焊接夹具的典型结构
工业机器人 专用式夹具的设计(焊接、打磨与喷涂)
L1=18mm） 专用焊枪的安装部
定座
位直径φ18.5
喷嘴固 与导向轴 装夹孔直径
定座
D=φ6mm。
导向轴外径 D=6mm
主题讨论
讨论问题
专用夹具外购件有哪些？ 专用夹具除焊接夹具外还有哪些？
小结
通过本任务的学习，我们掌握了典型焊接专用夹具 设计的步骤和基本方法，为今后完成其它各种专用 夹具设计打下了基础。
▲ 卡箍锁紧螺栓孔： 缺口槽左半边是M3螺纹孔，右半边是台阶孔。 安装后，锁紧螺栓头部陷入沉孔中，使夹具表面
平整。 ▲装夹孔直径D=3mm或4mm时：
孔径小，卡箍刚度大，不易变形，不易夹紧。 ——在装夹孔的底部将缺口开槽延伸4mm。
法兰连接板
任务实施
（4）焊枪固定座与喷嘴固定座的干涉检验
焊枪固定座/喷嘴固定座——同一平面，位置靠近，需 干涉检查。
知识准备
——专用焊枪夹具的总体结构
1. 专用焊枪夹具的作用： 将焊枪和保护气体的喷嘴
连接到机器人的安装法兰上；
2. 焊枪—焊枪固定座； 3. 喷嘴—调整臂—支架—导向轴 下端—导向轴上端—喷嘴固定座。
4. 法兰连接板—90°直角构件， 由垂直面和水平面构成。
5. 焊枪固定座和喷嘴固定座—垂直面固定； 6. 机器人的安装法兰—水平面固定。
任务实施
2. 小结：结构件及外购件尺寸匹配
零件A 零件B
零件A
零件B
法兰连 与焊枪固定 2-M5螺纹孔（间距 光孔2-φ5.5（间距
接板 座
51mm）
51mm）
φ5的定位销孔 φ5的定位销孔
与喷嘴固定 2-M3螺纹孔（间距 2个通孔，直径
座
18mm）
d=3.5mm（间距
某静子叶片焊接组件点焊装配夹具结构研究
回
疆 谨 至 蒌 墨 鸳
ห้องสมุดไป่ตู้
４ ． ２ 压 紧结构 设计 压 紧结构 在排气 边方 向采 用横 梁架结 构， 叶片上 安装板 方 向以螺钉 和压板结 合 ， 两个 叶 片 同时压 紧结 构 ， 叶片下 安装 板压 紧 是螺 钉压 紧单 个 叶片 ， 叶片轴 向压 紧采 用 单个 叶片 压 紧结构 ， 盆 向压 紧采用 可装 拆 移动 式螺 钉压 紧结 构 ， 此 结 构方便 零件 装 夹 、定 位稳定 和 留出点焊所需 空 间。 ４ ． ３ 底板结 构设计 底 板设计 结合 量具结 构和量 具设计 的 标 准 ，在底板 设计 出两个 基准 面 ，一个 端 口 目 面方 向基准 面 ，一个 径 向的 圆弧基 准 面 ， 用于百 分表 座在其 上滑动 来测量 叶片 一定 高度上 的 圆周尺寸 ，用其 调整 叶片 的装配 精确位 置 。在径 向的 圆弧基准 面上设 计一 个检 验孔 ，作为理 想 的叶片 中心线用 ，用 于加 工其上 尺寸加 工和 装配精 度 。为减轻 底板 重量 ，底板设 计 １ ９ ５ × ９ ５的一个 矩形 孔 。具体结 构如下 图 ：
中图分 类号 ： Ｔ Ｇ ４ ９ ３ ． ３
１概 述
文献标 识码 ： Ａ
某 燃机静 子 叶片焊接 组合 件 ，是 由多 片叶片 焊接组 成 ，其 中叶片焊 接后结 构复 杂 ，焊 接组合 件体 积较大 。单 个 叶片定位 基 准面 小 ，定 位不 稳定 ，每个 叶片定 位尺 寸公差 大 ，每组 叶片定位 尺寸 不一致 。采 用 以往 电子 柬焊焊 接方 法 ，合 格率 低 、效 率低 ，工人 装夹零 件 费力 ，电子束 焊参数 随零件 来 回调整 。这种 情况 下 ，我 们采用 点焊 预装配 叶片 ， 通 过工人 调整筛 选叶 片 ， 把组件 调整 合格后 点焊 ， 再 进行 电子束 焊 ， 提 高了该 静子 叶片焊 接组合 件 的质量 ，提 高 了电子 束焊效 率 ，通过 与工艺 专家 、工 装设 计专 家研 究 ，及 翻 阅叶片工 装 的相关 资 料 和 自己在此 方 面工 装设 计 上 的经 验 ， 该 点焊装 配夹 具的设 计要 结合量 具 ，配上 基 准面 、百分 表 、表 座和 标准件 等对 叶片 进 行测量 调整 ， 合 格后 压紧每 个静子 叶片 ， 再 焊上 导弧板 ，确保 预装 配组 件放在 电子 柬 焊夹 具上六 组一 致性 ，可见 点焊装 配夹 具 结构 的设计 是静 子叶 片组件 电子束 焊加 工 中关 键的一 环 。 ２ 某 燃 机 静子 叶 片焊 接 组合 件 零件 结构分 析 １ ） 零 件 的结 构和加 工精度 要求分 析 该 静子 叶 片焊 接 组合 件 为辐 条 形状 ， 结构 形状 复杂 ，叶片安 装板 壁薄 。工艺 规 程工 艺要求 如下 图 ：
基于UG草图的典型汽车焊装夹具快速设计
完成夹具的设计过程 ，从而提高夹具设计效 率、降低焊接夹具设计成本 。
■ 柳 州五 菱汽 车工业 有 限公 司技术 中心 刘 杰 杨莉 莉
１ 典型焊装夹具的结构
焊 装 夹 具 的 组 成 部 分 主 要 分 为 制 造 件 、通 用
件 和 外 购 件 ３ （ 图 １） 制 造 件 是 指 在 新 车 型 种 如 。 的焊 装 线 设计 时需 要 根 据 车 身 零 件 的 形状 进 行 设 计 加 工 ，没 有标 准 的零 部 件 ，主 要 包括 连 接板 、定 位
图３ 运动 副
图２ 截 面图
在实际设计 中，～般用Ｕ 草 图功能建立草图曲 Ｇ
线 ，通 过拉 伸 或者旋 转 得到 实体 模 型。 然后 装 配到 夹 具 总成 中利 用运动 分析 模块 （ ｔ ｎＳｍｕａｉｎ） Ｍｏ ｉ ｉ ｌｔ ｏ ｏ 进 行 运动 分析 ，当发 生干 涉时 ，则 需 要返 回草 图 中修 改
图 １ 型焊装 夹具 典
求 ，根 据 生 产 纲 领 确 定 夹 具 的 复 杂 程 度 和 自动 化
水平 。
（ ２）工装 夹具 应 具备 足够 的强度 和 刚度 。 夹具 在 生产 中投入 使用 时要 承 受多种 力度 的作 用 ，所 以工
装 夹具应 具备 足够 的强度和 刚度 。 （ 夹 紧 的可 靠性 。 夹 紧时 不能 破坏 工 件 的定 ３）
要 提 供 图 纸 ，工 人 可 以 直 接 根 据 企 业 标 准 进 行 加 工 ，主要 有 定 位 销 、 支 基 、通 用 定 位 块 、调 整 垫 片 等 ：外购 件 是 购 买 其 他 供 应 商 提供 的成 品 ，不 需 要 焊 装 夹具 设 计 者 进 行 设 计 的零 部 件 ， 以气 缸 、快 速 夹 、 各种 轴 套 和 磁 铁 为 主 。最 为核 心 也 是 最 普 遍 的 结构 主 要 是 连 接 板 、压 块 、支 基 、调 整 垫 片 等 ，因
焊接夹具设计规范-
过渡板（自制件） 气缸（外购件）
L支座（标准件）
焊夹设计的基本步骤
2、部件总图设计 气缸的选择 在定位夹紧部件设计时，选择合适的气缸，夹紧力=气
缸的缸力X力臂L=夹紧力X夹紧力臂，而夹紧力大小应以 能克服制件的弹性变形保证定位准确可靠为宜。夹紧时 不应破坏制件定位时所处的位置，应使制件与定位面紧 密贴合，使制件处于正确的空间位置为保证使用安全， 当夹具处于夹紧状态时，应能自锁；夹头打开应当限位， 打开角度不应过大，一般小于135度。气缸打开位置距产 品的最小距离大于30mm。
标准件、外购件、电气路及水气路、图纸等问题的技术性要求。 夹具式样书包含：夹具机构形式、上件顺序图、打点图、焊钳接近形式、产
品RPS定位点的分布图、各定位点的基准图等。 2、调入本工位有关产品数模，参考三维模板及典型结构，了解该项目涉及的标准 件的形式（如铰链板、垫片、定位销、导向块、导向板等）。 3、选择焊钳：根据式样书提供的焊钳类型（或提供的参考的焊钳型号），预选适 合的焊钳。
焊夹设计的基本原则
• 分总成、总成基准统一：同一制件分总成到总成，其定位销要求一致，确保驾 驶室形成过程有一个可靠的统一的基准，有力的控制了驾驶室上端尺寸的飘移， 为后续工位焊接创造良好条件。
• 合理的定位夹紧点：在定位方式和定位夹紧点的选择上，应确定在冲压件尺寸 比较稳定，形状比较规则，回弹比较小的地方，尽量采用定位孔，辅以定位面。 定位孔一般采用圆销和菱形销搭配使用，克服孔重叠产生的累计误差。
焊钳的选用
C型气动焊钳
初选焊钳的插入
X型气动焊钳
焊夹设计的基本步骤
1、总图设计 总图的3D设计 建立一个总装配输入夹具号：_H08-61-15(16) ，注意在夹具号前加下划线，
项目3：机械加工的工件装夹
3.夹紧装置结构要简单，制造容易，体积小， 强度、 刚度要足够，能确保加工时工件定位的稳定、可靠 不发生振动。
4.夹紧装置操作应方便、安全、省力、夹紧动作迅速。
5．应有足够的夹紧行程和装卸工件的间隙。
1） 夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力朝向 主要定位基准面 （限制自由度最多或定位精度要求高 的定位面）。
1.完全定位 工件的六个自由度全部被限制的定位状态，称 为完全定位。当工件在三个坐标方向均有尺寸或位置精度要 求时，一般采用这种定位方式。
2.不完全定位 工件被限制的自由度数目少于六个，但能保 证加工要求时的定位状态。工件在夹具中定位时，广泛采用 不完全定位。
3.欠定位 工件实际定位所限制的自由度少于按其加工要求 所必须限制的自由度，这种定位状态称为欠定位。由于在欠 定位状态下对工件进行加工，无法保证其工序加工要求，因 此，在确定工件的定位方案时，不允许采用欠定位方式。
四、机床夹具的组成 1.定位装置 定位元件及其组合构成定位装置，其作用是确定工件在 夹具中的位置。 2.夹紧装置 夹紧装置的作用是保证工件在夹具中的准确位置不会因 外力作用而发生变化，使加工顺利进行。 3.连接元件 连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置，如车床夹 具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定位键等都是连接元件。 4.导向、对刀元件 确定刀具位置并引导刀具进行加工时需要使用导 向元件，如钻床夹具上的钻套、镗床夹具中的镗套；而铣床夹具中的 对刀块是典型的对刀元件，根据它来快速调整刀具相对于夹具的位置 。 5.其它装置或元件 为了满足加工要求及提高夹具的使用性能，有些 夹具上还设有分度装置、靠模装置、预定位装置、上下料装置、顶出 装置、平衡块、吊装元件等。 6.夹具体 夹具体是夹具的基础件，上述元件或装置在夹具体上安装 后组成一个有机整体，以实现夹具在机械加工过程中的作用。
焊接夹具设计手册
一概念及名称1 . 基准点及车线的规定一般情况下汽车坐标系的原点规定为车前轮轴心线的中点。
TL或X――表示车长以车前轮为原点向车尾方向为正，向车头方向为负。
BL或Y――表示车宽以车的对称中心线为原点，面对车的行驶方向，向右为正，向左为负。
WL或Z――表示车高以车前轮为原点，向上为正，向下为负。
见图1－1；有时，汽车生产厂家也可自行规定基准点及坐标系的位置。
图1－1由于夹紧位置的需要而将夹紧单元旋转一定角度时，其车线的标注如图1－2，其中α≤45º图1－22.夹紧单元（POST）一个典型的夹紧单元通常包括L板、支板、夹紧臂、定位块、垫片、回转销、定位销、定位销连接板、到位止动块或限位块,、连接板、气缸等。
见图1－3图1－33.夹具一套完整的夹具一般包含若干夹紧单元（POST）、基板（BASE）、举升机构（LIFTER）甚至旋转机构。
根据操作方式可划分为手动夹具、气动夹具及液压夹具；根据控制方式可划分为气控夹具、电控夹具等。
见图1-4（手动夹具）, 见图1-5（气动夹具）。
图1-4 图1-5二基板（Base板）Base板一般由槽钢与钢板焊接而成。
槽钢多采用10#、12#、14b#、16#、20#、25b# 等，钢板厚度多采用t=20mm或t=25mm（此为加工完成的厚度，选用毛料时，因考虑加工余量，相应的板厚取t=25mm或t=30mm）。
对于小夹具或滑台等亦可采用t=30~40mm的钢板焊接而成，而对于总拼夹具以及顶盖装焊夹具，其滑台及支架则可采用矩形方管与钢板焊接而成。
1.Base的最大外形尺寸对于Base的设计应充分考虑焊接及加工的工艺性，以及吊装、运输等方便性。
对于只加工顶底两面的普通Base而言，其长度暂不界定，但宽度不得大于2m，能够运输的最大宽度（非Base本身）为2.3m。
见图2-1图2-1而对于较宽大的Base，为了使其便于加工，往往将其划分为若干个Base，Base间则以支架相联接，此时该Base的单侧或双侧就需加工。
焊接夹具设计及标准化
焊接夹具设计及标准化作者：姚继光来源：《科技资讯》2013年第06期摘要：在当前技术条件支持下，焊接夹具设计过程中所存在的最突出问题在于：管类零件所采取的焊接作业，实践过程中仍然应用传统意义上的专用夹具，导致焊接工作质量低下，焊接成品性能参差不齐。
为此，本文在充分研究现阶段各种管类零件特性的基础之上，通过对焊接夹具的设计及标准化方式，提出了解决上述问题的有效措施与方法。
该焊接夹具可广泛应用于包括汽车、船舶、飞机以及其他多个行业与领域的焊接工装过程当中，值得相关人员特别关注与重视。
关键词：焊接夹具设计标准化工装模块分析中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（c）-0104-01焊接工装设计是机械制造领域生产准备环节的最关键工作内容之一。
与此同时，在焊接生产工艺设计的过程当中，焊接工装设计同样是极为关键的组成部分之一。
对于多个机械制造与加工领域而言，若没有焊接工装提供技术支持与保障，则就没有最终的焊接成品。
然而，在现阶段的实践工作开展过程当中，管类零件所采取的焊接作业，实践过程中仍然应用传统意义上的专用夹具，导致焊接工作质量低下，焊接成品性能参差不齐。
特别是有关柴油机焊接夹具的设计而言，为确保对其空间走向以及空间位置表达的有效性，就需要研究出一整套行之有效的关键焊接工装设计方案。
本文试针对以上问题做详细分析与说明。
1 柴油机管件焊接柔性夹具设计方案分析基础部分是柔性焊装夹具在实践焊接环节中的通用部分。
在当前技术条件支持下，柔性焊装夹具的基础部分主要是由基础件、辅助机构以及夹紧机构这三个方面所构成的。
与此同时，在确定基础部分结构的过程当中，还需要充分考虑相关焊接件在夹压方式方面的选择情况以及其所对应的基本尺寸参数。
举例来说：对于支撑板而言，其尺寸范围的划分可以结合所需要生产焊接夹具的成品型号，按照一定的规律与特点加以划分。
换句话来说，符合某一特定尺寸参数的支撑板部件，其可以同时满足两种，或者是多种型号产品的生产与焊接工作要求。
汽车白车身焊接夹具的结构设计概要
汽车白车身焊接夹具的构造设计汽车工业装备是近来盛行并迅猛发展的一个新兴行业。
其实在这以前它也存在着 ,但因为汽车制造厂的车型改换没有此刻这么的屡次 ,种类这么的多样化 ,且车型改换时变化最大的就是白车身。
这就要求其对应的焊装线能跟上汽车车型和种类的变换。
在这种状况下突出了焊装线在汽车生产和制造中的作用 ,使得人们愈来愈重视它。
在汽车焊接流水线上 ,真实用于焊接操作的工作量仅占 30%~40%,而60%~70%为工件的协助和装夹工作。
因为工件的装夹是在焊接夹具上达成的 ,所以夹具在整个焊接流程中起侧重要作用。
在焊接过程中 ,合理的夹具构造 ,有益于合理安排流水线生产,便于均衡工位时间 ,降低非生产用节气降低生产成本。
关于拥有多种车型的企业 ,比方说一汽、沈汽、上汽等。
如能科学地考虑共用或混型夹具 ,还有利于建筑混型流水线 ,提升生产效率。
为提升我们汽车焊接夹具的设计水平, 对汽车焊接夹具原理、构造及设计方法、原则有一个更深入的认识 ,在此把我自己的一些看法和经验与大家一同商讨。
一、汽车焊接工艺特色(一白车身的资料与构造汽车焊接资料主假如低碳钢的冷轧钢板,镀锌钢板等。
它们可焊性好,适宜大多半的焊接方法 ,但因为是薄板件 ,因此刚性差、易变形。
在构造上 , 焊接散件大多半是拥有空间曲面的冲压成形件,形状、构造复杂。
有些型腔很深的冲压件,除存在因刚性差而惹起的变形外 ,还存在回弹变形。
这都是在夹具设计构成中应当考虑的问题。
(二焊接方法汽车焊接方法主要有CO2 气体保护焊和电阻焊。
CO2 气体保护焊应用范围较广, 且对夹具构造要求不十分严格。
主要注意防备焊接产生的飞溅。
相应采纳的措施有主要有夹具表面镀铜、主要夹紧定位零件包铜皮、加装保护盖板等举措。
电阻焊是在汽车白车身焊接中主要采纳的一种焊接方法。
对夹具要求严格 ,特别是多点焊和机器人点焊。
要求焊接夹具对工件定位正确 ,操作方便且焊接坚固靠谱。
(三焊接工艺流程汽车焊接的基本特色就是单个零件到零件再到总成的一个组合再组合的过程。
典型结构件机器人焊接工装夹具结构
机器人控制柜
变位机1 电机翻转+定位销定位
底座
变位机2 电机翻转+定位销定位
典型结构件机器人焊接工装夹具结1、点焊工装
典型结构件机器人焊接工装夹具结构
2、机器人焊接工装
定位销
典型结构件机器人焊接工装夹具结构
五、工装安装调试与验收
安装调试：夹具的安装调试是决定焊接件质量的重要因素之一。 采用型面定位，根据标准样件定位面在夹具支座上安装定位件 和夹紧件。利用三坐标检测仪检测并精确调整，确保定位精度。
快速装卸的方式，且减少对焊接位置的遮挡。焊接夹具的设计力 求模块化和标准化，采用一体式底座，确保各单元相对位置的稳 定性。
工艺分析：工件事先进行拼装点焊的预处理，然后采用手动方式
把工件固定于机器人焊接工装台上。操作人员按下启动按钮后，工作站根 据预先设定的程序运行。机器人夹持焊枪到达焊缝位置开始焊接，确保最 佳焊接质量。 1、经点焊后工件在工位上装夹完成后，操作人员按下预约按钮。 2、机器人接收信号后进入工位，开始焊接。 3、焊接过程变位机翻转、机器人动作满足所有焊缝的焊接要求。
典型结构件机器人焊接工装夹具结构
一、产品简介
名称 :输送支架 毛重:约21Kg 焊缝长:约1060mm
现场环境信息 使用温度: 5℃～45℃
电源电压: 380V/220V±10% 50HZ
压缩空气源: 0.5～
0.7Mpa
典型结构件机器人焊接工装夹具结构
二、夹具设计方案及工艺分析
设计方案：焊接夹具为手动夹具，在保证强度的前提下设计为
典型结构件机器人焊接工装夹具结构
汽车焊接夹具复合结构的设计和应用
重下相应打开 ， 使零件可以很轻松地取出， 它特别适用 于零件较难取 出的场合 ， 操作简便易行 ， 定位精 度高 ， 产 品不易 变形 。
图 ２ 双向定位 压紧结构
维普资讯
焊接
２０ （ ） ０ ６ ８
・ ３・ ５
约了制造成本 ， 对生产效益 的提高起到非常积极 的作
压 紧机构 ； 向及 多 向 定 位 装 置 ； 杆 组 合 相 向 、 向 双 连 双 Ｔ 件
定位压紧机构 ， 多级正压式 、 回压式定位 。这样既保证 了产品的精度要求 ， 又减少了夹具制作的数量。
图 ２这种结 构 可连 动操 作 ， 当推 上 快 速夹 手柄 ， 可 实现 双 向夹 紧定 位 ， 之 ， 开 快 速 夹 ， 反 松 下摆 杆 在 其 自
量生产。因此 ， 如何设计开发出一些高精 度、 高效率的 复合结构夹具是实际生产提出的一个迫切要求。
１ 焊接 夹具 结构 设计
图 １ 全方位 连接结构
通过 在实 践 中积 累的经 验 ， 以及 充分 消化 、 收 和 吸
改进 国内外 的新 工 艺 、 方 法 ， 新 我们 采 取 了灵 活机 动 的
多 ， 了保证 焊 接 的精 度 及 质 量 ， 种 定 位 支 撑 、 速 为 各 快 夹密布 ， 如果 采用 一般 常 用 的定 位 支撑 夹 紧结构 ， 会 就 出现各 种 支架过 多 ， 的操 作 只能 分成 多 步 来完 成 ， 有 而 有些焊 接零 件 位 置 过 近 会 造 成 快 速 夹 之 间 以及 焊 枪 、
用 。图 ４为这 些新 设计 在 江 铃 汽 车集 团公 司实 际 生 产
中的应用 。
、
定位块
图 ４ 生产现场应用实例 图 ３ 推进 器 、 连杆复合结构
夹具基础知识
夹具（工件）定位基础知识一、夹具简述夹具的主要作用：定位和夹紧。
夹具的组成：定位元件，夹紧装置，顶出装置，夹具体。
常用的夹具体为铸造结构，锻造结构和焊接结构。
夹具的分类：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，自动线夹具等五类。
焊装夹具是装配夹具和焊接夹具的组合，它属专用夹具，专用夹具的定义：针对某一工件某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。
专用夹具常用于产品大批量生产。
夹具的设计要求：1、保证工件的正确定位；2、保证操作方便、安全；3、要有一定的使用寿命；4、要满足生产节拍；5、夹紧力要适当，既能使工件在焊接时不产生移动，又要保证工件不被夹变形；还有其他方面的一些要求。
二、工件的自由度一个工件共有六个自由度，分别是：沿X 、Y 、Z 轴有不同位置（即沿X 、Y 、Z 轴的移动,分别用X 、Y 、Z 表示），也可以绕X、Y 、Z轴回转方向有不同位置（即绕X 、Y 、Z表示），见下面示意图。
三、工件的定位原则六点定位原则，即3（面）、2（线）、1（点）定位原则。
见下图：当工件与A 面（1、2、3点）接触时，限制自由度Z 、三个自由度；与B 面（4、5点）接触时，限制X 、两个自由度；与C 面（6点）接触时，限制Y 一个自由度。
（其中A 面称为定位基面、B 面称为导向基面、C 面称为定程基面）。
3、2、1定位法称为完全定位法。
四、常见定位方式1、完全定位，刚好限制6个自由度；2、不完全定位（限制自由度少于6个，也称欠定位，定位不足）；造成的后果是工件定位不稳定，焊接后尺寸不稳定；3、过定位（一个自由度被重复限制）；会造成三个后果：工件变形、在夹具上上下件都很困难、定位元件损坏或松动；五、典型单一定位形态的特点六、主定位和辅定位起主要定位作用的是主定位元件（销），一般是圆形销或是主基准面；起辅助定位作用的是辅定位元件（销），一般是菱形销或辅基准面。
主定位销可以同时限制多个自由度，而辅定位销一般只限制一到两个自由度。
日系汽车焊装夹具典型结构样例
日系自动夹具典型结构样例目录序号名称页码1常规夹紧机构2仅支撑3四连杆机构4固定销结构5摆动销结构6单杆伸缩销结构7双杆伸缩销结构8开花销结构9二次夹紧机构10顶起举升机构11滑移机构12翻转机构13BASE14傀儡焊结构15设计说明典型结构说明典型结构名称：常规夹紧机构（日系）备注：1、当支座高度超过300mm时，加辅助支座2、螺栓必须安装在夹具上，根据项目要求 采用内六角或外六方。
3、4、5、典型结构说明典型结构名称：常规夹紧机构（日系）1、螺栓必须安装在夹具上，根据项目要求采用内六角或外六方。
2、本结构仅适用于电控夹具3、接近开关安装在不影响焊接的地方4、5、典型结构说明典型结构名称：常规夹紧机构（日系）备注：1、螺栓必须安装在夹具上，根据项目要求采用内六角或外六方。
2、本结构仅适用于气控夹具3、接近开关安装在不影响焊接的地方4、典型结构说明典型结构名称：常规夹紧机构（日系）备注：1、螺栓必须安装在夹具上，根据项目要求采用内六角或外六方。
2、止块组件为防止积尘，垂直安装 水平安装时，凸部向上。
3、需要加止块的几种情况：a.夹持臂夹持于外板表面b.空压情况下需加止块c.夹臂夹持斜面时（大于5°）d.夹臂上夹紧点偏置时e.夹臂有多点夹持面时选用f.夹持板太长、整体太重时4、止块的安装设计请参考设计说明中的第13项参照TTF-010设计典型结构说明备注：1、螺栓必须安装在夹具上，根据项目要求采用内六角或外六方。
2、止块组件为防止积尘，垂直安装 水平安装时，凸部向上。
3、需要加止块的几种情况：a.夹持臂夹持于外板表面b.空压情况下需加止块c.夹臂夹持斜面时（大于5°）d.夹臂上夹紧点偏置时e.夹臂有多点夹持面时选用f.夹持板太长、整体太重时4、止块的安装设计请参考设计说明中的第13项5、典型结构说明典型结构名称：仅支撑备注：1、螺栓必须安装在夹具上，根据项目要求采用 内六角或外六方。
设计焊接工装夹具的流程与步骤,一文搞定!
1 序言在“中国制造2025”的时代背景下，中国制造向自动化、智能化迈进，机器人装备作为自动化生产的主力军，在改革的大潮中得到了长足的发展。
本文针对机器人焊接的焊装夹具设计过程进行研究，焊装夹具作为机器人自动化焊接的重要辅助设备，即保证了焊接工作的高效安全，也保证了焊接产品的质量稳定性。
2 焊装夹具的应用领域及主要作用焊装夹具是汽车生产线上的重要工艺设备，事关整个汽车的产品质量，在焊接生产中，焊装夹具即能完成本工序的零件组装、定位焊接，同时还能够检验和校正上一道工序的焊接质量；焊装夹具依靠准确、可靠的定位和夹紧系统，有效地防止和减轻焊接变形，减小制品的尺寸偏差，以自动化设备代替手工劳动，大大改善了工人的作业条件，实现机械化及自动化焊接生产过程。
本文针对某项目焊装夹具设计过程进行分析，夹具布置如图1所示，简述焊装夹具的设计流程及基本原则。
3 焊装夹具设计流程3.1 焊装夹具设计依据设计依据是以客户提供的产品三维模型、产品图样、产品技术要求和有关技术要求等输入信息，在设计焊装夹具之前，应了解产品结构特征、工艺需要等信息，并结合企业自身的加工制作水平进行设计。
认真分析用户提供的产品图样，将各零部件的基准定位信息记录并标记，如图2所示，方便在后续设计中查阅。
3.2 设计前准备工作在正式开始焊装夹具设计之前，应根据之前分析图样得到的信息，在产品三维模型上，将产品需要焊接的位置标记焊缝位置分布，如图3所示，以免在设计过程中丢漏焊缝，造成设计时间延误。
根据产品图样的定位信息，确定产品在焊装夹具底板上的摆放位置，在满足支撑定位的前提下，尽量使产品里夹具底板近一些，方便产品靠近夹具底板一侧焊缝在变位机旋转180°时，机器人可以更好的焊接姿态进行焊接；同时确定焊接所采用的焊枪型号，并要求提供焊枪的完整数模，将焊枪以合理的角度摆放至产品焊缝上，直观的反应焊接过程，一般每条焊缝放置两把焊枪，位于焊缝两端，焊枪布置应与产品对接面有45°夹角，如图4所示，与焊缝走向有75°夹角，如图5所示。
可实时监控的多用处电子束焊夹具的设计
焊接 夹具 总体 结 构需 采 用 四柱 垫 高 的底 座 和 定 位 心
轴 的定位 和轴 向机 械 压 紧 的 夹具 结 构 。为 满 足 径 向
Ｉ
— — — Ｖ — —： 二 二 ， — —＝ —— — —
基准 Ｂ 、大端 面基 准 Ａ 、轴 向压 紧 Ｃ的工 艺要 求 ，必
须采 用长 轴径 定 位 和 轴 向 弹 力压 紧 盘 的 压 紧定 位 方
式 ，来满 足压 紧 定 位 的可 靠 性 ，同 时 四柱 垫 起 的底
座 一个可 以起 到 减轻 重 量 的作 用 ，一个 可 以起 到 远
离 焊接机 床 底 盘 的磁 力 干 扰 作 用 。图 ３为该 夹 具 的
３ ．焊接夹具设计的基本 要求
（ ）按工 艺要 求 如 图 １ 示 ，定 位 基 准 为大 端 １ 所
底 盘一 个 直 径 Ｂ处 ，另 一 个 基 准 为端 面底 部 Ａ 处 ， 以端面 Ｃ为轴 向压 紧 。同 时 夹具 能 够 满 足 ９个 相似
一
ｌ．定位盘 ２．轴 ２ ． ９ Ｏ １ 立柱
夹具 主要包 括底 座 １ 、立柱 ２ 、轴 ２ 、定位 盘 １ １ ０ ９构 成 基本 的 框架 ，被加 工 的零 件 定 位 在 定 位 盘 上 实 现
零 件 的定 心 作 用 ，再 用 压 环 ｌ 、压 套 １ 、螺 柱 ９ ６ ５ 、 螺母 ８ 、蝶 形 弹簧 ６等组 合 压 板 压 紧 两个 被 焊 零 件 ，
图 １ 零件结构
实物 照片 ，图 ４为该 夹具 的结构 简图 。
图２ 零件设计结构
形 焊接件 组 成 ，带 有 锁底 两 处 ，材 料 机 械 加 工 难 度
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焊接夹具的典型结构
焊接夹具的典型结构
焊接夹具是由定位装置、夹紧装置、辅助装置、工作台等几部分组成。
下面就其装置的典型结构进行详细的介绍。
一、定位装置
定位装置一般有：定位销、定位面、挡块、V型块等。
定位销又可分成：固定销、伸缩销（手动、气动）、翻转销等。
图1为固定销的一种形式。
其销子安装在固定支座上，位置精度靠制造时保证，调整和使用时不易变动，多用于主定位销。
图1 图2
图2也是一种固定销。
销子安装在带调整垫片的连板上，在调整和使用时，可根据需要变动垫片的数量达到一维或二维调整销子位置的目的。
伸缩销可分为手动和气动两种，虽然它们的结构不一样，销子移动的动力源不一样，但是它们的共同特点是：销子可以脱离定位制件，目的是为了方便的装卸制件。
图3为手动伸缩销的几种形式。
图3
图4为气动伸缩销的几种形式。
图4
翻转定位销如图5所示。
目的同样是使销子可以脱离定位制件，方便卸件。
图5
二、夹紧装置
工件在夹具的夹紧和定位是密切相关的，当制件正确定位后，紧接着就是如何正确夹紧。
在考虑设计夹紧装置时，首先要合理选择夹紧点、夹紧力的作用方向和正确确定夹紧力，然后设计适合的夹紧机构予以保证。
夹紧装置一般由夹紧元件、中间递力机构和力源机构组成。
以结构简单、动作迅速，从自由状态到夹紧仅需几秒钟为特点。
以下是几种典型的夹紧装置：
1.钩形夹紧器
如图6。
特点为：操作方便、夹紧可靠，当夹紧器打开时定位面全部让开，对制件的卸装极为方便。
图6
2.铰链式夹紧器
如图7。
特点为：夹紧动作迅速、操作方便、压头部分可以调整、夹紧器打开时张开角度大，夹紧力大、有自锁功能、结构可靠。
图7
3.手动夹紧钳
如图8。
俗称大力钳，它是一个独立的夹紧装置，不与夹具本体相连接，可根据使用的不同要求设计钳口与夹头的结构形式。
它能单独的夹紧制件任意部位，使用很方便。
图8 图9
4.手推式夹紧器
如图9。
特点为：该机构既可夹紧又可定位。
结构紧凑，导向杆的伸缩距离大，制件的装卸方便。
5.定心夹紧机构
如图10。
特点为：该机构是夹具中的一种特殊夹紧机构。
它在制件被夹紧的过程中同时实现夹紧和定位的双重功能。
主要用于要求对制件准确定心和对中的场合。
夹紧钩
图10
6.回转臂式夹紧机构
如图11。
特点为：该机构分上、中、下三层，上、下为一体，做回转运动，中间部分则固定在夹具上。
这是一种铰链式结构，结构紧凑、可靠性强，虽然回转角度大，但重复到位准确率高，可以做活动定位块用，它既可作为夹紧机构又可作为定位机构。
在中、小批量生产中应用广泛。
定位
限位
夹紧
限位
图11 图13
7.气动铰链式夹紧机构
如图12。
特点为：该夹紧机构的动力源来自气缸，夹紧力大、夹紧动作迅速、且夹紧松开时张开角度大。
其结构原理与手动铰链式夹紧器相同，均有自锁性能，气缸停止供气后仍能保持夹紧状态。
在大规模生产中应用广泛。
图12
8.带限位的夹紧机构
如图13。
特点为：夹紧机构有两个极限位置，工作状态时由一个气缸实现其定位和夹紧的双重功能。
此种机构一般用于制件刚性较差但定位精度较高还需要夹紧的部位。
多应用在轿车车身的焊接夹具中，或者在中、轻型车驾驶室前围风窗框部位的焊接夹具中。
三、辅助装置
焊接夹具中除了定位夹紧功能部件以外，还需要许多具有其他功能的功能部件，其重要作用是不可忽视的。
这些部件和装置对保证工件的焊接质量、提高生产效率、保证操作工人的安全、减轻操作者劳动强度等方面都起到重要作用。
1．装配工件防失误装置
为缩短装卸制件的辅助时间，避免人为误装，在夹具上设有沿被焊制件外轮廓安装的防错装置。
防错装置的数量可根据被焊制件的大小而定，位置则可选定位、夹紧等装置的剩余空间。
防止两件错
装，加1个
防错挡块
在自动焊机和自动焊接线夹具上装有无触点开关，若制件定位、夹紧不到位时开关不发工作信号，设备自锁，即使操作者按启动按钮，设备也不工作。
2．工件的举升装置
当操作者不易从夹具中卸出较大的被焊制件，或不易接近自动焊接线上的夹具时，就要考虑采用制件退出装置。
当其装置与工位器具或自动输送装置匹配使用时，还能避免工件在工序间输送时由于人工搬运造成的磕碰伤。
举升装置的形式有多种，下面是两种常见形式：
3、限位锁紧装置
平面旋转或立式旋转机构的夹具要设有限位装置，以便当工作台停在某一适当焊接位置时，用其机构将工作台锁紧，避免因工作台随意转动而影响焊接质量或造成安全事故。
限位锁紧装置分为气动式和脚踏式两种。
如图：
4．保护装置
焊接过程中会有一些金属飞溅物落入夹具，因此必须对夹具的各个活动部位加上保护装置，特别是靠近焊接处的气缸及导轨等部位。
导轨防护罩
5．绝缘装置
焊接夹具的某些部件往往是焊接二次回路的一部分，因此在设计夹具时，对此要考虑采用绝缘装置，对不应导电处的定位、夹紧零部件均应采取绝缘措施，以保证焊接质量。
绝缘垫
绝缘套
6．滑移装置
为了装卸制件和焊接的需要，夹具中许多零部件要移动。
但为了保证零部件移动后的到位精度，要设计移动装置。
一般采用高精度的直线导轨付作为主要零件，装置中要考虑限位及锁紧功能，以满足精度需要。
以下两种形式多用于单个部件需要滑动时使用。
四、工作台
一套夹具必须建立设计、制造、安装、调整用的各种基准，而这些基准必须与工作台相联系。
因为所有装置都安装在其上，所以工作台既是焊接夹具的基准元件，又是基础元件。
另外，根据装卸制件和焊接的需要，工作台要有各种形式和功能。
下面介绍几种结构形式。
1．固定式
固定工作台是一种最常见的形式。
如图所示。
它一般用于没有特殊焊接位置要求的分装夹具和有自动输送装置的全自动或半自动生产线上的夹具。
2．移动式
防护罩 回位锁紧装置
到位锁紧装置
接近开关
移动工作台如图。
它一般用于生产规模较小、生产面积紧张需要经常更换作业内容的场合。
可移动式焊夹行走轮要有刹车装置、推动手柄。
同时推手要求可翻转结构，不能对操作者的操作有影响。
3．翻转式
摆动工作台如图。
它一般用于焊接位置的高低需要经常变化的场合。
摆动的位置应该恰好是焊接的最佳位置。
4．水平旋转式
水平旋转工作台一般用于焊接位置在高低方向变化不大而在水平方向要经常变化的场合。
操作者可以通过工作台水平旋转而很方便的接近制件实施焊接。
水平旋转工作台有以下几种形式：
4.1、如图：此机构用的较多，多用于工作台不是很大，操作高度适中的夹具。
4.2、如图：此机构多用于工作台很大，且操作高度要降低的夹具，其特点是回转平稳，但制造成本较高。
4.3、如图：此机构多用于工作台大，且操作高度要提高的夹具，其特点是制造成本较低。
5．立式旋转式
立式旋转工作台一般用于焊接位置高低不但需要经常变化而且高低差变化很大的场合。
对于有些背面有焊点不易焊接时，常采用此种形式。
立式旋转有以下几种：
5.1、手动回转机构
5.2、手动齿轮回转机构
5.3、气动齿轮齿条回转机构
5.4、电机回转
不论上述工作台的功能有什么不同，其结构一般采用型钢构成框架，既可节省材料又可减轻工作台自重。
其形状可根据具体制件的要求和需要设计。
五、焊接夹具基本部件设计模板
近几年来，我们先后承接了一汽大众公司捷达FL3三星碰撞、捷达A2侧撞、一汽轿车公司J61车型车身下部线、奇瑞汽车H13商务车、天津夏利
X123车型及华菱重卡等焊装项目的设计及制造，根据不同用户的要求及各自的标准，归纳总结出以下几种最基本的设计模板。
1.一汽大众
一汽大众公司采用的是KUKA标准，定位块、夹紧块的连接形式为两销一钉或两销两钉，气缸采用德珂斯标准，气缸夹头有两种形式，如图：。