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文档简介
1、设计A型螺旋拉紧器工装设计A型螺旋拉紧器工装专业:焊接技术与工程班 级:07焊接1姓 名:矫运赟学 号:A0752128指导教师:张文明杨芙时 间:2010年12月24日沈阳大学课程设计设计A型螺旋拉紧器工装目录摘要-.2-弓丨 言.-.3 -1 A型螺旋拉紧器总体结构设计 -.6 -1.1 A型号螺旋拉紧器整体结构形式及工作原理 -6 -1.2 A型螺旋拉紧器在产品中的应用 -7 -1.3构成螺旋拉紧器的各构件 .7-2 A型螺旋拉紧器受力分析 -.10-2.1夹紧力的计算-.10-2.2螺杆螺母的强度校核 -.11-3螺旋压板夹紧的设计 .-.12 -参考文献-.13-沈阳大学课程设计-1
2、3 -焊接过程中,由于受热不均匀等因素会造成焊接变形,造成装配尺寸不精确,因此可以通过专用胎夹具提高焊件刚度,保证装配准确。 装配夹具是指在装配中用来对零件施加外力, 使其获得可靠定位的工 艺装备。主要包括通用夹具和装配胎架上的专用夹具。装配夹具按夹紧力来源分为手动夹具和非手动夹具两大类。手动夹具包括螺旋夹 具、楔条夹具、杠杆夹具、偏心轮夹具等;非手动夹具包括气动夹具、 液压夹具、磁力夹具等。这里主要介绍螺旋夹具中的螺旋拉紧器。螺旋拉紧器是利用螺母在丝杆上的相对运动起拉紧作用,其结构 形式有多种,如图0-1(a)、(b)所示为常见的螺旋拉紧器之一,旋转螺 母,就可以起到拉紧作用。图0-1(a)
3、所示的拉紧器有两根独立的丝杆, 丝杆上的螺纹方向相反,两螺母用扁钢连成一体,当旋转螺母时,便 能调节两丝杆间的距离,起到拉紧作用。图 0-1(b)所示为双头螺栓的 拉紧器,螺栓两端的螺纹方向相反,旋转螺栓时,就可以调节两弯头 的距离,达到拉紧的目的。(b)图0-1螺旋拉紧器本设计编写的是 A型螺旋拉紧器的设计,其结构形式及工作原 理见正文。关键词:螺旋拉紧器、夹紧力、夹紧机构、压板夹紧机构引言焊接工装夹具是将焊件准确定位并夹紧,用于装配和焊接的工艺 装备。在焊接结构生产中,装配和焊接是两道重要的生产工序, 根据工 艺通常以两种方式完成这两道工序, 一种是先装配后焊接;另一种是 边装配边焊接。我
4、们把用来装配以进行定位焊的夹具称做装配夹具; 专门用来焊接焊件的夹具称做焊接夹具; 把既用来装配又用来焊接的 夹具称做装焊夹具。他们统称为焊接工装夹具。焊接工装夹具的特定是由装配焊接工艺和焊接结构的形式决定的,其有如下特点:1)由于焊件一般由多个简单零件组焊而成, 而这些零件的装配和 定位焊在焊接工装夹具上是按顺序进行的,因此,他们的定位和夹紧 是一个个单独进行的。2)在焊接过程中,零件会因焊接加热而伸长或因冷却而缩短,为 了减少或消除焊接变形,要求工装夹具能对某些零件给予反变形或者 作刚性的加固;为了减少焊接应力,又要允许某些零件在某一方向可 以自由伸缩。因此,焊接工装夹具不是对所有的零件都
5、做刚性的夹固。3)对焊接工装夹具而言,装焊完的结构,尺寸增大,重量增加, 形状变得复杂,增加了从工装夹具上卸下的难度。4)对于用于熔焊的夹具,工作时主要承受焊件的重力、焊接应力 和夹紧力,有时还要承受装配时的锤击力;用于压焊的夹具还要承受 顶锻力。5)焊接工装夹具一般比机床夹具大。装配夹具和装焊夹具上的夹 紧点、定位点比机床夹具上的多达几倍甚至十几倍,因此,设计难度 较大,特别是定位点、夹紧点的数量、选位和两者的对应关系,都会 影响夹具的功能和定位夹紧的质量。6)除精密焊接所用的夹具外,一般焊接工装夹具本身的制造精 度,以及对焊件的定位精度均较低。设计焊接工装夹具时,要充分考虑这些特点,使设计
6、出来的夹具, 能满足使用要求。设计工装夹具时,还应满足如下设计要求:1)焊接工装夹具应动作迅速、操作方便,操作位置应处在工人容 易接近、最宜操作的部位。特别是手动夹具,其操作力不能过大,操 作频率不能过高,操作高度应设在工人最易用力的部位, 当夹具处于 夹紧状态时,应能自锁。2)焊接工装夹具应有足够的装配、焊接空间,不能影响焊接操作 和焊工观察,不妨碍焊件的装卸。3)夹紧可靠,刚性适当。4)为了保证使用安全,应设置必要的安全连锁保护装置。5)夹紧时不应损坏焊件的表面质量,夹紧薄件和软质材料的焊件 时,应限制夹紧力,或者采取压头行程限位、加大压头接触面积、加 添铜、铝衬垫等措施。6)接近焊缝部位
7、的夹具,应考虑操作手把的隔热和防止焊接飞溅 物对夹紧机构和定位器表面的损伤。7)夹具的施力点应位于焊件的支承处或者布置在靠近支承的地 方,要防止支承反力与夹紧力、支承反力与重力形成力偶。8)注意各种焊接方法在导热、导电、隔磁、绝缘等方面对夹具提 出的特殊要求。9)用于大型板焊结构的夹具,要有足够的强度和刚度,特别是夹 具体的刚度,对结构的形状精度、尺寸精度影响较大,设计时要留有 较大的裕度。10)在同一个夹具上,定位器和夹紧机构的结构形式不宜过多, 并且尽量只选用一种动力源。11)工装夹具本身应具有较好的制造工艺性和较高的机械效率。12)尽量选用已通用化、标准化的夹紧机构以及标准的零部件来 制
8、作焊接工艺夹具。1A型螺旋拉紧器总体结构设计1.1 A型号螺旋拉紧器整体结构形式及工作原理本篇设计的工装夹具为 A型螺旋拉紧器,其基本结构组成如图1-1所示。其主要构件包括右夹头、螺栓、左夹头、可转螺母、压紧 螺钉等。A型螺旋拉紧器通过手动调节左右夹头来调整工件间距离和 错边量的夹紧机构。通过调节压紧螺钉来调整工件错边量, 通过调节 可转螺母的位置来调整工件间的距离, 将所装配的边缘拉到规定的尺 寸。通过使用该螺旋拉紧器实现装焊作业中拉紧工件, 矫正工件形状, 防止焊接变形。图1-1手动螺旋拉紧器总体结构图1 右夹头2螺栓3左夹头4可转螺母5压紧螺钉6可转螺母1.2 A型螺旋拉紧器在产品中的应
9、用此A型螺旋拉紧器主要用于压力容器筒体纵缝的焊接。如图1-2所示,通过改变两螺栓的位置,可以调整错变量h和装配间隙3。图1-2 筒体卷制时的装配间隙及错变量1错边量h的调整如图1-1所示,工作时,工件受压紧螺钉提供的压紧力的作用使 工件固定,调整螺栓2,使其上旋或下旋,能够改变与左夹头的相对 位置,进而改变工件错变量。2.装配间隙5的调整如图1-1所示,工件在夹紧力的作用下固定,改变螺栓与左、右 压头的相对位置,装配间隙便会发生变化。生产中通过夹紧器来调整错边量和装配间隙,可以减少焊接变形,提高精度。1.3构成螺旋拉紧器的各构件1.右夹头构成右夹头的零件包括侧板、肋板、夹嘴与加强板,其结构形式
10、及设计尺寸见图1-3。图1-3右夹头的结构形式及尺寸1 侧板 2 肋板50 X 50X 83夹嘴 4加强板组合时应注意要将螺母件装入后进行加强板焊接,全部角焊缝尺产11 14寸不小于5mm同时,焊后尖棱处要进行打磨。工作时通过夹嘴的夹 紧力夹紧焊件。右夹头通过可转螺母与左夹头相连的螺栓连接,随着螺母旋转可控制装配间隙。2.可转螺母可转螺母与夹头或螺栓连接可进行旋转, 改变装配间隙,其形式 如图1-4。ZX 鼠1- =rC.'Jj-3.左夹头左夹头的结构形式及设计尺寸见图 1-5,其注意事项与右夹头相 同。夹嘴提供夹紧力,螺栓同左夹头通过螺纹连接,可改变错边量。图1-5左夹头形式及设计尺
11、寸1侧板 2螺母 3夹嘴 4 加强板4.压紧螺钉压紧螺钉形式如图1-6,它是提供夹紧力的动力来源。制造时头部 需要淬火,硬度要求为HRC4045。通过旋紧螺钉可提高夹紧力使焊 件固定。图1-6压紧螺钉的结构形式及设计尺寸2A型螺旋拉紧器受力分析2.1夹紧力的计算螺旋夹紧机构是以螺旋副扩力,直接或间接夹紧焊件的夹紧机构。由于它的扩张力比大(60140)、自锁可靠、结构简单、制作容 易、派生形式多、适应范围广,已成为手动焊接工装夹具中的主要夹 紧机构,约占各类夹紧机构总和的40%,在单件和小批量焊接生产中 得到了广泛的应用。以方牙螺旋为例:Mt原作用力Q绕螺旋轴线动作所产生的力矩;Mt=QL;(2
12、-1)M 1 螺母和螺杆间的摩擦力矩;M1=F1 =R,sin( a) + 罟=W tan( a1+; (2-2)M2螺杆端部阻力矩;M 2=F2 - r ' = W ta;' ©(2-3)式中,d。一螺旋中径;L手柄臂长;量摩擦半径;咖一取6° 10°血一螺杆端部与工件间的摩擦角;a-螺旋外角;a =arctant(一般 a =2-°4°2打t螺距;W 夹紧力。在夹紧时,外力矩保持平衡,即Mt= Mi+ M2 ;( 2-4)此时方能夹紧工件。2.2螺杆螺母的强度校核在夹紧过程中,螺牙(螺杆)同时承受拉力和扭力。在此只计算拉力一
13、种情况:设许用夹紧力为-d 2Wc= (T 拉 邑(2-5)4式中:t 拉一许用拉应力;800 kg f/cm 2;do 螺纹中径;0.8dmm;d 螺纹外径;mm;将各数据带入上式,可得:2Wc= T拉 (0:d)=0.64 824 T拉;所以Ws 0.5& - T (2-6)根据此式可以求出16MnR在螺杆取某一直径时的螺杆所承受的最大夹紧力的大小。在设计螺旋夹紧装置时,可根据计算所需的夹紧力W,然后与许用夹紧力Wc相比较,选取合适的螺杆直径。其他形式螺纹于此相近,各种普通螺纹螺旋夹紧机构夹紧力见表2-1。表2-1螺旋夹紧机构产生的夹紧力序号压脚接触类型螺纹规格手柄长度L/mm外力
14、Ws/n夹紧力W/N1点接触M10120254 200M12140355 700M161906510 600M2024010016 500M2431013023 0002圆周接触M10120253 000M12140354 000M16190657 200M2024010011 400M2431013016 0003环面接触M10120454 000M12140705 800M161901008 500M202401008 500M2431015014 6003螺旋压板夹紧的设计压板夹紧机构的夹紧力按下式计算:W= Qn ;(3-1)L2式中:5 杠杆比;L2n 效率;n 0.95在选择设计上述机构时,要考虑以下几个方面: 根据工件的夹紧部位; 工
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