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讲课人：高军焊接工装设计与调试奇瑞大学讲义绪论1、何谓焊接工装2、焊接工装的作用3、焊接工装的分类4、焊接工装的特点奇瑞大学讲义1、何谓焊接工装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。称为：装配焊接工艺装备简称：焊接工装奇瑞大学讲义2、装配用工艺装备与焊接用工艺装备的区别是什么？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。奇瑞大学讲义车身焊接工装奇瑞大学讲义车架焊接工装奇瑞大学讲义2、焊接工装的作用提高产品质量，保证产品的互换性。不仅可以保证零件在装配定位焊时正确的相对位置，还避免和减少工件的焊接变形。提高劳动生产率和降低制造成本一般纯焊接时间仅占全加工时间10~30%，所以缩短生产周期，要有先进的装配工艺。降低工人劳动强度，保障安全生产工件定位快速，装夹方便，省力。提高了机械操作，减轻了体力消耗和人工操作。奇瑞大学讲义3、焊接工装的分类按用途分类——焊接生产工艺装备等按应用范围分类——专用工装、通用工装、组合工装等。按动力源分类——手动工装、气动工装、电动工装等。按焊接方法分类——电弧焊工装、电阻焊工装等。奇瑞大学讲义按用途分类奇瑞大学讲义按应用范围分类奇瑞大学讲义按动力源分类奇瑞大学讲义奇瑞大学讲义按焊接方法分类电弧焊工装电阻焊工装钎焊工装特种焊工装奇瑞大学讲义4、焊接工装的特点由多个另件组装而成，并且组装与焊接是按照一定顺序操作（操作工艺）焊件在工装中的夹持力比机床夹具小，不同零件和部位夹持力也不同对于特殊工装的绝缘和导电有特定的要求焊接工装要与焊接方法相适应薄板焊接工装有其特殊的定位要求执行N-2-1（N＞3）的定位原理奇瑞大学讲义第一章定位原理及定位装置设计第一节、工件的定位原理第二节、定位方法及定位装置第三节、定位方案设计方法与步骤奇瑞大学讲义第一节、工件的定位原理一、六点定位原理二、六点定位原理的合理应用三、N-2-1定位原理奇瑞大学讲义一、六点定位原理工件的定位—就是指工件在夹具中的位置按照一定的要求确定下来，将其必须限制的自由度一一予以限制。XYZ—表示沿X轴、Y轴、Z轴的移动自由度XYZ—表示绕X轴、Y轴、Z轴的转动自由度奇瑞大学讲义六点定位原理描述——自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，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，则必须限制六个自由度。理解一个结论：工件结构不同，定位基准不同。奇瑞大学讲义二、六点定位原理的合理应用要点：（1）、正确理解——全定位、准定位、过定位、欠定位的概念。（2）、准确把握——全定位、准定位、过定位、欠定位的相互关系。（3）、合理运用——重复定位及欠定位造成不良后果所应采取的措施。奇瑞大学讲义需要注意的问题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。奇瑞大学讲义（1）、全定位全定位—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。零件1放在平台上，使它左侧边缘与挡铁1和2紧靠，它的端边与挡铁3紧靠。零件1在平台上就被全定位了。同样零件2按照零件1方法也被全定位了。这些挡铁就是定位支承点。拼接的T型板就是产品图样要求的焊接工件。奇瑞大学讲义（2）、准定位准定位—工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证加工要求的定位叫准定位或不完全定位。圆管或圆筒环缝对接时采用V型块或两根长辊轴定位，只限制工件的X、Z、X、Z四个自由度，没有限制轴向的移动自由度Y和绕工件轴向转动自由度Y，但仍能满足环缝对接的工艺要求。奇瑞大学讲义（3）、过定位过定位—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。这种定位状态是否允许采用，主要应从它产生的后果来判定。下面通过举例来说明这个问题奇瑞大学讲义过定位示例一零件2套入零件1中定位，要保证尺寸h。如果同时采用A、B两个端面做为定位基准，则沿尺寸h方向的移动自由度被限制了两次，即过定位。由于A、B之间距离制造的不可能完全一致,加工误差造成第二图的情况，直接影响尺寸h的精度•若以端面B为定位基准面（如第三图），端面A不与定位件面接触，则避免了过定位，确保了h尺寸的精度。奇瑞大学讲义过定位示例二奇瑞大学讲义过定位示例三重复定位虽然一般应当避免，但在设计工装夹具时，对刚性差的薄板工件，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。奇瑞大学讲义过定位示例的良性分析一1、在车身焊接生产中，薄板大面积冲压件的定位数量，可采用过定位，可以提高工装定位刚度，这就是过定位的合理应用。2、改进定位件结构，避免重复定位。奇瑞大学讲义过定位示例的良性分析二为减小或消除重复定位所造成的不良结果，可采用以下措施：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。若连杆大头的孔轴线与端面的垂直度误差很小，长销与台阶面的垂直度误差也很小，此时可用大头孔与长销的配合间隙来补偿这种较小的垂直度误差，并不致引起相互干涉。用长圆柱销定位大头孔，有利于保证被加工孔相对大头孔轴线的平行度。奇瑞大学讲义（4）、欠定位欠定位—工件实际定位所限制的自由度数目少于按该工序加工要求所必需限制的自由度数目。欠定位将导致未予以限制的不合理现象，从而无法保证该工序所规定的加工要求。奇瑞大学讲义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。奇瑞大学讲义什么是全定位与准定位？答：全定位：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。答：准定位：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。奇瑞大学讲义什么是过定位与欠定位？答：过定位：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。答：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。奇瑞大学讲义过定位的优缺点是什么？答：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。奇瑞大学讲义三、N-2-1定位原理第一节、N-2-1定位原理的主要内容第二节、定位方法及定位装置第三节、定位方案设计的方法与步骤奇瑞大学讲义1、N-2-1定位原理的主要内容1）第一基准面上所需的定位点数是N（N≥3）2）第二、第三基准面所需的定位点为2个和1个。3）禁止在正反两侧同时设置定位点。奇瑞大学讲义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）。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。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。奇瑞大学讲义第二节、定位方法及定位装置一、关于基准的概念二、工件以平面定位三、工件以圆孔定位四、工件以外圆柱面定位五、组合表面定位六、型面定位奇瑞大学讲义一、关于基准的概念基准——确定位置或尺寸的依据叫基准它是一些点、线、面的组合，用它们来决定同一零件的另外一些点、线、面的相对位置或者其它零件的位置。根据基准的用法可分为：1、设计基准2、工艺基准奇瑞大学讲义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。图1-8中表面a是决定面b、面d及孔f的设计基准，所以设计基准是确定工件各部分的位置关系的。奇瑞大学讲义2、工艺基准工艺基准——在工艺加工过程中采用的基准。它是加工、装配过程中用来进行定位、安装零件位置的点、线、面的总称。工艺基准可分为：工序基准定位基准装配基准检测基准奇瑞大学讲义工序基准——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。工序基准奇瑞大学讲义定位基准定位基准——零件在夹具中定位时所依据的点、线、面。如图1-8中零件1的a平面和e平面即是定位基准面，a面决定b、d、f面,e面决定c面。奇瑞大学讲义定位基准如图1-2中A、B、C面都是定位基准面，A平面与工件的接触面最大，消除了三个自由度，起主要定位作用，称为第一定位基准；B平面消除了两个自由度，起次要定位作用，称为第二定位基准；C平面相当于一个支撑点，消除了一个自由度，称为第三定位基准。奇瑞大学讲义装配基准装配基准—它是夹具中决定各零件相对位置的点、线、面。如图1-8中零件1的b面和c面或者b面和孔f的中心点即是零件2的装配基准。奇瑞大学讲义测量基准测量基准—在加工装配过程中用以检查零件位置或工艺尺寸所依据的点、线、面。如图1-8中a面是测量孔f的基准，孔f又是测量零件2孔g的测量基准。奇瑞大学讲义关于基准概念的运用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，工件上被选作定位基准的表面常有平面、外圆柱面、圆孔、圆锥面、型面等，定位方法和定位器的具体结构应与之相适应。要注重使用一个基准具有多种用途以减少基准的数量，从而简化夹具的机构。因此在选择基准时常常将设计基准作为定位、装配和测量基准，即遵循基准重合原则。奇瑞大学讲义二、工件以平面定位工件以平面作为定位基准，是生产中常用定位方式之一。常见的有：1、挡块2、支撑钉和支撑板奇瑞大学讲义1、挡块挡块——是焊接工装夹具中应用最普遍，结构最简单的一种定位器。固定挡块——按定位原理直接焊在钢制的夹具上（见图a）可拆卸挡块——采用销子固定挡块，拆卸时拔出（见图b）螺栓固定挡块——（也属于可拆卸的一种）（见图c）奇瑞大学讲义铰链式挡块——只要将活动销1拔出，挡块2即可退出，工件拆装很方便。（见图d）永磁式挡块——用永磁材料及软钢制成的定位挡块，可装配铁磁性金属材料的焊接件，特别适用于中、小型的板材及管材的装配。奇瑞大学讲义奇瑞大学讲义2、支撑钉和支撑板A型为平头B型为圆头C型为花纹头固定支承钉支承板可调支承钉奇瑞大学讲义图1-13为自动调节支撑，未装入工件前，支承拴在弹簧作用下，其高度总是高于基本支承。当工件在基本支承上定位时，支承柱被压下，并在弹簧力作用下始终与工件保持接触，然后锁紧，即可相当于刚性支承。每次新装入工件前，应将锁紧销松开，以免破坏定位。奇瑞大学讲义奇瑞大学讲义奇瑞大学讲义三、工件以圆孔定位工件以圆孔为定位基准，是生产中常见的定位方式之一。常用的定位器有：1、定位销2、衬套式定位器3、定位插销奇瑞大学讲义1、定位销主要用于直径在50mm以下的中小孔定位。每种定位销都有圆柱销和削边销两种形式存在。大批量生产是应采用可换式定位销。圆柱型定位销圆锥型定位销奇瑞大学讲义2、衬套式定位器衬套式定位器，将衬套分为上、下两部分，下半部分固定在夹具体(旋转轴)上，上半部分制成活动式，向上撑开时可以顶紧和定位工件，适用于薄壁圆筒环缝焊接。奇瑞大学讲义3、定位插销定位插销可以设计成各式各样的手柄，便于拔插，插销顶端15倒角，插销定位部分也可以制成削边销，减少接触面积。插销定位实例奇瑞大学讲义四、工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面作为定位基准，也是生产中常见的定位方式之一。常用的定位器——1、V形块2、定位套3、半圆孔定位器奇瑞大学讲义1、V形块（1）、标准V形块根据工件定位面外圆直径来选取。V形块在夹具体上调整好位置后用螺钉紧固并配作两个销孔，用两个定位销确定位置。V形块两个定位面的夹角有60、90和120三种，其中90应用最为广泛。奇瑞大学