焊接工装设计
焊接工装设计实例介绍
第二节 简单夹紧机构
一、楔块夹紧机构
楔块夹紧机构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。
1.夹紧力的计算
第二节 简单夹紧机构
2.自锁条件
为了保证斜楔夹紧可靠，要求夹紧时具有自锁性能。即当原始作用力一旦消失或解除后，夹紧机械在纯摩擦力的作用下，仍应保持其处于夹紧状态而不松开，以保证夹紧的可靠性。 楔块的升角小于其摩擦角 ，便能自锁。 为保证夹紧的自锁性能，手动夹紧一般取α=6°~8°，气动或液压夹紧可取α≤12°。气动或液压夹紧在不考虑自锁时可取α=15°~30°
（1）夹紧力应能够克服零件上局部轻微变形；
（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，夹具就应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。
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。
2.衬套式定位器
第二节 定位方法及定位器
位插销
第二节 定位方法及定位器
四、工件以外圆柱面定位
1.V型块
V形块作为定位元件，不仅安装工件方便，而且定位对中性好，广泛应用于管子、轴和小直径圆筒节等圆柱形零件的安装定位。
第二节 定位方法及定位器
2.定位套和半圆孔定位器
V形块作为定位元件，不仅安装工件方便，而且定位对中性好，广泛应用于管子、轴和小直径圆筒节等圆柱形零件的安装定位。
（3）应尽量使定位基准与设计基准重合，以保证必要的定位精度；
（4）尽量利用零件上经过机械加工的表面或孔等作为定位基准。或者以上道工序的定位基准作为本工序的定位基准。
上述原则要综合考虑，灵活应用。检验定位基准选择得是否合理的标准是：能否保证定位质量、方便装配和焊接，以及是否有利于简化夹具的结构等。
工程机械焊接工装设计方案
工程机械焊接工装设计方案
一、设计目的
本方案旨在设计一套适用于工程机械焊接生产的工装，该工装能够提高生产效
率和焊接质量。
二、设计要求
1.适用于不同型号的工程机械的焊接生产；
2.外观美观，易于操作；
3.耐用且易于维护；
4.提高生产效率；
5.提高焊接质量。
三、设计方案
3.1 工装结构
本工装采用单面工装，首先将工装固定在工作台上，然后将工程机械焊接的部
位固定在工装上。
3.2 工装材料
本工装材料采用优质钢材，具有高强度和耐磨性，能够承受长时间的工程机械
焊接生产。
3.3 工装表面处理
工装表面进行镀铬处理，增加表面硬度，减少磨损，同时也能够提高其美观性。
3.4 工装设计细节
1.工装采用可调节式设计，能够适应不同型号的工程机械的焊接生产；
2.工装上设有焊接前清洗装置，可以清除工程机械焊接的部位的污垢和
脏物，保证焊接质量；
3.工装上设有气动夹紧装置，可以固定工程机械焊接的部位，保证焊接
位置准确并加强紧固力；
4.工装上设有焊接过程稳定器，可以保证焊接过程的稳定性，提高焊接
质量；
5.工装上有焊接空气循环装置，能够保证焊接场所的通风和冷却，减少
操作人员受到有毒气体的影响。
四、实际应用效果
本工装已经在某焊接厂实际应用，取得了良好的效果。
采用该工装进行焊接可以在保证焊接质量的基础上提高生产效率，减少了操作人员的体力劳动强度，同时也减少了因操作不当导致的事故发生率。
五、结论
设计出适用于工程机械焊接生产的工装，对于提高焊接质量和生产效率具有重要的意义，同时为焊接生产带来了新的便利。
焊接工装设计讲解
可拆挡块 固定挡块
固定的螺栓 挡块
铰接式可退出挡块
2. 支承钉和支承板 固定支承钉：p10图1-11下图为三种固定支承钉 （GB/T2226），其中A型为平头，多用于定位基准 光滑的工件；B型为圆头，用于未经机械加工的平面 定位；C型为花纹头，多用于未加工的零件侧面定位。
A型
B型
C型
支承板：p10图1-11 ,下图为支承板 （GB/T2236），多用于已经机械加工的平面 定位，A型用于侧面或顶面定位，B型带有斜 槽，便于清理积屑和脏物，宜作底面定位。
A型
B型
三、工件以圆孔定位 常用的定位器有定位销、定位插销和衬套式定位器。 1 .定位销 标准化定位销：p11图1-14,下图所示定位销均已标准 化，主要用于直径在50 mm以下的中小孔定位，每种 定位销有圆柱销和削边销两种形式，根据定位销与定 位孔配合的长径比和配合长度与总体尺寸的关系等， 圆柱销可限制工件的两个或四个自由度，削边销可限 制工作的一个或两个自由度。
二、工件以平面定位 工件以平面作为定位基准，是生产中常见的 定位方式之一，常用的定位器有挡块、支承钉、 支承板等。 1. 挡块 挡块分受力挡块和不受力挡块两种。受力挡块承 受工件的部分重力或夹紧力，以及焊接应力等， 设计时可按零件的厚度加固，挡块与工件接触 线的长度应大于被定件零件厚度的1倍，其高 度则不应低于被定件零件截面的重心线。 挡块的各种形式：p9图1-9
第二节
定位方法及定位器
一、关于基准的概念 基准：基准又叫基准面，它是一些点、线、面的组 合，用它们来决定同一零件的另外一些点、线、面的 位置或者其他零件的位置。可分为 (1) 设计基准 设计图样上所采用的基准，它是以决 定零件在整个结构或部件中相对位置的点、线、面的 总称。 (2) 工艺基准 在工艺过程中采用的基准，它是加工 装配过程中用来进行定位、安装零件位置的点、线、 面。 工艺基准又可分为工序基准、定位基准、装配基准 和测量基准。 工序基准：工序图上用来确定本工序所加工表面加工 后的尺寸、形状和位置的基准。 定位基准：零件在夹具中定位时所依据的点、线、面。
焊接工装设计方法
工作地点（工位），使用较少的工艺装备来完成装配工 作，称为集中装配原则。
分散装配：对某一焊接产品的装配工作，可以分散在
较多的工作地点和工艺装配上完成，称为分散装配原则。
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分散装配的优点
a) 分工细致，专业化程度高，工人技术熟练，生产效率和 装配焊接质量高；
6. 工装的功能设计和造型设计必须从人机工程学的观点，考 虑人的各种因素，来确定适合人体机构特点的设备系统。
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二、经济性原则
经济性原则就是力求用最少的人力、物力和财力来获得最大成效。
从经济角度考虑，采用工装可提高生产效率，降低生产成本，提高 产品质量，增加产品附加值。设计制造工装时，应降低工装制造费 用，缩短工装投资回收期；应尽量采用标准零部件，在保证工装可 靠性的同时减少精加工比例和结构重量。是否采用以及采用何种工 装要与生产纲领和生产类型相适应。
4、绘制总装配图
a) 标注有关尺寸、公差及配合； b) 制定工装的技术条件； c) 标注零件编号及编制零件明细表。
5、绘制工装零件图
6、编制设计说明书和使用说明书
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二、焊接结构装配方案的确定
1、结构分离面
a) 设计分离面：由于设计构造上和使用功能上的需要，
将产品分解为部件和组合件等可单独进行装配的单元， 这种装配单元之间的结合面称为设计分离面。设计分 离面一般采用可拆卸的连接，以便使用和维修过程中 迅速拆卸和重新安装，而不损坏机体。
a) 产品的图样、焊接组件图及技术要求； b)产品装配和焊接工艺文件； c) 工装设计任务书； d)了解本厂制造、使用工装情况和车间生产条件； e) 收集有关夹具零部件标准，典型结构图册和夹具
焊接工装设计实例100
焊接工装设计实例100
对于焊接工装设计实例，我们可以从多个角度来进行讨论。
首先，焊接工装设计的目的是为了提高焊接的效率和质量，因此设计焊接工装时需要考虑以下几个方面：
1. 材料选择，在设计焊接工装时，需要根据被焊接材料的特性和要求选择合适的材料。
比如，如果需要焊接的是不锈钢，则工装材料也应该具有耐腐蚀性能。
2. 结构设计，焊接工装的结构设计应考虑到被焊接零件的形状和尺寸，以及焊接工艺的要求。
例如，如果需要对称焊接，则工装的结构也应具有对称性，以确保焊接的准确性。
3. 稳定性和精度，焊接工装的稳定性和精度对焊接质量有着重要影响。
设计时需要确保工装能够稳定地固定被焊接零件，并且能够提供所需的焊接位置和角度，以保证焊接的精度和一致性。
4. 操作性和安全性，工装设计还应考虑到操作人员的使用便捷性和安全性。
工装的设计应尽量减少操作人员的劳动强度，并且要考虑到可能的安全风险，确保操作人员在使用工装时不会受伤。
举一个具体的焊接工装设计实例，比如需要对一批金属管道进行对接焊接。
在设计焊接工装时，首先需要根据管道的直径和长度选择合适的夹具材料，并设计夹具的结构以确保管道能够稳固地固定在焊接位置。
同时，还需要考虑到管道的对接角度和位置，设计夹具的结构以确保管道对接的准确性。
此外，还需要考虑到操作人员的操作便捷性，设计夹具的结构以确保操作人员能够安全、快速地完成对接焊接操作。
总之，焊接工装设计是一个综合考虑材料、结构、稳定性、精度、操作性和安全性的过程，需要根据具体的焊接需求进行综合设计，以确保焊接工装能够满足焊接质量和效率的要求。
4焊接工装设计方法
选配法：工人手工选配，对零件工艺精度要求低，增加 了装配工时和装配难度。
修配法：工人手工修配，放宽零件制造精度，增加装配 工时，对工人技术要求高。
按装焊次序：
随装随焊法：装配焊接交替进行，适用于单件小批接，适用于结构简单、 零件数量少或大批量流水作业。
工装结构草图的绘制步骤： a) 布臵图面； b) 设计定位元件； c) 设计夹紧装臵； d) 进行传动装臵、夹具体和连接件等的绘制。
3、进行必要的分析计算
几何关系计算、定位误差分析、夹紧力估算、传动 计算、受力元件的强度和刚度计算等。
4、绘制总装配图
a) 标注有关尺寸、公差及配合； b) 制定工装的技术条件；
c) 标注零件编号及编制零件明细表。
5、绘制工装零件图 6、编制设计说明书和使用说明书
二、焊接结构装配方案的确定
1、结构分离面 a) 设计分离面：由于设计构造上和使用功能上的需要，
将产品分解为部件和组合件等可单独进行装配的单元， 这种装配单元之间的结合面称为设计分离面。设计分 离面一般采用可拆卸的连接，以便使用和维修过程中 迅速拆卸和重新安装，而不损坏机体。
是工厂组织生产、制定计划、进行成本核算的主要依据； 是工厂质量体系运转和法规贯彻的见证件； 是焊接结构制造质量和实物质量的软件描述； 第三方监检和制造资格认证审查的重要考核依据之一。
常用的装配焊接工艺规程有 指令性工艺规程 和 工作工艺 规程两种。
1、指令性工艺规程
指令性工艺规程亦即所谓 装配工艺方案 ，它对装配过程中 的主要问题，作出原则性规定，如产品划分为几个装配单元， 其装配顺序如何，采用何种装配方法，利用工件哪个面作为装 配基准以及需要何种设备和装备等。
三、装配焊接工艺规范设计
焊接工装夹具设计说明
1 焊接组合件的分析“长江750B摩托车”停车支架由6部分组成，分别由支撑板、踏杆、横管、站脚管、支撑管和限位块组成。
由被焊接零件图可知,可以通过横杆与站脚管的中心线来作为基准来对支架进行定位夹住。
停车支架总体结构是管状型，因此多采用钩型正压和侧压夹紧器固定整个管型焊件，横杆采用侧压夹紧器方便安装定位；在停车支架踏杆的右边设计一个挡块可以防止踏杆的左右移动并起到对踏杆定位的作用，再用钩型夹紧器将其夹住以防止踏杆的前后移动；在停车支架的支撑管处设计一直长杆螺栓和钩型正压夹紧器防止它左右前后移动；支撑板采用螺旋螺钉定位器防止前后左右移动；另外，限位块处设计两个楔形挡块用于定位。
在夹具设计过程中要充分考虑到对其形位公差的要求，确保精确定位是关键。
2 工装夹具定位原理、定位方式及设计原则2.1 定位原理工件及工装夹具的定位原理，自由物体在空间直角坐标系中有6个自由度，即沿OX，OY，OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度；要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制6个自由度，工件的6个自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制自由度少于6个自由度，但仍然能保让加工要求的定位叫不完全定位。
在焊接和生产中，为了调整和控制不可避免产和应力和变形。
有些自由度不必限制，故可采用不完全定位的方法。
2.2 定位方式工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与定位器的工件表面接触或配合来实现的。
在设计夹具时首先应根据工件的形状选择合理的基准，尽量选用零件粗糙度适宜的面作为基准。
从“长江750B摩托车”停车支架各个零件可以看出，整个被焊件的主结构是圆柱形，由此工件可以采取以外圆柱面定位。
本定位器采用钩型正压管夹紧器，由于此压紧器有V形支撑座，安装方便而且定位对中性好。
2.3 工装夹具设计原则焊接工装设计是焊接生产准备工作的重要内容之一。
工装设计的质量对生产效率，加工成本，产品质量以及生产安全等具有直接影响。
焊接工装设计实例100
焊接工装设计实例100焊接工装是用于辅助焊接工作的工作夹具和装置。
它能够提高焊接的准确度和效率，减少焊接过程中的人为误差。
下面将介绍一个焊接工装的设计实例。
设计实例：汽车车身焊接工装1.设计背景汽车制造需要对车身进行多次焊接工艺，以确保车身的结构牢固和质量可靠。
传统的焊接方法存在一些问题，包括操作不方便、焊接误差大、产能低等。
因此，设计一个能够提高汽车车身焊接效率和质量的工装至关重要。
2.设计目标（1）提高焊接精度和一致性。
（2）减少人为误差和焊接时间。
（3）方便操作和调整。
（4）适应不同车型和焊接过程。
3.设计方案（1）工装结构设计：设计一个模块化的焊接工装，可以根据不同车型和焊接工艺进行调整和组装。
工装采用高强度铝合金材料制造，具有良好的刚性和稳定性。
（2）焊接夹具设计：根据车身结构设计焊接夹具，能够固定零部件，保证焊接的准确度和稳定性。
夹具可以通过液压系统进行调整，以适应不同尺寸和形状的工件。
（3）焊接支撑设计：设计可以调整高度和角度的焊接支撑，可以固定和支撑焊接过程中的工件，减少振动和变形。
支撑系统可以通过电机控制进行自动调整，提高工作效率和一致性。
（4）焊接辅助设备设计：设计激光测量装置和相机监控系统，实时监测焊缝的尺寸和位置。
当测量结果与设定值不符时，自动调整焊接参数和工装位置，确保焊接质量和一致性。
（5）运输和存储设计：设计焊接工装的运输和存储方式，以便于安全和方便的搬运。
4.实施效果（1）提高焊接质量：焊接工装的设计使得焊接精度和一致性得到提高，减少焊接过程中的人为误差。
（2）提高焊接效率：工装的模块化设计和自动调整功能，使得焊接时间减少，提高了焊接效率。
（3）减少人员劳动强度：工装的自动调整功能减少了操作员的劳动强度，提高了工作效率。
（4）适应性强：焊接工装可以根据不同车型和焊接工艺进行调整和使用，具有较强的适应性。
总结：通过对焊接工装的设计实例，可以看出好的焊接工装设计能够提高焊接质量和效率，减少人为误差。
焊接工艺工装课程设计
焊接工艺工装课程设计本篇论文主要介绍了一份焊接工艺工装课程设计。
焊接工艺工装是现代焊接技术中不可或缺的一部分，它涉及到焊接工艺的选择、工装的设计与制作等诸多内容。
本设计旨在通过系统地学习焊接工艺工装的相关知识和技术，培养学生对焊接工艺工装设计与制作的能力和实践操作的技能。
一、设计目标本次课程设计的主要目标是培养学生掌握焊接工艺工装设计的基本原理和方法，能够独立进行焊接工艺工装的设计和制作。
二、教学内容及设置1. 焊接工艺工装的基本概念和分类2. 焊接工艺工装的设计原则与方法3. 焊接工艺工装的实施与验收4. 焊接工艺工装的常见问题及解决方法5. 实际案例分析与讨论三、教学方法1. 理论授课与案例分析相结合，通过课堂讲解和案例演示，使学生能够深入了解焊接工艺工装的相关知识和实践应用。
2. 实验操作与实践训练相结合，通过学生的操作实践，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
3. 群体讨论与小组合作相结合，通过学生的团队协作与讨论，促进学生之间的交流与合作。
四、教学过程1. 基础理论课程：在课堂上讲解焊接工艺工装的基本概念和分类，以及相关的设计原则和方法。
2. 案例分析：通过实际案例分析，让学生更好地理解焊接工艺工装设计在实际工程中的应用，并能够分析和解决实际问题。
3. 实验操作：设置相关的实验项目，让学生亲自进行焊接工艺工装的设计和制作，培养其实际操作技能和解决问题的能力。
4. 讨论与总结：定期组织学生集体讨论和总结，对学生的实验操作进行评价和反馈，帮助学生进一步完善自己的设计与实施能力。
五、考核方式考核方式包括理论考试和实验操作考核两部分。
其中，理论考试主要考察学生对焊接工艺工装的相关理论知识的掌握程度；实验操作考核主要考察学生对焊接工艺工装设计与制作的实际操作能力和解决问题的能力。
六、教学资源1. 教材：根据本课程的教学内容和目标，选择编写一本适合学生学习的教材，包含理论知识和实践案例。
2. 实验室设备：配备适当的焊接工艺工装设计和制作所需的设备和工具，保证学生的实验操作条件。
焊接工装设计要求
焊接工装设计要求嘿，朋友们！咱今儿来聊聊焊接工装设计要求这档子事儿。
你想想看，焊接就像是搭积木，要把各个零件稳稳当当拼在一起，那焊接工装不就是帮咱固定好这些积木的小助手嘛！这小助手可得靠谱，要不然那可就乱套啦！先说定位准确性吧，这就好比射箭要瞄得准准的，不能有偏差呀！要是工装定位不准确，那焊接出来的东西不就歪七扭八，不成样子啦？这可不行！就像你走路得走直线，不能歪歪扭扭的，不然不就摔跟头啦？然后是夹紧力。
这个可太重要啦！就像你紧紧抓住一样宝贝，不能让它跑了呀。
夹紧力不够，焊接的时候零件乱动，那还能焊出好东西来？那不是开玩笑嘛！得让它稳稳当当的，就像粘在那儿一样。
工装的刚性也不能小瞧啊！你想啊，如果工装软趴趴的，那能撑得住焊接的力量吗？就跟纸糊的似的，一戳就破，那还怎么干活呀！刚性强，才能经得住折腾，就像一个强壮的大力士，啥都能扛得住。
再说说适应性。
咱这世界千变万化，焊接的东西也各式各样，工装可不能太死板啦！得能灵活应变，不管啥样的零件都能对付得了。
不然每次遇到不一样的就得换工装，那多麻烦呀，多耽误事儿呀！还有啊，操作方便性也很重要哦！总不能让工人师傅们别扭着干活吧？那多累呀！就像你吃饭得用顺手的筷子，写字得用顺手的笔一样，工装也得让人用着顺手、舒服。
再强调一下精度保持性。
这就好比你的好手表，得一直走得准准的，不能今天准明天就不准啦！工装用久了也得能保持精度呀，不然越用越差劲，那可不行！咱设计焊接工装的时候，可得把这些都考虑周全喽！不能马马虎虎的。
就像建房子，根基得打牢，每个细节都得照顾到。
要是不重视这些要求，那最后出来的东西能好吗？那不是自己给自己找麻烦嘛！所以啊，朋友们，焊接工装设计要求可不是闹着玩的，咱得认真对待，精心设计，让它成为我们焊接工作的得力小帮手，为我们打造出高质量的焊接产品！这多带劲呀！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
焊接工装设计
四 换热器芯体的装配钎焊夹具 P191图5-4 5-5 换热器芯体与钎焊原理：芯体由翅片、隔板、长
短封条组成。隔板覆盖钎料,盐浴钎焊。 装配、焊接夹具：焊接夹具放在装配夹具中，钎
焊时留下装配夹具。 夹紧机构：不能只用螺旋夹紧，原因为钎料的溶
化及夹具的不锈钢与芯体的铝合金的膨胀系数 不同，采用螺柱上装弹簧。 焊接夹具体：井字形骨架
焊接操作机（manipulator）：是将焊机机头准确地送 到并保持在待焊位置，或以选定的焊接速度沿规定的 轨迹移动焊机机头。
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一、焊接变位机 1. 结构形式 焊接变位机按结构形式可分为三种： (1) 伸臂式焊接变位机 p192图5-7
回转工作台安装在伸臂一端，绕自身轴线回转。伸 臂则绕倾斜轴翻转，适用于1t以下的中小型工件焊接 变位。
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3. 滚轮结构 焊接滚轮架的滚轮结构主要有钢轮、橡胶
轮、组合轮和履带轮四种类型。 P201图 5-22 P200 表5-3
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4. 焊接滚轮架的主要技术要求 焊接滚轮架的行业标准(ZBJ33003—90)中规定
了焊接滚轮架的技术要求。
(1) 主动滚轮应采用直流电动机或交流宽调速电动机通 过变速箱驱动。
在钢瓶接触的卡盘处设计成铜盘，工作时焊接 电流通过碳刷、铜盘传给工件，使用效
果不好，碳刷发红，导电装置易失效。
(2)铜电刷式导电装置
在主轴上安装一个固定的导电环，工作时焊接
电流通过紫铜电刷、导电环、主轴传给工件。
使用效果明显好转，共缺点是导电环的运行时
间仍较短，工作一段时间后其表面仍被电弧严
重打伤，结构复杂，维修不方便。
(2) 主动滚轮圆周速度应满足焊接工艺的要求，在6～ 60 m/h范围内无级调速；速度波动量按不同焊接工艺 要求划分为A级（≤±5％）和B级（≤±10％），滚轮 转速应平稳、均匀，不允许有爬行现象。
焊接工装设计课程设计
焊接工装设计课程设计1. 引言焊接工装是焊接过程中使用的工具和设备。
它们可以帮助焊接工人提高工作效率，减少工作强度，并保证产品质量。
本课程设计旨在通过焊接工装设计的过程，让学生了解焊接工装的类型和使用范围，学习焊接工装的设计原则，以及掌握焊接工装的设计步骤。
2. 焊接工装的类型和使用范围焊接工装根据其使用范围可以分为手持式焊接工装和机器焊接工装。
手持式焊接工装通常用于小型焊接项目，机器焊接工装通常用于大型焊接项目。
手持式焊接工装包括焊接电极、焊接钳、焊接剪刀等。
这些工装通常用于对小型零部件进行焊接，或者在狭小的空间内进行焊接。
机器焊接工装包括点焊机、气焊机、电弧焊机等。
这些工装通常用于对大型零部件进行焊接，或者需要高度自动化的焊接项目。
例如，汽车制造中大型车架的焊接通常使用机器焊接工装。
3. 焊接工装的设计原则焊接工装的设计应该基于以下原则：1.安全性。
焊接工装应该能够保证工人的安全，在焊接过程中防止任何意外发生。
2.稳定性。
焊接工装应该设计成稳定的结构，以确保焊接项目的稳定性和质量。
3.易用性。
焊接工装应该设计得易于使用，以提高工人的工作效率。
4.经济性。
焊接工装应该设计成经济的结构，以降低生产成本。
4. 焊接工装的设计步骤焊接工装的设计可以分为以下几个步骤：4.1 焊接工装的需求分析在设计焊接工装之前，需要对所需的工装进行需求分析。
需求分析应该包括以下内容：1.焊接项目的性质和规模。
2.焊接工序和步骤。
3.焊接工程所需的焊接工具和设备。
4.焊接项目的质量要求。
4.2 焊接工装的设计方案在需求分析完成后，可以开始设计焊接工装的设计方案。
该方案应该包括以下内容：1.工装结构的设计，包括焊接工装的材料、结构形式等。
2.工装设计的可行性分析，包括形式、功能、工艺可行性等。
3.工装方案的评估和比较，包括方案的技术可行性、经济可行性、安全可行性等。
4.3 焊接工装的制造和测试在设计方案确定后，可以开始制造和测试焊接工装。
焊接工装课程设计
焊接 工装 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解焊接工装的基本概念、分类及其在焊接工艺中的应用；2. 学生掌握焊接工装的设计原则和步骤，了解焊接变形与应力的控制方法；3. 学生了解焊接工装中常用材料的特点及选用原则。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析焊接工装中存在的问题，并提出合理的解决方案；2. 学生具备设计简单焊接工装的能力，能根据实际需求进行工装结构的设计与优化；3. 学生掌握焊接工装的使用方法，具备实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对焊接工艺的兴趣，增强对焊接工装设计重要性的认识；2. 学生树立正确的安全生产观念，遵循焊接操作规程，提高安全意识；3. 学生培养团队合作精神，学会与他人共同分析问题、解决问题，提高沟通与协作能力。
课程性质：本课程为专业技术课程，旨在培养学生掌握焊接工装设计的基本知识和技能。
学生特点：学生具备一定的焊接基础知识，但焊接工装设计方面经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论联系实际，提高学生的动手能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 焊接工装概述- 焊接工装的定义、作用与分类；- 焊接工装在焊接生产中的应用。
2. 焊接工装设计原则及步骤- 设计原则：结构简单、操作方便、安全可靠、经济实用；- 设计步骤：需求分析、初步设计、详细设计、工装制造与验收。
3. 焊接变形与应力控制- 焊接变形的原因及影响因素；- 焊接应力的产生、分布及控制方法；- 焊接变形与应力的工装控制措施。
4. 焊接工装材料及选用- 常用焊接工装材料的性能特点；- 焊接工装材料选用原则及注意事项。
5. 焊接工装设计与实例分析- 简单焊接工装设计方法及技巧；- 典型焊接工装设计实例分析；- 学生分组讨论、设计并优化焊接工装。
6. 焊接工装操作与维护- 焊接工装的使用方法及注意事项；- 焊接工装日常维护与保养；- 安全操作规程及事故预防。
焊接工装设计解析
二. 焊接工装的分类 ： 焊接结构种类繁多，形状尺寸各异，生产工艺过程 和要求也各不相同，相应的工艺装备在形式、工作原 理及技术要求上也有很大差别。 (1) 装配用工艺装备 这类工装主要任务是按产品图样 和工艺上的要求，把焊件中各零件或部件的相互位置 准确地固定下来，只进行定位焊，而不完成整个焊接 工作。这类工装通常称为装配定位焊夹具,也叫暂焊 夹具，它包括各种定位器、压夹器、推拉装置、组合 夹具和装配胎架。 (2) 焊接用工艺装备 这类工装专门用来焊接已点固好 的工件。例如，移动焊机的龙门式、悬臂式、可伸缩 悬臂式、平台式、爬行式等焊接机；移动焊工的升降 台等。 (3) 装配焊接工艺装备 在这类工装上既能完成整个 焊件的装配又能完成焊缝的焊接工作。这类工装通常 是专用焊接机床或自动焊接装置，或者是装配焊接的 综合机械化装置，如一些自动化生产线。
2. 过定位与欠定位 过定位： 两个或 两个以上定位支 承点p5图1-5 。 以A、B两端面为 定位基准，过定 位使工件定位精 度 受影响，定位 不确定或使定位 件产生变形，一 般情况应避免。
图1-5
过定位示例
过定位的优缺点：缺点是使定位不确定或使定位件产生 变形， 优点是可增强刚度。 为减小或消除重复定位所造成的不良后果，可采取以下 措施： （1）改进定位件的结构，避免重复定位。 （2）提高工件定位基准和相应定位工作表面之间的位 置精度，以减少干涉引起的不良后果。重复定位虽然 一般应当避免，但在设计工装夹具时，对刚性差的工 件，为了提高工件与定位元件的接触刚度，防止工件 变形，常有意识地采用重复定位，同时采取相应的工 艺措施. 欠定位：工件实际限制的自由度数少于该工序加工要求 所必须限制的自由度数。
搅拌摩擦焊焊接工装设计
对材料进行预处理，如除锈、去油、矫形等，以确保工装的 精度和稳定性。
工装结构设计
结构设计
根据焊接工艺和产品需求，设计合理的工装结构，以满足焊接要求和提高生产效 率。
细节设计
对工装的细节部分进行精细化设计，如定位装置、夹紧装置、冷却系统等，以提 高工装的稳定性和精度。
工装强度与刚度分析
强度分析
船舶制造领域应用
船体结构的焊接
在船舶制造中，搅拌摩擦焊焊接工装用于船体结构的焊接，能够提高船体的强度和稳定 性，同时减少焊接变形和应力。
船舶零部件的连接
搅拌摩擦焊焊接工装还可以用于船舶零部件的连接，如甲板、舱室等，以提高船舶的整 体性能和安全性。
其他领域应用
压力容器制造
在压力容器制造中，搅拌摩擦焊焊接工 装用于连接压力容器的各个部件，以确 保压力容器的安全性和可靠性。
VS
轨道交通领域
在轨道交通领域，搅拌摩擦焊焊接工装用 于地铁、轻轨等车辆的车体和部件的焊接 ，以提高车辆的结构强度和稳定性。
04
搅拌摩擦焊焊接工装的未来发 展
新材料的应用
高强度材料
轻量化材料
随着科技的发展，高强度、高耐热性的新材 料不断涌现，为工装设计提供了更多的选择。 这些新材料能够提高工装的强度和耐久性， 满足更严格的生产需求。
要点二
机遇
随着科技的不断发展，新的设计软件和制造技术为工装设 计提供了更多的可能性，使得设计更加精确和高效。同时 ，市场需求也在不断变化，为工装设计提供了更多的机遇 和挑战。
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航天器结构件的连接
在航天器制造中，搅拌摩擦焊焊接工装用于连接各种结构件，如太阳能电池板、卫星本体等，以确保航天器的可 靠性和安全性。
焊接工装设计
二、六点定位原理的合理应用
应用六点定位原理分析工件在夹具中的定位问题时， 不能认为未夹紧前工件还可以相对定位元件反方向运 动而判断其自由度未被限制。在分析支承点起定位作 用时，不应考虑力的影响，因为我们说工件在某个方 向上的自由度被限制，是指工件在该方向上有了确定 的位置，并不是指工件在受到使它脱离支承点的外力 时也不运动，使工件在外力作用下也不运动的是夹紧 的结果，定位和夹紧是两个概念，不能混淆。
(3) 装配焊接工艺装备 在这类工装上既能完成整个 焊件的装配又能完成焊缝的焊接工作。这类工装通常 是专用焊接机床或自动焊接装置，或者是装配焊接的 综合机械化装置，如一些自动化生产线。
第一节 工件的定位原理
一、六点定位原理
刚体自由度： 一个刚体在空间直角坐标系中 具有六个自由度，p4如图1-1所示，沿X、Y、 Z三个坐标轴的移动自由度和绕X、Y、Z三个
3.减轻劳动强度，保障安全生产。
二. 焊接工装的分类 ： 焊接结构种类繁多，形状尺寸各异，生产工艺过程
和要求也各不相同，相应的工艺装备在形式、工作原 理及技术要求上也有很大差别。 (1) 装配用工艺装备 这类工装主要任务是按产品图样 和工艺上的要求，把焊件中各零件或部件的相互位置 准确地固定下来，只进行定位焊，而不完成整个焊接 工作。这类工装通常称为装配定位焊夹具,也叫暂焊 夹具，它包括各种定位器、压夹器、推拉装置、组合 夹具和装配胎架。 (2) 焊接用工艺装备 这类工装专门用来焊接已点固好 的工件。例如，移动焊机的龙门式、悬臂式、可伸缩 悬臂式、平台式、爬行式等焊接机；移动焊工的升降 台等。
a
b
c
d
2. 定位套和半圆孔定位器
定位套和半圆孔定位器都是以圆孔定位。图(a) 用于工件以端面为主要定位基准时，短定位套 孔只限制工件的两个移动自由度。图(b)中工 件以外圆柱表面为主要定位基准，长定位孔限 制了工件四个自由度。 图(c)所示为半圆孔定 位器，上半圆起夹紧作用，下半圆孔起定位作 用，下半圆孔的最小直径应取工件定位基准外 圆的最大直径。
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焊接工装设计————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：焊接装备及自动化复习题焊接工装设计绪论第一1 什么是焊接工装?答：焊接工艺装备就是在焊接结构生产的装配与焊接过程中起配合及辅助作用的夹具、机械装置或设备的总称，简称焊接工装。
2 装配用工艺装备与焊接用工艺装备的区别是什么？答：装配用工艺装备的主要任务是按产品图样和工艺上的要求,把焊件中各零件或部件的相互位置准确地固定下来，只进行定位焊，而不完成整个焊接工作。
焊接用工艺装备专门用来焊接已点固好的工件。
第一章1 什么是六点定位原理?答：用六个正确布置的支承点就可完全限制工件的六个自由度,使工件在夹具中占有完全确定的位置，这种用支承点来分析限制工件自由度的方法，称为六点定位原理,又称六点定位法则或六点定则。
２什么是全定位与准定位?答：工件的六个自由度全部被限制而在夹具中占有完全确定的位置，这种定位方式称为全定位或完全定位。
工件在夹具中定位,如果支承点不足六个，但完全限制了按加工要求需要消除的工件自由度数目，这种定位方式称为准定位或不完全定位。
3 试分析下图零件１、零件2、园管、圆筒的自由度消除情况，分别属于何种定位？（图1-3 1-4)答：零件1和零件2拼接成T形板,装配时,先把零件1放在平台上，然后使它的左侧边缘与挡铁1和2紧靠,它的端边与挡铁3紧靠。
这样,零件1在平台上就被全定位了。
接着再把零件2放上，先使它的侧边与挡铁4和5紧靠，端边与零件1的右侧边缘紧靠。
这时，零件2 也被全定位了。
这些挡铁就是定位支撑点,他们之间的相互位置是事先按照产品图样和工艺上的要求来布置的，所以拼接好的Ｔ形板能满足产品图样要求。
圆管和圆筒环缝对接时采用Ｖ形块或两根长辊轴定位,只限制工件的X、Y、X、Y四个自由度，另外两个自由度没有限制，此时已能满足环缝对接的工艺要求。
4 什么是过定位与欠定位 ?过定位的优缺点是什么?答:两个或两个以上定位支承点重复限制同一个自由度,这种定位方式称为重复定位或过定位。
优缺点:缺点是使工件的定位精度收到影响,使定位不确定或使定位件产生变形,优点是可增强刚度和定位稳定性。
欠定位:工件实际限制的自由度数少于该工序加工要求所必须限制的自由度数。
5 N-2-1定位原理的主要内容是什么？答：⑴第一基准面上所需的定位点数为N（N≥3),特别是对于包办应使其第一基准面上存在多余三个定位点去限制这一方向上的零件变形。
⑵第二、三基准面所需的定位点为2个和１个,第二基准面的二个定位点布置在较长的边上,使零件更稳定,也可弥补零件表面或定位原件的安装误差。
⑶禁止在正反两侧同时设置定位点,易产生挠度和潜在的不稳定或翘曲。
6 工件以平面、圆孔、外圆柱面作为定位基准时,常用哪些定位元件？答:以平面作为定位基准时常用的定位器有挡块、支撑钉、支承板等。
圆孔有定位销（圆柱定位销可限制工件的两个或者四个自由度，削边销可以限制一个或两个自由度)、定位插销（插销定位部分可以制成削边销，减少接触面积）和衬套式定位器（使用于薄壁圆筒环缝焊接)。
外圆柱面有V形块(安装方便,定位对种性好)、定位套和半圆孔定位器。
7 下图工件以部分外形定位,采用何种定位基准?(图1-２2）答:采用工件的部分外形组合定位。
采用工件的部分外形组合定位，两空一面定位，即工件以两个中心线相互平行的孔及与之相垂直的平面作为定为基准。
８生产中工件常采用两孔一面定位，试分析以两个圆柱销及平面支承定位和以一圆柱销和一削边销及平面支承定位时，自由度消除情况?属何种定位？答:以两个圆柱销及平面支承定位：两销都采用短圆柱销,实际上这是一种过定位情况,因为一个支承平面限制三个自由度，每个短圆柱销限制两个自由度，沿两孔连心线方向的自由度被重复限制了。
这时假定第一个孔能正确装到第一个销上，但同批工件第二孔就会因孔间距误差和销间距误差的影响而装不到第二销上，有可能出现孔心距为最小而销心距为最大,或者孔心距为最大而销心距为最小的极限情况。
以一圆柱销和一削边销及平面支承定位为使工件在极端情况下能装到定位销上,在不减小圆销直径的情况下,可把第二销碰到孔壁的部分削去,只留下一部分圆柱面,如上页图所示。
这样,在连心线方向上仍有减小第二销直径的作用,而在垂直于连心线方向上,由于销子直径并未减小,因此工件转角误差没有增大,同时也保证了工件装配容易。
9 什么是型面的定位?答：对于复杂外形的薄板焊接件,一般采用与工件的型面相同或相似的定位件来定位,防止产生波浪变形，这就是所谓的型面定位，广泛应用于汽车车身覆盖件的装焊家夹具。
1０对下图进行定位分析，分析自由度消除？属何种定位?(图1－29)答:如果六点定位时支承点按图a所示分布，A、B、C三点位于同一直线上,工件的X弧自由度没有限制,这时工件为不完全定位。
同样，如果支点按图b的方式分布，侧面上的两个支点布置在垂直于底面的同一直线上，工件的Z弧自由度没有限制,工件也是不完全定位。
同时，a中的Ｂ点，b中的D点却分别由于重复限制了自由度Z平和Ｙ平,成了过定位点。
可以推论，6个支点在底面布置4个，其余两个定位面上各布置一个,或者在３个定位面上各布置２个或6个支点在两个平面上，均会出现不完全定位和过定位现象。
因此，6个支点在3个相互垂直的平面上必须按3－2-1的规律分布，并将工件3个定位基准面与这些支点接触，使每个支点限制着一个自由度。
11试分析图1-３６所示盘类工件的定位情况12对下图连杆进行定位分析，分析自由度消除？属何种定位？１3定位方案设计的步骤有哪些?(1）确定定位基准，首先根据工件的技术要求和所需限制的自由度数目，确定好工件的定位基准当在零部件的表面上既有平面又有曲面时,有限选择平面作为主要定位基准面或者组装几面；尽量选择零部件上窄而长的表面作为导向定位基准,窄而短的表面作为止推定位基准；尽量使定位基准与设计基准重合,保证精度；尽量利用零件上经过机械加工的表面或空作为定位基准。
(２）确定定位器的结构和布局,定位基准确定后，设计定位器时应结合基准结构形状、表面状况限制工件自由度的数目、定位误差的大小，以及辅助支承的合理使用等，冰在兼顾夹紧方案的同时进行分析比较以达到定位稳定、安装方便、结构公益性和刚性好等设计要求第二章1 夹紧装置由哪几部分组成？答:加紧装置的组成：⑴力源装置，它是产生夹紧作用力的装置。
通常是指机动夹紧时所用的气动、液压、电动等动力装置。
⑵中间传力机构,它是将力源产生的力传递给夹紧元件的机构，如图中的斜楔。
传力机构的作用有三种:改变夹紧力的方向；改变夹紧力的大小（扩力);保证夹紧的可靠性、自锁性。
⑶夹紧元件,即与工件相接触的部分，它是夹紧装置的最终执行元件。
通过它和工件直接接触而完成夹紧动作。
２加紧力方向的选择要注意那几点?答：⑴夹紧力的方向应垂直于主要定位基准面。
可使工件与定位件更好接触，使夹紧力引起的变形小。
⑵夹紧力的方向应有利于减小工件变形夹紧力方向应选择在工件刚度最大的方向上,同时应使承力表面最好是定位件与定位基准接触面积较大的平面最好是平面薄板用琴键式压板在焊缝两侧均匀世家压力，角焊缝在夹具上采用刚性固定，限制角变形(3）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。
３夹紧力作用点的选择要注意哪几点?答: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。
⑴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,同时还因防止因夹紧力的摩擦力而引起的转动或移动。
⑵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，特别是对于薄板，薄壁零件。
也可增加接触点的面积来减小工件变形⑶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,但不能妨碍定位点固焊或者连续焊接。
4确定夹紧力大小应考虑哪些因素?答：⑴夹紧力应能够克服零件上局部变形。
⑵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。
⑶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。
⑷夹紧力要足以应付焊接过程热应力引起的拘束应力。
５常见的简单夹紧机构有哪些?答：简单夹紧机构常见的有楔式（利用楔的斜面将楔形块的推力转变为夹紧力从而将工件夹紧)、螺旋式（利用螺旋直接夹紧或与其他原件组合实现夹紧工件的机构，结构简单、夹紧可靠，通用性强,但夹紧和松开工件时比较费力费时）、偏心式(用圆偏心或曲线偏心偏心件夹紧机构）、杠杆式和弹簧式（利用弹簧变形产生的力作为持续动力，然后转变为夹紧力将工件夹紧,能限制并稳定夹紧力，易实现自动夹紧）、推拉加紧机构等数种。
它们都只有一个机构将原始力转变为夹紧力。
6 采用双升角斜楔的目的是什么?答：目的是使斜楔夹紧机构既夹紧迅速又自锁可靠,前部升角30°~45°,实现快速夹紧，后部用小升角６°～8°实现自锁。
7 常用的复合夹紧机构有哪些?答：螺旋-杠杆夹紧机构（是经螺旋扩力后，再经杠杆进一步扩力或缩力来实现夹紧作用的一种夹紧装置）、斜楔-杠杆夹紧机构、偏心轮-杠杆夹紧机构、铰链-杠杆夹紧机构(是利用杠杆原理将杠杆系通过固定铰链和活动铰链组成的夹紧机构,夹紧速度快，夹头开度大，适应性好，在薄板装焊作业中应用广泛)。
8 什么是铰链-杠杆夹紧机构？它的自锁条件是什么?答：铰链—杠杆夹紧机构是利用杠杆原理将杠杆系通过固定铰链和活动铰链组成的夹紧机构，也称肘杆夹紧器。
自锁条件是:手柄杠杆与连接板共线。
9 试分析下图大力钳工作原理，画出机构运动简图。
（图2-58a）（见作业）答:该大力钳为第二类铰链－杠杆夹紧机构自锁条件是：手柄杠杆与连接板共线。
是两组杠杆与一组连接板组合，夹紧杠杆与连接板与支座铰链；手柄杠杆为水平式。
这类夹紧器的夹紧杠杆转角小。
10试分析下图大力钳工作原理,画出机构运动简图。
（图２－58ｃ) (见作业）答：该大力钳为第三类铰链-杠杆夹紧机构(一手柄固定分析另一手柄)为一组杠杆与连接板组合，夹紧力大，它调节螺钉顶住滑动导杆,钳口开度大小由调节螺钉调节，夹紧自锁时手柄杠杆与导杆共线，且手柄杠杆与导杆铰接点越线,以确保自锁稳定可靠。
１1 铰链-杠杆夹紧机构的设计要点有哪些?为保证自锁要采用哪些措施?答：⑴先按工件的夹紧要求,确定铰链—杠杆夹紧机构的基本类型。
作机构运动简图。
借助于平面四杆机构的设计思想完成主要几何参数的设计，设计的方法有解析法、几何作图法和实验法⑵确定夹紧器的结构尺寸。