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焊接工装设计实例介绍 目录 绪论第一章工件的定位原理及定位器第二章夹紧装置第三章焊接工装中常用的动力装置第四章焊接工装设计方法第五章焊接工艺装备实例 一 什么是焊接工装二 焊接工装的作用三 焊接工装的分类四 焊接工装的特点 绪论 一 什么是焊接工装 在机械加工 产品检验 装配和焊接等工艺过程中 使用着大量的工艺装备 简称工装 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 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 没有工装就没有产品 二 焊接工装的作用 1 保证和提高产品质量 2 提高劳动生产率 降低制造成本 3 减轻劳动强度 保障安全生产 二 焊接工装的作用 举例 在焊接结构生产中 由于焊件的复杂程度不同 纯焊接时间仅占产品全部加工时间的10 30 其余为备料 装配及辅助工作等时间 对于梁柱结构 装配与翻转工作时间占总生产工时的30 50 对于圆筒结构 其壁厚16mm 长度1 5mm的纵缝自动埋弧焊的焊接时间为8min而其辅助时间为40min 即焊接时间只占装焊总工时的17 在这种情况下 即使把焊接速度提高1倍 一般很难办到 也只能提高生产率约10 如果采用高效率的焊接工装夹具 使辅助时间减少到20min 那么劳动生产率就可以提高40 三 焊接工装的分类 1 按用途分类 1 装配用工艺装备 2 焊接用工艺装备 3 装配焊接工艺装备 2 按应用范围分类 1 通用焊接工装 2 专用焊接工装 3 柔性焊接工装 3 按动力源分类 可分为手动 气动 液压 电动 磁力 真空等焊接工艺装备 4 按焊接方法分类 可分为电弧焊工装 电阻焊工装 钎焊工装 特种焊工装等 四 焊接工装的特点 1 结构复杂 使用过程与制造工艺相符合 2 焊件在工装中比机加工零件在机床夹具中所受的夹持力小 而且不同零件 不同部件的夹持力也不相同 3 由于工装往往是焊接电源二次回路的一个部分 有时为了防止焊接电流流过机件而使其烧坏 需要进行绝缘 4 焊接工装要与焊接方法相适应 5 薄板焊接定位要求高 第一节工件的定位原理第二节定位方法及定位器第三节定位方案设计与步骤 第一章工件的定位原理及定位器 第一节工件的定位原理 刚体的自由度一个刚体在空间直角坐标系中具有六个自由度 沿三个坐标轴X Y Z的移动自由度 和绕X Y Z三个坐标轴的转动自由度 要使工件的位置按照一定的要求确定下来 就必须将它的某些自由度或全部自由度加以限制 第一节工件的定位原理 在实际生产中 分析工件在夹具定位元件上定位时 理论上可将夹具定位元件转化为相应的定位支承点 并以此来分析具体定位元件所限制的工件自由度 一个大平面相当于三个支承点 图中A面相当于三个支承点 限制了工件的三个自由度 窄长面相当两个支承点 如B面上两个支承点 限制了工件两个自由度 挡块C面相当于一个支承点 限制了工件最后一个自由度 第一节工件的定位原理 六点定位原理根据以上分析 用六个正确布置的支承点就可以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 由于这六个支承点相当于按3 2 1的数目分布在三个相互垂直的直角坐标平面上 因此又称为3 2 1定位原理 第一节工件的定位原理 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 第一节工件的定位原理 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 第一节工件的定位原理 过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 第一节工件的定位原理 过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 第二节定位方法及定位器 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 基准可分为设计基准和工艺基准 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 第二节定位方法及定位器 1 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 装配基准 它在夹具中决定各零件相对位置的点 线 面 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 第二节定位方法及定位器 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 在选择合理的表面及表面粗糙度的同时 又要使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 常见方法及定位器 一 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 第二节定位方法及定位器 1 挡块 第二节定位方法及定位器 1 支撑钉和支撑板 第二节定位方法及定位器 二 工件以圆孔定位1 定位销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 第二节定位方法及定位器 2 衬套式定位器 第二节定位方法及定位器 3 定位插销 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 第二节定位方法及定位器 五 组合表面定位以工件上两个或两个以上表面作为定位基准时 称为组合表面定位 六 型面定位对于尺寸较大的薄板冲压件 其刚性小 极易变形 这些零件在其自重的作用下都难以保证其准确的形状 如果仍然按刚体的六点定位原理 即定位 就无法保证其要求的位置和形状 此外 薄板焊接时主要产生波浪变形 为了防止波浪变形 必须采用比较多的辅助定位点和辅助夹紧点来定位 即采用定位原理定位 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 这就是所谓的型面定位 第三节定位方案设计与步骤 一 确定定位基准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 可以按下列原则去选择 1 当在零部件的表面上既有平面又有曲面时 优先选择平面作为主要定位基准面或组装基准面 尽量避免选择曲面 否则夹具制造困难 2 应当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 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 第三节定位方案设计与步骤 二 确定定位器的结构及布局定位基准确定之后 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 并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 结构工艺性和刚性好等设计要求 第三节定位方案设计与步骤 三 确定必限的自由度根据工序图中装配顺序和技术要求 正确地确定必须限制的自由度 并用适当的定位器将这些自由度加列出了常用定以限制 第三节定位方案设计与步骤 下表列出了常用定位器所相当的支点数和所能限制工件自由度的情况 供分析参考 第三节定位方案设计与步骤 四 提出定位器的材料和技术要求夹具精度应不低于IT11 定位元件 配合元件可更高 夹具定位元件工作表面粗糙度不应大于Ra3 2 常用材料45 40Cr等优质碳素结构钢或合金钢制造 或选用T8 T10等碳素工具钢制造 并经淬火处理 表面耐磨 硬度40 65HRC 第一节夹紧装置的组成与要求第二节简单夹紧机构第三节复合夹紧机构第四节柔性夹具 第二章夹紧装置设计 第一节夹紧装置的组成与要求 一 夹紧装置的组成 1 力源装置 它是产生夹紧作用力的装置 2 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 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 3 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 夹紧装置的具体组成是由工件特点 定位方式 工艺条件等来综合考虑的 第一节夹紧装置的组成与要求 1 气缸2 斜楔3 滚子4 压板5 工件 第一节夹紧装置的组成与要求 二 夹紧装置的分类1 按作用力的来源分 可分为机动夹紧和手动夹紧 2 按转变原始力为夹紧力的机构分 可分为简单夹紧机构 将原始力转变为夹紧力的机构只是一个 和组合夹紧机构 由两个或两个以上的简单夹紧机构所组成 3 按夹紧方向及位置分 可分为垂直夹紧 平行夹紧 对向夹紧 张开夹紧 沿圆周径向夹紧 或内部夹紧 外部夹紧等 第一节夹紧装置的组成与要求 三 夹紧装置的基本要求 1 正 夹紧时 不能破坏工件在定位元件上所获得的正确位置 2 牢 夹紧力的大小要适当 可靠 夹紧机构一般要有自锁作用 保证在装配焊接过程中工件不会松动 又不会使工件产生的变形和表面损伤超出技术条件的允许范围 3 快 夹紧装置应操作方便 安全省力 夹紧迅速 以便减轻劳动强度 缩短辅助时间 提高生产率 4 简 结构要力求简单 紧凑 并具有足够的刚性 使工装具有良好的工艺性和使用性 第一节夹紧装置的组成与要求 四 夹紧力的确定夹紧力包括力的方向 作用点和大小三个要素 它对夹紧装置的设计起着决定性的作用 1 夹紧力方向的选择 1 夹紧力的方向应垂直于主要定位基准面 2 夹紧力的方向应有利于减小工件变形 3 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力 2 夹紧力作用点的选择 1 夹紧力作用点应作用在支承上或支承所组成的面积范围之内 2 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 3 夹紧力作用点应不妨碍施焊 第一节夹紧装置的组成与要求 3 夹紧力大小的确定在手动夹紧时 可凭人力来控制夹紧力的大小 当设计机动 如气压 液压等 夹紧装置时 则需要计算夹紧力大小 以便确定动力部件的尺寸 确定夹紧力大小时 一般考虑下列因素 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 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 6 8 气动或液压夹紧可取 12 气动或液压夹紧在不考虑自锁时可取 15 30 第二节简单夹紧机构 3 增力比与行程比斜楔的夹紧力Fj与原始作用力FQ之比称为增力比 工件所要求的夹紧行程与斜楔相应的移动距离之比称为行程比 斜楔夹紧机构的增力 行程大小和自锁条件是相互制约的 当FQ一定时 升角 越小 FJ越大 夹紧速度越慢 自锁性好 反之 升角 越大 FJ越小 夹紧速度越快 自锁性差 为了既夹紧迅速又自锁可靠 可采用双升角斜楔 前部用升角 30 45 实现快速夹紧 后部用小升角 6 8 实现自锁 第二节简单夹紧机构 二 螺旋夹紧机构利用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构 统称螺旋夹紧机构 这类夹紧机构由于结构简单 夹紧可靠 通用性强 既可独立使用 也可以安装在夹具上和定位器配合使用 所以在焊接生产中广为应用 其缺点是夹紧和松开工件时比较费时费力 1 螺旋夹紧件的基本构造它有两种基本形式 一种是螺钉夹紧件 一种是螺母夹紧件 1一螺杆 2一螺纹套 3一止动销 4一压块 第二节简单夹紧机构 2 螺旋夹紧机构的工作性能螺杆可认为是绕在圆柱体上的一个斜面 螺母看成是斜面上的一个滑块 因此其夹紧力可根据楔的工作原理来计算 对于标准三角螺纹 使用力臂L 14d0的标准扳手 FJ 140FQ1 平头螺杆 FJ 90FQ2 螺母夹紧 FJ 70FQ 第二节简单夹紧机构 三 偏心夹紧机构偏心夹紧机构是指用偏心件直接或间接夹紧工件的机构 偏心件有圆偏心和曲线偏心 即凸轮 两种 第二节简单夹紧机构 四 弹簧夹紧机构弹簧夹紧机构是利用弹簧变形产生的力作为持续动力 然后把这个力转变为夹紧力将工件夹紧 弹簧夹紧机构有以下主要优点 1 限制并稳定夹紧力 在夹紧状态下调整弹簧的变形量 则夹紧力限定在某范围内 2 在批生产使用时 夹紧力稳定 其力的大小无变化 3 弹簧夹紧容易实现自动夹紧 应用较多的有圆柱形螺旋弹簧 拉伸弹簧和压缩弹簧 和碟形弹簧两种结构形式 第二节简单夹紧机构 五 推拉夹紧机构在焊接生产中 经常需要将笨重的零部件移动几毫米至几十毫米 使它们处于正确的位置 这时可以使用推拉来顶紧 撑开或拉近工件 有时它也可用作装配时支承工件的基面 常用的推拉夹具有千斤顶 拉紧器和推撑器 这些夹具在焊接过程中也可以用来防止焊接变形 焊后又可以用来进行变形矫正 六 杠杆夹紧机构杠杆夹紧机构是利用杠杆原理使原始力变为夹紧力 并用杠杆作为传力件或夹紧件实现夹紧的机构 在焊接结构生产中杠杆作为 撬棒 可以单独使用 但是 由于杠杆夹紧件本身无自锁能力 它常与斜楔 螺旋 偏心轮等具有自锁性能的夹紧件组合 构成各种复合夹紧机构 第二节简单夹紧机构 第三节复合夹紧机构 复合夹紧机构是由几种简单夹紧件和传力件利用杠杆原理和自锁原理组成的夹紧机构 复合夹紧机构的用途很广 与简单夹紧机构比较有下列优点1 扩大夹紧力 2 可使整个夹紧机构得到自锁作用 3 能在最合适的部位与方向夹紧工件 手动夹紧机构必须具有自锁性能 因此手动复合夹紧机构中必须有一个夹紧件具有自锁能力 用于机动的装置 常用以扩大行程或夹紧力 第三节复合夹紧机构 一 螺旋一杠杆夹紧机构螺旋一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 第三节复合夹紧机构 二 偏心轮一杠杆夹紧机构偏心轮一杠杆夹紧机构是利用偏心轮 或凸轮 和杠杆所组成的一种夹紧装置 第三节复合夹紧机构 三 铰链一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 也称肘杆夹紧器 其特点是夹紧速度快 夹头开度大 适应性好 在薄板装焊作业中应用广泛 自锁条件 手动铰链一杠杆夹紧机构必须要自锁 但其自锁原理与前面介绍的斜楔 螺旋以及偏心的自锁原理不同 它并非利用机械摩擦斜面来自锁 而是利用肘杆铰链的支反力变向 对夹紧力有利 而实现自锁的 第四节定心夹紧机构 定心夹紧机构 是指能同时实现工件定位和夹紧的机构 当装焊的工件 如管类 圆筒类 盘类 要求同轴度时 可用定心夹紧机构 这种机构兼有定心 对中 和夹紧两种功能 三爪卡盘 和弹性夹头 就是常用的两种定心夹紧机构 它们的共同特点是 定位和夹紧由同一元件完成 并通过元件等速移近或离开工件 来消除工件尺寸公差对定位精度的影响 定心夹紧机构按其特性分为定心元件等速移动原理和弹性元件均匀变形原理两类 采用定心元件等速移动原理实现定心的夹紧机构又分为螺旋式 偏心式 楔式 连杆式等 采用弹性元件均匀变形原理实现定心的夹紧机构又可分为弹性夹筒式 碟形弹簧片式和液性塑料定心夹具等 第四节定心夹紧机构 一 定心元件等速移动原理及机构1 螺旋式定心夹紧机构该装置是利用螺旋机构带动几个定心夹紧件 以同时等速移近或离开工件 来实现对工件的定心 夹紧或松开 第四节定心夹紧机构 2 楔式定心夹紧机构该装置是利用作轴向移动的斜面 同时径向推动几个卡爪移近或离开工件 从而将工件定心并夹紧 第四节定心夹紧机构 3 偏心式定心夹紧机构该装置是利用机构中带有偏心型面的零件 在转动时将定心夹紧件移近或离开工件 从而将工件定心并夹紧 第四节定心夹紧机构 4 连杆式定心夹紧机构当工件比较大时 可以采用连杆式定心夹紧机构 这种机构的加力系统摩擦力小 使用寿命长 同时胀形到工作位置可以自锁 使用可靠 第四节定心夹紧机构 二 弹性夹筒式定心夹紧机构弹性夹筒式定心夹紧机构通常称为弹性夹头 它是利用弹性夹筒的弹性变形来将工件定心并夹紧的装置 适用于对各种直径和长度的内外圆作基准的工件定心及夹紧 第四节柔性夹具 柔性夹具是指用同一夹具系统能装夹在形状或尺寸上有所变化的多种工件 工件变化可以在小范围 即在相似的形状和尺寸变动不大的范围内 如同一产品的不同型号规格 也可在大范围 即零件形状完全不同 尺寸变化也很大 如不同的产品 柔性夹具能自动适应新产品或新型号的装夹 或者能迅速地在原有夹具的基础上 经过少量零部件的结构调整 更换就可满足新产品的生产要求 柔性夹具的研究开发主要沿原理和结构均有创新以及传统夹具创新两大方向发展 当前研究和应用的柔性焊装夹具一般属于传统夹具的创新 主要采用组合夹具和可调整夹具 第四节柔性夹具 一 组合夹具组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件或专用零部件组装成易于连接和拆卸的夹具 它是在夹具完全模块化和标准化的基础上 由一整套预先制造好的标准元件和组件 针对不同工件对象迅速装配成各种专用夹具 这些夹具元件相互配合部分的尺寸具有完全互换性 夹具使用完毕后 再拆散成元件和组件 因此是一种可重复使用的夹具系统 组合夹具特点 1 缩短生产准备周期 2 降低成本 3 保证产品质量 4 扩大工艺装备的应用和提高生产率 第四节柔性夹具 组合夹具按元件的连接形式不同 分为两大系统 槽系和孔系1 槽系组合夹具槽系组合夹具就是指元件上制作有标准间距的相互平行及垂直的T形槽或键槽 通过键在槽中的定位 就能准确决定各元件在夹具中的准确位置 元件之间再通过螺栓连接和紧固 通常 槽系组合夹具元件分为类 即基础件 支承件 定位件 导向件 压紧件 紧固件 辅助件和合件 2 孔系组合夹具孔系组合夹具是指夹具元件之间的相互位置由孔和定位销来决定 而元件之间用螺栓或特制的定位夹紧销栓连接 孔系组合夹具元件大体上可分成类 即基础件 结构支承件 定位件 夹紧件 合件和附件 第四节柔性夹具 第四节柔性夹具 第四节柔性夹具 与槽系组合夹具相比较 孔系组合夹具有下列优缺点 1 元件刚度高 2 制造和材料成本低 3 组装时间短 4 定位可靠 5 孔系组合夹具装配的灵活性差 二 可调整夹具可调整夹具是指通过调整或更换个别零部件能适用多种工件焊装的夹具 其主要调整方式分为更换式 调节式和组合式 第四节柔性夹具 与槽系组合夹具相比较 孔系组合夹具有下列优缺点 1 元件刚度高 2 制造和材料成本低 3 组装时间短 4 定位可靠 5 孔系组合夹具装配的灵活性差 二 可调整夹具可调整夹具是指通过调整或更换个别零部件能适用多种工件焊装的夹具 其主要调整方式分为更换式 调节式和组合式 第四节柔性夹具 三 焊接组合夹具应用实例 第一节气动传动装置第二节液压传动装置第三节电力传动装置 第三章焊接工装中常用的动力装置 第一节气动传动装置 焊接工装中机械化传动装置包括气压传动 液压传动 电力传动 电磁传动和真空传动等多种方式 而气压传动是这些传动中应用最广泛的一种 一 气压传动系统的组成及特点1 气压传动系统的组成气压传动的回路包括三个组成部分 第一部分为气源部分 包括空压机 冷却器 蓄气罐三个主要装置 这一部分一般置于单独的动力站内 也可以采用小型移动式空压机 第二部分为控制部分 包括分水滤气器 减压阀 压力继电器等 这些部件一般安装在工装的附近 第三部分为执行部分 包括汽缸等 它把气体的压力能转变为机械能 以便实现所需要的动作 如定位 夹紧等 通常直接装在夹具上 第一节气动传动装置 第一节气动传动装置 2 气压传动系统的特点气压传动具有下列优点 1 与液压传动相比 气压传动动作迅速 反应快 2 与液压传动相比 气压传动动作迅速 反应快 3 对环境的适应性强 在易燃 易爆 多尘 强磁 辐射 潮湿 振动及温度变化大的场合下也能可靠地工作 4 结构简单 维护方便 与液压传动相比 气压传动还有一些不足之处 1 载荷变化时 传递运动不够平稳 均匀 夹紧的刚性较低 2 执行元件的结构尺寸较大 3 排气噪声较大 第一节气动传动装置 二 汽缸简介汽缸是将压缩空气的压力能转换为直线往复运动形式的机械能的装置 在气压传动系统中 它是执行元件 用来带动夹紧机构 定位机构和分度装置等 汽缸的类型按活塞结构可分为活塞式汽缸与膜片式汽缸 按安装方式可分为固定式汽缸 摆动式汽缸与回转式汽缸 按气体作用方向可分为单向作用汽缸与双向作用汽缸 第二节液压传动装置 一 液压传动系统的组成及特点1 液压传动系统的特点液压传动具有下列优点 1 液体的工作压力比气体工作压力高传递的力或力矩大 与气压传动相比 在同等功率情况下 液压执行元件体积小 重量轻 结构紧凑 2 液体具有不可压缩性 夹紧刚性较高 3 液压传动装置工作平稳 由于重量轻 惯性小 液体 一般是油液 又有吸振能力 便于实现快速启动 制动和频繁的换向 4 使用油液作为工作介质时 可以自行润滑运动构件 有利于提高元件使用寿命 5 由于液压传动的压力 流量及方向是可控制的 再加上电子技术的配合 便于实现自动化 6 液压传动的元件已实现标准化 系列化 对制造和设计使用都很方便 第二节液压传动装置 液压传动存在的问题 1 液压系统结构复杂 液压元件制造精度要求高 使加工制造比较困难 成本高 2 密封要求较为严格 即便如此 泄漏也难以避免 3 受温度影响大 4 控制部分比气压传动复杂 不适合远距离操纵 除非采用电液联合控制 3 液压传动系统的组成液压夹紧传动装置是以液压泵所产生的压力油为动力来夹紧工件的一种传动装置 液压传动系统主要由动力装置 执行机构 控制装置和辅助装置四部分组成 第二节液压传动装置 第二节液压传动装置 二 液压泵简介液压泵是液压传动系统中的能量转换元件 它由原动机驱动 把输入的机械能转换为油液的压力能 向系统提供工作时所需的压力和流量的液压油 以保证系统中各执行机构完成各种动作 它是系统的动力源 液压泵按其结构可分为柱塞泵 齿轮泵 叶片泵 螺杆泵及凸轮转子泵 按其输油方向可分为单向泵及双向泵 按输出流量可分为定量泵和变量泵 按额定压力可分为低压泵 中压泵和高压泵 第二节液压传动装置 三 油缸简介油缸又称液压缸 是液压传动系统中的执行元件 其主要功能是将油液的压力能转换为机械能 实现直线往复运动或小于的往复摆动 输出力或扭矩 用以完成系统工作所需的各种动作 第三节电力传动装置 电力传动系统一般由电动机 传动机构 控制设备和电源等基本环节组成 其中电动机是一个机电能量转换元件 它把从电源输入的电能转换为生产机械所需要的机械能 传动机构则用以传递动力 实现速度和运动方式的变换 电力传动系统按电流类型可分为交流传动系统和直流传动系统 在电力传动系统中除了作为动力的交直流电动机以外 还有用作检测 放大 执行和计算用的各种各样的小功率交直流电动机 这类电动机被称之为控制电动机或伺服电动机 第三节电力传动装置 第三节电力传动装置 二 交流电动机的结构 特点和用途1 异步电动机在各类电动机中 异步电动机应用最广 因异步电动机具有价格便宜 维修使用方便等特点 因而得到广泛应用 2 同步电动机同步电动机是一种交流电动机 它区别于异步电动机的一个重要特征在于它的转速与电源频率之间有着严格的关系 当同步电动机的极对数和转速一定时 其感应交流电动势的频率也是一定的 因此 在现代电力工业中 无论是火力发电 水力发电 原子能发电或柴油机发电等 几乎全部采用同步发电动机 三 直流电动机的结构 特点和用途直流电动机的最大特点是运行转速可在宽广的范围内任意控制 无级变速 额定转速可在很大的范围内选择 它具有优良的调速特性 调速平滑 方便 调速范围宽广 其过载能力大 能承受频繁的冲击负载 能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求 由于以上特点 直流电动机在需要宽广调速的场合和要求特殊运行的自动控制系统中 一直占有突出的地位 第三节电力传动装置 四 直流伺服电动机的结构 特点和用途直流伺服电动机实质上是一种永磁式或电磁式的直流电动机 伺服电动机具有动态特性好 过载能力强和力矩波动小等优点 常用于数控系统中 五 步进电动机步进电动机 是一种把电脉冲信号转换成与脉冲数成正比的角位移或直线位移量的执行元件 即给一个脉冲电信号 电动机就转动一个角度或前进一步 其转速与脉冲频率成正比 由于输入为电脉冲 因而容易与计算机或其他数字电路接口 适用于数字控制系统 步进电动机广泛应用于数控机床 焊接机器人 自动生产线 自动化仪表 计算机外部设备 绘图机 计时钟表等方面 步进电动机按工作原理分为反应式 永磁式和混合式三类 第一节焊接工装设计的基本原则和要求第二节焊接工装设计的步骤与内容第三节尺寸链及其在结构设计中的应用第四节夹具的公差配合与技术条件 第四章焊接工装设计方法 第一节焊接工装设计的基本原则和要求 一 实用性原则实用是指工装的使用功能 它既表现为技术性能好 能满足装配焊接工艺要求 同时也表现为整个工装系统与人体相适应 操作舒展方便 安全省力 符合人体的生理和心理特征 使人机系统的工作效能达到最佳状态 举例 1 优化结构 合理装配 2 考虑焊接变形 3 与焊接方法相适应 4 尽量带夹具 尽量平焊 5 轻量化 6 人体工学 第一节焊接工装设计的基本原则和要求 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的成效 举例 1 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 2 单件或小批生产时通常采用通用的 标准的工装夹具组件或万能装置 大批大量生产时采用专用工装或自动化生产线 三 可靠性原则工装在使用期内绝对安全可靠 凡是受力构件都应具有足够的强度和刚度 足以承受焊件重力和因限制焊接变形而引起的各个方向的拘束力等 另一方面 工装具有防差错功能 防止操作者出现错装 漏焊或者错焊零件等制造差错 第一节焊接工装设计的基本原则和要求 防差错举例 1 左右对称零件防差错定位的设计原则 2 小件与大件组合防漏放的设计原则 3 不对称边零件定位的防差错设计原则四 艺术性原则要求工装设计造型美观 在满足功能使用和经济许可的条件下 使操作者在生理上 心理上感到舒展 给人以美的享受 造型美观是产品整体体现出来的全部美感的综合 它主要包括形式美 结构美 工艺美 材质美以及强烈的时代感和浓郁的民族风格等 可靠性是基础 实用性优先考虑 艺术性锦上添花 经济性是约束条件 第二节焊接工装设计的步骤与内容 一 焊接工装设计的步骤1 明确设计任务 收集设计资料 2 拟定工装方案 绘制结构草图 3 进行必要的分析计算 4 绘制总装配图 5 绘制工装零件图 6 编写设计说明书和使用说明书 二 夹具体的基本要求1 具有足够的刚度和强度 2 力求结构简单 重量轻 3 安装稳定可靠 4 结构工艺性好 便于制造 装配和检验 5 尺寸要稳定 6 清理方便 第三节尺寸链及其在结构设计中的应用 一 尺寸链的概念1 尺寸链的定义 在机器装配或零件加工过程中 互相联系的且按一定顺序排列的封闭尺寸组合 称为尺寸链 2 尺寸链的特点 1 关联性 2 封闭性 3 尺寸链的组成 1 封闭环 2 组成环 组成环又可分为增环与减环 第三节尺寸链及其在结构设计中的应用 二 尺寸链的基本计算极值法又称完全互换法 是根据各环的最大与最小极限尺寸进行计算 只要尺寸链中各环的尺寸均合格 则可保证达到完全互换 1 封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和 2 封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和 封闭环的最小极限尺寸等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和 3 封闭环的极限偏差封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和 封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和 4 封闭环的公差封闭环的公差等于所有组成环 增环和减环 的公差之和 第三节尺寸链及其在结构设计中的应用 三 尺寸链计算示例1 正计算 已知 各组成环的基本尺寸及极限偏差 求 封闭环的基本尺寸和极限偏差 正计算主要用于验证设计的正确性 例题 图示为一齿轮箱部件 为使齿轮转动时不致产生过大的轴向游动 根据设计要求 在齿轮端面与挡圈之间的间隙为1 1 6mm 设计时所确定的尺寸和极限偏差为 验算该设计是否能保证所要求的间隙为1 1 6mm 第三节尺寸链及其在结构设计中的应用 解 1 画图确定尺寸链增环闭环 2 计算封闭环的最大 最小极限尺寸 3 验算封闭环的公差 第三节尺寸链及其在结构设计中的应用 三 尺寸链计算示例1 反计算 已知 封闭环的基本尺寸及极限偏差和各组成环的基本尺寸 求 各组成环的极限偏差 反计算主要用于设计时合理地确定有关零件的公差和极限偏差 例题 图所示为齿轮箱部件 根据使用要求 轴向间隙应在1 1 75mm范围内 若已知零件的基本尺寸为试确定各尺寸的公差和极限偏差 第三节尺寸链及其在结构设计中的应用 解 1 画图确定尺寸链增环闭环 2 求各组成环平均公差 3 并根据各组成环尺寸的大小及加工的难易程度进行适当调整 假定A4为调整环 4 根据 向体原则 确定各组成环尺寸 第四节夹具的公差配合与技术条件 一 制定的依据和基本原则制定依据 1 产品图样 2 工艺规程 3 设计任务书 制定的基本原则 1 夹具所有误差总和应小于原始尺寸的公差 2 尽量选用双向对称公差 3 公差等级应高于工件2 3级 4 调整 配做时可适当放宽精度 5 为防磨损保留精度储备 二 夹具上应标注的尺寸1 最大轮廓 2 定位尺寸及公差 3 安装尺寸及公差 4 夹具精度尺寸及误差 5 其他重要尺寸 三 公差值的确定夹具总图上标注定位元件之间以及其他相关尺寸和相互位置的公差 一般取工件相应公差的1 3 1 2 第一节装配定位焊夹具第二节焊接变位机械第三节自动化焊接设备 第五章焊接工艺装备实例 第一节装配定位焊夹具 第一节装配定位焊夹具 第二节焊接变位机械 焊接变位机械是改变焊件 焊机或焊工位置来完成机械化 自动化焊接的各种机械装置 第二节焊接变位机械 第二节焊接变位机械 第三节自动化焊接设备 第三节自动化焊接设备 第三节自动化焊接设备 第三节自动化焊接设备