焊接作业工装设计

1、焊接作业工装设计焊接作业工装设计 概述 焊接作业工装是焊接作业中的一个重要领域，是焊焊接作业工装是焊接作业中的一个重要领域，是焊 接工艺设计、生产设计、焊接夹具设计及焊接辅助接工艺设计、生产设计、焊接夹具设计及焊接辅助 机构设计的综合技术。通过该课程设计学生不仅加机构设计的综合技术。通过该课程设计学生不仅加 深对焊接专业课理论学习的理解，而且可以更好地深对焊接专业课理论学习的理解，而且可以更好地 巩固和了解焊接结构件生产应力和变形的产生及预巩固和了解焊接结构件生产应力和变形的产生及预 防的方法，同时学习焊接夹具及焊接辅助机构设计防的方法，同时学习焊接夹具及焊接辅助机构设计 的基本方法，学会机械

2、制图在机构设计中应用的基的基本方法，学会机械制图在机构设计中应用的基 本技能。本技能。 通过本课程设计主要锻炼学生确定焊接工艺方案通过本课程设计主要锻炼学生确定焊接工艺方案 及独立思考的能力，掌握焊接辅助设备设计的基及独立思考的能力，掌握焊接辅助设备设计的基 本要求和方法，进一步掌握机械设计中尺寸标注、本要求和方法，进一步掌握机械设计中尺寸标注、 公差配合、形位公差、粗糙度等选择的基本要求公差配合、形位公差、粗糙度等选择的基本要求 以及掌握焊接夹具与焊接机构设计中零件材料的以及掌握焊接夹具与焊接机构设计中零件材料的 选择与热处理方式选择的基本要求与方选择与热处理方式选择的基本要求与方法。 通过

3、这次课程设计，锻炼自己的自学能力，自己通过这次课程设计，锻炼自己的自学能力，自己 查阅机械手册、焊接手册、夹具设计图册、金属查阅机械手册、焊接手册、夹具设计图册、金属 材料手册等设计资料与工具书的能力。学会利用材料手册等设计资料与工具书的能力。学会利用 设计手册选择所需的标准件和标准机构以及查阅设计手册选择所需的标准件和标准机构以及查阅 和选择公差配合进行零件的强度校核等，为毕业和选择公差配合进行零件的强度校核等，为毕业 奔赴焊接工作岗位提高利用所学知识用于实际生奔赴焊接工作岗位提高利用所学知识用于实际生 产的能力。产的能力。 一、焊接机械装备的分类和组成一、焊接机械装备的分类和组成 二、焊接

4、机械装备在焊接生产中的作用二、焊接机械装备在焊接生产中的作用 1）采用焊接工装夹具，零件能得到准确的装配位置，保证装配精度，）采用焊接工装夹具，零件能得到准确的装配位置，保证装配精度， 加快装配作业的进程；减轻工人的体力劳动；提高装配效率。加快装配作业的进程；减轻工人的体力劳动；提高装配效率。 2 ） 控制或消除焊接变形。控制或消除焊接变形。 3 ） 可提高焊件的互换性能；焊件上的配合孔、配合槽等机械加工要可提高焊件的互换性能；焊件上的配合孔、配合槽等机械加工要 素可由原来的先焊接后加工改为先加工后焊接，从而避免了大型焊件素可由原来的先焊接后加工改为先加工后焊接，从而避免了大型焊件 焊后加工所

5、带来的困难，有利于缩短焊件的生产周期。焊后加工所带来的困难，有利于缩短焊件的生产周期。 4 ） 可缩短装配和施焊过程中焊件翻转变位的时间，减少了辅助工时，可缩短装配和施焊过程中焊件翻转变位的时间，减少了辅助工时， 提高了焊机利用率和焊接生产率。提高了焊机利用率和焊接生产率。 5 ） 可使焊件处于最有利的施焊位置，可加大焊接工艺规范，充分发可使焊件处于最有利的施焊位置，可加大焊接工艺规范，充分发 挥焊接方法的效能。挥焊接方法的效能。 6 ） 可扩大焊机的焊接范围。可扩大焊机的焊接范围。 7 ） 可使手工操作变为机械操作。可使手工操作变为机械操作。 8 ） 可使装配和焊接集中在一个工位上完成，可减

6、少工序数量，节约可使装配和焊接集中在一个工位上完成，可减少工序数量，节约 车间使用面积。车间使用面积。 三、焊接变位机械三、焊接变位机械 焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工空间位置来焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工空间位置来 完成机械化、自动化焊接的各种机械装备。完成机械化、自动化焊接的各种机械装备。 使用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间，提高劳动使用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间，提高劳动 生产率，减轻工人劳动强度，保证和改善焊接质量，生产率，减轻工人劳动强度，保证和改善焊接质量， 并可充分发挥各种焊接方法的效能。并可充分发挥各种焊接方法的效能。 焊接变位机械的分类焊接变位机械的分类 焊件变

7、位机械焊件变位机械是在焊接过程中改变焊件空间位置，使是在焊接过程中改变焊件空间位置，使 其有利于焊接作业的各种机械装备。根据焊件变位机其有利于焊接作业的各种机械装备。根据焊件变位机 械的功能不同，可分为械的功能不同，可分为焊接回转台焊接回转台、焊接翻转机焊接翻转机、焊焊 接变位机接变位机和和焊接滚轮架焊接滚轮架等四类。等四类。 它们各自的变位特点是有差异的，应注意选择。此它们各自的变位特点是有差异的，应注意选择。此 外，还要注意各自的承重能力、驱动方式及驱动功率外，还要注意各自的承重能力、驱动方式及驱动功率 和制动、自锁能力等。和制动、自锁能力等。 1. 焊接回转台焊接回转台 焊接回转台是将工

8、件绕垂直轴或倾斜轴回转回转的焊件变位机械， 主要用于回转体工件的焊接、堆焊或切割。下图是几种常用回 转台的具体结构形式。 几种常用的焊接回转台 a)固定式回转台 b)移动式回转台 c)倾角可调式回转台 中空式回转台 a)工作台倾斜 b)工作台水平 1工件 2回转台 3支架 2. 焊接翻转机焊接翻转机 焊接翻转机是将工 件绕水平轴转动水平轴转动或倾倾 斜斜，从而使之处于有 利于装焊位置的焊件 变位机械，主要用于 梁梁、柱柱、框架框架等结构 的焊接。 焊接翻转机的种类较 多，常见的有头尾架 式、框架式、转环式、 链条式、推拉式等， 如图。 焊接翻转机 a)框架式 b)头尾架式 c)链条式 d)转环

9、式 e)推拉式 l一头架 2翻转工作台 3尾架 4驱动装置 5主动链轮 6工件 7链条 8一托轮 9支承环 10钝齿轮 11一推拉式轴销 12一举升液压缸 （）头尾架式翻转机 结构形式与车床类似，其头架为驱 动端，可单独使用，利用安装在头架卡盘上的夹具，可为短 小的工件翻转变位。为适应不同长度的系列产品生产需要， 尾架可模仿车床上的尾座，做成可移动式如图 。 头架单独使用和尾架移动式的翻转机 a)头架单独使用的翻转机 b)尾架移动式的翻转机 1工作台 2工件 （）框架式焊接翻转机 （）链条式翻转机 链条式翻转机是利用电动机驱动链轮带 动环形链条翻转焊件的一种变位机械，如图所示。 一种专用于梁柱

10、构件自动焊接的链式翻转机 1链轮2链条3工字梁 4轴承座 5驱动机构 6制动轮 （）圆环式翻转机 形状较特殊的型钢及桁架结构采用上述链条式翻转机翻转 变位比较困难，这些构件可以采用圆环式翻转机，如图所示。 圆环形翻转机结构外形图 1下环 2上环 3夹紧器 4顶紧螺栓 5焊件 （）推举式翻转机（）推举式翻转机 推举式翻转机是利用液 压缸和杠杆机构，将焊件翻 转到预定位置的一种变位机 构，它具有结构简单、动作 快捷和操作方便的特点。经 常用于梁柱焊接生产线中配 合自动焊接装置，将焊件翻 转到船形位置施焊。 右图示出推举式翻转机与悬 臂式自动焊装置组合使用的 示意图。 推举式翻转机与悬臂式自动焊装置

11、 的组合使用 3. 焊接变位机焊接变位机 （）功能及结构形式 焊接变位机，是在焊 接作业中将焊件回转并倾斜，使焊件上的焊 缝置于有利施焊位置的焊件变位机械。 焊接变位机主要用于机架、机座、机壳、法兰、 封头等非长形焊件的翻转变位。 焊接变位机按结构形式可分为三种： 1) 伸臂式焊接变位机 如下图所示，其回转工作台绕回转轴旋转并安装在伸臂的一端， 伸臂一般相对于某一转轴成角度回转，而此转轴的位置多是 固定的，但有的也可在小于100的范围内上下倾斜。 伸臂式焊接变位机 1回转工作台2伸臂3倾斜轴 4转轴 5机座 2) 座式焊接变位机 如下图所示，其工作台连同回转机构通过倾斜轴支承在机 座上，工作台

12、以焊速回转，倾斜轴通过扇形齿轮或液压缸，多 在110140的范围内恒速或变速倾斜。 该机稳定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，适用 于0.550t焊件的翻转变位。 座式焊接变位机 1回转工作台 2倾斜轴 3扇形齿轮 4机座 焊接变位机的基本结构形式虽只有上述三种，但其 派生形式很多，有些变位机的工作台还具有升降功 能，如下图所示。 焊接变位机的派生形式 1工作台 2轴承 3机座 4推举液压缸 5伸臂 3) 双座式焊接变位机 如图所示，工作台安装在“ ”形架上，以所需的焊接速 度回转；“ ”形架座在两侧的机座上，多以恒速或所需的焊 接速度绕水平轴线转动。 该机不仅稳定性好，而且如果设计得当，

13、可使焊件安放在 工作台上后，随“ ”形架倾斜的综合重心位于或接近倾斜机 构的轴线，从而使倾斜驱动力矩大大减小。因此，重型焊接变 位机多采用这种结构。 下图是焊接变位机的基本操作状态示意图。 该图中工件上方的箭头用来示意焊嘴的位置和方向。 变位机操作示意 a)工作台水平 b)工作台倾斜45 c)工作台倾斜90 d)工作台倾斜135 头尾架式焊接变位机 倾翻式变位机倾翻式变位机 升降倾翻式变位机升降倾翻式变位机 单回转（头尾式）变位机单回转（头尾式）变位机 升降单回转变位机升降单回转变位机 4.焊接滚轮架焊接滚轮架 （）滚轮架功能及结构形式（）滚轮架功能及结构形式 焊接滚轮架是借助主动滚轮焊接滚轮

14、架是借助主动滚轮 与焊件之间的摩擦力，带动焊件旋转的变位机械。与焊件之间的摩擦力，带动焊件旋转的变位机械。 焊接滚轮架主要用于焊接滚轮架主要用于筒形筒形焊件的装配与焊接。若对主、焊件的装配与焊接。若对主、 从动滚轮的从动滚轮的高度作适当调整高度作适当调整，也可进行，也可进行锥体锥体、分段不等径回分段不等径回 转体转体的装配与焊接。的装配与焊接。 对于一些非圆长形焊件，若将其装卡在特制的环形卡箍对于一些非圆长形焊件，若将其装卡在特制的环形卡箍 内，也可在焊接滚轮架上进行装焊作业。内，也可在焊接滚轮架上进行装焊作业。 焊接滚轮架按结构形式分为两类：焊接滚轮架按结构形式分为两类： 第一类是长轴式滚轮

15、架。第一类是长轴式滚轮架。 滚轮沿两平行轴排列，与驱动装置相联的一排为 主动滚轮，另一排为从动滚轮，也有两排均为主动滚 轮的，主要用于细长薄形焊件的组对与焊接。 长轴式焊接滚轮架 1从动滚轮 2主动滚轮 3驱动装置 滚柱式焊接滚轮架 L主动滚柱 2驱动装置 3从动滚柱 有的长轴式滚轮架其滚轮为一长形滚柱，直径0.3 0.4、长度15。筒体置于其上不易轴向变形，适 用于薄壁、小直径、多筒节焊件的组对和环缝的焊接。 第二类是组合式滚轮架第二类是组合式滚轮架 因此，使用方便灵活，对焊件的适应性很强， 是目前应用最广泛的结构形式。 组合式焊接滚轮架 a)主动滚轮架 b)从动滚轮架 c)混合式滚轮架 焊

16、接滚轮架的滚轮间距应能调节。 调节方式有两种：调节方式有两种： 一种是自调式的； 一种是非自调式的。 自调式的可根据焊件的直径自动调整滚轮 的间距；非自调式的是靠移动支架上的滚 轮座来调节滚轮的间距。 自调试焊接滚轮架 非自调式焊接滚轮架 ：工作原理是人工调 正滚轮架的中心以适应不同直径焊接体的 焊接 焊接滚轮架 自调式焊接滚轮架 焊接滚轮架 可调式焊接滚轮架 焊接滚轮架 30T可调滚轮架 焊接滚轮架 300T滚轮架 焊接滚轮架 500T滚轮架 焊接滚轮架 倾斜自调式滚轮架 焊接滚轮架 不锈钢桶体滚轮架 椭圆工件滚轮架 250吨滚轮架 防轴向位移滚轮架防轴向位移滚轮架 自调式滚轮架系列 技术参

17、数 规格型号 载重 中心距 滚轮直径 滚轮宽度 焊件直径 高度 宽度 总长 T mm mm mm mm mm mm mm ZT-5t 5 1030 260 120 300-2500 790 700 1770 ZT-10t 10 1070 308 170 350-3000 800 750 1800 ZT-20t 20 1160 308 200 400-3500 920 910 2050 ZT-30t 30 1270 308 220 500-4000 950 990 2180 ZT-40t 40 1600 425 220 600-4500 1060 1130 2500 ZT-50t 50 1700

18、 425 220 700-5000 1200 1180 2800 50吨滚轮架吨滚轮架 100吨滚轮架吨滚轮架 技术参数 规格型号 载重 滚轮直径 滚轮宽度 焊件直径 高度 宽度 总长 T mm mm mm mm mm mm KT-5 5 260 170 250-2500 600 650 2200 KT-10 10 310 220 300-3000 700 800 2600 KT-20 20 310 220 300-4000 720 820 2600 KT-30 30 425 220 300-4500 750 850 2800 KT-40 40 425 220 300-4500 800 900 2800 KT-60 60 425 220 500-5000 850 1200 3000 K