《焊接结构制造工艺及实施 第3版》课件 第七单元 装配焊接工艺装备

装焊工艺装备基本知识装焊工艺装备——是焊接结构装配与焊接生产过程中起配合及辅助作用的工装夹具、焊接变位设备的总称，简称装焊工装。装焊工艺装备基本知识三维焊接虎钳（定位）螺旋夹紧器液压撑圆器装焊工艺装备基本知识装焊工艺装备基本知识变位设备一、装焊工装的作用

1、定位准确、夹紧可靠，可部分或全部取代下料和装配时的划线工作。精度可达IT12-IT13。装焊工艺装备基本知识定位平尺定位角尺基础件------平台压紧器一、装焊工装的作用

2、防止和减小焊接变形，降低焊接后的矫正工作量。装焊工艺装备基本知识液压撑圆器自制简易工装装焊工装的作用

3、能够保证最佳的施焊位置，获得满意的焊接接头。装焊工艺装备基本知识焊接变位机的应用一、装焊工装的作用

4、采用机械装置进行零部件的定位、夹紧及焊件的翻转，可改善工人的劳动条件。

5、扩大先进工艺方法和设备的使用范围，促进焊接结构生产的机械化和自动化的综合发展。装焊工艺装备基本知识二、装焊工装的分类装焊工装的形式多种多样，可按其功能、适用范围或动力源等进行分类。装焊工艺装备基本知识装焊工艺装备基本知识柔性工艺装备焊件变位机焊接翻转机三、装焊工装选用的基本原则1、焊接结构的生产规模和生产的类型2、产品的质量、外观尺寸、结构特征、产品技术等级、重要性3、在产品生产工艺规程中对工艺装备的选用有着较为明确的要求和说明。装焊工艺装备基本知识四、装焊工装的组成1、装配焊接夹具的组成：

装配焊接夹具一般由定位元件（定位器）、夹紧元件（夹紧装置）、夹具体和装配平台等组成。夹具体起连接各定位元件和夹紧元件的作用，有时还起支承焊件的作用。夹具体必须按所装配焊件的结构进行设计，而定位器、夹紧机构和装配平台，则大多数是通用的标准件。装焊工艺装备基本知识工字梁装配夹具装焊工艺装备基本知识四、装焊工装的组成2、焊接变位机械的组成：

焊接变位机械、焊接操作机基本由原动力（力源装置）、传动装置（中间传动机构）和工作机（夹紧元件）三个基本部分组成，并通过机体把它们联结成整体。装焊工艺装备基本知识五、零件定位原理

装焊工艺装备基本知识A主要定位基准（通常为零件最大表面）B导向定位基准（通常为零件最长表面）C止推定位基准（通常为零件最短最狭小的表面）装焊工艺装备基本知识五、零件定位原理完全定位工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。不完全定位根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。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。欠定位按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。过定位工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，因此一般不宜采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。装焊工艺装备基本知识装配—焊接工装夹具一、装配—焊接工装夹具概述定位器夹紧机构夹具体连接、支承保持定位、防止位移夹具设计的关键

在焊接结构生产中经常采用的有装配定位焊夹具、焊接夹具、矫正夹具等。夹具体（除装配平台外）必须按所装配焊件的结构进行设计，而定位器、夹紧机构和装配平台，则大多数是通用的标准件。工字梁装配夹具1－调节螺杆2－垫片3－腹板4－翼扳5－挡板6－平台7－直角尺实例二、定位器定位器具有多种结构形式，使用时，可根据被定位焊件的结构形式及定位要求进行布置和选择。平面定位用定位器圆孔定位用定位器外圆表面定位用定位器1、平面定位用定位器焊件以平面作为基准进行定位时常采用挡铁、支承钉（板）等。1)挡铁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缘定位。以下为几种常见的挡铁：固定式可拆式可退式1)挡铁永磁式定位挡铁1)挡铁2）支承钉（板）可调支承支承钉支承板主要用于平面定位，形式有多种平头圆头花纹头侧面和顶面定位利于排屑底面定位利用零件上的装配孔、螺钉或螺栓孔及专用定位孔等作为定位基准时多采用定位销定位。定位销均已标准化。2、圆孔定位用定位器定位销削边销圆柱销短定位销长定位销可限制一个或两个自由度2、圆孔定位用定位器孔间隙配合夹具体过渡配合定位销的结构形式固定式可拆式可换式可退式工件以外圆柱面作为定位基准,常用的定位器是V形铁。可调节型V形铁3、外圆表面定位用定位器间断型V形铁三、装焊夹紧机构1.概述在装焊作业中，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。夹紧机构的作用：保持定位器的准确定位，（使工件在定位件上所占有的规定位置在焊接过程中保持不变）；防止装焊过程中移动或变形。选择工件的夹紧方式，一般同选择定位方式一起考虑，有时工件的定位也是在夹紧过程中实现的，设计夹紧装置时，必须满足下列基本要求。

1)正——夹紧时，不能破坏工件在定位元件上所获得的正确位置。为此要正确选择夹紧力的方向和作用点。

2)牢——夹紧力的大小要适当、可靠。夹紧机构一般要有自锁作用，保证在装配焊接过程中工件不会松动，又不会使工件产生的变形和表面损伤超出技术条件的允许范围。

3)快——夹紧装置应操作方便、安全省力，夹紧迅速，以便减轻劳动强度，缩短辅助时间，提高生产率。

4)简——结构要力求简单、紧凑，并具有足够的刚性，使工装具有良好的工艺性和使用性。夹紧器不应受到或是不怕焊接热量及飞溅物的影响。

2.对夹紧机构的基本要求夹紧装置的组成1—气缸2—斜楔3—滚子4—压板5—工件3.夹紧机构的组成及特点

夹紧装置组成框图3.夹紧机构的组成及特点

典型的夹紧装置基本上由三部分组成，包括力源装置、中间传力机构和夹紧元件。

4.夹紧机构分类对零件的紧固方式有夹紧、压紧、拉紧、顶紧（或撑开）等四种。

装配夹具按其动力源来分，可分为手动、气动、液压、磁力夹紧等方式。以手动和气动应用最多。4.夹紧机构分类（1）手动夹紧机构斜楔夹紧器、螺旋夹紧器和偏心夹紧器都是利用机械摩擦的斜面自锁原理来夹紧工件的，其中斜楔是最基本的形式，偏心轮和螺旋只不过是斜楔的变种。

1）楔形夹紧器。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。（1）手动夹紧机构为保安全稳定地工作，应能自锁，其自锁条件为斜楔的升角α应小于斜楔与焊件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和，即α＜Φ1+Φ2。夹紧行程：h=stgα

增大升角可减小行程，提高效率。使用实例：1）楔形夹紧器（a）矩型楔条夹具（b）圆形楔条夹具（c）角钢制作的简易斜楔1）楔形夹紧器使用实例：2）螺旋夹紧机构螺旋夹紧器一般由螺杆、螺母和主体三部分组成，配合使用的有压块、手柄等。通过螺杆与螺母的相对旋动达到夹紧工件的目的。可摆动的压块弓形螺旋夹紧器丁字形工字形弓形板上开孔螺旋夹紧器具有增力作用，能自锁，最为安全可靠，但效率稍低。研制了几种快速夹紧的结构形式。

回旋式铰接式快撒式2）螺旋夹紧器螺旋拉紧器用螺旋拉紧器纠正错边螺旋夹紧器具有夹、压、拉、顶、撑等多种功能。2）螺旋夹紧器径向推撑器环形螺旋撑圆器2）螺旋夹紧器——螺旋推撑器螺旋压紧的形式与应用2）螺旋夹紧器3）偏心轮夹紧器定义及原理：偏心轮是指绕一个与几何中心相对偏移一定距离的回转中心而旋转的零件。偏心轮夹紧器是由偏心轮或凸轮的自锁性能来实现夹紧作用的夹紧装置。特点及应用：夹紧动作迅速，特别适用于尺寸偏差较小、夹紧力不大及很少振动情况下的成批大量生产。

常见类型：圆偏心轮和曲线偏心轮圆偏心轮的工作特性圆偏心轮在任何位置都能自锁的条件是：2е/D≤f

式中D——圆偏心轮直径（D=2R）f——圆偏心轮与零件磨擦系数，一般取0.1~0.15。生产中多采用f=0.15，此时偏心距应为е<0.05D。

3）偏心轮夹紧器弧形楔偏心夹紧器的应用具有弹簧复位的偏心轮夹紧器偏心轮夹管器4）杠杆夹紧器利用杠杆原理将工件夹紧的。杠杆夹紧器夹紧动作迅速，可起到增力作用，但自锁能力较差，受振动时易松开既能用于夹紧，又能用于矫正和翻转钢材。常用气压或液压作夹紧力源或与其它夹紧元件组成复合夹紧机构。

复合夹紧机构应用实例螺旋——杠杆拉紧器螺旋——杠杆夹紧器铰链一杠杆夹紧器（2）气动夹具它主要是由气缸、活塞和活塞杆组成，是利用其气缸内的压缩空气的压力推动活塞，使活塞杆做直线运动，施加夹紧力的装置。

气动夹具的工作方式（2）气动夹具液压夹具的工作原理与气动夹具相似。优点：比气动夹具有更大的压紧力，夹紧可靠，工作平稳；缺点：液体容易泄漏，辅助装置多，且维修不便。（3）液压夹具液压撑圆器1一心盘2一连接板3一推撑头4一支撑杆5一缓冲弹簧6一支撑板7一操作机伸缩轴8一油缸9—导轨花盘它主要靠磁力吸紧工件，可分为永磁式和电磁式两种类型，应用较多的是电磁式磁力夹具。磁力夹具操作简便，而且对工件表面质量无影响，但其夹紧力通常不是很大。磁力夹具（4）磁力夹具电磁夹紧器结构组合夹具基本元件组合夹具槽系统孔系统组合夹具实例焊接箱形梁组装用专用夹具1－夹具体（兼有定位作用）2－立柱（腹板定位器）3－液压杠夹紧器4－腹板电磁夹紧器5－顶出液压缸

专用夹具4工装夹具应具备足够的强度和刚度1235定位准确夹紧的可靠性焊接操作的灵活性便于焊件的装卸良好的工艺性夹具设计的基本要求四、工装夹具的设计拟采用的焊接工艺方法4焊件的生产批量51零件和坯料的加工工艺及尺寸公差2焊接结构尺寸的公差要求11焊件的装焊次序3夹具设计的依据四、工装夹具的设计方案设计的内容夹具体的结构夹紧机构形式、布置和数量定位器数量定位方法定位基准四、工装夹具的设计确定夹紧力的基本原则含夹紧力的大小、方向和作用点三要素1．夹紧力的方向1）应指向各定位元件，尽可能垂直于主定位基准，在工件刚度最大方向上将工件夹紧2）有助于定位，不破坏其准确性和可靠性3）应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小4）应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生产效率夹紧力方向与夹紧力大小的关系2．夹紧力的作用点1）夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触的一小块面积2）应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内3）应选在工件刚性较好的部位4）薄壁结构夹紧力作用点应靠近焊缝或多点夹紧夹紧力作用点的布置不正确正确增加接触面积1）要足够防止加工时松动2）使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压3）机动夹紧时应计算夹紧力的大小，以理论夹紧力乘以安全系数K夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必须考虑工件的结构特点、加工工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素。3．夹紧力的大小夹具设计的基本方法与步骤1.设计前的准备（原始资料）12345夹具设计任务单工件图样及技术条件工件的装配工艺规程夹具设计的技术条件夹具的标准化和规格化资料1确定夹具结构方案（基准、定位元件及夹紧机构、夹具主体、草图）2绘制夹具工作总图3绘制装配焊接夹具零件图4编写装配焊接夹具设计说明书5必要时编写装配焊接夹具使用说明书2.设计的步骤夹具设计的基本方法与步骤目录焊件变位机分类及选用原则01.焊接滚轮架02.焊接翻转机03.焊接回转台04.焊接变位机械的作用：通过改变焊件、焊机及焊接工人的操作位置，达到和保持焊接位置的最佳状态；利于实现机械化和自动化生产。

主要类型:001焊件变位机分类及选用原则各种焊接变位机械简介：1）焊件变位机械。用于支承焊件并能够回转和倾斜，使焊缝处于水平或船形位置。2）焊机变位机械。保证焊接机头准确到达和保持在焊接位置上，按选定的焊接速度沿着规定的轨迹移动焊接机头。3）焊工变位机械。改变焊工操作位置的变位机械，用于高大工件的手工焊接。

001焊件变位机分类及选用原则焊件变位机

焊件变位机主要应用于框架形、箱形、盘形和其它非长形机件的焊接。

001焊件变位机分类及选用原则伸臂式焊件变位机001焊件变位机分类及选用原则伸臂式焊件变位机001焊件变位机分类及选用原则液压支架连杆机器人焊接系统001焊件变位机分类及选用原则

工作台连同回转机构支承在两边的倾斜轴上，工作台以焊速回转，倾斜轴通过机械传动或液压缸多在140°范围内恒速倾斜。此种变位机对生产适应性强，承载能力可达50t，应用最为广泛。

座式焊件变位机

马达支座机器人焊接系统001焊件变位机分类及选用原则

座式焊件变位机001焊件变位机分类及选用原则

工作台座落在U形架上，U形架座落在两侧机座上，工作台以恒速或以焊接速度绕水平轴转动。特别适合于大型和重型工件的焊接变位。

双座式焊件变位机

001焊件变位机分类及选用原则

双座式焊件变位机001焊件变位机分类及选用原则001焊件变位机分类及选用原则001焊件变位机分类及选用原则焊接滚轮架是借助主动滚轮与工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械。主要应用于筒形工件的装配和焊接。

滚轮架的形式主要有：1）长轴式滚轮架

支承滚轮多，适用于长度大的薄壁筒体，而且筒体在回转时不易打滑，能较方便的对准两节筒体的环形焊缝。不足之处是设备位置固定、占地面积大。

002焊接滚轮架长轴式滚轮架002焊接滚轮架2）组合式滚轮架

是由电动机传动的主动轮对与从动轮对组合而成，选用滚轮对的多少可根据焊件的重量和长度确定，焊件上的孔洞和凸起部位可通过调整滚轮位置避开。使用方便灵活，对焊件的适应性强，是目前焊接生产中应用最广泛的一种结构形式。

002焊接滚轮架002焊接滚轮架

可根据工件的直径自动调节滚轮的中心距，适应在一个工作地点装配和焊接不同直径筒体的生产。

自调式滚轮架

002焊接滚轮架

适用于轻型、薄壁大直径的焊件及有色金属容器。不足之处在于，工件容易产生螺旋形轴向窜动。

履带式滚轮架

002焊接滚轮架

焊接翻转机是将工件绕水平轴转动或倾斜，使之处于有利于装焊位置的焊件变位机械。主要适用于梁、柱、框架及椭圆容器等长形工件的装配和焊接。常见的结构形式有：

1）头尾架式翻转机不适用于刚性小、易挠曲的工件。对于较短的工件，可单独使用头架固定翻转。

003焊接翻转机

头尾架式翻转机挖掘机斗杆机器人焊接系统003焊接翻转机

头尾架式翻转机液压支架结构件

机器人焊接系统两轴头尾架机器人变位机最大负载可达10吨003焊接翻转机可升降的框架式翻转机多轴式焊接翻转机

框架式翻转机003焊接翻转机003焊接翻转机

转环式翻转机

适用于长度和重量都相当大、非圆、截面又不对称的和梁式构件焊接的转环式翻转机。两半圆环对中是采用销钉定位，并用锁紧装置锁紧，支承滚轮安放在支承环外面的滚轮槽内，滚轮轴两侧装有两根支撑杆。电动机经减速后带动支承环上的针轮传动系统，使支承环旋转。003焊接翻转机003焊接翻转机主要用于经装配定位焊后自身刚性很强的梁柱等。

链条翻转机的结构简单，工件装卸迅速，但使用时应注意因翻转速度不均而产生的冲击作用。

链条式翻转机003焊接翻转机12t液压双面翻转机，如图所示。

液压双面翻转机003焊接翻转机图

推举式翻转机与悬臂式自动焊装置的组合使用003焊接翻转机003焊接翻转机焊接回转台是将工件绕垂直轴或倾斜轴回转的焊件变位机械。工作台能以焊速回转，且均匀可调。通常回转台适用于高度不大、有环形焊缝的焊接或封头的切割工作。004焊接回转台004焊接回转台目录焊接操作机01.电渣焊立架02.在生产中，焊机变位机械常与焊件变位机械配合使用，完成多种焊缝，如环缝、纵缝、对接焊缝、角焊缝及任意曲线焊缝的自动焊接工作，也可以进行工件表面的自动堆焊和切割工艺。按结构形式不同可分为：

焊接操作机

平台式操作机

主要用于筒形容器的外纵缝和外环缝的焊接。如图右所示。

完成的动作有：台车运行；平台升降；机头水平移动。

焊接速度：机头在平台专用轨道上的移动速度。

001焊接操作机平台式操作机可以焊接不同直径容器的纵、环焊缝。如图所示。完成的动作有：台车移动；悬臂升降；立柱回转；机头移动。

焊接速度：机头沿悬臂的移动速度。

悬臂式操作机

001焊接操作机可以完成各种工位上内外环缝和内外纵缝的焊接。如图所示。完成的动作有：台车行走、立柱回转、伸缩臂伸缩、伸缩臂升降。

焊接速度：伸缩臂伸缩速度。

伸缩臂式操作机001焊接操作机伸缩臂式操作机

可以完成工件外表面焊缝的焊接工作，如图所示。

完成的动作有：折臂升降、机头移动、折臂折叠。

焊接速度：机头沿横臂的移动速度。

折臂式操作机001焊接操作机

主要适用于批量生产的专业车间，如图所示。

完成的动作有：立柱移动、平台式横梁升降、机头行走。焊接速度：机头在横梁上的移动速度和操作机移动速度。

门架式操作机

001焊接操作机

电渣焊立架电渣焊生产时，焊缝多处于立焊位置，焊接机头沿专用轨道由下而上运动。由于产品结构的多样化，通常需要根据产品的结构形式与尺寸设计配备一套专用的电渣焊接装置——电渣焊立架，在立架上安装标准的电渣焊机头进行焊接。如图所示焊接小直径筒节纵缝的电渣焊立架。

电渣焊立架1-底座2-台车3-制动器4-馈电线5-齿条6-回转盘002电渣焊立架目录夹具设计的基本要求01.工装夹具设计基本方法与步骤02.工装夹具制造的精度要求03.夹具结构工艺性04.制造工装夹具的材料05.

正确的设计和选用夹紧夹具，可大大缩短装配和焊接的周期，减轻劳动强度，提高生产效率，保证焊件的装配和焊接质量。与相应的自动化焊接装备相配，可进一步发挥焊接装备的能力，有利于实现装配焊接的综合机械化和自动化。001夹具设计的基本要求根据夹紧夹具的设计原则，应对其提出如下的基本要求：①夹紧夹具应能快装、快卸、结构简单和操作方便。②夹紧夹具应有足够的空间，便于装配和焊接操作，易于装卸焊件。③夹紧机构应夹紧可靠。夹紧过程中不应使焊件移位或改变几何形状。同时不应损伤焊件的表面。④夹紧夹具，应按焊接工艺的要求装有适当的导热、导电、隔热、隔磁和绝缘等装置，以防止各种定位块、夹紧机构对焊接过程产生不利的影响。001夹具设计的基本要求⑤用于大型结构的夹紧夹具，应具有足够的刚度和强度，以保证焊件的装配焊接精度。⑥夹紧夹具上的定位块、定位器和夹紧机构，应尽量采用通用化和标准化的元件。在同一台夹具上应尽量采用同一种动力源的定位器和夹紧机构。⑦所设计的夹紧夹具，应易于制造和组装，同时又能达到所要求的制造精度。通常夹具的制造精度应高于焊件所要求的装配精度。⑧气动和液压夹紧夹具，应设置必要的安全保护装置，以防止误操作引起的安全事故。

001夹具设计的基本要求夹具设计的依据（1）焊件结构尺寸的公差要求（2）组成焊件的零件和坯料的加工工艺及此存公差

（3）焊件的装焊次序（4）拟采用的焊接工艺方法（5）焊件的生产批量001夹具设计的基本要求方案设计的内容（1）夹具体的结构（2）定位方法（3）定位基准（4）定位器数量（5）夹紧机构形式、布置和数量001夹具设计的基本要求

装配焊接夹具的设计大体可分为三个阶段：

第一阶段是确定设计方案第二阶段是设计计算第三阶段是绘制设计图样

002夹具设计的基本方法与步骤（1）确定夹具结构设计方案

1)分析原始资料，明确设计目的与任务首先分析产品结构和技术要求，即产品的几何形状、尺寸、重量、焊缝位置、数量、工件刚度等，以确定夹具的结构形式。

002夹具设计的基本方法与步骤（2)制定设计方案

对可供选用的设计方案进行充分论证，选出其中最佳的方案后，即可对夹具进行总体设计。①确定定位方案时，按照各个零件装配顺序及相互关系；需限制几个自由度，有无过定位和欠定位；分析定位误差是否小于工件允许误差。其次是确定定位基准和定位基面。确定定位方式，即确定定位元件的类型、定位基准与定位基面，这就是定位方案的主要内容。②确定夹紧方案，正确分析计算各种力，如重力、支承反力、摩擦力、惯性力、焊接残余应力及对工件的作用，考虑装配焊接对工件夹固(夹紧)的要求，确定夹紧力的方向、大小以及夹紧力的数目与作用，最后确定夹紧机构，尽量选择通用、标准夹紧机构和元件。

③确定夹具体及其他组成部分。夹具体是在上面安装定位器、夹紧器及承受工件重量的部分，它有平面型、箱型、框架型、曲轴型以及组合型等多种。

④确定各种装置的布局及夹具的整体结构。002夹具设计的基本方法与步骤（2）设计计算方案确定后，即可进行诸如夹紧机构、传动系统、能源(动力)系统以及必要强度、刚度的设计计算，确定夹具必要几何形状与尺寸、能源、水、气等需求量。（3）绘制夹具设计图

1）确定图面布置视图。

2）画出工件外形轮廓及夹具整体结构图。

3）标准尺寸和公差。

4)绘制夹具零件图。绘出所有非标准件全部零部件图。002夹具设计的基本方法与步骤绘制草图阶段

（1）基准的选择（2）绘制焊件图（3）定位件和夹紧件设计（4）夹具主体（骨架）设计

几种常用毛坯制造方法见表

（5）完成设计草图002夹具设计的基本方法与步骤（1）基准的选择①确定定位方案时，按照各个零件装配顺序及相互关系；需限制几个自由度，有无过定位和欠定位；分析定位误差是否小于工件允许误差。其次是确定定位基准和定位基面。确定定位方式，即确定定位元件的类型、定位基准与定位基面，这就是定位方案的主要内容。002夹具设计的基本方法与步骤（2）绘制焊件图

设计基准确定后，在图纸上按设计基准用双点划线绘制出被装配工件图。包括工件轮廓及工件要求的交点接头位置（注意包括收缩余量）。002夹具设计的基本方法与步骤（3）定位件和夹紧件设计

正确分析计算各种力，如重力、支承反力、摩擦力、惯性力、焊接残余应力及对工件的作用，考虑装配焊接对工件夹固(夹紧)的要求，确定夹紧力的方向、大小以及夹紧力的数目与作用，最后确定夹紧机构，尽量选择通用、标准夹紧机构和元件。002夹具设计的基本方法与步骤夹紧力的确定

满足夹紧装置的基本要求，必须合理选择夹紧力。夹紧力包括力的方向、作用点和大小三个要素，它对夹紧装置的设计起着决定性的作用。确定夹紧力是一个综合性的问题，必须结合工件定位方式、结构特点、装配焊接工艺要求、工件在装配焊接过程中的受力状况等情况来综合考虑。在综合考虑后，首先要确定的就是夹紧力的三要素，然后进一步选择适当的传力方式，具体设计夹紧机构。002夹具设计的基本方法与步骤

夹紧力方向的选择1)夹紧力的方向应垂直于主要定位基准面。2)夹紧力的方向应有利于减小工件变形。

如薄板对接时主要产生波浪变形，可以用琴键式压板在焊缝两侧均匀施加压力图1：角焊缝主要产生角变形，在夹具上采用刚性固定，限制角变形的方法如图2。

图1琴键式压板图2角焊缝刚性固定

002夹具设计的基本方法与步骤

夹紧力的方向应有利于减小夹紧力

在保证夹紧可靠的情况下，减小夹紧力可以减轻工人的劳动强度，提高劳动效率，简化夹紧机构，使其轻便紧凑，以及使工件的压伤和变形减少。

图

所示为从实际夹具中抽象出来的表示夹紧力Fj与重力G及焊接热引起的作用力Fh之间关系的几种典型情况。通常主要定位基准面是水平向上的，被装配的零件放置在它的上面，因而图

a的夹紧力最小，有些情况下不施加夹紧力，仅靠工件自重即可装配焊接，图

b中Fh与主要定位表面平行，需要较大的夹紧力Fj，使其摩擦力能克服Fh，即夹紧力必须满足下式要求：002夹具设计的基本方法与步骤夹紧力作用点的选择

夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的部位(局部接触面积)。选择作用点的问题是指夹紧方向已定的情况下确定夹紧作用点的位置和数量。选择夹紧力的作用点必须注意以下几点。

1)夹紧力作用点的选择应不破坏工件定位已确定的位置，即应作用在支承上或支承所组成的面积范围之内如图

所示,图

所示，如图

所示图

夹紧力作用点图

夹紧力作用点的选择002夹具设计的基本方法与步骤

图

夹紧力作用点的布置

002夹具设计的基本方法与步骤图a、b、c、d所示为在夹紧时因摩擦力而使工件发生转动或移动的一些例子，其相应的改进方法如图

e、f、g、h所示。002夹具设计的基本方法与步骤夹紧力作用点的数目增多，能使工件夹紧均匀，提高夹紧的可靠性，减小夹紧变形。对于薄壁管类零件，径向夹紧时作用点的数目与其变形有很大关系。如图所示，当分别以3点、4点、6点夹紧时，其变形量可逐步减小，图c的变形量仅为图a的变形量的1/10。图

夹紧力作用点数目与工件变形的关系002夹具设计的基本方法与步骤增加接触点的面积来减小工件变形，如图

所示，三爪夹头使点接触变为面接触。如图

所示，为了避免薄壁管径向受压失稳，可以在压板下面加一块厚度较大的锥面垫圈，使夹紧力通过垫圈均匀地作用在薄壁上，防止使工件局部压陷。

图改善接触状态减小工件变形图

防止薄壁工件变形的措施3)夹紧力作用点应不妨碍施焊。

尤其是刚性小的薄壁零件，夹紧力作用点要尽量靠近焊缝边缘以利于减小变形，但又不能妨碍定位点固焊或者连续焊接。002夹具设计的基本方法与步骤（３）夹紧力大小的确定为了选择合适的夹紧机构及传动装置，就应该知道所需夹紧力的大小。夹紧力的大小要适当，过大了会使工件变形，过小了则在装配焊接时工件易松动，安全性无保证。确定夹紧力大小时，一般考虑下列因素：1)夹紧力应能够克服零件上局部变形，这些变形不是因为长度的变长或缩短，而是因为零件刚性不足，在备料（剪切、气割、冷弯等）、储存或运输过程中可能引起局部不平直。严重的必须经矫正后才能投入装配，因为强力装配要引起很大的装配应力。只有轻微的变形，才能通过夹紧装置去克服。2)当工件在胎具上实现翻转或回转时，夹紧力足以克服重力和惯性力，把工件牢牢地夹持在转台上。3)需要在工装夹具上实现焊件预反变形时，夹具就得具有使焊件获得预定反变形量所需要的夹紧力。4)夹紧力要足以应付焊接过程热应力引起的拘束应力。焊接热所引起的作用力很难精确计算，只能粗略估计，一般是将计算的理论值增加2～3倍（安全系数），作为设计夹紧机构的基本数据。002夹具设计的基本方法与步骤

综上所述，夹紧力三要素是互相矛盾的，又是互相关联和统一的。在力的分析中要将作用到工件上的各种外力综合考虑和处理。

另一方面，必须以合理的结构设计实现各种矛盾因素的统一，只有这样才能使夹紧机构既保证定位的稳定性又保证装配焊接的安