焊接工装夹具设计指导书.docx
- 文档编号:488721
- 上传时间:2022-10-10
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:775.73KB
焊接工装夹具设计指导书.docx
《焊接工装夹具设计指导书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《焊接工装夹具设计指导书.docx(32页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
焊接工装夹具设计指导书
材料成型及控制课程设计
(焊接部分——焊接工装夹具设计)
指导书
重庆大学材料学院材料成型及控制系
第一章焊接工装夹具及其在生产中的作用
焊接工装夹具就是将焊件进行准确定位和可靠夹紧,便于焊件进行装配和焊接、保证焊接结构精度方面要求的工艺装置。
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工装夹具,对提高产品质量,减轻焊接工人的劳动强度,加速焊接生产实现机械化、自动化进程等诸方面起着非常重要的作用。
焊接工装夹具的主要作用有以下几方面:
1)准确、可靠地定位和夹紧,可以减轻甚至取消下料和装配时的划线工作。
减小制品的尺寸偏差,提高了零件的精度和互换性。
2)有效地防止和减小焊接变形。
3)使工件处于最佳的施焊位置,焊缝的成形性优良,工艺缺陷明显降低,焊接速度得以提高。
4)以机械装置取代手工装配零部件时的定位、夹紧及工件翻转等繁重工作,改善了工人的劳动条件。
5)可以扩大先进工艺方法和设备的使用范围,促进焊接结构生产机械化和自动化的综合发展。
—个完整的焊接工装夹具,一般由定位器、夹紧机构和夹具体三部分组成。
夹具体(底板)起工作平台的作用,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器件,有时还用于焊件的支承。
其中,定位是夹具结构设计的关健问题,定位方案一旦确定,则其它组成部分的总体配置也基本随之而定。
第二章工件的定位及常用定位器
自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度,即沿Ox、Oy、Oz三个轴向的相对移动和三个绕轴的相对转动。
要使工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。
工件的六个自由度均被限制的定位称为完全定位;工件被限制的自由度少于六个,但仍能保证加工要求的定位称为不完全定位。
在焊接生产中,为了调整和控制不可避免产生的焊接应力与变形,有些自由度是不宜限制的,故可采用不完全定位的方法。
在焊接夹具设计中,按加工要求应限制的自由度而没有被限制的欠定位是不允许的;而选用两个或更多的支承点限制一个自由度的方法称为过定位,过定位容易使位置变动,夹紧时造成工件或定位元件的变形,影响工件的定位精度,过定位也属于不合理设计。
根据工件的结构形式和定位要求,工件的定位基准可以是平面、圆孔内表面或圆柱外表面。
对这几种表面的定位器选择如下:
一.平面定位用定位器
以工件的平面为基准进行定位时,常采用挡铁、支承钉(板)进行定位。
表2-1中列举了几种平面定位器的结构形式及其特点与使用说明(被定位的工件用双点划线绘制出)。
1.挡铁是一种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沿定位。
①固定挡铁可采用一段型钢或一块钢板按夹具的定位尺寸直接焊接在夹具体上使用。
当固定挡铁对零件的安装和拆卸都非常不便利时,应选用由螺栓或销子固定的可拆式挡铁。
②可拆挡铁为了提高其强度,在挡铁两平面间应设置加强筋。
③可退出式挡铁是为适应复杂结构的工件,经定位焊后工件能从夹具中顺利取出。
挡铁的定位方法虽简便,但定位精度不太高,所用挡铁的数量和位置,主要取决于结构形式。
对于受力(重力、热应力、夹紧力等)较大的挡铁,必须保证挡铁具有足够的强度,受力挡铁与零件接触线的长度一般不小于零件接触边缘厚度的一倍。
2.支承钉和支承板主要用于平面定位。
支承钉(板)的形式有多种。
①固定式支承钉,又分三种类型:
平头支承钉用来支承已加工过的平面定位;球头支承钉用来支承未经加工粗糙不平毛坯表面或工件窄小表面的定位,此种支承钉的缺点是表面容易磨损;带花纹头的支承钉多用在工件侧面,增大摩擦系数,防止工件滑动,使定位更加稳定。
固定支承钉可采用通过衬套与夹具骨架配合的结构形式,当支承钉磨损时,可更换衬套,避免因更换支承钉而损坏夹具。
②可调式支承钉,这是对于零件表面未经加工或表面精度相差较大,而又需以此平面做定位基准时选用。
此类可调支承钉基本上是采用与螺母旋合的方式调整高度,适当补偿零件的尺寸误差。
③支承板定位,表2-1中支承板a构造简单,但螺纹孔易积聚灰尘使支承面不平而影响定位作用,所以适于零件的侧面和顶面定位。
支承板b利于排除尘屑,适于底面定位。
表2-1以工件的平面为基准进行定位的定位元件
名称与形式
结构简图
特点与使用说明
档
铁
固
定
式
可使工件在水平面或垂直内固定,高度不低于被定位件截面重心线,它用于单一产品且批量较大的生产中
可
拆
式
档铁直接插入夹具体或装配平台的锥孔上,不用时可以拔除(见左图),也可用螺栓固定在平台上,它适用于单件或多品种焊件的装配
可
退
出
式
通过铰链结构使档铁可绕铰链转动,当工件装上后以插销固定,装焊完成后拔出插销,退出档铁,便于取下工件卸下,
支
承
钉
、
板
固
定
式
固定安装在夹具体上,配合为或,用于刚性较大的工件定位。
支承钉已标准化
可
调
式
装配形状相同而规格不同的焊件,常须调整定位元件,这类支承钉的高度可按需要调整,调好后即锁死,防止使用时发生松动
支
承
板
用螺钉紧固在夹具体上,适用于工件经切削加工平面或较大平面做基准平面
二.圆孔内表面定位用定位器
工件以圆孔内表面作为定位基准时多采用(轴)销定位器。
表2-2是常用定位销结构图及工作特点与使用说明。
定位销一般按过渡配合或过盈配合压人夹具体内,其工作部分应根据零件上的孔径按间隙配合制造。
销钉的表面要耐磨,一般用20钢渗碳0.8~1.0mm,淬至55~60HRC。
表2-2以圆孔内表面为基准进行定位的定位销
形式
结构图
工作特点与使用说明
固定式
定位销装在夹具体上,配合为或,工作部分的直径按工艺要求和安装方便制造。
已标准化
可换式
大批量生产时,定位销磨损快,为保证精度须定期维修或更换
可拆式
(定位插销)
零件之间靠孔以定位销来定位,定位焊后须拆除该定位销才能进行焊接,这时应使用可拆式定位插销
可退出式
通过铰链使圆锥形定位销用后可以退出,让工件能装上或卸下
定位插销可以设计成各式各样的手柄,以便于拔插。
插销项端15°倒角,插销定位部分也可以制成削边销,减少接触面积,图2-1是定位插销及应用实例。
c)
图2-1定位插销及应用实例
a)弹簧插销b)链式插销c)插销应用
三.圆柱外表面定位用定位器
工件以圆柱外表面作为定位基准时多采用V形铁定位器。
V形铁作为定位元件,广泛应用于圆柱形零件的安装定位。
V形铁的结构参数见图2-2。
V形铁两个定位面的夹角有60°、90°和120°三种。
以90°应用最为广泛,因为它在保证定位稳定性和减少夹具的外形尺寸方面比60°和120°的都好。
设计V形铁时,可按表2-3计算图2-2所示有关尺寸。
工件的直径D是已知的,V形铁高度H和开口尺寸N先确定后,再求V形铁的标准定位高度T。
T在V形铁零件图上必须标出,以便制造和检查。
V形铁高度H的选取:
当用于大直径定位时,取H≤0.5D;小直径定位时,取H≤1.2D。
T的计算如下:
T-H=OE-CE
OE=0.5D/sin(α/2)
CE=0.5N/tan(α/2)
所以T=H+0.5D/sin(α/2)-0.5N/tan(α/2)
V形铁在夹具体上调整好位置后先用螺钉紧固,然后再配作两个销孔并压入销钉,销钉与销孔采用过盈配合,由这两个定位销确定V形铁的位置。
表2-3V形铁尺寸计算
计算项目
符号
计算公式
工作角度
α
60°
90°
120°
标准定位高度
T
T=H+D-0.866N
T=H+0.707D-0.5N
T=H+0.577D-0.289N
开口尺寸
N
N=1.15(D–k)
N=1.41D-2k
N=2D-3.46k
参数
k
k=(0.14~0.16)D
图2-2V形铁的结构及参数
V形铁对圆柱外表面定位具有对中性好,能使工件的定位基准轴线在V形块两斜面的对称平面上,而不受定位基准直径误差的影响。
V形铁的定位作用与零件外圆的接触线长度有关,一般短V形铁起两个支承点的作用,长V形铁起四个支承点的作用。
中小型V形铁常用20钢制成,渗碳淬火后硬度达到55~60HRC,或用40钢直接淬火到40~45HRC。
对于阶梯外圆柱表面和轴线交叉圆柱表面的定位,可采用V形和其它定位器组合应用的方式解决,如图2-3所示。
图a是带阶梯的零件,需要沿两个不同轴径定位,采用了V形铁和可调支承钉的综合支承定位。
图b是轴线交叉零件表面的定位方式,通过两个固定短V形铁和支承钉的作用,消除了除沿V形铁轴线方向移动未定位外的五个自由度。
V形铁还可根据需要设计成可移动式的,如图2-4所示。
a)b)
图2-3V形块的应用示例图2-4可移动式V形铁
四.样板定位器
图2-5样板定位应用示例
利用已定位工件的轮廓对被定位工件进行定位可采用样板定位器。
如图2-5所示。
样板定位器使用轻便灵活,但定位精度差。
定位元件的工作表面的粗糙度应比工件定位基准表面的粗糙度要好1~3级。
定位元件工作表面的粗糙度值一般不应大于Ra3.2um,常选Ra1.6um。
定位元件的工件表面常与工件接触摩擦,这要通过选择材料和热处理的方法获得工件表面硬度在40~65HRC,使其具有一定的耐磨性,以保持定位精度。
定位元件使用时一般不应作受力构件,以免损伤其精度。
然而,在与夹紧器配合完成焊接工作过程中,常受到各种受力因素的影响,因此,凡受力定位元件一般要适当增加强度和刚度。
第三章工件的夹紧及常用夹紧器
夹紧机构的作用是保持定位器的准确定位和防止零件在装配和焊接过程中因受力和翻转而发生位移。
一、夹紧机构的三要素
选用夹紧机构的核心问题是如何正确施加夹紧力,即确定夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。
1.夹紧力方向的确定夹紧力的方向主要和零件定位基准的配置及零件所受外力的作用方向有关。
夹紧力一般应垂直于主要定位基准,使这一表面与夹具定位件的接触面积最大,即接触点的单位压力相应减小,有利于减小零件因受夹紧力作用而产生的变形。
夹紧力的方向应尽可能与零件的重力和所受外力的方向相同,使所需设计的夹紧力最小,因此主要定位基准的位置最好是水平的。
图3-1夹紧力作用点布置
a)不正确b)正确
2.夹量力作用点的确定作用点的位置主要考虑如何保证定位稳固和最小的夹紧变形。
作用点应位于零件的定位支承之上或几个支承所组成的定位平面内,以防止支承反力与夹紧力或支承反力与重力形成力偶造成零件的位移和偏转。
作用点应安置在零件刚性最大的部位上,必要时,可将单点夹紧改为双点夹紧或适当增加夹紧接触面积。
图3-1是夹紧力作用点布置方式的比较。
3.夹紧力大小的确定确定夹紧力的大小需考虑以下几方面因素:
1)当焊件在夹具上有翻转或回转动作时,夹紧力要足以克服重力和惯性力的影响,保持夹具夹紧焊件的牢固性。
2)需要在夹具上实现弹性反变形时,夹紧装置就应具有使零件获得预定反变形量所需的夹紧力。
3)夹紧力要足以应付焊接过程热应力引起的约束应力。
4)夹紧力应能克服零件因备料、运输等造成的局部变形,以便于顺利装配。
二、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,夹紧时不应损杯零件表面质量。
3.夹紧件应具备一定的刚性和强度,夹紧作用
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 焊接 工装 夹具 设计 指导书