了零件機械制造工藝問題，在老師和同學(xué)的幫助下，我還對夾具， 機床，刀具的的結(jié)構(gòu)和工作原理有了更深的了解，不知不覺中我的 圖紙分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計能力都得到了提高，為未來從事的工作打下了 良好的基礎(chǔ)。 在結(jié)束了《機械制造技術(shù)》及有關(guān)課程的學(xué)習(xí)后，通 過本次的設(shè)計使我們所學(xué)的知識得到了鞏固和加深，并培養(yǎng)了我們 學(xué)會全面綜合地運用所學(xué)知識，去分析和解決機械制造中的問題的 能力。 由于能力有限，經(jīng)驗不足，設(shè)計中還有許多不足之處，希望老 師多加指教。 本書是夾具設(shè)計說明書，結(jié)合夾具的設(shè)計和制作，廣泛聽取各 位人士的意見，經(jīng)過多次修改和驗證編制而成。為了達到設(shè)計的規(guī) 范化,標準化和合理性，本人通過查閱多方面的資料文獻，力求內(nèi)容 簡單扼要，文字順通，層次分明，論述充分。其中附有必要的插圖 和數(shù)據(jù)說明。 本書在編寫過程中得到了老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)們的大力幫助, 在此表示衷心的感謝。由于本人是應(yīng)屆畢業(yè)生,理論水平有限，實踐 經(jīng)驗不足，書中難免有不當和錯誤的地方，敬請各位老師與廣大讀 者批評指正。 5 第一章 焊接工裝夾具及其在生產(chǎn)中的運用 焊接工裝夾具就是將焊件準確定位和可靠夾緊，便于焊件進行 裝配和焊接、保證焊件結(jié)構(gòu)精度方面要求的工藝裝備。在現(xiàn)代焊接 生產(chǎn)中積極推廣和使用與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的工裝夾具，對提高產(chǎn)品 質(zhì)量，減輕工人的勞動強度，加速焊接生產(chǎn)實現(xiàn)機械化、自動化進 程等方面起著非常重要的作用。 在焊接生產(chǎn)過程中，焊接所需要的工時較少，而約占全部加工 工時的 2/3 以上的時間是用于備料、裝配及其他輔助的工作，極大 的影響著焊接的生產(chǎn)速度。為此，必須大力推廣使用機械化和自動 化程度較高的裝配焊接工藝裝備。 焊接工裝夾具的主要作用有以下幾個方面： （1）準確、可靠的定位和夾緊，可以減輕甚至取消下料和劃線工 作。減小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可換性。 （2）有效的防止和減輕了焊接變形。 （3）使工件處于最佳的施焊部位，焊縫的成型性良好，工藝缺陷 明顯降低，焊接速度得以提高。 （4）以機械裝置代替了手工裝配零件部位時的定位、夾緊及工件 翻轉(zhuǎn)等繁重的工作，改善了工人的勞動條件。 （5）可以擴大先進的工藝方法的使用范圍，促進焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn) 6 機械化和自動化的綜合發(fā)展。 第二章 夾具設(shè)計的目的意義及要求 焊接工裝夾具是將焊件準確定位并夾緊，用于裝配和焊接的工 藝裝備。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，把用來裝配進行定位焊的夾具稱為裝 配夾具：而專門用來焊接焊件的夾具稱為焊接夾具：把既用于裝配 又用于焊接的夾具稱為裝焊夾具。它們統(tǒng)稱為焊接工裝夾具。 對焊接工裝夾具的設(shè)計要求： 1）焊接工裝夾具應(yīng)動作迅速，操作方便，操作位置應(yīng)處在工人 容易接近，最宜操的部位。特別是手動夾具，其操作力不能過大， 操作頻率不能過高，操作高度應(yīng)設(shè)在工人最容易用力的部位，當夾 具處于夾緊裝態(tài)時，應(yīng)能自鎖。 2）焊接工裝夾具應(yīng)有足夠的裝配焊接空間，不能影響焊接操作 和焊工觀察，不妨礙焊件的裝卸，所有的定位原件和夾緊裝置應(yīng)與 焊道保持適當距離或者布置在焊件的下方和側(cè)面。夾緊機構(gòu)的執(zhí)行 元件應(yīng)能夠伸縮或轉(zhuǎn)位。 3）夾緊可靠，剛性適當，夾緊時不破壞焊件的定位位置和幾何 形狀，夾緊后不使焊件松動滑移，又不使焊件的拘束度過大，產(chǎn)生 較大的應(yīng)力。 4）為了保證使用安全，應(yīng)設(shè)置必要的安全連鎖保護裝置。 5）夾緊時不應(yīng)損壞焊件的表面質(zhì)量，夾緊薄件和軟質(zhì)材料的焊 件時，應(yīng)限制夾緊力，或者對壓頭行程限位，加大壓頭接觸面積， 7 添加鋁銅襯墊等措施。 6）接近焊接部位的夾具，應(yīng)考慮操作手把的隔熱和防止焊接飛 濺對夾緊機構(gòu)和定位器表面的損傷。 7）夾具的施力點應(yīng)位于焊件的支撐處或者布置在靠近支撐的地 方，要防止支撐反力與夾緊力，支撐反力與重力形成力偶。 8) 注意各種焊接方法在導(dǎo)熱導(dǎo)電隔磁絕緣等方面對夾具提出的 特殊要求。 9) 用于大型板焊接結(jié)構(gòu)的夾具，要有足夠的強度和剛度，特別 是夾具體的剛度，對結(jié)構(gòu)的形狀精度，尺寸精度影響較大。 10）在一個夾具上，定位器和夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式不宜過多，并 且盡量選用一種動力源。 11）工裝夾具本身應(yīng)具有較好的制造工藝和較高的機械效率。 12）盡量選用已通用化標準化的夾緊機構(gòu)及標準零部件來制作工 裝夾具。 13）夾具的制造多屬于單件生產(chǎn)，因此，設(shè)計時應(yīng)考慮采用組合 加工，修配和調(diào)整等措施來保證夾具的制造精度，盡可能地考慮設(shè) 置修配和調(diào)整環(huán)節(jié)，而不能完全依靠用完全互換的辦法保制造精度。 14）設(shè)計周期短，一般不進行強度剛度計算。 8 第三章 夾具任務(wù)書 3.1 焊接產(chǎn)品的產(chǎn)品圖 筒體焊接組合由兩筒體襯管構(gòu)成；筒體的材料是 20 鋼，襯管的 材料是 35 鋼；筒體焊接組合的總體尺寸是 2290×932×1535.4；附 “筒體焊接組合”產(chǎn)品圖。 3.2.焊接產(chǎn)品“筒體焊接組合”的重點技術(shù)要求分析 3.2.1 公差要求 （1）兩筒體之間的角度為 40 度,兩邊各 70 度. （2）兩筒體的的中心線距離為 1163±0.5,右邊小筒到邊的就距離 549±0.5. 3.2.2 焊接要求 （1）兩小筒體和大筒體之間四周需要焊接； （2）大筒體兩端焊接端蓋,四周焊接； 9 第四章 裝焊夾具設(shè)計方案的確定 4.1.基準面的選擇（夾具體方式的確定） 夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機構(gòu)、裝 置連接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體 的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪 廓尺寸以及加工的條件等。在設(shè)計夾具體時應(yīng)滿足以下基本要求。 ①、具有足夠的強度和剛度。 ②、結(jié)構(gòu)簡單、輕便，在保證強度和剛度前提下結(jié)構(gòu)盡可能簡單緊 湊，體積小、質(zhì)量輕和便于工件裝卸。 ③、安裝穩(wěn)定牢靠。 ④、結(jié)構(gòu)的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗 ⑤、尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度。 ⑥、清理方便。 夾具體毛坯制造方法的選擇 綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng) 濟型、標準化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方 法為鑄造夾具體； 夾具體的外形尺寸 在繪制夾具總圖時，根據(jù)工件、定位元件、 夾緊裝置及其輔助機構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大 體確定。然后進行造型設(shè)計，再根據(jù)強度和剛度要求選擇斷面的結(jié) 構(gòu)形狀和壁厚尺寸。根據(jù)設(shè)計要求，夾具體上設(shè)計有螺孔、銷孔， 10 并且要求定位板和定位夾板在裝配時配作。 4.2.定位方式及元器件選擇 定位器的作用是要使工件在夾具中具有準確和確定不便的位置， 在保證加工要求的情況下，限制足夠的自由度。 工件的定位原理，自由物體在空間直角坐標系中有六個自由度， 即沿 OX,OY,OZ 三個軸向的平動自由度和三個繞軸的轉(zhuǎn)動自由度。 要使工件在夾具體中具有準確和確定不變的位置，則必須限制六個 自由度。工件的六個自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被 限制的自由度少于六個，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定 位。在焊接生產(chǎn)中，為了調(diào)整和控制不可避免產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和變 形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在 焊接夾具設(shè)計中，按加工要求應(yīng)限制的自由度而沒有被限制的欠定 位是不允許的；而選用兩個或更多的支撐點限制一個自由度的方法 稱為過定位，過定位容易位置變動，夾緊時造成工件或定位元件的 變形，影響工件的定位精度，過定位也屬于不合理設(shè)計。 ①、以工件的平面為基準進行定位時，常采用定位塊，定位板等 進行定位， ②、工件以圓孔內(nèi)表面為基準進行定位時常采用銷定位器 ③、工件以圓柱外表面為基準進行定位時常采用 V 形鐵定位器 ④、利用以定位工件的輪廓對被定位工件進行定位可采用樣板定 位板和定位夾板定位。擋銷限制了 X 方向的平動自由度，擋板限制 11 了 Y 方向的平動自由度，夾具體限制了 Z 方向的平動自由度，夾板 旋夾限制了 Z 方向的轉(zhuǎn)動自由度，定位板機構(gòu)限制了 X、Y 方向的 轉(zhuǎn)動自由度，共限制了 6 個自由度。 4.3.夾緊方式及元器件選擇 夾緊機構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點的確定、 夾緊力大小的確定。 對夾緊機構(gòu)的基本要求如下： ①、夾緊作用準確，處于夾緊狀態(tài)時應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定 位的安全可靠。 ②、夾緊動作迅速，操作方便省力，夾緊時不應(yīng)損害零件表面質(zhì) 量 ③、夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié) 的。 ④、結(jié)構(gòu)力求簡單，便于制造和維修。 夾緊撐桿選用螺帽和螺桿螺旋夾緊器件； 夾緊的組件選用螺旋夾緊機構(gòu)。 4.4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求 : 4.4.1 結(jié)構(gòu)組成分析 焊接結(jié)構(gòu)件組陳如下表 名稱 數(shù)量 12 長圓筒 1 端蓋 2 軸承套 1 構(gòu)件連接如 CAD 圖所示：，由圖可知，需要連接的部分有：端 蓋和軸承套，端蓋和筒體，筒體和端蓋，大筒與小筒之間 圖 1 4.4.2 焊接結(jié)構(gòu)件焊接性能分析 焊接性就是金屬是否適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定使 用性能的焊接接頭的特性。也就是說，金屬焊接性的概念有兩個方 面的內(nèi)容：一是金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的 接頭在一定條件下可靠運行的能力。 在焊接過程中形成的缺陷主要有：1、氣孔，焊縫表面或鄰近 13 表面的氣孔比深埋氣孔更危險，成串或密集氣孔比單個氣孔更危險； 2、夾渣，夾渣或夾雜物截面積的大小成比例的降低材料的抗拉強度， 但對屈服強度的影響較小；3、幾何形狀造成的不連續(xù)，幾何形狀造 成的不連續(xù)性缺陷，如咬邊，焊縫成型不良或燒穿等，不僅降低構(gòu) 件的有效截面積，還會產(chǎn)生應(yīng)力集中；4、未熔合和未焊透，未熔合 和未焊透比氣孔夾渣更為有害；5、裂紋，裂紋是最危險的焊接缺陷。 由于尖銳裂紋易產(chǎn)生尖端缺口效應(yīng)，當出現(xiàn)三向應(yīng)力狀態(tài)和溫度降 低等情況時，裂紋可能失穩(wěn)和擴展，造成結(jié)構(gòu)撕裂。 由上表可知，該構(gòu)件主要由中碳鋼組成，在焊接過程中有產(chǎn) 生熱裂紋的傾向，這就要求在選用焊條時應(yīng)嚴格限制焊條中的硫、 磷的含量，硫、磷的含量總和應(yīng)在 0.25%以下，為了防止焊接過程 中產(chǎn)生冷裂紋，在焊接前應(yīng)該進行預(yù)熱，焊接后及時進行回火熱處 理。 14 第五章 制定焊接結(jié)構(gòu)件的焊接工藝 5.1 焊接方法及焊接規(guī)范 焊接方法：手工電弧焊 焊接規(guī)范：焊接電流：120----150A，電壓：50---60V，焊接 預(yù)熱：無要求 5.2 焊接材料的選擇 焊條可選用低氫型焊條 J427 或 J507，因為低氫型焊條熔敷金 屬擴散氫量少，去硫能力強，所以熔敷金屬塑性，韌性良好，抗開 裂性能也良好。 5.3 焊接工序的確定 構(gòu)件的焊接按如下的順序進行：先將端蓋與大筒體連接，再將 兩小筒體與大筒體相連接。 5.4 焊接質(zhì)量的保證措施 焊前清除油污，氧化物等雜質(zhì)，焊前應(yīng)進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度應(yīng) 在 150 攝氏度以上，也不宜太高，焊后要進行立即（在焊件冷卻到 預(yù)熱溫度之前）進行消除應(yīng)力的熱處理，回火溫度控制在 600--- 650 攝氏度，焊件在爐中加熱和冷卻應(yīng)平緩，減少截面厚度方向的 15 回火梯度。 第六章 裝焊夾具結(jié)構(gòu) 6.1 基準面的選擇 夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機構(gòu)、裝置連 接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形 狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺 寸以及加工的條件等。在設(shè)計夾具體時應(yīng)滿足以下基本要求。 ①、具有足夠的強度和剛度。 ②、結(jié)構(gòu)簡單、輕便，在保證強度和剛度前提下結(jié)構(gòu)盡可能簡單 緊湊，體積小、質(zhì)量輕和便于工件裝卸。 ③、安裝穩(wěn)定牢靠。 ④、結(jié)構(gòu)的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗。 ⑤、尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度。 ⑥、清理方便。 夾具體毛坯制造方法的選擇 綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、 經(jīng)濟型、標準化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造 方法為鋼件夾具體。 根據(jù)以上要求，該構(gòu)件的基準面選到了底板的右面跟前面，如 圖下箭頭所示 16 夾具體的外形尺寸 在繪制夾具總圖時，根據(jù)工件、定位元 件、夾緊裝置及其輔助機構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸 便已大體確定。然后進行造型設(shè)計，再根據(jù)強度和剛度要求選擇 斷面的結(jié)構(gòu)形狀和壁厚尺寸。夾具體的壁厚 40mm，長度 3960mm，寬度 1700mm；根據(jù)設(shè)計要求，夾具體上設(shè)計有螺孔、銷 孔，并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作。 6.2 定位器的設(shè)計 在裝配過程中把待裝零件、部件的相互位置確定下來的過程叫 做定位。定位器是保證焊件在夾具中獲得正確裝配位置的零件和部 件。定位必須遵守物體定位的六點定則。對焊接金屬結(jié)構(gòu)的每個零 件來說，不必都設(shè)六個定位支撐點來確定其位置。因為各零件之間 都有確定的位置關(guān)系，利用先裝好的零件作為后裝配零件某一基面 17 上的定位支撐點，可以減少定位器的數(shù)量。為了保證裝配精度，應(yīng) 將焊件幾何形狀較規(guī)則的邊和面進行裝焊作業(yè)，此時工作平臺不僅 具有夾具體的作用，而且還具有定位器的作用。但在該工件的焊接 中在焊接外環(huán)焊縫時工件需要沿軸向旋轉(zhuǎn)。 此底座中要定位的的構(gòu)件有：定位板焊裝,定位夾板,基座焊裝, 立板焊裝等裝置。各個定位裝置與底板之間用螺栓連接。 18 第七章 主要零件設(shè)計的說明 7.1 夾具體 綜合考慮了結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟型、標準化以及各種夾 具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；考慮到 定位的精確度，要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作；考 慮到焊件小，夾具體的強度要求以及夾具體的結(jié)構(gòu)要求，沒有在夾 具體上設(shè)計加強筋。 對夾具體的要求如下： A 足夠的強度和剛度。 B 便于實施裝配和焊接作業(yè)。 C 能方便地卸下裝焊好的焊件。 D 必要的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、導(dǎo)水、導(dǎo)氣及通風(fēng)條件。 E 易于清除焊渣、銹皮等污物。 F 有利于定位器、夾緊機構(gòu)位置的調(diào)節(jié)與補償。 G 必要時應(yīng)具有反變形的功能。 在該構(gòu)件中，為了很好的布置夾具的定位和夾緊裝置，將夾具 體設(shè)計成帶有孔的平面。孔是為了裝配定位及夾緊裝置的螺栓及銷 連接，平面是為了底板的放置。此構(gòu)件的夾具體如下圖所示： 19 55102304163157650852015358 932 ?740 15760107±. 7.2 夾緊裝置的設(shè)計 在夾具上被定好位置的工件，必須進行夾緊，否則無法維持它的 即定位置，即始終使工件的定位基準與定位元件緊密接觸。這樣就 必須有夾緊裝置來完成這份工作，在夾緊時要使夾緊所需要的力應(yīng) 能克服操作過程中產(chǎn)生的各種力，如工件的重力、慣性、因控制焊 接變形而產(chǎn)生的拘束力等。但是在本焊接工件進行焊接時需要工件 以軸線進行旋轉(zhuǎn)故而不需要額外的夾緊裝置，只需要支撐及頂緊裝 置。 7.3 夾緊材料的設(shè)計 夾緊的材料是決定夾具性能好壞的一個重要因素，材料的選取 既要考慮性能，還要考慮到材料的經(jīng)濟性。 20 在該構(gòu)件所用夾緊裝置中 （1） 定位盤，立板焊裝，定位夾板和頂緊裝置基座：由于該夾 具體形狀復(fù)雜，就要求定位夾板和立板焊裝來定位。 7.4 夾具尺寸公差及粗糙度 夾具體：孔間中心距公差±0.5mm L150mm）粗糙度等級中，內(nèi)孔及內(nèi)側(cè)面 1.6；螺釘頭部粗糙度 3.2， 7.5 國家標準件的選擇 六角頭螺栓：M12×50，M16×50，M10×50GB21——76 ，材料為 45 鋼，一共 24 個。 7.6 繪制夾具草圖 1、首先通讀工件圖，確定要焊接的構(gòu)件的材料，焊接位置，焊縫 形式，接頭形式等，然后據(jù)此來制定一套行之有效的工裝夾具設(shè)計 方案，首先選擇基準面，選擇底板的右側(cè)跟前面座作為基準面，然 后要焊接的工件都是圓筒形，但加工好后有斜面，小圓筒是環(huán)焊縫， 壓緊機構(gòu)用彈簧夾板，墊塊的定位和夾緊用定位板和緊固螺釘，接 下來把底板固定在底座上，前面用定位塊定位，后面用擋塊加緊固 螺釘壓緊，底板的左面也用擋塊和緊固螺釘壓緊，據(jù)此方案將草圖 繪制完畢。 2、壓板 21 考慮到定位板需垂直取出焊件才能保證順利脫離焊件，在壓板下 邊設(shè)置了彈簧；考慮到對定位板對小筒體的定位，在壓板上開了凹 槽起到定位作用；考慮到快速并順利取出焊件，將壓板設(shè)計成可退 式壓板。 3、快撤式螺旋夾緊器件 夾緊連接器主體做成一體并且要求兩孔中心線的距離?？斐肥铰菪龏A緊器 件工作過程：螺母套筒不直接固定在主體上，而是以它外圓上的 L 形槽沿著主 體上的定位銷來回移動；工件裝入后推動手柄使螺母套筒連同螺栓快速接近工 件；轉(zhuǎn)動手柄使定位銷進入螺母套筒的圓周槽內(nèi)，螺母不能軸向移動，再旋轉(zhuǎn) 螺栓便可夾緊工件；卸下焊件時，只要稍松螺栓，再用手柄轉(zhuǎn)動螺母套筒使銷 釘進入螺母套筒外圓的直槽位置，便可快速撤回螺栓，取出焊件。/ k& D( ]' k3 V/ _% f* @ N6 y8 e 22 第八章 夾具的裝配要求 (1)、擋銷裝配到夾具體上時，需要保證基面與夾具體橫向中心線 垂直。 | （2） 、定位和夾緊板的擋板、螺旋夾緊器件裝配到夾具體上時，需 要保證基面與夾具體橫向中心線平行；定位和小筒體襯管兩件的插 銷機構(gòu)、快撤式螺旋夾緊器件裝配到夾具體上時，需要保證其中心 線與夾具體橫向中心線垂直。 （3） 、定位和小筒體襯管兩件的插銷機構(gòu)、快撤式螺旋夾緊器件的 裝配，裝上螺釘，配做銷釘孔并由銷釘保證插銷機構(gòu)和快撤式螺旋 夾緊器件右邊中心線與擋銷基面的距離和公差。 （4） 、定位和夾緊組件的螺旋夾緊機構(gòu)裝配時，裝上螺柱底座螺釘， 配做銷釘孔并由銷釘保證螺旋夾緊機構(gòu)定位錐頭銷釘中心線與擋銷 基面的距離和公差。 （5） 、定位和定位板焊裝、螺旋夾緊器件的裝配，裝上螺釘，配做 銷釘孔并由銷釘保證擋板和螺旋夾緊器件右端面與擋銷基面的距離。 （6） 、裝上彈簧、壓板等其他零件，完成整個裝配。 23 第九章 夾具體的使用說明 9.1 端蓋焊接 1）將軸承套放置于夾具中再放入端蓋圓盤實施焊接 2）將兩小筒體翻轉(zhuǎn)放入夾具中進行焊接。 9.2 筒體焊接 1.將工件吊裝與工作平臺，并保持又端面距離又頂緊裝置 500CM 處。 2.將筋板套與右頂緊裝置并固定，頂緊裝置伸進于筒體規(guī)定位置 實施焊接；松開固定裝置，頂緊裝置腿出。 3.將端蓋裝于頂緊裝置此焊接要求與 2）相同，同時頂進左右頂 緊裝置 4.焊接筒體與端蓋的外環(huán)焊縫。 5.兩端同時退出。 6.將工件吊離工作平臺。 9.3 夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護 （1）使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置； （2）如果擋銷磨損超差，可以進行打磨修復(fù)；如果擋板、插銷、定 位錐頭銷磨損超差，可以重新組裝，錯開磨損部位后繼續(xù)使用。 （3）使用后需要涂防繡油。 T6 24 9.4 夾具體的實用性說明 該焊接夾具安裝方便簡單，操作快捷。材料成本低，所需材料節(jié) 省，焊接結(jié)構(gòu)容易拆卸。夾具件加工容易，自動化程度高，適合大 批量生產(chǎn)。 25 設(shè)計總結(jié) 大多數(shù)焊接工裝是為某種焊接組合件的裝配焊接工藝而專門設(shè) 計的，屬于非標準裝置，往往需要根據(jù)產(chǎn)品機構(gòu)特點、生產(chǎn)條件和 你實際需要自行設(shè)計制造。焊接工裝設(shè)計是生產(chǎn)準備工作的重要內(nèi) 容之一，也是焊接生產(chǎn)工藝設(shè)計的主要任務(wù)之一。對于汽車、摩托 車和飛機等制造業(yè)，可以毫不夸張地說，沒有焊接工裝就沒有產(chǎn)品。 通過在工藝設(shè)計時，提出所需要的工裝類型、結(jié)構(gòu)草圖和簡要說明， 在此基礎(chǔ)上完成詳細的結(jié)構(gòu)和零件設(shè)計及全部圖樣。 工裝設(shè)計的質(zhì)量，對生產(chǎn)效率、加工成本、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn) 安全等有直接的影響，為此，設(shè)計焊接工裝時必須考慮實用性、經(jīng) 濟性、可靠性、藝術(shù)性等。在機械設(shè)計和制造過程中，普遍存在尺 寸鏈問題。在把零件組裝成機器的過程中，也就是將零件上有關(guān)的 尺寸進行組合和積累。由于零件尺寸存在制造誤差，因此裝配時也 就會有誤差的綜合和積累。累積后形成的總誤差將會影響機器的工 作性能和質(zhì)量。這就形成了零件的尺寸誤差和綜合誤差之間的相互 影響關(guān)系。設(shè)計工裝夾具也不例外。合理地確定零件的尺寸公差和 形位公差顯得很重要。 時至今日，為期一個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，也就意味著我的大 學(xué)生活即將結(jié)束，但在這一個學(xué)期的時間里我學(xué)到了很多知識和技 能。現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計的整個過程，頗有心得，其中有苦也 有甜，不過樂趣盡在其中呀！沒有接受任務(wù)以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是 對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)（這是我以前的一種想法） ，但是通 26 過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面、太偏激了。畢業(yè)設(shè) 計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種 提高。 通過此次畢業(yè)設(shè)計，讓我能將自己這四年來所學(xué)的專業(yè)知識重 新拾起整理，并且在心中有了一個知識體系，知道如何去調(diào)用所學(xué) 的知識，對于自己不了解的、不曾接觸過的專業(yè)知識，知道可以通 過查閱資料區(qū)學(xué)習(xí)并掌握它。 記得剛開始接觸到畢業(yè)設(shè)計的題目時，對于這個題目覺得無從下 手。最后在老師的指導(dǎo)下，才知道原來這個題目的用意就是在于讓 學(xué)生深入了解一個機械產(chǎn)品的整個加工流程，將自己所學(xué)的專業(yè)知 識重新收拾一遍，為以后走向工作崗位打下扎實的基礎(chǔ)。有了這次 畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷，我深刻理解了一副好的夾具對于加工一個個產(chǎn)品 來說是多么的重要，也學(xué)會如何將所學(xué)的專業(yè)知識應(yīng)用于實際設(shè)計 中。 我們都知道，每一套夾具都經(jīng)過不斷地改進和完善，它的結(jié)構(gòu) 合理性，穩(wěn)定性，越來越好的，所以不是簡簡單單的一份設(shè)計說明 書就完了，需要做的事情還有很多。任何的設(shè)計都不可能時完美的， 總存在一定的不足之處。因此本次畢業(yè)設(shè)計也不可避免的存在缺陷。 我會再接再厲。繼續(xù)努力。 27 參考文獻 1、賈安東.焊接結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)設(shè)計.天津:天津大學(xué)出版社,1989 2、王政.焊接工裝夾具及變位機械.北京：機械工業(yè)出版社， 3、陳煥明.焊接工裝設(shè)計基礎(chǔ).北京：航空工業(yè)出版社，2004 4、中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊（第 2 版）.北京：機 械工業(yè)出版社，2001 3 5、胡家秀.簡明機械零件設(shè)計使用手冊.北京：機械工業(yè)出版社， 1999 6、祖業(yè)發(fā).現(xiàn)代機械制圖.北京：機械工業(yè)出版社.2002； 7、許杏根等.簡明機械設(shè)計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1999 8、甘肅工業(yè)大學(xué)焊接教研室.焊接機械裝備圖冊.北京：機械工 業(yè)出版社，1982 9、曾樂.焊接工程學(xué).北京：新時代出版社，1986 10、陳祝年，焊接簡明設(shè)計手冊，機械工業(yè)出版社，1999 年 11、王 政，焊接工裝夾具及變位機械，機械工業(yè)出版社，2001 年 12 陳煥明，焊接工裝設(shè)計基礎(chǔ)，航空工業(yè)出版社，2004 年 13 孫麗媛，機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo)，冶金工業(yè)出版 社，2002 年 14 崔占全，邱平善 機械工程材料 ， 哈爾濱：哈爾濱工程 大學(xué)出版社 28 15 鞏云鵬、田萬祿等主編，機械設(shè)計課程設(shè)計 沈陽：東北 大學(xué)出版社 16 侯志楠. 淺析機械制造技術(shù)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及趨勢 17 徐鴻本. 機床夾具設(shè)計手冊[M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版 社 18 張捷. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M] . 西南交通大學(xué)出版社 19 陳明，機械制造工藝學(xué)，北京，機械工業(yè)出版社 20 華茂發(fā)，謝騏，機械制造技術(shù)，北京，機械工業(yè)出版社 29 致 謝 經(jīng)過這幾個月的努力，在各位老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí) 的同學(xué)們的支持下，本次畢業(yè)設(shè)計已圓滿結(jié)束，由于自身經(jīng)驗的匱 乏和學(xué)習(xí)上的欠缺，整個設(shè)計中肯定還存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點和錯誤， 設(shè)計上還有許多考慮不周全的地方，懇請評閱的各位老師，多予指 正，不勝感激在我將在以后工作中一定會逐步改正。 首先，我要特別感謝指導(dǎo)老師這段時間對我的悉心指導(dǎo)。每次 與導(dǎo)師見面的時候，指導(dǎo)老師總是會仔細詢問我們的設(shè)計狀況，我 設(shè)計內(nèi)容中遇到困難，指導(dǎo)在百忙之中通過郵件來給我指出錯誤并 附加說明，細心的為我講解設(shè)計中的疑惑，讓我改正，讓我能更好 的完成畢業(yè)設(shè)計。他嚴謹?shù)闹螌W(xué)和科研精神是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣， 并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次，我要感謝大學(xué)里所有給予我知識的老師。正是有了你們 的教導(dǎo)，我學(xué)到了豐富的專業(yè)知識，使自己的知識儲備得到了升華。 你們無私的奉獻促使我們盡早的成長起來，我們堅實的翅膀源于你 們不懈的滋養(yǎng)。等到參加工作時，我們將去實現(xiàn)我們的偉大理想， 將你們所授盡數(shù)回報社會。我還要感謝這段時間同學(xué)們對我的幫助， 當我遇到不懂的題目時，他們也是盡自己所能來為我講解。 最后，我要感謝我偉大的母校，感謝與我朝夕相伴四年的朋友。 四年時光，如梭如夢，我們又要各自奔天涯。留戀學(xué)校的一草一木， 懷念那平凡的每一天。四年的學(xué)習(xí)生活，酸甜苦辣一一飽嘗，無論 30 是開心時的愉悅，還是失落時的惆悵；無論是入校時的迷茫，還是 畢業(yè)時的感傷，都將化作永久的記憶深深地鐫刻在我心里。相信這 份緣分，更要珍惜這份緣分。 再一次感謝所有給予我?guī)椭娜耍改銈冇肋h快樂！愿母校明 天會更好！