设计A型螺旋拉紧器工装

1、设计A型螺旋拉紧器工装设计A型螺旋拉紧器工装业：焊接技术与工程 级：07焊接1名：矫运赟号: 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型螺旋拉紧器工装沈阳大学课程设计-6 -1 A型螺旋拉紧器总体结构设计-.2 -.3 -1.1 A型号螺旋拉紧器整体结构形式及工作原理1.2 A型螺旋拉紧器在产品中的应用1.3构成螺旋拉紧器的各构件.7 -2A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 -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

2、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)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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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作焊接工艺夹具。1 A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

8、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。41 A-JJ.LJ.T J*jvp=-J-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

9、-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So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S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，提咼精度。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 及设计尺寸见图1-3。设计A型螺旋拉紧器工装图1

10、-3右夹头的结构形式及尺寸1 侧板 2 肋板50 X 50X 83夹嘴1U4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。图1-4可转螺母形式及设计尺寸4沈阳大学课程设计-7 -设计A型螺旋拉紧器工装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。艸rm .Ml* :3_lL

11、TJ.t.图1-5左夹头形式及设计尺寸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。.7jpq I沈阳大学课程设计-13 -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

12、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;(2-1)M 1 螺母和螺杆间的摩擦力矩;M1=F1 号二R sin( a) + 詈=W- tan( a1+£2(2-2)M2螺杆端部阻力矩;M2=F2 r = W ta;'(1)(2-3)式中，do螺旋中径;L手柄臂长;量摩擦半径;血一螺杆端部与工件间的摩擦角;a螺旋外角;a 二arcta4(般 a =2-°4° ;2 rt螺距；W 夹紧力。在夹紧时，外力矩保持平衡,Mt= Mi+ M 2 ；(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

13、此只计算拉力一种情况:设许用夹紧力为Wc= 7 拉di4(2-5)式中：（7 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:2d/4 7拉;Wc= 7 拉 - (0-8d) =0.644所以(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Ws/n夹紧力

14、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二一Qn ；L2(3-1)式中：3杠杆比;L2n 效率；n疋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