焊接工装夹具设计说明书

课 程 设 计

课程名称： 焊接工艺与工装课程设计

设计题目： “长江750B摩托车”侧停支架焊接工艺与工装设计

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指导教师(签名)： 专业： 焊接技术与工程 姓名： 评分：

2013 年 1 月 18 日

长江750摩托车”侧停支架焊接工艺与工装设计

学生姓名： 班级：

指导老师：

摘要：在“长江750B摩托车侧停支架”的焊接中，焊接的夹具在施焊的过程中必不可少，良好的焊接夹具可以保证焊接尺寸的准确性，保证焊接过程的快速稳定，以保证零件和产品的质量，并以提高生产效率。焊接工装设计是生产准备工作的重要内容之一，也是焊接生产工艺设计的主要任务之一，焊接工装夹具就是将焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。在现代焊接生产中积极推广和使用与产品结构相适应的工装夹具，对提高产品质量，减轻工人的劳动强度，加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。

关键词：焊接；设计；侧停支架

目 录

1 序言 .................................................................................................................................................1

1.1 焊接工装夹具的运用 ...................................................................................................................1

1.2 焊接工装夹具设计的基本要求 ...................................................................................................1 2 夹具设计任务 .............................................................................................................................3

2.1 焊接产品（复合件）“长江750B摩托车侧停支架”的产品图 ...............................................3

2.2 焊接产品“侧停支架”连接的重点技术要求分析 ...................................................................3 3 侧停支架焊接组合装焊夹具装焊方案 ...........................................................................4 4 主要零件设计的说明 ..............................................................................................................4

4.1 底板 ...............................................................................................................................................4

4.2 插销机构 .......................................................................................................................................4

4.3 螺旋夹紧机构 ...............................................................................................................................4

4.4 V型块 ............................................................................................................................................5

4.5 钩形夹管器 ...................................................................................................................................6

4.6 非标准主要零件的设计 ...............................................................................................................6 5 夹具的装配 ..................................................................................................................................6

5.1 夹具的操作步骤 ...........................................................................................................................6

5.2 夹具使用注意事项 .......................................................................................................................7 6 本次课程设计小结 ...................................................................................................................7 参考文献...............................................................................................................................................9 致 谢............................................................................................................................................. 10 附 录 A 工艺规程路线单 ............................................................................................................. 11 附 录 B 焊接工艺规程 ................................................................................................................. 12

1 序言

1.1 焊接工装夹具的运用

在机械加工、产品检验、装配和焊接等工艺过程中，使用这大量的工艺设备，简称焊接工装，用以安装加工的对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并以提高生产效率。

焊接工装设计是生产准备工作的重要内容之一，也是焊接生产工艺设计的主要任务之一，对于汽车，摩托车和飞机制造业等，不夸张的说，没有焊接工装就没有产品。

焊接工装夹具的主要作用有以下几个方面：

（1）提高焊接制品的精度，保证其质量。

（2）降低生产成品，提高劳动率。

（3）劳动强度减轻，保证安全生产。使工件处于最佳的施焊部位，焊接速度得以提高。

（4）准确、可靠的定位和夹紧，减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。 （5）易于实现焊接结构的生产机械化和自动化的综合发展。

1.2 焊接工装夹具设计的基本要求

Ⅰ 使用目的和效果

（1）夹具的主要目的是为了将工件快速、准确地定位以及适合的支撑、维持， 使在同一夹具上生产的所有工件都固定在特定的范围内，保证产品的精密性和互换性。

（2）使用夹具可以在各种加工、组装等工作当中减少工作时间，进行高效率的工作。

（3）可以将复杂的工作单一化，提高经济效益，将只有熟练工完成的工作，完 全可以由未熟练工来完成。

Ⅱ 焊接工装夹具的种类

夹具的种类可大致分为装配用夹具，加工用夹具，检查用夹具等。装配用夹具 作为把单件通过结合， 连接， 焊接等方法装配为完制品的夹具， 需满足以下条件：

（1） 工件的取放要容易。

（2） 所有的工作尽量在夹具夹紧的状态下完成。

（3） 工作条件要选择最方便的位置进行。

（4） 零件要固定在正确的位置。

（5） 焊接的情况，要求俯视工作姿势的作业性，一般可分为机械装配夹具，焊接夹具，

用粘合剂的装配夹具等。

Ⅲ 焊接工装夹具的使用要求

① 具有足够的强度和刚度。

② 结构简单、 轻便， 在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑， 体积小、质量轻和便于工件装卸。

③ 安装稳定牢靠。

④ 结构的工艺性好，便于制造、装配和检验。

⑤ 尺寸要稳定且具有一定精度。

⑥ 清理方便。

Ⅳ 焊接工装夹具的装配要求

(1) 需要保证基面与夹具体横向中心线垂直。

（2）定位和夹紧，撑杆的挡板、螺旋夹紧器件装配到夹具体上时，需要保证基面与夹具体横向中心线平行；定位和夹紧管，插销机构、快撤式螺旋夹紧器件装配到夹具体上时，需要保证其中心线与夹具体横向中心线垂直。

（3）定位和夹紧，发动机衬管两件的插销机构、快撤式螺旋夹紧器件的装配，装上螺钉，配做销钉孔并由销钉保证插销机构和快撤式螺旋夹紧器件中心线与挡销基面的距离和公差。

（4）定位和夹紧序，撑杆的挡板、螺旋夹紧器件的装配，装上螺钉，配做销钉孔并由销钉保证挡板和螺旋夹紧器件右端面与挡销基面的距离。

（5）装上弹簧、压板等其他零件，完成整个装配。

Ⅴ 夹具设计的基本要求

（1） 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。

（2） 夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。

（3） 焊接操作的灵活性。使用夹具生产应保证足够的装焊空间，使操作人员有良好的视野和操作环境，使焊接生产的全过程处于稳定的工作状态。

（4） 便于焊件的装卸。操作时应考虑制品在装配定位焊或焊接后能顺利的从夹具中取出，还要制品在翻转或吊运使不受损害。

（5） 良好的工艺性。所设计的夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场地等因素，降低夹具制造成本。

2 夹具设计任务

2.1 焊接产品（复合件）“长江750B摩托车侧停支架”的产品图

侧停支架焊接组合由拨杆、撑杆、弹簧挂耳和侧停支架转轴构成；侧停支架转轴的材料是35锻件钢板，拨杆的材料是20-9钢板，弹簧挂耳的材料是钢板20-7；侧停支架焊接组合的总体设计尺寸大约是460×260×25。附“侧停支架焊接组合”产品图：

图1左后连接盒

2.2 焊接产品“侧停支架”连接的重点技术要求分析

1、公差要求

（1）弹簧挂耳与拨杆之间的尺寸要求；

（2）左圆孔与拨杆中心线之间的尺寸要求为2500

-0.40；

2、焊接要求

（1）撑杆与左端部带圆孔零件有圆形的封闭角焊缝；

（2）撑杆与弹簧挂耳的连接处有一条圆形的封闭角焊缝；

（3）撑杆与拨杆两边有两条封直线焊缝。

3 侧停支架焊接组合装焊夹具装焊方案

主焊件“侧停支架”用底座板和钩形夹管器定位。底座板限制了侧停支架向下方向的平动自由度，钩形夹管器限制了侧停支向上和前后方向的平动自由度，插销机构体限制了侧停支架左右方向的平动自由度，螺旋夹紧器件限制了前后方向的转动自由度，共限制了6个自由度。

弹簧挂耳与撑杆之间螺旋夹紧机构夹紧；撑杆、拨杆用V型块及钩形夹管器夹紧固定；侧停支架转轴用插销机构固定位置。

装焊夹具采用夹具体，在夹具体上装上定位和夹紧侧停支架转轴、螺旋夹紧器件、V型块和撑杆后的插销机构。“侧停支架焊接组合”装焊夹具结构见装配图。

由焊接件产品图中看出，拨杆、侧停支架转轴和弹簧挂耳分别与撑杆进行焊接。撑杆为主焊零件同时也是主体件，由垫板和V型块定位。装焊方案初拟为先焊接左端部，在焊接右端部的拨杆与撑杆处的焊缝，最后焊接弹簧挂耳与撑杆之间的焊缝。

4 主要零件设计的说明

4.1 底板

考虑到对V型块和钩形夹管器等组件的定位，在支架座上增加了螺纹孔和插销孔做定位作用；考虑到快速并顺利取出焊件综合考虑了结构合理性选择底板制造方法为铸造方式；考虑到定位的精确度，要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作。考虑到定位销钉需垂直取出焊件才能保证顺利脱离焊件，在设计底板的时候充分的考虑到了其长度的相关参数；。

底板原材料，底板材料选择HT200，其刚度好，易机械加工且价格相对低廉，长度为460mm，宽度为260mm，厚度为25mm(见图纸J094001),下料时以设计尺寸为依据，尽量减少加工余量，时效强化处理。

4.2 插销机构

插销机构主体作为插销的支座，主要用于支架的定位和夹紧，考虑到支架和左合盖之间距离小，尺寸精度要求高，将支架座和左合盖挡板座以及消声器左支承做成一体；并且为了保证发支架圆孔的中心线的距离和平行度将在设计一体的挡板插销主体的插销孔时要求两孔中心线的距离和平行度。

4.3 螺旋夹紧机构

螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件（压板、垫片、螺钉等）相结合，对工件实施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧行程大，

且自锁性能好，增力比大，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。常用的夹紧形式有：单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构。

工件装入后推动手柄使螺母套筒连同螺栓快速接近工件；转动手柄使定位销进入螺母套筒的圆周槽内，螺母不能轴向移动，再旋转螺栓便可夹紧工件；卸下焊件时，只要稍松螺栓，再用手柄转动螺母套筒使销钉进入螺母套筒外圆的直槽位置，撤回螺栓，取出焊件。

螺旋夹紧机构结构简单，夹紧可靠，由于螺旋升角很小，所以扩力作用比斜楔大，并能可靠自锁，在机床夹具中得到广泛应用。

图2 V型块示意草图

4.4 V型块

V型块的用途：用于轴类检验，校正，划线，还可用于检验工件垂直度，平行度。精密轴类零件的检测、划线、定仪及机械加工中的装夹。V型块的承载是指V型块单位面积承受的重量后，V型块的变形挠度。为了便于理解，我们可以看作V型块放好工件后，在不影响正常使用的情况下，V型块所能够承受的压力。

图3 V型块示意草图

4.5 钩形夹管器

钩型正压夹管器支座，此支座是定位固定“长江750B摩托车”侧停支架。在设计时，钩型正压夹管器支座上部正好有V形块支撑，选用B型钩型正压夹管器，支座底部长55mm、宽90mm、厚度为10mm、总高度60mm，材料选Q235；为使支座固定在夹具体上，打通孔Ф10mm方便螺栓（GB5782—86M10）穿过；为使Q235的钩装配在钩型正压夹管器支座，在支座上打孔Ф6mm用于圆柱销连接Q235的钩（型号HB2497-52）和钩型正压夹管器支座；同时注意支座V型面，支座底部和圆孔内部的表面粗糙度。

图4 钩形夹管器

4.6 非标准主要零件的设计

在焊接工装夹具中，非标准零件占主导地位，由于被焊接的工件往往是不规 则的，此外焊件在焊接式采取的焊接方法方位不相同，直接导致在设计焊装夹具 时必须充分考虑焊件的要求。在夹具中，非标准零件的设计也须遵循实用性、可 靠性、工艺性和经济性等原则，尽量避免设计复杂的非标准零件。

5 夹具的装配

5.1 夹具的操作步骤

（1） 将V型块按照侧停支架焊接组合图将其放置于底板上，由底板将其固定在地板上定位。

（2） 然后将撑杆放在V型块上放置好位置。

（3） 用钩形夹管器将撑杆固定好

（4） 将左侧的侧停支架转轴固定在垫板上，并用插销机构将其固定好。

（5） 将拨杆放置在V型块和钩形夹管器的组合位置中，并固定好位置。

（6） 将弹簧挂耳放置在V型块和钩形夹管器的组合位置中，固定好，再通过螺旋夹紧器夹紧弹簧挂耳。

5.2 夹具使用注意事项

（1） 如果挡销磨损超差，可以进行打磨修复；如果挡板、插销、定位锥头销磨损超差，可以重新组装，错开磨损部位后继续使用。

（2） 使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置。

（3） 按规范顺序组装和拆卸。

（4） 使用后需要涂防绣油。

（5） 定位好中心线与中心线之间的距离和公差，保证拨杆中心线和左端面的距离。

（6） 定位撑架和侧停支架左端面的距离、撑杆与螺旋夹紧器件的装配，装上螺钉的距离。配做销钉孔并由销钉保证插销机构和螺旋夹紧器件右边中心线与左端基面的距离和公差。

（7） 插销装配到底板上时，需要保证基面与夹具体横向中心线垂直；装上销钉等其他零件，完成整个装配。

6 本次课程设计小结、体会及建议

这次专业课程设计历时2周，理论联系实际的能力还急需提高。这次的课程设计也让我看到了团队的力量，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。刚开始的时候，大家就分配好了各自的任务，有的积极查询相关资料，并且经常聚在一起讨论各个方案的可行性；在课程设计中只有一个人知道设计是远远 不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。 团结协作是我们成功的一项非常重要的保证。而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为 我人生旅途上一个非常美好的回忆。

大多数焊接工装是为某种焊接组合件的装配焊接工艺而专门设计的，属于非标准装置，往往需要根据产品机构特点、生产条件和你实际需要自行设计制造。焊接工装设计是生产准备工作的重要内容之一，也是焊接生产工艺设计的主要任务之一。对于汽车、摩托车和飞机等制造业，可以毫不夸张地说，没有焊接工装就没有产品。通过在工艺设计时，提出所需要的工装类型、结构草图和简要说明，在此基础上完成详细的结构和零件设计及全部图样。

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有直接的影响，为此，设计焊接工装时必须考虑实用性、经济性、可靠性、艺术性等。

相信在今后的课程设计中，自己也都能扛的起并高质量 的完成项目。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道 了学无止境的道理。没有尝过饥与渴是什么味道的人，永远也享受不到饭与水的 甜美。快乐的时光总是弥足珍贵，短暂的经历总是耐人寻味。

将专业知识、设计能力和实践能力的有机的结合在一起。收获更深的应该是夯实并拓宽了设计工装夹具的思路以及对设计的思维原则性和灵活性的锻炼。

参考文献

1、陈焕明.焊接工装设计基础.北京：航空工业出版社，2004.

2、祖业发.现代机械制图.北京：机械工业出版社.2002.

3、贾安东.焊接结构及生产设计.天津:天津大学出版社,1989.

4、中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第2版）.北京：机械工业出版社，2001.

5、胡家秀.简明机械零件设计使用手册.北京：机械工业出版社，1999.

6、王政.焊接工装夹具及变位机械.北京：机械工业出版社，2001.

7、许杏根等.简明机械设计手册.北京:机械工业出版社,1999.

8、甘肃工业大学焊接教研室.焊接机械装备图册.北京：机械工业出版社，1982.

9、曾乐.焊接工程学.北京：新时代出版社，1986.

致 谢

工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。本设计在老师的悉心指导下由本人独立完成，在此特别感谢陈焕明老师的悉心指导和多次耐心的指出错误。通过此次课程设计，我对焊接工装工艺设计有了更深刻的认识，让我获益良多。学到了很多课内学不到的东 西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，与人合作共同提高，都是受 益匪浅。通过这次课程，相信在今后的课程设计中，自己也都能扛的起并高质量 的完成项目。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道 了学无止境的道理。同时，在本次课程设计中，和同组之间的合作配合非常默契，从他们身上也学到了很多东西，在此一并感谢。