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教你設計焊接工裝夾具

焊接工裝夾具就是将焊件準确定位和可靠夾緊,便于焊件進行裝配和焊接,保證焊件結構精度方面要求的工藝裝備。在焊接生産過程中,焊接所需要的工時較少,而約占全部加工工時2/3以上的時間是用于備料、裝配及其他輔助的工作,極大地影響着焊接的生産速度。為此,必須大力推廣使用機械化和自動化程度較高的焊接裝備。衆所周知,焊接加工要求焊工具有熟練的操作技能、豐富的實踐經驗、穩定的焊接水平,同時焊接又是一種勞動條件差、煙塵多、熱輻射性大的工作。工業機器人的出現使人們自然而然想到用它代替人的手工焊接,減輕焊工的勞動強度,同時也可以改善焊接質量和提高焊接效率。目前用得最多的是模仿人手臂功能的多關節式機器人,可以使焊槍的空間和姿态調至任意狀态,以滿足不同位置及不同接頭形式的焊接需要。

示意圖片
焊接變位機械是通過改變焊件、焊機或焊工空間位置來實現機械化、自動化焊接的各種機械裝置。焊件變位機械包括焊接變位機、滾輪架、回轉台和翻轉機等,焊機變位裝置包括焊接操作機、電渣焊立架等,工業機器人可以認為是特殊的焊接操作機。焊工升降台是改變工人空間操作位置的機械裝置。以上裝置可以大大減輕工人勞動強度,提高工作效率,但是這些裝備必須借助于焊接工裝夾具才能實現正常的生産,否則僅靠人力是無法完成工件裝夾工作的。為配合焊工、焊接變位機械或機器人能夠進行快速高質量的焊接,需要提供優質可靠的焊接工裝夾具。工裝夾具的合理設計、正确定位及可靠夾緊已成為進行零部件焊接的先決條件。未來的焊接工裝夾具正朝着高效、系統、自動化、環保、智能化方向發展,而如何快速、科學、正确而經濟地設計這些裝備,也是不少企業面臨的一個難題。

《焊接工裝夾具設計及應用》第3版内容反映了當前焊接工裝夾具及其他一些裝備的應用現狀,在第2版的基礎上增加了一些新内容,例如增加了機器人焊接工作站及典型工件的工裝夾具設計過程、工裝夾具防錯介紹,還有工裝夾具的設計管理、使用管理及維護保養;對機器人目前國内外發展情況作了補充,增加了點焊機器人基本知識。但從實際要求看,仍存在許多沒有回答的問題和欠缺,需待新的研究展開,并取得一定成果後再行增補。
《焊接工裝夾具設計及應用》注重内容的系統性和科學性,在重點介紹基本原理的同時,突出實用性;對應用于焊接生産中的工裝夾具實例進行分析,便于聯系實際,舉一反三,增強工程意識;采用現行國家标準和行業标準;每章末列有習題與思考題。


内容包括


焊件的定位原理及定位器設計;焊接工裝夾具特點及作用;焊接工裝夾具的動力裝置;焊接工裝夾具的設計方法;焊接變位機械,包括焊件變位機械、焊機變位機械、焊工變位機械的特點及應用;焊接機器人與焊件變位機械的特點、精度及控制要求等;典型焊接工裝夾具應用實例,包括汽車裝焊夾具、自動化焊接工裝等。第3版内容反映了當前焊接工裝夾具及其他一些裝備的應用現狀。增補了機器人焊接工作站及典型工件的工裝夾具設計過程、工裝夾具防錯介紹,還有工裝夾具的設計管理、使用管理及維護保養。對機器人目前國内外發展情況作了補充,增加了點焊機器人基本知識等内容。

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緒論
一、焊接機械裝備的作用與分類1
二、焊接工裝的作用2
三、焊接工裝的特點2
四、焊接機械裝備的設計原則和應注意的問題3
五、焊接工裝與焊接生産過程低成本機械化和自動化5

第一章焊件的定位原理及定位器設計
第一節焊件的定位原則10
一、六點定則原理10
二、焊件在夾具中的定位方法12
三、N-2-1定位原理12
第二節定位方法及定位器與夾具體14
一、基準的概念及分類14
二、定位基準的選擇原則14
三、平面定位15四、圓孔定位17
五、外圓柱面定位17
六、組合表面定位20
七、型面定位20
八、定位器21
九、夾具體24
第三節焊接工裝夾具定位方案的設計方法及步驟26
一、定位基準的确定26
二、定位器結構及布局的确定27
三、定位原理的應用27
四、确定定位器的材料及技術要求28
習題與思考題29

第二章焊接工裝夾具的結構分析
第一節對夾緊裝置的基本要求31
一、夾緊裝置的組成31
二、夾緊裝置的分類31
三、夾緊裝置的基本要求31
四、夾緊裝置的設計原則32
第二節焊件所需夾緊力的确定32
一、闆材焊接時夾緊力的确定32
二、梁式構件焊接時所需夾緊力的确定38
三、定位及夾緊符号的标注42
第三節手動夾緊機構44
一、手動夾緊機構的分類及特點44
二、楔塊夾緊機構51
三、螺旋夾緊機構54
四、圓偏心夾緊機構56
五、彈簧夾緊機構62
第四節複合夾緊機構63
一、杠杆夾緊機構63
二、杠杆-鉸鍊夾緊機構64
三、偏心輪-杠杆夾緊機構75
第五節柔性夾緊機構78
一、柔性夾具78
二、組合夾具79
三、專用夾具84
四、焊接專用組合夾具實例分析85
習題與思考題96

第三章焊接工裝夾具的動力裝置
第一節氣壓傳動裝置98
一、氣壓傳動裝置的特點98
二、氣缸的類型、出力計算及安裝方式99
第二節液壓傳動裝置104
一、液壓傳動裝置的特點104
二、液壓缸的類型、出力計算及安裝方式105
第三節氣動和液壓傳動裝置的選擇109
第四節磁力、真空夾緊裝置110
一、磁力夾緊裝置110
二、真空夾緊裝置112
第五節電動夾緊裝置113
習題與思考題117

第四章焊接工裝夾具的設計方法
第一節焊接工裝夾具的設計原則119
一、工藝性原則119
二、經濟性原則120
三、可靠性原則120
四、藝術性原則121
第二節焊接工裝夾具的設計步驟與内容122
一、焊接工裝夾具的設計步驟122
二、裝配及焊接夾具的設計内容124
三、焊接工裝夾具的設計通則126
第三節焊接工作站及工裝夾具的設計和使用127
一、前副車架焊接工作站簡介127
二、摩托車車架焊接工序及工裝夾具設計133
三、焊接工裝防錯140
四、焊接工裝設計管理150
五、焊接工裝夾具的使用要求151
六、焊接工裝夾具的檢修及使用管理151
習題與思考題152

第五章焊接變位機械
第一節概述154
一、焊接變位機械的分類154
二、焊接變位機械應具備的性能154
第二節焊件變位機械155
一、焊接變位機155
二、焊接滾輪架169
三、焊接翻轉機187
四、焊接回轉台192
第三節焊機變位機械194
一、焊接操作機194
二、電渣焊立架206
第四節焊工變位機械208
一、焊工升降台的分類與結構208
二、焊工升降台的驅動及主要參數214
習題與思考題215

第六章焊接機器人及其機械裝備
第一節焊接機器人217
一、焊接機器人概述217
二、弧焊機器人的組成及腕、臂部的傳動控制特征222
三、點焊機器人227
四、采用焊接機器人的注意事項230
五、焊接機器人專用夾具的設計232
第二節焊接機器人用的焊件變位機械233
一、焊件變位機械與焊接機器人的運動配合及精度233
二、焊接機器人用焊件變位機械的結構及傳動234
三、弧焊機器人焊接工裝夾具的特點與設計原則238
四、焊接機器人工作站應用240
習題與思考題243

第七章焊接工裝夾具實例
第一節汽車裝焊夾具245
一、汽車裝焊夾具的特點245
二、車門裝焊夾具245
三、車身裝焊夾具251
四、微型汽車車身制造焊接工藝中需注意的問題255
第二節自動化焊接工裝255
一、汽車消聲器縱縫自動化焊接工裝255
二、馬鞍埋弧自動焊機256
三、全位置管道自動焊機258
習題與思考題259

附錄
附錄1焊接夾具精度要求261
附錄2GB/T 198042005/ISO 13920:1996焊接結構的一般尺寸公差和形位公差261

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