装配焊接-工艺装备课件

第七章装配—焊接工艺装备第一节焊接工装夹具第三节焊接变位机械和焊接辅助装置第四节焊接机器人返回第七章装配—焊接工艺装备第一节焊接工装夹具返回第一节焊接工装夹具一、定位器件定位就是按照图样要求确定零件在空间的位置或零件之间的相对位置。一个焊件如果不与空间任何其他物体发生联系，那么相对于空间互相垂直的三个坐标轴就有6种活动的可能性，其中3种是分别沿x,y,z轴移动，另3种是分别绕x,y,z轴转动，如图7-1(a)所示。物体的这种活动的可能性叫做自由度。自由度是决定焊件空间位置的独立参数。工件的6个自由度均被限制的定位称完全定位;被限制的自由度少于6个，但仍能保证加工要求的定位称为不完全定位或部分定位。焊接工装夹具有时采用部分定位。下一页返回第一节焊接工装夹具一、定位器件下一页返回第一节焊接工装夹具1.档块挡铁应用最普遍，使用最简便，但定位精度不高。如图7-2所示，图(a)为固定式受力挡块，按定位尺寸焊在夹具体或装配平台上使用，可使工件在水平面或垂直面内固定，它用于单一产品且用于批量较大的生产中;图(b)为可拆式挡铁，挡铁直接插在夹具体或装配平台的锥孔上，不用时可以拔出，也可以用螺栓固定在平台上，它适用于单件或多品种焊件的装配;图(c)为永磁式挡铁。

2.支承钉和支承板支承钉一般用于刚性较大的工件定位。如图7-3所示，A形平头支承钉一般用来支承已加工的平面，如图(a)所示;B形圆头支承钉用来支承未经机械加工的平面定位;上一页下一页返回第一节焊接工装夹具1.档块上一页下一页返回第一节焊接工装夹具C形带齿纹头的支承钉多用在未加工的焊件侧面定位，以增大摩擦系数，防止焊件滑动;(d)、(e)图为支承板，多用于已经机械加工的平面定位，(d)图A形用于侧面或顶面定位，(e)图B形带有斜槽，便于清理赃物，用于底面定位，支承板用螺钉紧固在夹具体上3.定位销定位销是依靠孔进行定位的，一般经定位焊后拆除该定位销才能进行焊接。在焊接生产中，工件厚度不大时，多用短定位销，如图7-4所示4.V形块直径较小的焊件外表面多采用V形块，如图7-5所示。上一页下一页返回第一节焊接工装夹具C形带齿纹头的支承钉多用在未加工的焊件侧面第一节焊接工装夹具5.定位套和半圆孔定位器

图7-6为常见的定位套。其中图(a)为短定位套;图(b)为长定位套定位套结构简单，易制造，常用于小型、形状简单的零件精基准定位;图(c)为两种结构的半圆套定位装置，一种为可卸式，一种为铰链式，主要用于大型轴类零件工件及部件轴向装夹的零件。二、夹紧机构在装焊作业中，焊件一直保持确定位置的过程叫夹紧，使焊件保持确定位置的各种机构称夹紧机构。按动力源夹紧机构可分为手动的、气动的、液压的、磁力的、真空的和混合式的六类，其中以手动和气动应用最多上一页下一页返回第一节焊接工装夹具5.定位套和半圆孔定位器上一页下一页返回第一节焊接工装夹具1.手动夹紧机构手动夹紧机构是以人力为动力源，通过手柄或脚踏板，靠人工操作进行装焊作业的机构。它结构简单，具有自锁和扩力性能，但工作效率较低，劳动强度较大，一般在单件和小批量生产中应用较多。

(1)手动螺旋夹紧器。螺旋夹具一般由螺杆、螺母和主体三部分组成，通过螺杆与螺母的相对转动达到夹、拉、压、撑等焊件的目的，如图7-7所示。

(2)手动楔形夹紧器。楔形夹具是利用楔的斜面将楔块的推力转变为夹紧力从而将工件夹紧的一种机构，如图7-8所示为斜楔夹紧器的应用实例。上一页下一页返回第一节焊接工装夹具1.手动夹紧机构上一页下一页返回第一节焊接工装夹具(3)手动凸轮夹紧器。凸轮是指几何中心与回转中心不重合的零件，也称为偏心轮。凸轮夹具就是利用其自锁的性能实现夹紧作用的夹紧装置。圆偏心轮是这类夹具中应用最广泛的夹紧形式。由于圆偏心夹紧机构的夹紧稳定性不够，所以多用在夹紧力不大、振动较小和开合频繁的场合如图7-9(a)所示的凸轮从00转为1800夹紧力逐渐变大;图(b)中凸轮压紧，弹簧复位。钩形压头在工件松开时可转动，便于工件装卸。

(4)手动杠杆夹紧器。手动杠杆夹具是利用杠杆的作用原理，使外力转化为夹紧力的夹紧机构。杠杆夹紧器在焊接生产中可以单独使用，但更多的是和楔形、螺旋、凸轮等夹紧器联合使用，如图7-10、图7-11所示

上一页下一页返回第一节焊接工装夹具(3)手动凸轮夹紧器。凸轮是指几何中心与第一节焊接工装夹具(5)手动铰链夹紧器。铰链夹紧器是用铰链把各杆件连接起来实现夹紧焊件的机构。如图7-12所示，夹紧杆1是一根杠杆，一端与带压块的螺杆5连接以便压紧焊件，另一端用铰链D与支座4连接;手柄杆2也是一根杠杆，用铰链A与支座4连接。

(6)弹簧夹紧器。弹簧夹紧机构是利用弹簧变形产生的力作为持续动力，然后把这个力转变为夹紧力将工件夹紧的机构。弹簧夹紧机构应用较多的有圆柱形螺旋弹簧(拉伸弹簧和压缩弹簧)和碟形弹簧两种结构形式。若要夹紧力很大、轴向尺寸较小时，则采用碟形弹簧。图7-3中碟形弹簧受压缩产生原始力，将心轴下移使弹簧夹头向外扩张，将工件夹紧、心轴往上顶动时，弹簧夹头内缩，工件被松开;上一页下一页返回第一节焊接工装夹具(5)手动铰链夹紧器。铰链夹紧器是用铰链把第一节焊接工装夹具图(b)为碟形弹簧产生原始力，由摆动压板将工件夹紧松开时将可卸手柄1套在偏心轮2的短柄上，操作偏心轮将压板压向中间后松开工件。夹紧与松开工件时，弹簧都处在压缩状态

(7)手动组合式夹紧器。组合式夹具是通常将杠杆和其他夹具结合起来实现夹紧的器件，如图7-10所示为手动螺旋一杠杆夹紧器、凸轮一杠杆夹紧器;图7-13所示为大力钳，属杠杆一铰链夹紧器等

2.气动和液压夹紧机构气动夹紧机构是以压缩空气为传力介质，推动气缸动作以实现夹紧作用的机构。液压夹紧机构是以压力油为传力介质，推动液压缸动作以实现夹紧作用的机构，两者的结构和功能相似。如图7-14所示。上一页下一页返回第一节焊接工装夹具图(b)为碟形弹簧产生原始力，由摆动压板将第一节焊接工装夹具3.磁力、真空夹紧器磁力夹紧器是借助磁力来实现夹紧作用的夹具，分为永磁夹紧器和电磁夹紧器两种。永磁夹紧器是利用永久磁铁的吸力来夹紧工件，宜使用在夹紧力小，不受冲击振动的场合;电磁夹紧器是利用电磁力来夹紧焊件的一种器具，其夹紧力大，其中直流电磁夹紧器在铁芯中没有涡流和磁滞损失，吸力稳定，结构紧凑，应用较多，如图7-15所示真空夹紧装置是利用真空泵或以压缩空气为动力的喷嘴所射出的高速气流，使夹具内腔形成真空，借助大气压力将焊件压紧的装置。它适用于夹紧厚度非常小或有挠性的焊件，以及用其他方法夹紧容易引起变形或无法夹紧的焊件，在仪表、电器等小型器件的装焊作业中应用较多，如图7-16所示上一页下一页返回第一节焊接工装夹具3.磁力、真空夹紧器上一页下一页返回第一节焊接工装夹具三、柔性夹紧机构

1.组合夹具组合夹具是由一些规格化的夹具元件，按产品装焊要求所拼装的可拆式夹具。组合夹具按元件的连接形式不同，可分为两大系统:一为槽系，即指组合夹具元件之间主要靠槽来定位和紧固;二为孔系，即指组合夹具元件之间主要靠孔来定位和紧固，每个系统中，又按需分为大、中、小三个类别。我国已设计出此三个类别的槽系组合夹具，用于机械行业。焊接生产中使用的组合夹具，多是由机械加工所使用的组合夹具中退役下来的元件或低精度元件组合而成的。这是因为除了一些精密焊件外，多数焊件要求的装配精度和焊接精度均低于机械加工的精度，使用这些退役或低精度元件，可以满足产品质量的要求。上一页下一页返回第一节焊接工装夹具三、柔性夹紧机构上一页下一页返回第一节焊接工装夹具

组合夹具的元件分为基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合成件、辅助件八个类别，如图7-17所示。组合夹具的元件之间是用键、销、螺栓连接起来的，连接环节多，手工作业量大，也不能承受锤击等过大的冲击载荷。如图7-18所示为弯管对接用夹具，弯管对接时有方位和空间形状的要求，此要求通过组合夹具来保证。

2.专用夹具专用夹具是在专用夹具体上，由多种夹紧机构和多个定位器组合而成，有专一的用途。其夹具体的形式、定位器和夹紧机构的选择与布置，都是根据被装焊件的形状、尺寸、定位夹紧要求，以及装配焊接工艺决定的。如图7-19所示为箱形梁的装配夹具。上一页返回第一节焊接工装夹具组合夹具的元件分为基础件、支承件、第三节焊接变位机械和焊接辅助装置一、焊件变位机械焊件变位机械按功能不同，分为焊接变位机、焊接滚轮架、焊接回转台和焊接翻转机四类

1.焊接变位机焊接变位机是装配焊接工件时，使其倾斜、旋转到有利施焊位置的焊件变位设备。焊接变位机械有伸臂式、座式和双座式三种基本结构形式。焊接变位机主要用于机架、机座、机壳等非长形工件的焊接

(1)伸臂式焊接变位机。如图7-20所示，伸臂式焊接变位机回转台安装在伸臂一端，伸臂相对于某一倾斜轴成角度回转，而此倾斜轴的位置多是固定的。下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置一、焊件变位机械下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置该机变位范围与作业适应性好，但整体稳定性差，在手工焊中应用较多。该机电动驱动，承载能力多在0.5t以下，适用于小型焊件的翻转变位。也有液压驱动的，承载能力在10t左右，适用于结构尺寸不是很大但自重较大的焊件

(2)座式焊接变位机。如图7-21(a)所示。

(3)双座式焊接变位机。如图7-22(a)所示。焊接变位机的基本结构形式虽有三种，但其具体的传动结构形式多种多样，如图7-23所示。

2.焊接滚轮架焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩擦力带动焊件旋转的焊件变位设备，焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。

上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置该机变位范围与作业适应性好，第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊接滚轮架按结构形式可分为两大类:

第一类是长轴式焊接滚轮架，见图7-24，多个滚轮沿筒体类工件两侧成两行同轴排列，一侧均为主动轮，另一侧均为从动轮，且主动轮与从动轮数相同，用于细长筒体工件的装配和焊接。第二类是组合式焊接滚轮架，见图7-25，由两个滚轮支承在同一基座上组成滚轮架，可根据工件的重量和长度由两架或多架任意组合，其组合比例也不仅是1:1的组合。因此使用方便灵活，对焊件的适应性强，是当今应用最广泛的结构形式。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊接滚轮架按结构形式可分为两第三节焊接变位机械和焊接辅助装置

为了焊接不同直径的焊件，焊接滚轮架的滚轮间距应能调节。其调节方式有两种:一种是自调式，见图7-26，可根据焊件直径自动调整滚轮的间距;另一种非自调式，见图7-27，是在支架上移动滚轮座来调节滚轮的间距。

3.焊接回转台焊接回转台是将焊件绕垂直或倾斜轴回转的焊件变位设备，主要用于回转体焊件的焊接、堆焊与切割，见图7-28。焊接回转台多采用直流电机驱动，工作台转速均匀可调。对于大型绕垂直轴旋转的焊接回转台，在其工作台下面，均设有支承滚轮，工作台面上也可进行装配作业。有的工作台，还做成中空的，以适应管材与接盘的焊接，如图7-29所示。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置为了焊接不同直径的焊件，焊第三节焊接变位机械和焊接辅助装置4.焊接翻转机焊接翻转机是将焊件绕水平轴转动或倾斜，使之处于有利装焊位置的焊件变位设备，它适用于梁、柱、框架、椭圆容器等长形工件的装配与焊接。其种类常见的有框架式、头尾架式、链式、环式、推举式翻转机，见图7-30~图7-32,其适用场合见表7-2。如图7-31所示，头尾架式翻转机，其头架可单独使用，在其头部安装上工作台及相应夹具后，用于较短工件的翻转变位。翻转架的尾架可做成移动式的，以适应不同长度工件的翻转定位。对用于大型构件的翻转机，其翻转装置常做成升降的。二、焊机变位机械

1.焊接操作机

上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置4.焊接翻转机上一页下一页第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊接操作机是将焊接机头(焊枪)准确地送达并保持在待焊位置或以选定的焊速沿设定的轨迹移动焊接机头的焊机变位设备。其结构形式主要有平台式、伸缩臂式、门式和台式等

(1)平台式操作机。如图7-33所示，平台式焊接操作机放置在平台上，可在平台上移动，平台安装在立架上，能沿立架升降。

(2)伸缩臂式操作机。如图7-34、图7-35所示，焊接机头或焊接小车安装在伸缩臂的一端，伸缩臂安装在滑鞍上，可沿滑鞍伸进伸出。

(3)门式操作机。如图7-36(a)所示是门式焊接装置示意。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊接操作机是将焊接机头(焊枪第三节焊接变位机械和焊接辅助装置(4)台式操作机。这种操作机与伸缩臂式操作机的区别是没有立柱，伸缩臂通过鞍座安装在行走台车或底座上，伸缩臂的前端安有焊枪或焊接机头，能以焊速伸进伸出，多用于小直径筒体内环缝、内纵缝的焊接，见图7-37。

2.电渣焊立架电渣焊立架是将电渣焊机连同焊工一起按焊速提升的装置，它主要用于立缝的电渣焊。如图7-38所示电渣焊机头1沿着导轨2上升，操作人员在工作架4上，工作架沿立柱3与机头同步上升，整套装置由下面小车5支承，小车可以在车间中行走。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置(4)台式操作机。这种操作第三节焊接变位机械和焊接辅助装置3.非圆柱体焊件用的翻转机械对于长度较大的非圆断面工件如焊接梁和柱等，可以使用若干个支承圈把它夹持在里面，然后把支承圈放在滚轮架托架上，如图7-39、图7-40所示。它的传动是由滚轮导入，滚轮则由电力驱动。三、焊工升降台焊工升降台是将焊工连同施焊器材升降到所需高度，以利于装焊作业的焊工变位设备。它主要用于高大焊件的手工和半机械化焊接，也用于装配作业和其他登高作业的设备。焊工升降台按结构形式大致有套筒式(图7-41)、肘臂式(包括管结构和板结构两种，图7-42、图7-43、铰链式(图7-44)三种。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置3.非圆柱体焊件用的翻转机第三节焊接变位机械和焊接辅助装置四、焊接辅助装置焊接辅助装置包含内容相当广泛，除焊剂垫、焊剂回收输送器、焊丝处理装置外，开坡口机、清焊根机、打磨工具、通风设备以及各种防护设备均属于焊接辅助装备在采用埋弧焊时，为防止背面烧穿或使背面成形，在焊缝背面使用焊剂垫，衬垫可以是紫铜的，石墨的，也可以是焊剂的，但最常用的是焊剂的。焊剂回收输送器是回收和输送焊剂的装置。使用它，可以减轻工人的劳动强度，有利于文明生产，也便于实现焊接生产的机械化和自动化。焊剂回收输送器按用途分，有回收器、输送器和回收输送器三种，其中以回收输送器应用最广。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置四、焊接辅助装置上一页下一页第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊丝处理装置包括焊丝的去油、去绣、去污以及焊丝的盘绕等装置，这些装置一般由使用单位根据情况自制。五、焊接变位机综合应用举例在装配焊接生产中，焊接变位机械获得了广泛的应用，但在很多场合，特别是在批量较大的装配焊接生产中，各种变位机械都是组合使用的。这种组合可能是为某种专一产品服务的，也可能是为具有同一焊缝形式的不同产品服务的。组合形式多种多样，根据产品的生产工艺要求确定。采用这种组合后，能充分发挥各种焊接机械的作用，提高装配焊接作业的机械化水平，使装焊作业高效率地进行。

上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊丝处理装置包括焊丝的去油、第三节焊接变位机械和焊接辅助装置图7-45为焊接操作机与滚轮架配合进行筒体纵缝的焊接。

图7-46为龙门式焊接操作机与滚轮架配合进行锅炉接管的焊接。

图7-47为操作机上安装打磨机头后与回转台配合进行封头的打磨作业。

图7-48为焊接操作机与变位机配合进行工件船形位置的环缝焊接。

图7-49为两台操作机与滚轮架配合同时进行封头、筒体对接的环缝焊接。图7-50是利用焊接回转台切割封头。图7-51是利用拆臂式操作机焊接接管端面的环形角焊缝。上一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置图7-45为焊接操作机与滚轮第四节焊接机器人

焊接制造工艺由于其工艺的复杂性、劳动强度、产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对于自动化、机械化的要求极为迫切，实现机器人焊接是焊接人的理想和追求的目标。焊接机器人就是在焊接生产中部分地取代人的功能，能完成一连串复杂动作的可编程序的焊接操作设备。焊接机器人(见图7-52)是工业机器人大家族中的“望族”，在各国工业机器人应用比例中占总数的25%-50%。

1.焊接机器人组成如图7-53所示为一套典型的焊接机器人系统的组成，可分为四个部分

(1)执行系统。其又称机器人本体，包括机器人手部、臂部、机身和机器人移动机构等

下一页返回第四节焊接机器人焊接制造工艺由于其工艺的复杂性、劳动强度、第四节焊接机器人(2)控制系统。其包括控制柜、示教盒和再现盒等。控制柜中装有运动控制装置、位置检测装置及伺服驱动装置等。

(3)焊接系统。其包括焊接电源、送丝机构和焊枪或焊钳等。

(4)配套工艺装备。其包括转胎和变位机等

2.焊接机器人分类

(1)按发展水平来分。按发展水平来分，焊接机器人可划分为三代:第一代为示教再现型工业机器人;第二代为在示教再现型机器人上增加了感觉系统;第三代为智能机器人

(2)按用途来分。按用途来分，焊接机器人可分为以下两类上一页下一页返回第四节焊接机器人(2)控制系统。其包括控制柜、示教盒和再现盒第四节焊接机器人①弧焊机器人。由于弧焊工艺已在诸多行业中得到普及，弧焊机器人在金属结构、机械等行业得到广泛应用。弧焊机器人是包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机，因而对其性能有着特殊的要求。一台MIG/MAG焊机器人的基本组成如图7-54所示。②点焊机器人。点焊机器人系统的基本组成如图7-55所示。

(3)按结构坐标系特点来分。按结构坐标系特点来分，焊接机器人可分为以下四类①直角坐标型。如图7-56(a)所示。②圆柱坐标型。这类机器人在基座水平转台上装有立柱，水平臂可沿立柱做上下运动并可在水平方向伸缩，如图7-56(b)所示。上一页下一页返回第四节焊接机器人①弧焊机器人。由于弧焊工艺已在诸多行业中得到第四节焊接机器人③球坐标型。如图7-56(c)所示，与圆柱坐标结构相比较，这种结构形式更为灵活。④全关节型。全关节型机器人的结构类似人的腰部和手部，其位置和姿态全部由旋转运动实现，如图7-56(d)所示。

(4)根据受控运动方式分类。根据受控运动方式来分类，焊接机器人可分为以下两类①点位控制(PPT)型。②连续轨迹控制(CP)型。

(5)按照驱动方式分。按照驱动方式来分类，焊接机器人可分为以下三类①气压驱动。适用于易燃易爆和灰尘大的场合。②液压驱动。③电气驱动。上一页下一页返回第四节焊接机器人③球坐标型。如图7-56(c)所示，与圆柱第四节焊接机器人二、焊接机器人的应用从上述可知，机器人可按直角型、圆柱型、球型和全关节型四种坐标系设计，按这四种坐标系设计的任何一种机器人的臂部都有三个自由度，这样，机器人臂的端部就能达到其工作范围内的任何一点。但是，对焊接机器人来说，不但要求焊枪能到达其工作范围内的任何一点，而且还要求在该点不同方位上能进行焊接为此，在臂端和焊枪之间，还需设置一个“腕”部，以提供3个自由度，调整焊枪的姿态，保证焊接作业的实施，如图7-57所示。图7-58所示为机器人与两工位回转工作台。图7-59为两台2轴变位机+弧焊机器人组成的工作站。上一页下一页返回第四节焊接机器人二、焊接机器人的应用上一页下一页返回第四节焊接机器人图7-60为一台5轴双L形变位机+弧焊机器人组成的工作站图7-61为翻转机与机器人配合进行炉体的焊接。图7-62所示为机器人协调控制的混合式工作站。图7-63是摩托车车架总成的双焊接机器人工作站。上一页返回第四节焊接机器人图7-60为一台5轴双L形变位机+弧焊机器人图7-1返回图7-1返回图7-2返回图7-2返回图7-3返回图7-3返回图7-4返回图7-4返回图7-5返回图7-5返回图7-6返回图7-6返回图7-7返回图7-7返回图7-8返回图7-8返回图7-9返回图7-9返回图7-10返回图7-10返回图7-11返回图7-11返回图7-12返回图7-12返回图7-13返回图7-13返回图7-14返回图7-14返回图7-15返回图7-15返回图7-16返回图7-16返回图7-17返回图7-17返回图7-18返回图7-18返回图7-19返回图7-19返回图7-20返回图7-20返回图7-21返回图7-21返回图7-22返回图7-22返回图7-23返回图7-23返回图7-24返回图7-24返回图7-25返回图7-25返回图7-26返回图7-26返回图7-27返回图7-27返回图7-28返回图7-28返回装配焊接-工艺装备课件图7-29返回图7-29返回图7-30返回图7-30返回图7-31返回图7-31返回图7-32返回图7-32返回图7-33返回图7-33返回图7-34返回图7-34返回图7-35返回图7-35返回图7-36返回图7-36返回装配焊接-工艺装备课件图7-37返回图7-37返回图7-38返回图7-38返回图7-39返回图7-39返回图7-40返回图7-40返回图7-41返回图7-41返回图7-42返回图7-42返回图7-43返回图7-43返回图7-44返回图7-44返回图7-45返回图7-45返回图7-46返回图7-46返回图7-47返回图7-47返回装配焊接-工艺装备课件图7-48返回图7-48返回图7-49返回图7-49返回图7-50返回图7-50返回图7-51返回图7-51返回图7-52返回图7-52返回图7-53返回图7-53返回图7-54返回图7-54返回图7-55返回图7-55返回图7-56返回图7-56返回图7-57返回图7-57返回图7-58返回图7-58返回图7-59返回图7-59返回图7-60返回图7-60返回图7-61返回图7-61返回图7-62返回图7-62返回图7-63返回图7-63返回表7-2返回表7-2返回第七章装配—焊接工艺装备第一节焊接工装夹具第三节焊接变位机械和焊接辅助装置第四节焊接机器人返回第七章装配—焊接工艺装备第一节焊接工装夹具返回第一节焊接工装夹具一、定位器件定位就是按照图样要求确定零件在空间的位置或零件之间的相对位置。一个焊件如果不与空间任何其他物体发生联系，那么相对于空间互相垂直的三个坐标轴就有6种活动的可能性，其中3种是分别沿x,y,z轴移动，另3种是分别绕x,y,z轴转动，如图7-1(a)所示。物体的这种活动的可能性叫做自由度。自由度是决定焊件空间位置的独立参数。工件的6个自由度均被限制的定位称完全定位;被限制的自由度少于6个，但仍能保证加工要求的定位称为不完全定位或部分定位。焊接工装夹具有时采用部分定位。下一页返回第一节焊接工装夹具一、定位器件下一页返回第一节焊接工装夹具1.档块挡铁应用最普遍，使用最简便，但定位精度不高。如图7-2所示，图(a)为固定式受力挡块，按定位尺寸焊在夹具体或装配平台上使用，可使工件在水平面或垂直面内固定，它用于单一产品且用于批量较大的生产中;图(b)为可拆式挡铁，挡铁直接插在夹具体或装配平台的锥孔上，不用时可以拔出，也可以用螺栓固定在平台上，它适用于单件或多品种焊件的装配;图(c)为永磁式挡铁。

2.支承钉和支承板支承钉一般用于刚性较大的工件定位。如图7-3所示，A形平头支承钉一般用来支承已加工的平面，如图(a)所示;B形圆头支承钉用来支承未经机械加工的平面定位;上一页下一页返回第一节焊接工装夹具1.档块上一页下一页返回第一节焊接工装夹具C形带齿纹头的支承钉多用在未加工的焊件侧面定位，以增大摩擦系数，防止焊件滑动;(d)、(e)图为支承板，多用于已经机械加工的平面定位，(d)图A形用于侧面或顶面定位，(e)图B形带有斜槽，便于清理赃物，用于底面定位，支承板用螺钉紧固在夹具体上3.定位销定位销是依靠孔进行定位的，一般经定位焊后拆除该定位销才能进行焊接。在焊接生产中，工件厚度不大时，多用短定位销，如图7-4所示4.V形块直径较小的焊件外表面多采用V形块，如图7-5所示。上一页下一页返回第一节焊接工装夹具C形带齿纹头的支承钉多用在未加工的焊件侧面第一节焊接工装夹具5.定位套和半圆孔定位器

图7-6为常见的定位套。其中图(a)为短定位套;图(b)为长定位套定位套结构简单，易制造，常用于小型、形状简单的零件精基准定位;图(c)为两种结构的半圆套定位装置，一种为可卸式，一种为铰链式，主要用于大型轴类零件工件及部件轴向装夹的零件。二、夹紧机构在装焊作业中，焊件一直保持确定位置的过程叫夹紧，使焊件保持确定位置的各种机构称夹紧机构。按动力源夹紧机构可分为手动的、气动的、液压的、磁力的、真空的和混合式的六类，其中以手动和气动应用最多上一页下一页返回第一节焊接工装夹具5.定位套和半圆孔定位器上一页下一页返回第一节焊接工装夹具1.手动夹紧机构手动夹紧机构是以人力为动力源，通过手柄或脚踏板，靠人工操作进行装焊作业的机构。它结构简单，具有自锁和扩力性能，但工作效率较低，劳动强度较大，一般在单件和小批量生产中应用较多。

(1)手动螺旋夹紧器。螺旋夹具一般由螺杆、螺母和主体三部分组成，通过螺杆与螺母的相对转动达到夹、拉、压、撑等焊件的目的，如图7-7所示。

(2)手动楔形夹紧器。楔形夹具是利用楔的斜面将楔块的推力转变为夹紧力从而将工件夹紧的一种机构，如图7-8所示为斜楔夹紧器的应用实例。上一页下一页返回第一节焊接工装夹具1.手动夹紧机构上一页下一页返回第一节焊接工装夹具(3)手动凸轮夹紧器。凸轮是指几何中心与回转中心不重合的零件，也称为偏心轮。凸轮夹具就是利用其自锁的性能实现夹紧作用的夹紧装置。圆偏心轮是这类夹具中应用最广泛的夹紧形式。由于圆偏心夹紧机构的夹紧稳定性不够，所以多用在夹紧力不大、振动较小和开合频繁的场合如图7-9(a)所示的凸轮从00转为1800夹紧力逐渐变大;图(b)中凸轮压紧，弹簧复位。钩形压头在工件松开时可转动，便于工件装卸。

(4)手动杠杆夹紧器。手动杠杆夹具是利用杠杆的作用原理，使外力转化为夹紧力的夹紧机构。杠杆夹紧器在焊接生产中可以单独使用，但更多的是和楔形、螺旋、凸轮等夹紧器联合使用，如图7-10、图7-11所示

上一页下一页返回第一节焊接工装夹具(3)手动凸轮夹紧器。凸轮是指几何中心与第一节焊接工装夹具(5)手动铰链夹紧器。铰链夹紧器是用铰链把各杆件连接起来实现夹紧焊件的机构。如图7-12所示，夹紧杆1是一根杠杆，一端与带压块的螺杆5连接以便压紧焊件，另一端用铰链D与支座4连接;手柄杆2也是一根杠杆，用铰链A与支座4连接。

(6)弹簧夹紧器。弹簧夹紧机构是利用弹簧变形产生的力作为持续动力，然后把这个力转变为夹紧力将工件夹紧的机构。弹簧夹紧机构应用较多的有圆柱形螺旋弹簧(拉伸弹簧和压缩弹簧)和碟形弹簧两种结构形式。若要夹紧力很大、轴向尺寸较小时，则采用碟形弹簧。图7-3中碟形弹簧受压缩产生原始力，将心轴下移使弹簧夹头向外扩张，将工件夹紧、心轴往上顶动时，弹簧夹头内缩，工件被松开;上一页下一页返回第一节焊接工装夹具(5)手动铰链夹紧器。铰链夹紧器是用铰链把第一节焊接工装夹具图(b)为碟形弹簧产生原始力，由摆动压板将工件夹紧松开时将可卸手柄1套在偏心轮2的短柄上，操作偏心轮将压板压向中间后松开工件。夹紧与松开工件时，弹簧都处在压缩状态

(7)手动组合式夹紧器。组合式夹具是通常将杠杆和其他夹具结合起来实现夹紧的器件，如图7-10所示为手动螺旋一杠杆夹紧器、凸轮一杠杆夹紧器;图7-13所示为大力钳，属杠杆一铰链夹紧器等

2.气动和液压夹紧机构气动夹紧机构是以压缩空气为传力介质，推动气缸动作以实现夹紧作用的机构。液压夹紧机构是以压力油为传力介质，推动液压缸动作以实现夹紧作用的机构，两者的结构和功能相似。如图7-14所示。上一页下一页返回第一节焊接工装夹具图(b)为碟形弹簧产生原始力，由摆动压板将第一节焊接工装夹具3.磁力、真空夹紧器磁力夹紧器是借助磁力来实现夹紧作用的夹具，分为永磁夹紧器和电磁夹紧器两种。永磁夹紧器是利用永久磁铁的吸力来夹紧工件，宜使用在夹紧力小，不受冲击振动的场合;电磁夹紧器是利用电磁力来夹紧焊件的一种器具，其夹紧力大，其中直流电磁夹紧器在铁芯中没有涡流和磁滞损失，吸力稳定，结构紧凑，应用较多，如图7-15所示真空夹紧装置是利用真空泵或以压缩空气为动力的喷嘴所射出的高速气流，使夹具内腔形成真空，借助大气压力将焊件压紧的装置。它适用于夹紧厚度非常小或有挠性的焊件，以及用其他方法夹紧容易引起变形或无法夹紧的焊件，在仪表、电器等小型器件的装焊作业中应用较多，如图7-16所示上一页下一页返回第一节焊接工装夹具3.磁力、真空夹紧器上一页下一页返回第一节焊接工装夹具三、柔性夹紧机构

1.组合夹具组合夹具是由一些规格化的夹具元件，按产品装焊要求所拼装的可拆式夹具。组合夹具按元件的连接形式不同，可分为两大系统:一为槽系，即指组合夹具元件之间主要靠槽来定位和紧固;二为孔系，即指组合夹具元件之间主要靠孔来定位和紧固，每个系统中，又按需分为大、中、小三个类别。我国已设计出此三个类别的槽系组合夹具，用于机械行业。焊接生产中使用的组合夹具，多是由机械加工所使用的组合夹具中退役下来的元件或低精度元件组合而成的。这是因为除了一些精密焊件外，多数焊件要求的装配精度和焊接精度均低于机械加工的精度，使用这些退役或低精度元件，可以满足产品质量的要求。上一页下一页返回第一节焊接工装夹具三、柔性夹紧机构上一页下一页返回第一节焊接工装夹具

组合夹具的元件分为基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合成件、辅助件八个类别，如图7-17所示。组合夹具的元件之间是用键、销、螺栓连接起来的，连接环节多，手工作业量大，也不能承受锤击等过大的冲击载荷。如图7-18所示为弯管对接用夹具，弯管对接时有方位和空间形状的要求，此要求通过组合夹具来保证。

2.专用夹具专用夹具是在专用夹具体上，由多种夹紧机构和多个定位器组合而成，有专一的用途。其夹具体的形式、定位器和夹紧机构的选择与布置，都是根据被装焊件的形状、尺寸、定位夹紧要求，以及装配焊接工艺决定的。如图7-19所示为箱形梁的装配夹具。上一页返回第一节焊接工装夹具组合夹具的元件分为基础件、支承件、第三节焊接变位机械和焊接辅助装置一、焊件变位机械焊件变位机械按功能不同，分为焊接变位机、焊接滚轮架、焊接回转台和焊接翻转机四类

1.焊接变位机焊接变位机是装配焊接工件时，使其倾斜、旋转到有利施焊位置的焊件变位设备。焊接变位机械有伸臂式、座式和双座式三种基本结构形式。焊接变位机主要用于机架、机座、机壳等非长形工件的焊接

(1)伸臂式焊接变位机。如图7-20所示，伸臂式焊接变位机回转台安装在伸臂一端，伸臂相对于某一倾斜轴成角度回转，而此倾斜轴的位置多是固定的。下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置一、焊件变位机械下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置该机变位范围与作业适应性好，但整体稳定性差，在手工焊中应用较多。该机电动驱动，承载能力多在0.5t以下，适用于小型焊件的翻转变位。也有液压驱动的，承载能力在10t左右，适用于结构尺寸不是很大但自重较大的焊件

(2)座式焊接变位机。如图7-21(a)所示。

(3)双座式焊接变位机。如图7-22(a)所示。焊接变位机的基本结构形式虽有三种，但其具体的传动结构形式多种多样，如图7-23所示。

2.焊接滚轮架焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩擦力带动焊件旋转的焊件变位设备，焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。

上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置该机变位范围与作业适应性好，第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊接滚轮架按结构形式可分为两大类:

第一类是长轴式焊接滚轮架，见图7-24，多个滚轮沿筒体类工件两侧成两行同轴排列，一侧均为主动轮，另一侧均为从动轮，且主动轮与从动轮数相同，用于细长筒体工件的装配和焊接。第二类是组合式焊接滚轮架，见图7-25，由两个滚轮支承在同一基座上组成滚轮架，可根据工件的重量和长度由两架或多架任意组合，其组合比例也不仅是1:1的组合。因此使用方便灵活，对焊件的适应性强，是当今应用最广泛的结构形式。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊接滚轮架按结构形式可分为两第三节焊接变位机械和焊接辅助装置

为了焊接不同直径的焊件，焊接滚轮架的滚轮间距应能调节。其调节方式有两种:一种是自调式，见图7-26，可根据焊件直径自动调整滚轮的间距;另一种非自调式，见图7-27，是在支架上移动滚轮座来调节滚轮的间距。

3.焊接回转台焊接回转台是将焊件绕垂直或倾斜轴回转的焊件变位设备，主要用于回转体焊件的焊接、堆焊与切割，见图7-28。焊接回转台多采用直流电机驱动，工作台转速均匀可调。对于大型绕垂直轴旋转的焊接回转台，在其工作台下面，均设有支承滚轮，工作台面上也可进行装配作业。有的工作台，还做成中空的，以适应管材与接盘的焊接，如图7-29所示。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置为了焊接不同直径的焊件，焊第三节焊接变位机械和焊接辅助装置4.焊接翻转机焊接翻转机是将焊件绕水平轴转动或倾斜，使之处于有利装焊位置的焊件变位设备，它适用于梁、柱、框架、椭圆容器等长形工件的装配与焊接。其种类常见的有框架式、头尾架式、链式、环式、推举式翻转机，见图7-30~图7-32,其适用场合见表7-2。如图7-31所示，头尾架式翻转机，其头架可单独使用，在其头部安装上工作台及相应夹具后，用于较短工件的翻转变位。翻转架的尾架可做成移动式的，以适应不同长度工件的翻转定位。对用于大型构件的翻转机，其翻转装置常做成升降的。二、焊机变位机械

1.焊接操作机

上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置4.焊接翻转机上一页下一页第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊接操作机是将焊接机头(焊枪)准确地送达并保持在待焊位置或以选定的焊速沿设定的轨迹移动焊接机头的焊机变位设备。其结构形式主要有平台式、伸缩臂式、门式和台式等

(1)平台式操作机。如图7-33所示，平台式焊接操作机放置在平台上，可在平台上移动，平台安装在立架上，能沿立架升降。

(2)伸缩臂式操作机。如图7-34、图7-35所示，焊接机头或焊接小车安装在伸缩臂的一端，伸缩臂安装在滑鞍上，可沿滑鞍伸进伸出。

(3)门式操作机。如图7-36(a)所示是门式焊接装置示意。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊接操作机是将焊接机头(焊枪第三节焊接变位机械和焊接辅助装置(4)台式操作机。这种操作机与伸缩臂式操作机的区别是没有立柱，伸缩臂通过鞍座安装在行走台车或底座上，伸缩臂的前端安有焊枪或焊接机头，能以焊速伸进伸出，多用于小直径筒体内环缝、内纵缝的焊接，见图7-37。

2.电渣焊立架电渣焊立架是将电渣焊机连同焊工一起按焊速提升的装置，它主要用于立缝的电渣焊。如图7-38所示电渣焊机头1沿着导轨2上升，操作人员在工作架4上，工作架沿立柱3与机头同步上升，整套装置由下面小车5支承，小车可以在车间中行走。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置(4)台式操作机。这种操作第三节焊接变位机械和焊接辅助装置3.非圆柱体焊件用的翻转机械对于长度较大的非圆断面工件如焊接梁和柱等，可以使用若干个支承圈把它夹持在里面，然后把支承圈放在滚轮架托架上，如图7-39、图7-40所示。它的传动是由滚轮导入，滚轮则由电力驱动。三、焊工升降台焊工升降台是将焊工连同施焊器材升降到所需高度，以利于装焊作业的焊工变位设备。它主要用于高大焊件的手工和半机械化焊接，也用于装配作业和其他登高作业的设备。焊工升降台按结构形式大致有套筒式(图7-41)、肘臂式(包括管结构和板结构两种，图7-42、图7-43、铰链式(图7-44)三种。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置3.非圆柱体焊件用的翻转机第三节焊接变位机械和焊接辅助装置四、焊接辅助装置焊接辅助装置包含内容相当广泛，除焊剂垫、焊剂回收输送器、焊丝处理装置外，开坡口机、清焊根机、打磨工具、通风设备以及各种防护设备均属于焊接辅助装备在采用埋弧焊时，为防止背面烧穿或使背面成形，在焊缝背面使用焊剂垫，衬垫可以是紫铜的，石墨的，也可以是焊剂的，但最常用的是焊剂的。焊剂回收输送器是回收和输送焊剂的装置。使用它，可以减轻工人的劳动强度，有利于文明生产，也便于实现焊接生产的机械化和自动化。焊剂回收输送器按用途分，有回收器、输送器和回收输送器三种，其中以回收输送器应用最广。上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置四、焊接辅助装置上一页下一页第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊丝处理装置包括焊丝的去油、去绣、去污以及焊丝的盘绕等装置，这些装置一般由使用单位根据情况自制。五、焊接变位机综合应用举例在装配焊接生产中，焊接变位机械获得了广泛的应用，但在很多场合，特别是在批量较大的装配焊接生产中，各种变位机械都是组合使用的。这种组合可能是为某种专一产品服务的，也可能是为具有同一焊缝形式的不同产品服务的。组合形式多种多样，根据产品的生产工艺要求确定。采用这种组合后，能充分发挥各种焊接机械的作用，提高装配焊接作业的机械化水平，使装焊作业高效率地进行。

上一页下一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置焊丝处理装置包括焊丝的去油、第三节焊接变位机械和焊接辅助装置图7-45为焊接操作机与滚轮架配合进行筒体纵缝的焊接。

图7-46为龙门式焊接操作机与滚轮架配合进行锅炉接管的焊接。

图7-47为操作机上安装打磨机头后与回转台配合进行封头的打磨作业。

图7-48为焊接操作机与变位机配合进行工件船形位置的环缝焊接。

图7-49为两台操作机与滚轮架配合同时进行封头、筒体对接的环缝焊接。图7-50是利用焊接回转台切割封头。图7-51是利用拆臂式操作机焊接接管端面的环形角焊缝。上一页返回第三节焊接变位机械和焊接辅助装置图7-45为焊接操作机与滚轮第四节焊接机器人

焊接制造工艺由于其工艺的复杂性、劳动强度、产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对于自动化、机械化的要求极为迫切，实现机器人焊接是焊接人的理想和追求的目标。焊接机器人就是在焊接生产中部分地取代人的功能，能完成一连串复杂动作的可编程序的焊接操作设备。焊接机器人(见图7-52)是工业机器人大家族中的“望族”，在各国工业机器人应用比例中占总数的25%-50%。

1.焊接机器人组成如图7-53所示为一套典型的焊接机器人系统的组成，可分为四个部分

(1)执行系统。其又称机器人本体，包括机器人手部、臂部、机身和机器人移动机构等

下一页返回第四节焊接机器人焊接制造工艺由于其工艺的复杂性、劳动强度、第四节焊接机器人(2)控制系统。其包括控制柜、示教盒和再现盒等。控制柜中装有运动控制装置、位置检测装置及伺服驱动装置等。

(3)焊接系统。其包括焊接电源、送丝机构和焊枪或焊钳等。

(4)配套工艺装备。其包括转胎和变位机等

2.焊接机器人分类

(1)按发展水平来分。按发展水平来分，焊接机器人可划分为三代:第一代为示教再现型工业机器人;第二代为在示教再现型机器人上增加了感觉系统;第三代为智能机器人

(2)按用途来分。按用途来分，焊接机器人可分为以下两类上一页下一页返回第四节焊接机器人(2)控制系统。其包括控制柜、示教盒和再现盒第四节焊接机器人①弧焊机器人。由于弧焊工艺已在诸多行业中得到普及，弧焊机器人在金属结构、机械等行业得到广泛应用。弧焊机器人是包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机，因而对其性能有着特殊的要求。一台MIG/MAG焊机器人的基本组成如图7-54所示。②点焊机器人。点焊机器人系统的基本组成如图7-55所示。

(3)按结构坐标系特点来分。按结构坐标系特点来分，焊接机器人可分为以下四类①直角坐标型。如图7-56(a)所示。②圆柱坐标型。这类机器人在基座水平转台上装有立柱，水平臂可沿立柱做上下运动并可在水平方向伸缩，如图7-56(b)所示。上一页下一页返回第四节焊接机器人①弧焊机器人。由于弧焊工艺已在诸多行业中得到第四节焊接