焊接作业工装设计.

焊接作业工装设计概述•焊接作业工装是焊接作业中的一个重要领域，是焊接工艺设计、生产设计、焊接夹具设计及焊接辅助机构设计的综合技术。通过该课程设计学生不仅加深对焊接专业课理论学习的理解，而且可以更好地巩固和了解焊接结构件生产应力和变形的产生及预防的方法，同时学习焊接夹具及焊接辅助机构设计的基本方法，学会机械制图在机构设计中应用的基本技能。•通过本课程设计主要锻炼学生确定焊接工艺方案及独立思考的能力，掌握焊接辅助设备设计的基本要求和方法，进一步掌握机械设计中尺寸标注、公差配合、形位公差、粗糙度等选择的基本要求以及掌握焊接夹具与焊接机构设计中零件材料的选择与热处理方式选择的基本要求与方法。•通过这次课程设计，锻炼自己的自学能力，自己查阅机械手册、焊接手册、夹具设计图册、金属材料手册等设计资料与工具书的能力。学会利用设计手册选择所需的标准件和标准机构以及查阅和选择公差配合进行零件的强度校核等，为毕业奔赴焊接工作岗位提高利用所学知识用于实际生产的能力。一、焊接机械装备的分类和组成二、焊接机械装备在焊接生产中的作用•1）采用焊接工装夹具，零件能得到准确的装配位置，保证装配精度，加快装配作业的进程；减轻工人的体力劳动；提高装配效率。•2）控制或消除焊接变形。•3）可提高焊件的互换性能；焊件上的配合孔、配合槽等机械加工要素可由原来的先焊接后加工改为先加工后焊接，从而避免了大型焊件焊后加工所带来的困难，有利于缩短焊件的生产周期。•4）可缩短装配和施焊过程中焊件翻转变位的时间，减少了辅助工时，提高了焊机利用率和焊接生产率。•5）可使焊件处于最有利的施焊位置，可加大焊接工艺规范，充分发挥焊接方法的效能。•6）可扩大焊机的焊接范围。•7）可使手工操作变为机械操作。•8）可使装配和焊接集中在一个工位上完成，可减少工序数量，节约车间使用面积。三、焊接变位机械•焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装备。•使用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间，提高劳动生产率，减轻工人劳动强度，保证和改善焊接质量，并可充分发挥各种焊接方法的效能。焊接变位机械的分类焊件变位机械是在焊接过程中改变焊件空间位置，使其有利于焊接作业的各种机械装备。根据焊件变位机械的功能不同，可分为焊接回转台、焊接翻转机、焊接变位机和焊接滚轮架等四类。它们各自的变位特点是有差异的，应注意选择。此外，还要注意各自的承重能力、驱动方式及驱动功率和制动、自锁能力等。1.焊接回转台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，主要用于回转体工件的焊接、堆焊或切割。下图是几种常用回转台的具体结构形式。几种常用的焊接回转台a)固定式回转台b)移动式回转台c)倾角可调式回转台中空式回转台a)工作台倾斜b)工作台水平1—工件2—回转台3—支架2.焊接翻转机焊接翻转机是将工件绕水平轴转动或倾斜，从而使之处于有利于装焊位置的焊件变位机械，主要用于梁、柱、框架等结构的焊接。焊接翻转机的种类较多，常见的有头尾架式、框架式、转环式、链条式、推拉式等，如图。焊接翻转机a)框架式b)头尾架式c)链条式d)转环式e)推拉式l一头架2—翻转工作台3—尾架4—驱动装置5－主动链轮6—工件7—链条8一托轮9—支承环10—钝齿轮11一推拉式轴销12一举升液压缸（１）头尾架式翻转机结构形式与车床类似，其头架为驱动端，可单独使用，利用安装在头架卡盘上的夹具，可为短小的工件翻转变位。为适应不同长度的系列产品生产需要，尾架可模仿车床上的尾座，做成可移动式如图。头架单独使用和尾架移动式的翻转机a)头架单独使用的翻转机b)尾架移动式的翻转机1—工作台2—工件（２）框架式焊接翻转机（３）链条式翻转机链条式翻转机是利用电动机驱动链轮带动环形链条翻转焊件的一种变位机械，如图所示。一种专用于梁柱构件自动焊接的链式翻转机1—链轮2—链条3—工字梁4—轴承座5—驱动机构6—制动轮（４）圆环式翻转机形状较特殊的型钢及桁架结构采用上述链条式翻转机翻转变位比较困难，这些构件可以采用圆环式翻转机，如图所示。圆环形翻转机结构外形图1—下环2—上环3—夹紧器4—顶紧螺栓5—焊件（５）推举式翻转机推举式翻转机是利用液压缸和杠杆机构，将焊件翻转到预定位置的一种变位机构，它具有结构简单、动作快捷和操作方便的特点。经常用于梁柱焊接生产线中配合自动焊接装置，将焊件翻转到船形位置施焊。右图示出推举式翻转机与悬臂式自动焊装置组合使用的示意图。推举式翻转机与悬臂式自动焊装置的组合使用3.焊接变位机（１）功能及结构形式焊接变位机，是在焊接作业中将焊件回转并倾斜，使焊件上的焊缝置于有利施焊位置的焊件变位机械。焊接变位机主要用于机架、机座、机壳、法兰、封头等非长形焊件的翻转变位。焊接变位机按结构形式可分为三种：1)伸臂式焊接变位机如下图所示，其回转工作台绕回转轴旋转并安装在伸臂的一端，伸臂一般相对于某一转轴成角度回转，而此转轴的位置多是固定的，但有的也可在小于100°的范围内上下倾斜。伸臂式焊接变位机1—回转工作台2—伸臂3—倾斜轴4—转轴5—机座2)座式焊接变位机如下图所示，其工作台连同回转机构通过倾斜轴支承在机座上，工作台以焊速回转，倾斜轴通过扇形齿轮或液压缸，多在110°～140°的范围内恒速或变速倾斜。该机稳定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，适用于0.5～50t焊件的翻转变位。座式焊接变位机1—回转工作台2—倾斜轴3—扇形齿轮4—机座•焊接变位机的基本结构形式虽只有上述三种，但其派生形式很多，有些变位机的工作台还具有升降功能，如下图所示。焊接变位机的派生形式1—工作台2—轴承3—机座4㎏推举液压缸5—伸臂3)双座式焊接变位机如图所示，工作台安装在“”形架上，以所需的焊接速度回转；“”形架座在两侧的机座上，多以恒速或所需的焊接速度绕水平轴线转动。该机不仅稳定性好，而且如果设计得当，可使焊件安放在工作台上后，随“”形架倾斜的综合重心位于或接近倾斜机构的轴线，从而使倾斜驱动力矩大大减小。因此，重型焊接变位机多采用这种结构。下图是焊接变位机的基本操作状态示意图。该图中工件上方的箭头用来示意焊嘴的位置和方向。变位机操作示意a)工作台水平b)工作台倾斜45°c)工作台倾斜90°d)工作台倾斜135°头尾架式焊接变位机•倾翻式变位机升降倾翻式变位机•单回转（头尾式）变位机•升降单回转变位机4.焊接滚轮架（１）滚轮架功能及结构形式焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩擦力，带动焊件旋转的变位机械。焊接滚轮架主要用于筒形焊件的装配与焊接。若对主、从动滚轮的高度作适当调整，也可进行锥体、分段不等径回转体的装配与焊接。对于一些非圆长形焊件，若将其装卡在特制的环形卡箍内，也可在焊接滚轮架上进行装焊作业。焊接滚轮架按结构形式分为两类：第一类是长轴式滚轮架。滚轮沿两平行轴排列，与驱动装置相联的一排为主动滚轮，另一排为从动滚轮，也有两排均为主动滚轮的，主要用于细长薄形焊件的组对与焊接。长轴式焊接滚轮架1—从动滚轮2—主动滚轮3—驱动装置滚柱式焊接滚轮架L—主动滚柱2—驱动装置3—从动滚柱有的长轴式滚轮架其滚轮为一长形滚柱，直径0.3～0.4ｍ、长度1～5ｍ。筒体置于其上不易轴向变形，适用于薄壁、小直径、多筒节焊件的组对和环缝的焊接。•第二类是组合式滚轮架因此，使用方便灵活，对焊件的适应性很强，是目前应用最广泛的结构形式。组合式焊接滚轮架a)主动滚轮架b)从动滚轮架c)混合式滚轮架•焊接滚轮架的滚轮间距应能调节。•调节方式有两种：•一种是自调式的；•一种是非自调式的。•自调式的可根据焊件的直径自动调整滚轮的间距；非自调式的是靠移动支架上的滚轮座来调节滚轮的间距。•自调试焊接滚轮架•非自调式焊接滚轮架：工作原理是人工调正滚轮架的中心以适应不同直径焊接体的焊接焊接滚轮架•自调式焊接滚轮架焊接滚轮架•可调式焊接滚轮架焊接滚轮架•30T可调滚轮架焊接滚轮架•300T滚轮架焊接滚轮架•500T滚轮架焊接滚轮架•倾斜自调式滚轮架焊接滚轮架•不锈钢桶体滚轮架•椭圆工件滚轮架250吨滚轮架防轴向位移滚轮架自调式滚轮架系列技术参数规格型号载重中心距滚轮直径滚轮宽度焊件直径高度宽度总长TmmmmmmmmmmmmmmZT-5t51030260120300-25007907001770ZT-10t101070308170350-30008007501800ZT-20t201160308200400-35009209102050ZT-30t301270308220500-40009509902180ZT-40t401600425220600-4500106011302500ZT-50t501700425220700-500012001180280050吨滚轮架100吨滚轮架技术参数规格型号载重滚轮直径滚轮宽度焊件直径高度宽度总长TmmmmmmmmmmmmKT-55260170250-25006006502200KT-1010310220300-30007008002600KT-2020310220300-40007208202600KT-3030425220300-45007508502800KT-4040425220300-45008009002800KT-6060425220500-500085012003000KT-8080500260800-7000140019004000KT-100100500260800-8000145021004200KT双驱动可调式焊接滚轮架焊接操作机•HC系列焊接操作机可实现锅炉、压力容器、管道等内外纵环缝的自动焊接，客户根据实际使用情况可选择全位置式、固定式、固定回转式的操作机。•焊接操作机：配自动焊接翻转台和焊接变位机，用于圆形筒体的内外环缝或金属结构件的自动焊接。焊接操作机坡口断面加工设备型号LCL1H1H2D1D2C1C2BL2L3tn-d3d1d2HKS-11500110020030032015941025052058060030084-Ф128060列管式冷却器适用于冶金、矿山、轻工、电力、化工等行业的稀油润滑装置、液压站和油压设备中，将热工作油冷却到要求的温度；HKS-1型的换热管采用紫铜翅片管，热交换系数＞300kcal/m2·h·℃；HKS-1型采用裸（光）管，热交换系数＞200kcal/m2·h·℃。单卷制筒节材料为：16MnR，壁厚为6mm，长度为800mm。要求：1.设计筒节对接焊的焊接工艺。2.设计筒节对接焊所用的焊接滚轮架。参考资料1、机械设计手册2、焊接工装夹具及变位机械3、焊接工装夹具及变位机械图册4、GB150-1998钢制压力容器