自动化养猪围栏前门焊装夹具设计制造说明书

自动化养猪围栏前门焊装夹具设计制造说明书专业年级：材型09级（A方向）小组成员：闫晓东吴鹏吴昌瑞张冬梅张新杰明志原哈伊达郭本源指导教师：兰虎、杨丽丽哈尔滨理工大学荣成学院完成时间：2012 年7 月10 日目录第1章焊装夹具设计要求 (2)1.1 产品说明 (2)1.2 自动化养猪围栏前门夹具设计的要求 (2)第2章焊装夹具设计流程 (4)2.1方案制定 (4)2.1.1 定位方案的确定 (4)2.1.2 夹具体的设计 (4)2.1.3 重要部件的定位 (5)2.1.4 夹紧机构的确定 (5)2.1.5 总体结构 (6)2.2 尺寸计算 (6)2.3 绘制夹具装配图 (7)第3章焊装夹具制造过程 (9)3.1 夹具材料选取 (9)3.2 夹具材料的预处理 (9)3.2.1 划线和下料 (9)3.2.2 打磨 (9)3.2.3 压片的制作 (10)3.2.4 测量 (10)3.2.5 组立 (10)3.3 施焊 (11)3.4 焊后处理 (11)3.5 夹具成形 (11)第1章焊装夹具设计要求1.1产品说明如图1-1所示，围栏前门由连接耳、门框、插销、栏杆、下梁五部分构成。

其连接部分主要有插销与门框之间、连接耳与门框之间的对接焊缝，以及栏杆与下梁、栏杆与门框之间的周围角焊缝。

图1-1 自动化养猪围栏前门1-门框；2-连接耳；3-下梁；4-栏杆；5-插销1.2自动化养猪围栏前门夹具设计的要求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，把用来装配进行定位焊的夹具称为装配夹具：而专门用来焊接焊件的夹具称为焊接夹具：把既用于装配又用于焊接的夹具称为装焊夹具。

它们统称为焊接工装夹具。

对养猪围栏前门焊接工装夹具的设计要求：1) 要求夹具能够保证连接耳、栏杆、门框、下梁等工件的轴线共面。

2) 要能够保证两个连接耳的同轴度。

4) 保证插销能直立且不转动。

5) 夹具应动作迅速，操作方便，操作位置应处在工人容易接近，最宜操的部位，操作频率不能过高。

6) 夹具要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，所有的定位原件和夹紧装置应与焊道保持适当距离或者布置在焊件的下方和侧面。

7) 夹紧可靠，夹紧时不破坏焊件的定位位置和几何形状，夹紧后不使焊件松动滑移，又不使焊件的拘束度过大，产生较大的应力。

8) 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。

9) 在一个夹具上，定位器和夹紧机构的结构形式不宜过多。

10) 工装夹具本身应具有较好的工艺性。

11) 考虑节约成本。

第2章焊装夹具设计流程2.1方案制定2.1.1定位方案的确定在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。

工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。

设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。

无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理，避免过定位与欠定位。

考虑到实验室的实际生产条件，所有定位元件均用25 mm×25 mm×3 mm角钢和厚度4 mm钢板加工而成如图2-1 、2-2所示。

图2-1 25 mm×25 mm×3 mm角钢图2-2 4 mm钢板2.1.2夹具体的设计夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。

因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。

对夹具体的要求如下：1)足够的强度和刚度。

2) 便于实施装配和焊接作业。

3) 能方便地卸下装焊好的焊件。

4) 易于清除焊渣、锈皮等污物。

5) 有利于定位器、夹紧机构位置的调节与补偿。

考虑到节约成本和实际生产条件，我们把方钢按不同长度下料，拼接在一起用来做夹具体。

同时为了保证门框（Ф26 mm×20 mm的钢管）、下梁（Ф16 mm）、栏杆（Ф10 mm）、连接耳（Ф22 mm×16 mm）的轴线共面，如图2-3我们采用在方钢的必要部位加垫板和抬高中间横梁的方法。

图2-3 夹具体的设计2.1.3重要部件的定位连接耳（内径Ф=16 mm外径Ф=22 mm长50 mm的钢管，见图2-4）在确定基准平面的时候为了保证各轴线共面，底部已经垫高 3 mm，(图见2-3)，定位时采用的是三面定位，即把连接耳两端和侧面用挡铁定位如图2-5所示。

图2-4 连接耳图2-5 连接耳的定位插销（由Ф12 mm的圆钢折弯成90°而成，见图2.6）采用的是两边夹紧，下端用支撑铁支撑的方法定位如图2.7所示。

图2-6插销图2-7 插销的定位2.1.4夹紧机构的确定在夹具上被定好位置的工件，必须进行夹紧，否则无法维持它的即定位置，即始终使工件的定位基准与定位元件紧密接触。

这样就必须有夹紧装置来完成这份工作，在夹紧时要使夹紧所需要的力应能克服操作过程中产生的各种力，如工件的重力、惯性、因控制焊接变形而产生的拘束力等。

在本焊接工件进行焊接时夹紧机构需要提供克服焊接变形的拘束力。

采用添加压板（压板选用 4 mm厚钢板）的方式压紧工件。

如图2-8所示。

图2-8压板2.1.5总体结构当基准平面、定位、夹紧方式都确定以后，夹具的总体结构图如图2-9所示。

图2-9 夹具的总体结构图2.2尺寸计算经由测绘得出的零件图（详见图1-1），可以看出整个零件的各个尺寸，基座的尺寸必须能够保证整个零件能全部摆放在基座上，所以由方钢焊接而成的底座整体框架应该大于零件图如图2-10所示。

图2-10 夹具底座要大于工件尺寸因此，所设计的底座尺寸总宽727 mm，总高744 mm。

考虑到底座上还要焊接角钢，压板等部件，所以基座两旁用两块50 mm×50 mm×3 mm方钢并列，如图2-11所示。

图2-11基座两侧由两块方钢并列门框外径Ф=26 mm，下梁直径Ф=16 mm，栏杆直径Ф=10 mm，连接耳外径Ф=22 mm，为了保证轴线共面，对于直径比较小的栏杆、下梁、连接耳必须要进行垫高，经过计算，连接耳要垫高2 mm，下梁要垫高5 mm，栏杆要垫高8 mm。

基座上各角钢的焊接位置通过工件图（图1-1）进行定位。

设计做挡铁的角钢分长短两种类型，长角钢80 mm,短角钢30 mm。

2.3绘制夹具装配图经过精确设计、计算后绘制出夹具装配图如图2-12所示。

图2-121-门框挡铁；2-连接耳挡铁；3-压紧机构；4-栏杆垫片；5-下梁垫片；6-下梁挡铁；7-栏杆挡铁；8-插销挡铁；9-夹具体装配图中(详细尺寸见夹具装配图)，标注1处的门框挡铁对门框有定位夹紧作用，标注2处对连接耳起定位夹紧作用，标注3压紧机构是由M10螺栓、M10螺母和4mm厚的钢板组成的夹紧机构，标注4、5处的钢板起垫高作用，标注6处挡铁对下梁定位夹紧，标注7处对栏杆有定位夹紧作用，标注8处定位夹紧插销，标注9处是方钢做成的夹具体。

第3章焊装夹具制造过程3.1夹具材料选取夹具材料的选取见表3-1所示。

表3-1 夹具材料的选取方钢角钢钢板螺栓螺母50 mm×50 mm×3 mm25 mm×25 mm×3 mm 厚4 mm M10 M103.2夹具材料的预处理3.2.1划线和下料下料设备选用等离子切割机和型材切割锯，下料之前要先测量、划线，下料时要合理布局，节约材料并且注意保留加工余量。

再确保防护措施做好后，接通设备电源进行下料。

如图3-1、3-2所示：图3-1 划线图3-2 用等离子切割机下料3.2.2打磨下料后，切口部分会有毛刺如图3-3，为了方便后面施工要对切口和焊接部位进行打磨如图3-4所示。

a) 下料后的钢板b) 下料后的方钢图3-3 下料的切口部分会有毛边a) 打磨方钢b) 打磨角钢图3-4对切口进行打磨3.2.3压片的制作4 mm厚钢板按40 mm×100 mm下料、打磨后需要用电钻进行钻孔作业，钻孔时应先在钢板上定位处钻一小孔，随后更换更大尺寸的钻头来扩大孔，如图3-2所示。

钻孔时钻头要沾冷却液。

a) 在钢板上钻一小孔b) 在小孔的基础上扩孔图3-5钻孔时先钻一小孔，再进行扩孔3.2.4测量下料打磨后，在焊接装配之前再进行一次测量，确保尺寸的精度如图3-6所示。

图3-6 焊接前进行测量3.2.5组立将各零件进行组配，定位、夹紧、测量，看各零件尺寸是否符合条件避免过长或者过短。

3.3施焊经过组立确认尺寸无误后便能进行施焊，焊接方法选用二氧化碳气体保护焊。

焊机选用NB-350。

焊接电流100 A~120 A，电压18 V~20 V，焊丝直径Ф=1.2 mm。

施焊时先进行定位焊，定位焊后再次进行测量对角距，确认夹具体无变形。

要求焊缝美观，无气孔夹渣等焊接缺陷，焊完去焊渣。

施焊过程如图3-7所示。

图3-7 采用二氧化碳保护焊进行焊接3.4焊后处理焊后由于残余应力引起的工件轻微变形，可以采用锤击法进行矫形。

有些焊缝表面余高过高如图3-8所示需进行打磨如图3-9所示。

图3-8 焊缝余高过高图3-9 打磨焊缝3.5夹具成形经过施焊、打磨后最终夹具成形，得到成品如图3-10所示。

图3-10 夹具成品图。