课程设计说明书冷渣管焊接夹具设计.docx
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课程设计说明书冷渣管焊接夹具设计
重庆理工大学
焊接夹具课程设计说明书
题目:
冷渣管焊接夹具设计
学院:
材料科学与工程学院
专业:
焊接技术与工程专业
学号:
姓名:
指导老师:
1夹具设计的目的意义及要求
夹具就是将焊件准确定位和可靠夹紧,便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。
在现代焊接生产中积极推广和使用与产品结构相适应的工装夹具,对提高产品质量,减轻工人的劳动强度,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。
在焊接生产过程中,焊接所需要的工时较少,而约占全部加工工时的2/3以上的时间是用于备料、装配及其他辅助的工作,极大的影响着焊接的生产速度。
为此,必须大力推广使用机械化和自动化程度较高的装配焊接工艺装备。
夹具设计的基本要求:
1)具备足够的强度和刚度。
夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用,所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。
2)可靠性。
夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。
既不能允许工件松动滑移,又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。
3)焊接操作的灵活性。
使用夹具生产应保证足够的装焊空间,使操作人员有良好的视野和操作环境,使焊接生产的全过程处于稳定的工作状态。
4)便于焊件的装卸。
操作时应考虑制品在装配定位焊或焊接后能顺利的从夹具中取出,还要制品在翻转或吊运使不受损害。
5)良好的工艺性。
所设计的夹具应便于制造、安装和操作,便于检验、维修和更换易损零件。
设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场地等因素,降低夹具制造成本。
2焊接结构件的分析
2.1焊接结构件组成及分析
图2-1焊接的零件
如图2-1所示,结构由筒身1,圆盘2,筒身3所组成。
筒身、圆盘都是20钢。
筒身1与圆盘外径相同且垂直紧密贴合;筒身3外径与圆盘内径相同且垂直紧密贴合。
要求焊接将着三部分焊接起来。
2.2焊接结构件成分及焊接性分析
焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下,能够焊接形成完整接头并满足预期要求的能力。
其中材料因素中的化学对于焊接性会有很大影响,因为母材和焊材在焊接过程中直接参与熔池或熔合区的冶金反应,对焊接质量和焊接性有重要的影响,若母材与焊材的成分匹配不当,会造成焊缝成分不合格、力学性能和其他使用性能降低,甚至导致裂纹、气孔、夹杂等焊接缺陷。
采用MIG对接焊焊缝产生气孔和表面硬化。
焊前烘干填充材料,提高保护气体纯度,采用过渡层。
此次焊接加工时20钢。
强度比15号钢稍高,很少淬火,无回火脆性。
冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工电弧焊和接触的焊接性较好气焊时厚度小,外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹。
切削加工性能正火状态较退火好、一般用于受力不大而韧要求的零件。
20钢属于优质低碳碳素钢,冷挤压、渗碳淬硬钢。
该钢强度低,韧性、塑性和焊接性均好。
能适应各种焊接方法。
采用大热输入的手工电弧焊,采用超低氢焊条。
表2-120和45钢成分
成分
C
Si
Mn
S
P
Cr
Ni
Cu
20钢
0.17~0.24
0.17~0.37
0.35~0.65
≤0.035
≤0.035
≤0.25
≤0.25
≤0.25
3制订焊接结构件的焊接工艺
3.1焊接方法及焊接规范
焊接方法:
根据焊缝位置、可施焊空间和经济型综合分析可知宜选用手工电弧焊。
焊接规范:
AX-320直流电弧焊机。
选择焊接电流310-320A,焊接电压26-27V,采用直流反接。
焊件厚度较小焊前不需要处理;尽量采用相对小的热输入,快速焊,其他不做要求。
3.2焊接材料的选择
从工件图上可以看出,三条焊缝为环形角焊缝,焊接位置分布在外圆周上,有平焊、立焊、仰焊。
要保持良好的结合性,因此焊丝选用J507(E5015),它有较高的韧性和冲击韧度值,具有良好的工艺性能、力学性能。
3.3焊接工序的确定
构件的焊接顺序:
按如图2-2,先焊接焊缝2,筒身3先在V型块上定位夹紧,圆盘放在筒身3右边,然后用螺纹推进夹紧器将圆盘定位和夹紧,焊接完成后,松开夹紧器,将焊接好的器件调头,再用螺纹夹紧器将器件向右推夹紧,最后用V型块定位夹紧,即进行焊缝1的焊接。
图2-2焊接工序
3.4焊接质量的保证措施
1)焊前要进行机械清理,以去焊件表面的污物及氧化膜。
。
2)尽量采用短路过渡形式,减少飞溅。
3)选择小的熔合比,减少焊缝金属被稀释。
4)选用小电流、快速多层焊等工艺。
4焊接夹具的设计
4.1各构件组成及成分
基准面的选择
一个工件是由若干个表面组成的,在确定件表面的相对关系时,必须确定一个基准面,基准是零件上用来确定其它点、线、面位置的依据。
根据工件图总体结构特点,选择轴套的底面作为定位基准。
图4-1定位基准面
4.2焊接夹具设计方案
4.2.1定位器的设计
定位元件是要使工件在焊接工作中有确定的位置。
1、以工件的平面为基准进行定位时,常采用挡板、V型块进行定位。
2、工件以筒身内表面为基准进行定位时常采用多个挡板夹紧定位。
3、工件以圆柱外表面为基准进行定位时常采用V型块定位器。
4、利用以定位工件的轮廓对被定位工件进行定位可采用底板定位器。
4.2.2夹具体的设计
夹具体是夹具的基础件,在它上面安装组成该夹具所需的各种元件、机构和装置等,起着支撑、联接作用,对此要满足一下几点要求。
1)具有足够的强度和刚度。
2)结构简单、轻便。
3)安装稳定牢靠。
4)结构的工艺性好,应便于制造、装配和检验。
5)尺寸要稳定且具有一定精度。
6)清理方便。
本套夹具体如图4-4,由于装配零件较多而且对定位要求相对较高,采用Q235A钢锻造成型。
此夹具体结构简单,具有高强度和硬度,不会在承受众多零件后变形从而失去精度。
图4-2夹具体
4.2.3夹紧装置的设计
本次设计采用手动夹紧装置,对夹紧机构的基本要求如下:
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,夹紧时不应损害零件表面质量
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。
本次设计所采用的夹紧装置有以下几种:
图4-3螺旋夹紧机构图
图4-4螺纹夹紧梁图
本焊接工装夹具,右边采用螺旋夹紧装置如图4-3,左边采用挡板,可以加紧整体。
采用V型块和螺旋夹紧器如图4-4来定位和固定,保证在使用过程中不会滑动;转动手柄采用标准件已加大转动螺杆的力。
4.2.4夹具材料的设计
夹紧的材料是决定夹具性能的一个重要因素,材料的选取是和工件的使用情况与功能相匹配的,同时兼顾材料的可获得性和经济性。
在本夹具工件中,主要是用的是HT200钢和45钢。
因为HT200钢有好的硬度、强度,所以用它制作挡板、螺纹推杆支撑架、底板、V型块等零件,45钢是中碳调质钢,综合力学性能好,用它制作螺纹推杆等。
4.2.5夹具尺寸公差及粗糙度
夹具总图上标注的尺寸公差有一下几点。
1)最大轮廓尺寸。
活动部分用双点划线画出最大活动范围。
2)影响定位精度的尺寸公差。
主要是工件与定位元件及定位元件之间的尺寸和公差。
3)影响定位元件在夹具体上安装精度的尺寸和公差。
4)影响夹具精度的尺寸与公差。
主要指定定位元件、安装基面之间位置尺寸和公差。
5)其他重要尺寸与公差。
设计中一般采用对称分布的公差,夹具的尺寸公差在IT7-IT9制定;工件上未标注公差时,公差视为9-11级。
夹具装配图上标注定位元件支架的相关尺寸一般取工件相应公差的1/3-1/2。
粗糙度的要求是内孔及内侧面是25,无相对运动的销孔和比较重要的基准面、接触面的粗糙度为3.2或6.3,其余为12.5。
4.2.6国家标准件的选择
国家标准件
数量
圆柱销GB/T119.1M5×50
8
平垫圈GB/T849M10
22
六角螺母GB/T41-2000M10
22
六角螺栓GB/T5780M10×70
22
六角螺母GB/T6172.1M20
3
平垫圈GB/T97.2M20
3
4.3绘制夹具草图
仔细查看工件图及比例尺寸,明确工件的大致形状,焊接位置,焊缝型式等,制定设计方案,先用黑色双点划线画出工件的轮廓和主要表面,如定位基准面、加紧表面、焊接部位等,视工件为透明体,不影响各夹具元件的绘制;然后按总布局从定位元件、加紧机构、传动装置等顺序画出各自的具体结构;最后绘制夹具体和连接件,把工装上各组成元件和装置连成一体。
而本次采用AutoCAD2007。
4.4绘制正式装配图
在A0图纸上,根据草图将各种结构的夹具和定位元件按照一定尺寸1:
1的比例绘制装配图,原工件用双点划线代替(如图4-5)详见装配图纸。
图4-5装配图
4.5绘制零件图
在A4-A3的图纸上,根据装配图将不是标准件的各个零件绘制出来,并标注尺寸、公差、配合、粗糙度和技术要求等内容,大致样式如,详细尺寸请见零件图纸。
1.夹具底座
2.螺纹盘一、二、三
3.V型块一、二
4.单头螺纹柱5.螺纹推进杆
6.螺纹夹紧杆7.夹紧横梁
8.挡板9.内螺纹块
10.圆头螺杆11.圆头杆
5.1夹具体的安装说明
1、将工作台划线,划出各个孔和零件的位置。
2、钻孔,需要配作的孔应该与夹具同时钻孔。
3、将需要直接焊接在工作台上的夹具元件焊接在准确的位置。
4、将定位元件和夹紧元件组装。
5、按一定的顺序安装各个夹具,先安装定位装置,再安装夹紧装置。
5.2夹具体的使用说明
安装的顺序是由下往上安装,首先安装定位装置,放好挡板和V型块大致位置之后用圆柱销定位,再用螺栓夹紧。
再安装好螺纹夹紧梁,即将其整个机构安装固定在夹具底座上。
最后定位螺旋夹紧器,用螺栓夹紧,将螺纹推进杆和内螺纹块组装,再在螺纹推进杆上安装螺纹盘,最后旋紧圆头螺杆。
注意螺纹推进杆要尽量向右旋出,这样为工件的放入留足空间。
放置工件时有顺序要求,第一先放置短筒身,然后用螺纹夹紧杆和V型块二定位、夹紧短筒。
第二将工件圆盘安装到螺纹盘二上,再旋紧左螺旋夹紧器,使其与短筒精准夹紧。
即可焊接。
第三将焊接完成的工件取出调头套在螺纹盘上并置于V型块二。
这时就能将长筒放在V型块一上,并向左旋动螺纹推进杆,使前面焊好的工件与长筒接触。
通过挡板将其夹紧。
最后用长筒上的螺纹夹紧杆夹紧长筒和工件。
即可完成最后焊缝的焊接。
拆卸时,将螺旋夹紧装置退出和螺纹夹紧梁完全松开,垂直上提将工件提出。
5.3夹具体的实用性说明
夹具整体结构简单,增力大,自锁性好,操作方便,各部分功能能实现良好的配合,可施焊空间足够。
本套装置的设计要求不高,节约成本。
6参考文献
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[11]机床夹具零件及部件标准汇总
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