第一篇：分析車身焊接夾具的設計規律論文

在我國的汽車研制以及生產過程中，焊裝過程、總裝過程以及涂裝過程都是其中非常關鍵的核心內容。在汽車焊接裝配的過程中，為了有效地保障車身的焊接質量，要對焊接夾具的質量進行有效的控制以及把關。作為焊接裝配的重要組成部分，焊接夾具的質量直接關系到汽車車身的具體形狀以及精度和尺寸。因此在汽車設計過程中我們要對汽車焊接夾具的設計以及生產質量給予足夠的重視。只有在汽車制造過程中有效地控制汽車夾具的質量和精度，才能夠保障汽車車身的制造質量，保障車身的最終精度要求和汽車的生產周期的控制。我國汽車行業中汽車車身的主要結構特點

在汽車車身制作過程中，我們通常采用的結構是由內外覆蓋件以及骨架件部分構成的。車身覆蓋件的鋼板厚度通常控制在0.8mm到1.2mm，骨架件的鋼板厚度控制在1.2mm 到2.5mm，在設計以及制作過程中上述的部件厚度是一個非常嚴峻的挑戰。

1.1 汽車車身的結構較為復雜，對于汽車車身的繪制以及造型有很大的難度

汽車車身構件都是薄板沖壓件，這些相關的零件多是拉延而成的多維曲面體，結構比較復雜，在裝焊成組件或殼體的時候，還需要考慮到車身造型，同時由于組件或殼體剛性的限制，給設計中的圖紙繪制和三維造型帶來難度。

1.2 汽車車身沒有很強的剛性，對于車身的形狀保持以及固定有很大的難度

薄板的加工工藝是沖壓，這種制造方法會造成產品剛性不足，和普通機械加工件對比剛性相差較大，這種過于柔韌的沖壓件不利于固定和保持形狀，因此設計焊接夾具必須保證工序件焊裝的要求，同時也需要保證整體焊接精度，滿足裝配的基本要求，這給焊接工作也帶來了困難。

1.3 在汽車車身的設計過程中利用三維特征會出現焊接尺寸標準的問題

汽車車身的焊接具有非常強的三維空間特征，而且三維跨度非常大，這給焊接夾具設計中的尺寸標注帶來了一定的困難。為保證夾具能符合要求，必須對車身進行空間坐標標注，為夾具的空間尺寸特征提供必要的參數。三維坐標標注非常困難，相應的精度要求也更高。根據實際生產經驗，部分焊接夾具的失誤就源自三維坐標的標定失誤。汽車車身在焊裝過程中焊接夾具的主要特點

2.1 汽車車身焊接夾具的主要結構特點

汽車焊接夾具的主要特點有兩個，首先是汽車焊接夾具的體積非常大，其次是汽車焊接夾具的結構較為復雜。在實際的設計以及生產過程中為了便于車身加工以及裝配，同時也有利于后期的使用維修等，我們通常采用焊接夾具分解的方式來進行設計以及生產。汽車焊接夾具在裝配過程中主要有三個基準裝配點。首先是左圍板基準;其次是右圍板基準，最后是底板基準。我們要在相關的平面上進行坐標線的設定，基準槽的設定，只有按照相應的坐標線基準以及基準槽進行裝配作業以及檢測，同時還要將每一個相關的分體部件組合起來，才是一個合格、達標的車身焊接夾具，才能夠在生產裝配過程中進行使用。

2.2 汽車車身焊接夾具的主要定位特點

在汽車焊接夾具中，定位元件的外形大多數是不規則的，因此在汽車焊接夾具中，標準件的使用少之又少，基本沒有應用的空間和條件。在焊接夾具的使用過程中，定位是一個非常重要的加工環節，我們要將被焊接的部件進行夾具定位，這樣能夠有效地保證各個部件之間不出現干涉情況。關于定位問題在設計過程中要求充分利用和挖掘各個元件在工作過程中的配合關系，在實際的使用過程中我們通常采用定位支撐進行定位。需要強調的一點是，如果在車身裝配的過程中對施工要求不高，可以在操作過程中不使用焊接夾具。

2.3 汽車車身焊接夾具的主要夾緊特點

在生產過程中，車身沖壓經常采用電阻焊接的方式。在點焊加壓的方向和加工件受力方向一致，同時保證焊接壓力不導致焊接件變形，在工件的定位基準以及裝配位置不受焊接壓力影響的情況下，我們可以忽略夾緊機構在加工過程中的作用。焊接的過程主要是針對兩個相鄰工件，這樣就說明夾緊點在加工過程中較多。這種情況下，電阻焊的焊接工藝應用會很大程度上提升焊接加工的加工效率，有利于裝卸時間的減少。在針對薄板進行夾緊操作的過程中，重點就是要準確地找到支撐點，這是由于沖壓件在受力的作用下，夾緊參數會出現變化，因此焊接夾具的夾緊要保障工件在加工過程中不出現變形問題。焊接夾具的夾緊器材的材質，我們通常使用碳鋼材質以及不銹鋼材質。這些材質的夾緊效果在實際的生產過程中較為明顯、可靠。汽車車身焊接夾具的主要設計規律

3.1 在焊接夾具的設計過程中要對精度進行有效的控制

在焊接夾具的設計過程中我們要對焊接夾具的精度進行有效的控制，主要分為了兩個方面。首先是要保障焊接夾具的精度標準在設計過程中得到有效的落實;其次是要保障設計提出的精度要求在裝配過程中能夠有效的實現。

3.2 在焊接夾具的設計過程中要遵循設計過程的六點定則

焊接夾具的設計六點定則主要就是要對六個方向的自由度進行有效的控制，我們在設計過程中要通過相鄰件的相互制約以及夾緊的定位來有效地控制運動自由度。在設計過程中要保障夾具的精度范圍在產品的裝配精度要求內。在定位面的選擇上要盡量選擇多面定位，保障焊接夾具的精度達到標準要求。

3.3 在焊接夾具的設計過程中要對分塊定位給予足夠的重視

在車身焊接夾具的設計過程中要充分的考量車身分塊定位問題，設計過程中遵循的設計原則主要有三點。首先是焊接裝配過程中要保障底板加強梁加工以及位置精度;其次是要對車身的前后兩個風窗口的裝配尺寸精度進行設計保障以及要求;最后是要對車身門洞的裝配尺寸進行設計保障。

3.4 在焊接夾具的設計過程中要對結構的夾緊設計給予足夠的重視

在汽車車身的夾具特征中，有兩個相同的特征，其中之一就是結構特點，另外一個是夾緊特征。我們在設計過程中必須要合理地利用上述兩個特征進行設計，這樣才能夠提升我們在設計過程中的工作效率。

第二篇：夾具設計論文

專用夾具設計 課題 論 文

學

校：合肥財經學院

班 級：

機電一體化2012級

學 生： 劉瀏

學號：201213250134

指導教師：王厚民老師

提交日期： 2014 年 10 月 7日

摘要

機械制造過程及檢測，檢驗中，都要使用大量的夾具。夾具是能夠使產品按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸等。

關鍵詞：專用夾具；立式銑床；槽、斜度；

目錄

緒論

1.1課題研究內容

1.2夾具發展現狀及發展方向 1.3研究目的及意義 夾具的分類及設計原則

2.1夾具概念

2.3機床夾具的分類

2.3銑床專用夾具設計原則

3.定位方案

3.2加緊方案

3.3對刀方案

3.4夾具體與定位鍵

4銑槽組合夾具

4.1槽系列組合夾具概念

4.2 組合夾具原件的分類和編號 4.3夾具設計總結

參考文獻

1緒 論

1.1本課題研究的內容

本課題主要是根據國內目前的機械制造行業的技術力量，結合現實工作中普通立式銑床在加工多樣化的批量產品中所遇到的困難與不足，進行研究、分析，并尋找最優良的銑床專業夾具。

1.2夾具發展現狀及發展方向 1.2.1夾具發展現狀

夾具最早出現在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發展成為門類齊全的工藝裝備。據有關部門統計表明，目前的中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85%左右。現代生產要求企業所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業都仍習慣于大量采用傳統的專業夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數以千計的專用夾具；另一方面，在多品種生產企業中，每隔2-3年就要更新50%--80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10%--20%左右。特別是近年來，數控機床、加工中心、柔性制造系統（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出新的要求：

1、能迅速、方便的促進新產品的投產，以縮短生產周期，降低生產成本；

2、能裝夾一組具有相似特征的工件； 3、能適用于精密加工的高精密機床夾具； 1.2.2現代機床夾具發展方向

現代機床夾具的發展方向主要表現為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。

（1）標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。

（2）精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。

（3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數控機床上，尤其在加工中心上出現了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發揮了數控機床的效率。1.3研究的目的及意義

夾具是能夠使產品按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸等。優良的專用機床夾具在保證工件各項加工精度要求、改善工人勞動條件、提高勞動生產率、降低生產成本、擴大機床工藝范圍、有效的安全生產、縮短新產品試制周期等方面有著顯著的經濟效益。槽類、孔類工件是常見的工程結構，提高槽類、孔類工件銑床夾具設計能力對加工行業具有重要的現實意義。

一個優良的機床專用夾具必須具備以下幾個主要特征：（1）保證工件加工精度

對于專用夾具本身來講，要確保工件的加工精度，首先要正確地選擇定位基準、定位方法和定位元件，必要時還需進行精度分析；另外還要注意夾具中其他零部件的結構對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。（2）提高生產效率

專用夾具的復雜程度應與生產綱領相適應，應盡量采用各種快速高效的裝夾機構，保證操作簡單、方便，縮短加工輔助時間，有效的提高生產效率。（3）工藝性好

專用夾具的結構應力求簡單、合理，便于加工、檢驗、裝配及維修等。專用夾具的制造屬于單件生產，當最終精度由調整或修配來保證時，夾具應設計成可以調整或修配的結構。夾具的分類及設計原則 2.1夾具概念

在機械制造工業中，為了達到保證產品質量，改善勞動條件，提高勞動生產條件提高勞動生產率及降低勞動成本的目的，在工藝過程中，除機床等設備外，還大量使用著各種工藝裝備。它包括：夾具、模具、刀具、輔助工具及測量工具等。因此，廣義的說，夾具是一種保證產品質量并便利和加速工藝過程的一種工藝裝備。不同的夾具，其結構形式、工作情況、設計原則都不同。但就其數量和在生產中所占的地位來說，應以“機床夾具”為首。所謂機床夾具，就是機床上所使用的一種輔助設備，用它來準確的確定工件與刀具的準確位置，即將工件的定位及加緊，以完成加工所需的相對運動。所以機床夾具是用以使工件準確定位和夾緊的機床附加裝置。

2.2機床夾具的分類 2.2.1 機床夾具的分類

機床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設計、制造和管理的方便，往往按某一屬性進行分類。第一，按夾具的通用特性分類 按這一分類方法，常用的夾具有通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和自動線夾具等五大類。它反映夾具在不同生產類型中的通用特性，因此是選擇夾具的主要依據。

（1）通用夾具 通用夾具是指結構、尺寸已規格化，且具有一定通用性的夾具，如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、中心架、電磁吸盤等。其特點是適用性強、不需調整或稍加調整即可裝夾一定形狀范圍內的各種工件。采用這類夾具可縮短生產準備周期，減少夾具品種，從而降低生產成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產率也較低，且較難裝夾形狀復雜的工件，故適用于單件小批量生產中。

（2）專用夾具 專用夾具是針對某一工件的某一工序的加工要求而專門設計和制造的夾具。其特點是針對性極強，沒有通用性。在產品相對穩定、批量較大的生產中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產率和加工精度。專用夾具的設計制造周期較長，隨著現代多品種及中、小批生產的發展，專用夾具在適應性和經濟性等方面已產生許多問題。

（3）可調夾具 可調夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。可調夾具在多品種、小批量生產中得到廣泛應用。

（4）組合夾具 組合夾具是一種模塊化的夾具，并已商品化。標準的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具，夾 具用畢即可拆卸，留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產準備周期，元件能重復多次使用，并具有可減少專用夾具數量等優點；因此組合夾具在單件、中小批多品種生產和數控加工中，是一種較經濟的夾具。

2.3銑床專用夾具的設計原則

（1）由于銑削過程不是連續切削，且加工余量較大，所以不但所需的切削力較大，而且切削力的大小及方向隨時都可能在變化，致使在銑削過程中產生振動。因此銑床夾具要有足夠的夾緊力，夾具結構要有足夠的剛性。

（2）為了提高銑床夾具的剛性，工件待加工的表面應盡量不超出工作臺，在確保夾具有足夠排屑空間的前提下，盡最降低夾具的高度，一般夾具高與寬之比為 1：1.25。

（3）對于以鑄、鍛件毛坯面定位的銑夾具，應以毛坯圖作為設計夾具的依據，以免對工件毛坯余量尺寸和形狀誤差、分型面或澆 冒口等問題因考慮不周而影響夾具的合理性和可靠性。拔叉部件銑直槽夾具設計

圖3-1所示拔叉零件，要求設計銑槽工序用的銑床夾具。根據工藝規程，在銑槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽寬14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度公差為0.08mm，槽側面與E面的距離12 ±0.2mm，槽底面與B面平行。

3.1定位方案 3.1.1六點定位原理

當工件在不受任何條件約束時，其位置是任意的不確定的。設工件為一理想的鋼體，并以一個空間直角坐標作為參照來觀察鋼體的位置變動。由理論力學可知，在空間處于自由狀態的鋼體，具有六個自由度，即沿著X、Y、Z三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸的轉動，如圖3-1拔叉零件圖所示。用X、Y、Z分別表示沿三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸轉動的自由度。六個自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務，就是要限制工件的自由度。在夾具中，用分別適當的與工件接觸的六個支撐點，來限制工件六個自由度的原理，稱為六點定位原理。

3.1.2應用定位原理幾種情況

（1）完全定位

工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。（2）部分定位 工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下，少于六個支撐點的定位稱為部分定位。在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝置，在生產中應用很多。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。

（3）過定位（重復定位）

①一般情況下，應該避免使用過定位。通常，過定位的結果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定位件）產生變形，所以在一般情況下，過定位是應該避免的。

②過定位亦可合理應用 雖然工件在夾具中定位，通常要避免產生“過定位”，但是在某些條件下，合理地采用“過定位”，反而可以獲得良好的效果。這對剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。

3.1.3確定要限制的自由度

按照加工要求，銑通槽時應限制五個自由度，即沿x軸移動的自由度不需要限制，但若在此方向設置一止推支撐，則可起到承受部分銑削力的作用，故可采用完全定位。

3.1.4定位方案選擇

有三中定位方案可供選擇：

方案I：工件已E面作為主要定位面，用支承板1和短銷2（與工件Ф26H7孔配合）限制工件五個自由度，另設置一防轉擋銷實現六點定位。為了提高工件的裝夾剛度，在C處加一輔助支承。方案II：工件以Ф26H7孔作為主要定位基面，用長銷3和支承釘4限制工件五個自由度，另設置一防轉擋銷實現六點定位。在C處也加一支承。

方案III：工件以Ф26H7孔為主要定位基面，用長銷3和長條支承板5限制兩個自由度，限制工件六個自由度，其中繞z軸轉動的自由度被重復限制了，另設置一防擋銷。在C處也加一輔助支承。

比較以上三種方案，方案I中工件繞x軸轉動的自由度由E面限制，定位基準與設計基準不重合，不利于保證槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度。方案II中雖然定位基準與設計基準重合，槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度要求保證，但這種定位方式不利于工件的夾緊。由于輔助支承是在工件夾緊后才起作用，而施加夾緊力P時，支承釘4的面積太小，工件極易歪斜變形，夾緊也不可靠。方案III中雖是過定位，但若在工件加工工藝方案中，安排Ф26H7孔與E面在一次裝夾中加工，使Ф26H7孔與E面有較高的垂直度，則過定位的影響甚小。在對工件施加夾緊力P時，工件的變形也很小，且定位基準與設計基準重合。綜上所述，方案III較好。

計算定位誤差: 除槽寬14H11由銑刀保證外，本夾具要保證槽側面與E面的距離及槽的中心平面與Ф25H7孔軸線的垂直度，其它要求未注公差，因此只需計算上述兩項加工要求的定位誤： 3.2夾緊方案

根據工件夾緊的原則，除施加夾緊力外，還應在靠近加工面處增加一夾緊力，用螺母與開口墊圈夾壓在工件圓柱的左端面，而對著支撐板的夾緊機構可采用鉤形壓板，使結構緊湊，操作方便。3.3對刀方案

加工槽的銑刀需兩個方向對刀，故應采用直角對刀塊。3.4夾具體與定位鍵

為保證工件在工作臺上安裝穩定，應按照夾具體的高寬比不大于1.25的原則確定其寬度，并在兩端設置耳座，以便固定。為了使夾具在機床工作臺的位置準確及保證槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度要求，夾具體底面應設置定位鍵，定位鍵的側面應與長銷的軸心線垂直。4 銑槽組合夾具 4.1槽系列組合夾具概念

組合夾具的應用范圍十分的廣泛。它最適合于品種多、產品變化快、新產品試制和單件小批生產等場合，在批量生產也可以利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具，以滿足生產要求。用組合夾具元件可以組裝成各類機床夾具。數控機床和柔性制造單元的出現，更加推動了組合夾具技術的進步，擴大了組合夾具的應用范圍。

使用組合夾具，工件輪廓尺寸在一定范圍內不受形狀的限制。我國的槽系列組合夾具可以滿足普通機械制造廠的大部分零件的加工，其中6mm、8mm槽系列組合夾具主要適用于儀表制造行業的小型零件的加工。適用于各系列組合夾具的工件范圍見表4.1。

表4-1 各系列組合夾具的適用范圍

組合夾具元件的系列

可加工工件的最大外輪廓尺寸（mm）6mm系列，8mm系列

500×250×250 12mm系列

1500×1000×500 16mm系列

2500×2500×1000 應當指出，由于組合夾具有很大的機動性和靈活性，表4-1中所介紹的可加工工件的最大輪廓尺寸，僅是一般情況下的參考數據，通過熟練的組合技術，可用小尺寸系列的元件組裝成更大尺寸工件的組合夾具。此外，不同系列的組合夾具元件還可以通過過渡 元件共同組裝在一套組合夾具上，以達到縮小組合夾具尺寸和減輕組合夾具重量的目的。

4.2組合夾具元件的分類和編號

我國目前生產和使用的組合夾具多是槽系列的組合夾具，其元件間以鍵和鍵槽定位。用孔和圓銷定位的組合夾具稱為孔系列組合夾具，目前生產中亦有應用。下面主要介紹槽系列組合夾具元件。

根據連接螺栓直徑、支承截面尺寸和定位鍵槽尺寸，槽系列組合夾具分為三種：

1.16mm槽系列組合夾具，又稱大型組合夾具，用“D”表示。2.12mm槽系列組合夾具，又稱中型組合夾具，用“Z”表示

3.8mm和6mm槽系列組合夾具，又稱小型夾具，用“X”表示。

組合夾具元件的分類，主要根據元件的結構、形狀和用途而劃分的。按其用途不同，可分為八大類，參見表4.2。另有一類是組合夾具組裝工具和輔具。分別用表4-2表示。4.3夾具設計

毛坯為鑄造件，且對毛坯的結構工藝有一定的要求，其材料是HT200，生產類型為中批量生產，具體要求如下：

1).鑄件的壁厚要均勻，不應有較大的截面變化。2).鑄件的選材要合理，以便于鑄造。3).要設計合理的起模斜度，便于起模。4).鑄件要有圓角，不得出現尖角棱角等。

基面選擇是工藝規程設計的重要工作之一。基面選擇的正確與合理是加工質質量得到保證，生產率得以提高。6 總結

基于以上工作所建立的基于機床夾具的設計，可以給機床夾具設人員在對夾具進行設計時作為參考，避開繁瑣的建模工作，從而大大提高設計人員的工作效率，減少設計人員的工作量和勞動強度，縮短夾具的設計和開發周期，減少夾具設計中的成本費用，加快產品的更新速度。同時應用人機交互方法可以避免不必要的疏忽和錯誤，能在短時間內尋求最優設計結果，從而加快了設計速度，提高到了設計質量。

由于設計時間有限，該設計中的疏忽和缺陷在所難免，夾具設計中依然存在許多漏洞和不足之處，因此，在以后還需對該設計進行必要的修補和完善工作，望廣大同行多多批評、指正。參考文獻

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第三篇：汽車車身焊接工藝設計教案

綿陽理工學院汽車工程培訓

淺析汽車車身的焊接工藝設計

在 汽車廠中，焊接生產線相對于涂裝線和總裝線來說，剛性強，多品種車型的通用性差，每更新換代一種車型，均需要更新車間大量專用設備和生產工藝。焊接工藝設 計可以稱得上是焊接生產線的“靈魂”，涉及的專業知識較多，如機械化、電控、非標設備、建筑、結構、水道、暖通、動力、電氣、計算機、環保和通訊等，從宏 觀上決定車間的工藝水平、物流、投資和預留發展，具體決定著生產線的工藝設備種類和數量、夾具形式、物流工位器具形式、機械化輸送方式及控制模式等。因 此，焊接工藝設計在焊接生產線的開發中占有舉足輕重的地位，是產生高性價比焊接生產線的關鍵。

1、車身焊接工藝設計的前提條件 1.1產品資料

a.產品的數學模型（簡 稱數模）。在汽車制造行業中，一般情況下用UG,Catia,ProE等三維軟件均能打開數模（如圖1），并在其中獲取數據或進行深人的工作。在工藝設計 過程中，將所有數模裝配在一起就構成了一個整車數模，從數模中可以獲得零部件的結構尺寸、位置關系。由數模還可以生成整車、分總成、沖壓件的各種視圖（包 括軸測圖），以及可以輸出剖面圖。

b.全套產品圖紙。

c.樣車、樣件（包括整車車身總成、各大總成、分總成和沖壓件）。

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d.產品零部件明細表（包括各部件的名稱、編號，沖壓件的名稱、編號、數量，標準件的規格、數量）。

工藝設計時，業主必須提供上述a、b、c中至少1項，d項可以從前3項中分析出來，正常狀態下d項（如圖2）早在汽車設計結束時就已經確定了。如果僅提供b項，那么需要增加大量的車身拆解、分析工作。

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1.2工廠設計的參數

工廠設計的參數包括以下幾方面： a.生產綱領即年產量；

b.年時基數即生產班次、生產線的利用率等；

c.生產線的自動化程度（機器人＋自動焊鉗焊點數／全車身焊點數x 100%=自動化率）；

d.生產線的工藝水平要求（如主要設備選用原則、生產線的輸送方式，電氣控制水平等）；

e.各種材料、外購件的選用原則（如型材、控制元件、氣動元件、電機、減速器）； f.各種公用動力介質的供應方式、能力、品質等參數，建廠所在地的環境狀況如溫度、濕度等；

g.當生產線布置在原有廠房內時，應收集原有房的土建、公用有關資料，如廠房柱頂標高、屋架承載能力、電力和動力介質的余富程度等。

2、工藝分析 2.1工藝線路分析

根據業主提供的產品資料進行產品工藝線路分析（如業主僅提供樣車及樣件則需經過樣車分析→樣車拆解→樣車測量→樣車再裝配過程），完成裝焊工藝線路圖或爆炸圖設計。

2.1.1產品分塊

同類型車身的分塊基本相 同（一般車身均由地板、側圍、前／后圍、門、頂蓋等大總成組成），但各總成之間的連接方式及順序往往有較大區別，合理的分塊才能保

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證車身的裝配和焊接。例 如，解放平頭駕駛室的裝配順序就比較特殊，先形成側后圍焊接總成（左／右側圍與后圍形成焊接總成），而后形成駕駛室總成。

2.1.2確定基準

整個車身的設計、制造、檢驗均建立在同一坐標系上，在車身設計時一般已經考慮到裝配、焊接、總裝配和搬運過程中所需的基準（孔、面），車身裝焊的整個過程必須建立在一定的基準上 才能保證整車的幾何形狀和尺寸，同時這些基準也是夾具設計、制造、調整、檢測和維修的基準。確定基準時應注意以下幾個方面：

a.基準的統一性，在焊接過程中基準是逐步傳遞的； b.基準應便于測量；

c.基準應保證零件的準確定位； d.基準應考慮便于焊接操作。

2.1.3確定車身裝配的幾何精度及檢測的基準面

幾何基準是零件或部件的某個明顯部位，用來確定該零部件在X,Y,Z坐標系統內的理論位置；準確的部件基準位置用以保證裝配的幾何形狀的準確性，因此基準位置對裝配工作非常重要，在研究焊接過程之前需要仔細分析部件的基準，必須與用戶一起完成幾何形狀的分析，由用戶確定其基準位置、或由設計人員確定后再取得用戶同意。

為了使這些基準能一直保持準確，在夾具制造與安裝調試過程中必須嚴格控制以下幾方面。a.在制造焊裝夾具時進行調整（檢測）；b.在生產時，對裝配好的部件的最后幾何尺寸進行校核；C．在維修裝焊夾具時進行檢測。

2.1.4確定裝配順序

車身的每個沖壓件、分總成和總成都是按照嚴格的順序進行組裝、焊接從而完成整個車身焊接的，每個零件的裝配順序必須保證能完成全部焊接工作且便于焊接。

2.1.5焊點分析

表明焊點的主要參數（焊點的數量、位置、幅度、重要程度）是產品設計時決定的，但目前部分業主僅提供產品數模而沒有產品圖紙。這時，焊點的主要參數需要工藝設計人員確定。

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2.1.5.1定形焊點的確定

相對復雜的工件之間的焊 接，往往需經過組裝、補焊的過程完成。在組裝工位，由于生產節拍限制、設備數量布置空間需要和夾具有效空間占用等原因，不可能完成全部焊接工作，但必須完 成部分焊點，這些焊點應能保證工件離開夾具時的形狀尺寸，這部分焊點稱為定形焊點，一般情況下定形焊點占總焊接點數的1/3左右。

2.1.5.2焊點分組

車身每個總成上都要完成許多焊點，在編制工藝時必須對焊點進行分組，即將1把焊鉗在1個工作節拍內完成的焊點分為1個焊點組。

2.1.5.3焊鉗初步選型

焊點分組工作完成后即可進行焊鉗選型，確定焊點組的數量即焊鉗的最小數量，根據工件的形狀及尺寸確定焊鉗的形式（X 形,C形）及喉深、開檔、行程、電極形狀，焊鉗的吊掛形式（橫吊、縱吊、轉環）根據焊點位置和操作位置確定。焊鉗型號的確定要在夾具總圖設計完成之后，根 據選定的焊鉗制造商提供的型譜進行焊鉗型號的選擇，對于在型譜中找不到合適焊鉗焊接的焊點，需要重新設計焊鉗與之匹配。2.2編制工藝過程卡

在具備前提條件下，經過工藝分析，就可以開始編制裝焊工藝過程卡。工藝過程卡是裝焊線設計、制造和調試整個過程的指導性文件，是裝焊線全部工作的基礎，裝焊工藝過程卡的編制深度和質量對裝焊線設計、制造。調試整個過程的質量甚至成敗起決定性作用。2.2.1生產節拍

一般生產節拍可按式（1)計算：

T節＝全年工作日x每日班次x每班工時xK1 x K2/年綱領（1）式中，K1 為工時利用率，一般取 0.9；K2為設備利用率，一般取0.8-0.9。

2.2.2工位設置及工位生產周期

工位是構成生產線的基本 單元，工位生產周期必須小于或等于生產線節拍。工位生產周期是從待焊接零部件上料（裝件）開始到完成本工位全部作業并將工件取出的整個過程時間，同時應考 慮工時利用率及設備利用率。工位生產周期與操作工人的熟練程度有很大關系，一般準確的工位生產周期需由實測確定，工藝設計舊寸應使所有工位的工位生產周期 盡可能相等并接近生產節拍。

2.2.3工作密度

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工作密度是指一個工位上設置的焊接設備數量及操作工人數量，主要由工件外形尺寸、焊接工藝方法和焊接工作量決定。

a.按工件外形尺寸決定工作密度。

外形尺寸小于1000 mmxl 500 mm，工作密度取1；外形尺寸小于2 000 mmxl 500 mm，工作密度取1-2；外形尺寸小于3 000 mmx 1500 mm，工作密度取2-3；外形尺寸小于6 000 mmx 1 500 mm，工作密度取3-4.b.按照焊接工作量和生產節拍確定工作密度。2.2.4工時定額估算

工時定額＝焊接工作時間＋輔助工作時間

每一工位或工序的時間定額一般由裝件、夾具動作夾緊、焊接、松開夾具和將工件送至下一工位的時間累計構成，也可用焊接時間放大而得出，即概算定額，工序時間定額（工時）＝焊接工作量÷焊接速度xK。

以下是幾種焊接方法焊接速度的一般狀況估算值，其焊接速度與焊點及焊縫的間距、分布、焊鉗及焊槍的接近性、工人操作難易程度等有一定的關系，故僅供工藝編制參考。a.手工焊鉗點焊15點/min;b．機械手焊鉗點焊20點/min;c.C02半自動焊300 mm/min;d.機械手C02自動焊400 mm/min;e.螺柱焊（手工8 個/min;f.凸焊螺母（手工）3個/min;g.銅釬焊100 mm/min。

2.2:5工藝卡的內容

a.焊件（總成或合件）簡圖一般為軸測圖（立體圖），圖中：應標出進入裝配沖壓零件的名稱、圖號及數量；同時要標出焊點的位置、數量，甚至施焊的順序；各種標準件如螺母、螺柱、支架等位置、數量及焊接方法。b二工藝過程描述：從工件（零、合件）的裝入、定位夾緊、焊接及焊后將合件送往下工序的整個過程，按先后順序既簡單又全面的描述。

c.工序所采用的夾具、設備、輔具及工具的名稱、編號及數量作定性及定量分析。

d.給出工序的時間定額，甚至分每一工步給出，而工時的確定有如下幾種方法：憑經驗；采用人工模仿，秒表測定；計算機仿真。

2.2.6工藝卡的格式

工藝卡格式見焊接工藝卡附表（如表1）。

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2.2.7工藝卡編制的工作量

以三廂轎車為例估算：簡圖約100張，工藝卡約200張，需要3個有經驗的能夠獨立工作的技術人員花兩個月的時間完成。

3、工藝設計

工藝設計是焊接生產線設計的基礎，其他專業（機械化、非標設備、土建、公用、電控）設計均以工藝設計文件為指導，工藝設計文件的深度必須滿足相關專業的設計需要。工藝設計文件一般包括以下內容。

3.1工藝設備安裝圖

標明工藝設備安裝位置、設備外形、編號，原材料、半成品、成品存放地及通道，工人操作位置，預留面積（如果有），起重設備質量、跨度、軌道線，機械化運輸懸

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鏈、單軌等的范圍軌跡，水、電、氣供應點及局部通風位置的坐標等。

3.2設備明細表 3.3焊機、時控箱布置圖

表示焊機、時控箱及相關設備的型號、數量、安裝位置、安裝方式、接管尺寸等內容，供公用各專業設計支管線和焊機、時控箱安裝時使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝設備安裝圖中表示。

3.4焊鉗、平衡器布置圖

表示焊鉗、平衡器的型號、數量、安裝位置、吊掛方式，供焊鉗安裝使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝平面圖中表示。

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3.5滑軌、滑車布置圖

表示滑軌型號、長度位置，滑車形式、尺寸、位置、數量，供機械化專業設計滑軌、滑車安裝圖使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝設備安裝圖中表示。

3.6標準設備訂貨任務書 3.7非標設備設計任務書

說明對機械化運輸方式的要求，與機械化相關的吊掛要求，設備長、寬、高及其技術要求，工藝參數，最大工件尺寸、面積和質量等。

3.8夾具設計任務書

夾具設計任務書（如圖3）是夾具設計的指導文件，也是夾具最終驗收的依據，所以夾具任務書一定要得到甲方的認可并簽字。

3.8.1編制的前提條件

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a.已編好的工藝卡，認為確實可行并得到用戶的認可。

b.按合同與業主商定的技術條件，如手動或氣動，外購件的來源等。3.8.2編制步驟

a.根據工藝卡了解裝配順序、焊接順序、焊鉗類型、操作位置來確定工件的位置，以及工作臺面的高度，同時確定臺面是固定或是可旋轉（水平或垂直），是否需要帶舉升取件的裝置。

b.確定進人裝配的零部件定位及夾緊點，并表示出來，給出序號。c.確定定位銷及支承夾緊器的形式，并將斷面圖畫出。d.確定測量點及計算出其數據（理論數據）。3.9檢具設計任務書 3.10工位器具設計任務書

工位器具設計任務書是工位器具設計的指導文件，也是工位器具最終驗收的依據；工位器具任務書必須符合設計深度要求，必須經業主簽字確認后方可進行工位器具設計。說明放置工件的名稱、編號、數量，工件放置形式、運輸形式，必要時畫出簡圖及注明尺寸。

3.11公用管道司令圖

用以指導廠房管線設計的管線總體布置：規劃圖，避免管線之間或管線與建筑物／構筑物之間直接相碰或不滿足規定的安全距離要求。

3.12車間土建資料 3.13 車間公用資料

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4、工藝設計的主要注意事項

a.汽車車身在裝焊過程中，合理分塊非常重要，而車身總成的分塊大體相同，但往往對頭接縫處有所變化，要認真分析。分塊決定夾具的套數、工藝流程，是工藝設計的第一步。

b.工藝設計不能只顧眼前，應該遠近結合、滾動發展，做到近期合理、遠期可行。c.要充分考慮混線生產的可能性，在夾具設計任務書和工藝設備選型上盡可能柔性化。

d.生產方式盡可能精益，盡量減少在制品存放，大型外覆蓋件的物流盡量短；靈活布局車間內的各條生產線，使各生產線之間工件輸送及與其他車間的銜接盡量短捷、順暢，提高生產效率。

e.生產線的布置要考慮空中機械化運輸設備和水、電、氣管線布置流暢。f.小件生產盡量集中布置，提高設備利用率。按照工藝流程在線旁布置小件的模式，從節約成本的角度看是不可取的。

g.焊鉗的選型不容易做好，在焊接生產線調試過程中更換5%的焊鉗是比較低的，故需要進行三維焊鉗與夾具的焊接過程動態模擬，提高選型準確性。

h.有條件的項目建議應用數字化工廠軟件虛擬焊接車間，將以往設計中不宜發現的問題經過計算機仿真，較早地被發現和解決，提高設計方案、圖紙的準確性和節拍平衡。

i: 工藝設計不能脫離生產管理系統，計算機系統在那些工位取得生產信息，就要求在設備定貨技術任務書明確功能及接口條件。

5、結束語

焊接工藝設計涉及的知識 領域寬，受到制約同樣比較多，比如產品系列、用戶觀

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念、工藝水平、質量精度要求、周邊物流狀況、投資限制、原有廠房及廠區等，因此要求工藝設計人員見多識 廣。生產線技術水平和自動化率不是越高越好，也不是生產線投資越低越好，在保證產品質量的前提下，高性價比的焊接生產線是工藝設計永恒的追求目標。隨著我 國汽車行業自主品牌的不斷增加，焊接工藝設計也必實現由國外設計多而轉變成國內設計多，將會有更多的自主品牌焊接生產線得到廣泛應用。

——四川綿陽理工學院

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第四篇：焊接工裝夾具設計說明書要點范文

課 程 設 計

課程名稱：

焊接工藝與工裝課程設計

設計題目： “長江750B摩托車”側停支架焊接工藝與工裝設計

班級：

學號： 指導教師(簽名)： 專業： 焊接技術與工程 姓名： 評分：

2013 年 1 月 18 日

長江750摩托車”側停支架焊接工藝與工裝設計

學生姓名： 班級： 指導老師：

摘要：在“長江750B摩托車側停支架”的焊接中，焊接的夾具在施焊的過程中必不可少，良好的焊接夾具可以保證焊接尺寸的準確性，保證焊接過程的快速穩定，以保證零件和產品的質量，并以提高生產效率。焊接工裝設計是生產準備工作的重要內容之一，也是焊接生產工藝設計的主要任務之一，焊接工裝夾具就是將焊件準確定位和可靠夾緊，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。在現代焊接生產中積極推廣和使用與產品結構相適應的工裝夾具，對提高產品質量，減輕工人的勞動強度，加速焊接生產實現機械化、自動化進程等方面起著非常重要的作用。

關鍵詞：焊接；設計；側停支架

目 錄 序言....................................................................................................................................................................1

1.1 焊接工裝夾具的運用..................................................................................................................................1 1.2 焊接工裝夾具設計的基本要求................................................................................................................1 夾具設計任務.............................................................................................................................................3

2.1 焊接產品（復合件）“長江750B摩托車側停支架”的產品圖.....................................................3 2.2 焊接產品“側停支架”連接的重點技術要求分析............................................................................3 側停支架焊接組合裝焊夾具裝焊方案.....................................................................................4 4 主要零件設計的說明............................................................................................................................4

4.1 底板..................................................................................................................................................................4 4.2 插銷機構.........................................................................................................................................................4 4.3 螺旋夾緊機構................................................................................................................................................4 4.4 V型塊..............................................................................................................................................................5 4.5 鉤形夾管器....................................................................................................................................................6 4.6 非標準主要零件的設計..............................................................................................................................6 夾具的裝配...................................................................................................................................................6

5.1 夾具的操作步驟...........................................................................................................................................6 5.2 夾具使用注意事項.......................................................................................................................................7 本次課程設計小結..................................................................................................................................7 參考文獻.................................................................................................................................................................9 致 謝...............................................................................................................................................................10 附 錄 A 工藝規程路線單...........................................................................................................................11 附 錄 B 焊接工藝規程................................................................................................................................12 序言

1.1 焊接工裝夾具的運用

在機械加工、產品檢驗、裝配和焊接等工藝過程中，使用這大量的工藝設備，簡稱焊接工裝，用以安裝加工的對象，使之占有正確的位置，以保證零件和產品的質量，并以提高生產效率。

焊接工裝設計是生產準備工作的重要內容之一，也是焊接生產工藝設計的主要任務之一，對于汽車，摩托車和飛機制造業等，不夸張的說，沒有焊接工裝就沒有產品。

焊接工裝夾具的主要作用有以下幾個方面：

（1）提高焊接制品的精度，保證其質量。

（2）降低生產成品，提高勞動率。

（3）勞動強度減輕，保證安全生產。使工件處于最佳的施焊部位，焊接速度得以提高。

（4）準確、可靠的定位和夾緊，減小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可換性。

（5）易于實現焊接結構的生產機械化和自動化的綜合發展。

1.2 焊接工裝夾具設計的基本要求

Ⅰ 使用目的和效果

（1）夾具的主要目的是為了將工件快速、準確地定位以及適合的支撐、維持，使在同一夾具上生產的所有工件都固定在特定的范圍內，保證產品的精密性和互換性。

（2）使用夾具可以在各種加工、組裝等工作當中減少工作時間，進行高效率的工作。（3）可以將復雜的工作單一化，提高經濟效益，將只有熟練工完成的工作，完 全可以由未熟練工來完成。

Ⅱ 焊接工裝夾具的種類

夾具的種類可大致分為裝配用夾具，加工用夾具，檢查用夾具等。裝配用夾具 作為把單件通過結合，連接，焊接等方法裝配為完制品的夾具，需滿足以下條件：

（1）工件的取放要容易。

（2）所有的工作盡量在夾具夾緊的狀態下完成。（3）工作條件要選擇最方便的位置進行。（4）零件要固定在正確的位置。

（5）焊接的情況，要求俯視工作姿勢的作業性，一般可分為機械裝配夾具，焊接夾具，用粘合劑的裝配夾具等。Ⅲ 焊接工裝夾具的使用要求 ① 具有足夠的強度和剛度。

② 結構簡單、輕便，在保證強度和剛度前提下結構盡可能簡單緊湊，體積小、質量輕和便于工件裝卸。

③ 安裝穩定牢靠。

④ 結構的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗。⑤ 尺寸要穩定且具有一定精度。⑥ 清理方便。

Ⅳ 焊接工裝夾具的裝配要求

(1)需要保證基面與夾具體橫向中心線垂直。

（2）定位和夾緊，撐桿的擋板、螺旋夾緊器件裝配到夾具體上時，需要保證基面與夾具體橫向中心線平行；定位和夾緊管，插銷機構、快撤式螺旋夾緊器件裝配到夾具體上時，需要保證其中心線與夾具體橫向中心線垂直。

（3）定位和夾緊，發動機襯管兩件的插銷機構、快撤式螺旋夾緊器件的裝配，裝上螺釘，配做銷釘孔并由銷釘保證插銷機構和快撤式螺旋夾緊器件中心線與擋銷基面的距離和公差。

（4）定位和夾緊序，撐桿的擋板、螺旋夾緊器件的裝配，裝上螺釘，配做銷釘孔并由銷釘保證擋板和螺旋夾緊器件右端面與擋銷基面的距離。

（5）裝上彈簧、壓板等其他零件，完成整個裝配。Ⅴ 夾具設計的基本要求

（1）工裝夾具應具備足夠的強度和剛度。夾具在生產中投入使用時要承受多種力度的作用，所以工裝夾具應具備足夠的強度和剛度。

（2）夾緊的可靠性。夾緊時不能破壞工件的定位位置和保證產品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件松動滑移，又不使工件的拘束度過大而產生較大的拘束應力。

（3）焊接操作的靈活性。使用夾具生產應保證足夠的裝焊空間，使操作人員有良好的視野和操作環境，使焊接生產的全過程處于穩定的工作狀態。

（4）便于焊件的裝卸。操作時應考慮制品在裝配定位焊或焊接后能順利的從夾具中取出，還要制品在翻轉或吊運使不受損害。

（5）良好的工藝性。所設計的夾具應便于制造、安裝和操作，便于檢驗、維修和更換易損零件。設計時還要考慮車間現有的夾緊動力源、吊裝能力及安裝場地等因素，降低夾具制造成本。夾具設計任務

2.1 焊接產品（復合件）“長江750B摩托車側停支架”的產品圖

側停支架焊接組合由撥桿、撐桿、彈簧掛耳和側停支架轉軸構成；側停支架轉軸的材料是35鍛件鋼板，撥桿的材料是20-9鋼板，彈簧掛耳的材料是鋼板20-7；側停支架焊接組合的總體設計尺寸大約是460×260×25。附“側停支架焊接組合”產品圖：

圖1左后連接盒

2.2 焊接產品“側停支架”連接的重點技術要求分析

1、公差要求

（1）彈簧掛耳與撥桿之間的尺寸要求；

（2）左圓孔與撥桿中心線之間的尺寸要求為2500-0.40；

2、焊接要求

（1）撐桿與左端部帶圓孔零件有圓形的封閉角焊縫；（2）撐桿與彈簧掛耳的連接處有一條圓形的封閉角焊縫；（3）撐桿與撥桿兩邊有兩條封直線焊縫。側停支架焊接組合裝焊夾具裝焊方案

主焊件“側停支架”用底座板和鉤形夾管器定位。底座板限制了側停支架向下方向的平動自由度，鉤形夾管器限制了側停支向上和前后方向的平動自由度，插銷機構體限制了側停支架左右方向的平動自由度，螺旋夾緊器件限制了前后方向的轉動自由度，共限制了6個自由度。

彈簧掛耳與撐桿之間螺旋夾緊機構夾緊；撐桿、撥桿用V型塊及鉤形夾管器夾緊固定；側停支架轉軸用插銷機構固定位置。

裝焊夾具采用夾具體，在夾具體上裝上定位和夾緊側停支架轉軸、螺旋夾緊器件、V型塊和撐桿后的插銷機構。“側停支架焊接組合”裝焊夾具結構見裝配圖。

由焊接件產品圖中看出，撥桿、側停支架轉軸和彈簧掛耳分別與撐桿進行焊接。撐桿為主焊零件同時也是主體件，由墊板和V型塊定位。裝焊方案初擬為先焊接左端部，在焊接右端部的撥桿與撐桿處的焊縫，最后焊接彈簧掛耳與撐桿之間的焊縫。

4主要零件設計的說明

4.1 底板

考慮到對V型塊和鉤形夾管器等組件的定位，在支架座上增加了螺紋孔和插銷孔做定位作用；考慮到快速并順利取出焊件綜合考慮了結構合理性選擇底板制造方法為鑄造方式；考慮到定位的精確度，要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作。考慮到定位銷釘需垂直取出焊件才能保證順利脫離焊件，在設計底板的時候充分的考慮到了其長度的相關參數。

底板原材料，底板材料選擇HT200，其剛度好，易機械加工且價格相對低廉，長度為460mm，寬度為260mm，厚度為25mm(見圖紙J094001),下料時以設計尺寸為依據，盡量減少加工余量，時效強化處理。

4.2 插銷機構

插銷機構主體作為插銷的支座，主要用于支架的定位和夾緊，考慮到支架和左合蓋之間距離小，尺寸精度要求高，將支架座和左合蓋擋板座以及消聲器左支承做成一體；并且為了保證發支架圓孔的中心線的距離和平行度將在設計一體的擋板插銷主體的插銷孔時要求兩孔中心線的距離和平行度。

4.3 螺旋夾緊機構

螺旋夾緊機構是指螺旋副與其他元件（壓板、墊片、螺釘等）相結合，對工件實施夾緊的機構。螺旋夾緊機構在生產中使用極為普遍。螺旋夾緊機構結構簡單，夾緊行程大，且自鎖性能好，增力比大，是手動夾緊中用的最多的一種夾緊機構。常用的夾緊形式有：單個螺旋夾緊機構、螺旋壓板夾緊機構。

工件裝入后推動手柄使螺母套筒連同螺栓快速接近工件；轉動手柄使定位銷進入螺母套筒的圓周槽內，螺母不能軸向移動，再旋轉螺栓便可夾緊工件；卸下焊件時，只要稍松螺栓，再用手柄轉動螺母套筒使銷釘進入螺母套筒外圓的直槽位置，撤回螺栓，取出焊件。

螺旋夾緊機構結構簡單，夾緊可靠，由于螺旋升角很小，所以擴力作用比斜楔大，并能可靠自鎖，在機床夾具中得到廣泛應用。

圖2 V型塊示意草圖

4.4 V型塊

V型塊的用途：用于軸類檢驗，校正，劃線，還可用于檢驗工件垂直度，平行度。精密軸類零件的檢測、劃線、定儀及機械加工中的裝夾。V型塊的承載是指V型塊單位面積承受的重量后，V型塊的變形撓度。為了便于理解，我們可以看作V型塊放好工件后，在不影響正常使用的情況下，V型塊所能夠承受的壓力。

圖3 V型塊示意草圖

4.5 鉤形夾管器

鉤型正壓夾管器支座，此支座是定位固定“長江750B摩托車”側停支架。在設計時，鉤型正壓夾管器支座上部正好有V形塊支撐，選用B型鉤型正壓夾管器，支座底部長55mm、寬90mm、厚度為10mm、總高度60mm，材料選Q235；為使支座固定在夾具體上，打通孔Ф10mm方便螺栓（GB5782—86M10）穿過；為使Q235的鉤裝配在鉤型正壓夾管器支座，在支座上打孔Ф6mm用于圓柱銷連接Q235的鉤（型號HB2497-52）和鉤型正壓夾管器支座；同時注意支座V型面，支座底部和圓孔內部的表面粗糙度。

圖4 鉤形夾管器

4.6 非標準主要零件的設計

在焊接工裝夾具中，非標準零件占主導地位，由于被焊接的工件往往是不規 則的，此外焊件在焊接式采取的焊接方法方位不相同，直接導致在設計焊裝夾具 時必須充分考慮焊件的要求。在夾具中，非標準零件的設計也須遵循實用性、可 靠性、工藝性和經濟性等原則，盡量避免設計復雜的非標準零件。夾具的裝配

5.1 夾具的操作步驟

（1）將V型塊按照側停支架焊接組合圖將其放置于底板上，由底板將其固定在地板上定位。（2）然后將撐桿放在V型塊上放置好位置。（3）用鉤形夾管器將撐桿固定好

（4）將左側的側停支架轉軸固定在墊板上，并用插銷機構將其固定好。（5）將撥桿放置在V型塊和鉤形夾管器的組合位置中，并固定好位置。

（6）將彈簧掛耳放置在V型塊和鉤形夾管器的組合位置中，固定好，再通過螺旋夾緊器夾緊彈簧掛耳。

5.2 夾具使用注意事項

（1）如果擋銷磨損超差，可以進行打磨修復；如果擋板、插銷、定位錐頭銷磨損超差，可以重新組裝，錯開磨損部位后繼續使用。

（2）使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置。（3）按規范順序組裝和拆卸。（4）使用后需要涂防繡油。

（5）定位好中心線與中心線之間的距離和公差，保證撥桿中心線和左端面的距離。（6）定位撐架和側停支架左端面的距離、撐桿與螺旋夾緊器件的裝配，裝上螺釘的距離。配做銷釘孔并由銷釘保證插銷機構和螺旋夾緊器件右邊中心線與左端基面的距離和公差。（7）插銷裝配到底板上時，需要保證基面與夾具體橫向中心線垂直；裝上銷釘等其他零件，完成整個裝配。本次課程設計小結、體會及建議

這次專業課程設計歷時2周，理論聯系實際的能力還急需提高。這次的課程設計也讓我看到了團隊的力量，我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發揚團結協作的精神。剛開始的時候，大家就分配好了各自的任務，有的積極查詢相關資料，并且經常聚在一起討論各個方案的可行性；在課程設計中只有一個人知道設計是遠遠 不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導致整個工作失敗。團結協作是我們成功的一項非常重要的保證。而這次設計也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。挫折是一份財富，經歷是一份擁有。這次課程設計必將成為 我人生旅途上一個非常美好的回憶。

大多數焊接工裝是為某種焊接組合件的裝配焊接工藝而專門設計的，屬于非標準裝置，往往需要根據產品機構特點、生產條件和你實際需要自行設計制造。焊接工裝設計是生產準備工作的重要內容之一，也是焊接生產工藝設計的主要任務之一。對于汽車、摩托車和飛機等制造業，可以毫不夸張地說，沒有焊接工裝就沒有產品。通過在工藝設計時，提出所需要的工裝類型、結構草圖和簡要說明，在此基礎上完成詳細的結構和零件設計及全部圖樣。

工裝設計的質量，對生產效率、加工成本、產品質量以及生產安全等有直接的影響，為此，設計焊接工裝時必須考慮實用性、經濟性、可靠性、藝術性等。

相信在今后的課程設計中，自己也都能扛的起并高質量 的完成項目。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道 了學無止境的道理。沒有嘗過饑與渴是什么味道的人，永遠也享受不到飯與水的 甜美。快樂的時光總是彌足珍貴，短暫的經歷總是耐人尋味。

將專業知識、設計能力和實踐能力的有機的結合在一起。收獲更深的應該是夯實并拓寬了設計工裝夾具的思路以及對設計的思維原則性和靈活性的鍛煉。

參考文獻

1、陳煥明.焊接工裝設計基礎.北京：航空工業出版社，2004.2、祖業發.現代機械制圖.北京：機械工業出版社.2002.3、賈安東.焊接結構及生產設計.天津:天津大學出版社,1989.4、中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊（第2版）.北京：機械工業出版社，2001.5、胡家秀.簡明機械零件設計使用手冊.北京：機械工業出版社，1999.6、王政.焊接工裝夾具及變位機械.北京：機械工業出版社，2001.7、許杏根等.簡明機械設計手冊.北京:機械工業出版社,1999.8、甘肅工業大學焊接教研室.焊接機械裝備圖冊.北京：機械工業出版社，1982.9、曾樂.焊接工程學.北京：新時代出版社，1986.致

謝

工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發揚團結協作的精神。本設計在老師的悉心指導下由本人獨立完成，在此特別感謝陳煥明老師的悉心指導和多次耐心的指出錯誤。通過此次課程設計，我對焊接工裝工藝設計有了更深刻的認識，讓我獲益良多。學到了很多課內學不到的東 西，比如獨立思考解決問題，出現差錯的隨機應變，與人合作共同提高，都是受 益匪淺。通過這次課程，相信在今后的課程設計中，自己也都能扛的起并高質量 的完成項目。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道 了學無止境的道理。同時，在本次課程設計中，和同組之間的合作配合非常默契，從他們身上也學到了很多東西，在此一并感謝。

第五篇：工字梁(鋼梁)組件的焊接夾具設計-說明書

目錄

一、序言....................................................................................................3

二、夾具設計任務..........................................................…………………4

1、焊接產品 “鋼梁組件”的產品圖..........................……………4

2、焊接產品“鋼梁組件”的重點技術要求分析............................4

三、“鋼梁組件”裝焊夾具設計方案的確定.................................……...5

1、夾具設計要求..................................................................................5

2、基準面的選擇............................................................................….5

3、定位方式及元器件選擇...............................................…………..5

4、夾緊方式及元器件選擇..................................................................6

5、裝焊夾具結構.......................................................………………..7

6、裝焊方案...........................................................…………………...7

四、主要零件設計的說明................................................…………………7

1、夾具體...............................................................................................7

2、手動螺旋夾緊器................................................................................7

3、擋板....................................................................................................8

4、反變形裝置........................................................................................8

5、墊板....................................................................................................8

6、銷釘....................................................................................................8

7、螺栓....................................................................................................8

五、裝焊夾具使用說明..................................................................................8

1、夾具的操作步驟..............................................................................8

2、夾具的結構特點...............................................................................8

3、夾具使用注意事項、保養及維護...................................................9

七、本次課程設計小結、體會.......................................................................9

八、參考資料...................................................................................................9

一、序言

1、焊接工裝夾具及其在生產中的運用：

焊接工裝夾具就是將焊件準確定位和可靠夾緊，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。在現代焊接生產中積極推廣和使用與產品結構相適應的工裝夾具，對提高產品質量，減輕工人的勞動強度，加速焊接生產實現機械化、自動化進程等方面起著非常重要的作用。

在焊接生產過程中，焊接所需要的工時較少，而約占全部加工工時的2/3以上的時間是用于備料、裝配及其他輔助的工作，極大的影響著焊接的生產速度。為此，必須大力推廣使用機械化和自動化程度較高的裝配焊接工藝裝備。

2、焊接工裝夾具的主要作用有以下幾個方面：

（1）準確、可靠的定位和夾緊，可以減輕甚至取消下料和劃線工作。減小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可換性。

（2）有效的防止和減輕了焊接變形。

（3）使工件處于最佳的施焊部位，焊縫的成型性良好，工藝缺陷明顯降低，焊接速度得以提高。

（4）以機械裝置代替了手工裝配零件部位時的定位、夾緊及工件翻轉等繁重的工作，改善了工人的勞動條件。

（5）可以擴大先進的工藝方法的使用范圍，促進焊接結構的生產機械化和自動化的綜合發展。

3、夾具設計的基本要求：

（1）、工裝夾具應具備足夠的強度和剛度。夾具在生產中投入使用時要承受多種力度的作用，所以工裝夾具應具備足夠的強度和剛度。

（2）、夾緊的可靠性。夾緊時不能破壞工件的定位位置和保證產品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件松動滑移，又不使工件的拘束度過大而產生較大的拘束應力。

（3）、焊接操作的靈活性。使用夾具生產應保證足夠的裝焊空間，使操作人員有良好的視野和操作環境，使焊接生產的全過程處于穩定的工作狀態（4）、便于焊件的裝卸。操作時應考慮制品在裝配定位焊或焊接后能順利的從夾具中取出，還要制品在翻轉或吊運使不受損害。（5）、良好的工藝性。所設計的夾具應便于制造、安裝和操作，便于檢驗、維修和更換易損零件。設計時還要考慮車間現有的夾緊動力源、吊裝能力及安裝場地等因素，降低夾具制造成本。

二、夾具設計任務

1、焊接產品‘鋼梁組件”的產品圖：

鋼梁組件由大、小肋板和筋板構成，材料選用45鋼，大腹板寬300mm，小腹板寬180mm，總長均為1500mm，厚度均為4mm；筋板寬112mm，總長1500mm，厚度為8mm。

工件焊接方法選用焊條電弧焊，采用間斷焊接，主要焊接工件受反變形裝置固定部分。

2、焊接產品“鋼梁組件”的重點技術要求分析：（1）序

1、序3兩塊肋板和序2筋板的垂直度要求（2）公差要求：自由公差

（3）序

1、序

2、序3焊接而成，焊接要求：

①焊接過程中對兩塊主板進行反變形控制，焊后A面最大變形量小于2mm,； ②注意結構的合理性，裝配方案的可行性； ③裝配過程要盡量方便易行； ④裝配成本應盡可能低。

三、“鋼梁組件”裝焊夾具設計方案的確定

1、在設計夾具體時應滿足以下基本要求： ① 具有足夠的強度和剛度。

② 結構簡單、輕便，在保證強度和剛度前提下結構盡可能簡單緊湊，體積小、質量輕和便于工件裝卸。③ 安裝穩定牢靠。

④ 結構的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗 ⑤ 尺寸要穩定且具有一定精度。⑥ 清理方便。

2、基準面的選擇：

夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機構、裝置連接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置，工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。

夾具體毛坯制造方法的選擇：綜合考慮結構合理性、工藝性、經濟性、標準化以及各種夾具體的優缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體。

夾具體的外形尺寸：在繪制夾具總圖時，根據工件、定位元件、夾緊裝置及其反變形裝置在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進行造型設計，再根據強度和剛度要求選擇斷面的結構形狀和壁厚尺寸。夾具體的壁厚30mm，長度1700mm，寬度580mm；根據設計要求，夾具體上設計有螺孔，與定位定位器和夾緊器的螺孔在裝配時配作。

3、定位方式及元器件選擇

定位器的作用：定位器的作用是要使工件在夾具中具有準確和確定不便的位置，在保證加工要求的情況下，限制足夠的自由度。

工件的定位原理：自由物體在空間直角坐標系中有六個自由度，即沿OX，OY，OZ三個軸向的平動自由度和三個繞軸的轉動自由度。要使工件在夾具體中具有準確和確定不變的位置，則必須限制六個自由度。工件的六個自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六個，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生產中，為了調整和控制不可避免產生的焊接應力和變形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。

在焊接夾具設計中，按加工要求應限制的自由度而沒有被限制的欠定位是不允許的；而選用兩個或更多的支撐點限制一個自由度的方法稱為過定位，過定位容易位置變動，夾緊時造成工件或定位元件的變形，影響工件的定位精度，過定位也屬于不合理設計。

定位元器件的選擇：

①以工件的平面為基準進行定位時，常采用擋鐵、支撐釘進行定位；

②工件以圓孔內表面為基準進行定位時常采用銷定位器；

③工件以圓柱外表面為基準進行定位時常采用V形鐵定位器；

④利用以定位工件的輪廓對被定位工件進行定位可采用樣板定位器。本工裝定位方式如下：

肋板序1采用放置于工作臺的墊板和螺旋加緊機構定位，墊板限制了Z方向上的平動自由度和X、Y方向上的轉動自由度，螺旋加緊機構限制了沿X方向的平動自由度和Z方向上的轉動自由度。

筋板序2選用放置于工作臺的墊板作為主定位面，限制了Z方向上的平動自由度和X、Y方向上的轉動自由度，擋塊限制了沿X方向的平動自由度和Z方向上的轉動自由度；

肋板序3采用工作臺和擋塊定位，工作臺限制擋塊限制了Z方向上的平動自由度和X、Y方向上的轉動自由度，擋塊限制了沿X方向的平動自由度和Z方向上的轉動自由度；

4、夾緊方式及元器件選擇

夾緊機構的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點的確定、夾緊力大小的確定。

對夾緊機構的基本要求如下：

①夾緊作用準確，處于夾緊狀態時應能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。

②夾緊動作迅速，操作方便省力，夾緊時不應損害零件表面質量。

③夾緊件應具備一定的剛性和強度，夾緊作用力應是可調節的。

④結構力求簡單，便于制造和維修。

本工裝Z軸方向上有很大的自重，不需要夾緊，Y軸方向不需要夾緊，所以只需考慮X方向上的夾緊，X軸向上采用螺旋夾緊機構。

5、裝焊夾具結構

裝焊夾具基座采用夾具體，再在夾具體上安裝定位肋板序3的擋板，定位筋板序2的墊板，和螺旋夾緊裝置，以及在兩塊肋板上分別安裝反變形裝置，構成整個焊接夾具。

6、裝焊方案

裝焊時，首先為兩塊肋板安裝反變形裝置，再在夾具體上裝上定位的擋板、墊板和螺旋夾緊器，然后分別放上肋板和筋板，并用螺旋夾緊器將其固定夾緊。

焊接時，先焊上半部分兩條焊縫，然后松開螺旋夾緊裝置，翻轉工件，裝配夾緊后，再焊接另外兩條焊縫。焊接時采用焊條電弧焊分段焊接，以減小焊接變形。

四、主要零件設計的說明

1、夾具體

綜合考慮結構的合理性、工藝性、經濟型、標準化以及各種夾具體的優缺點等，夾具體制作材料選用鑄鐵，毛坯制造方法為鑄造夾具體；考慮到定位的精確度，要求定位器和螺旋夾緊器的螺孔在裝配時要與夾具體配作。

2、手動螺旋夾緊器

手動螺旋夾緊器選用Q235鋼，螺旋夾緊器件主體各部分通過焊接的方式連接在一起；焊接時，應先夾緊各部分元件，防止焊接時產生焊接變形。并且要求底座螺孔應與夾具體配作，螺旋夾緊器在夾緊狀態時應有自鎖性能。

手動螺旋夾緊器的工作過程：夾緊器底部用螺栓固定在夾具體上，工件定位好后，轉動螺旋裝置，螺桿向前移動夾緊工件；螺桿端部有可以相對轉動的底靴，它用于增加制品的受壓面積，減小螺桿與制品間的摩擦力，以及防止螺桿壓在與軸線不垂直的表面上時螺桿可能出現的彎曲；各螺桿中心線應與主板縱向中心線垂直相交，以保證夾緊精度。

3、擋板

擋板選用Q235鋼制造，毛坯制造方法選用鑄造毛坯，成型性好，加工方便。擋板螺孔也應與夾具體配作，裝配時通過螺栓固定在夾具體上。

4、反變形裝置

反變形裝置采用Q235鋼。考慮到整體難于直接生產，所以反變形裝置彎曲部分與整體連接時采用型鋼拼焊，焊接時，先點固焊，再用支撐釘支撐彎曲部分，防止焊接變形，最后完成全部焊接。反變形裝置內部間隙應比工件厚度大，以便于工件插入，間隙部分通過打入銷釘固定加緊。

5、墊板

墊板材料選用鑄鐵，制造方法為鑄造，成型后表面打磨平整。

6、銷釘

銷釘45鋼制作，采用火焰表面淬火處理，以提高耐磨度。

7、螺栓

螺栓選用材料45鋼的標準件，螺栓連接時通過開口墊圈使應力均勻分布。

五、裝焊夾具使用說明

1、夾具的操作步驟：

（1）焊接前，先為兩塊肋板安裝反變形裝置，在夾具體上裝上定位的擋板、墊板和螺旋夾緊器，然后分別放上肋板和筋板，調整好位置，用螺旋夾緊器將其固定夾緊。

（2）在第一面焊縫焊接好后，松開螺旋夾緊器，翻轉工件并調整好位置，再用螺旋夾緊器夾緊工件，焊接另一面焊縫。

（3）當所有焊縫焊接好后，松開螺旋夾緊器，取出工件和反變形裝置，拆卸下固定在夾具體上的擋板和螺旋夾緊器，然后去除反變形裝置，取出成型工件。

2、夾具的結構特點：

（1）操作方便，工件易于裝卸；（2）該夾具結構簡單，容易生產制造；

（2）該夾具能夠有效地夾緊工件和控制工件的反變形，使工件據有良好的成型性。

3、夾具使用注意事項、保養及維護

（1）使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置；（2）使用后需要涂防銹油。

六、本次課程設計小結、體會

大多數焊接工裝是為某種焊接組合件的裝配焊接工藝而專門設計的，屬于非標準裝置，往往需要根據產品機構特點、生產條件和你實際需要自行設計制造。

焊接工裝設計是生產準備工作的重要內容之一，也是焊接生產工藝設計的主要任務之一。對于汽車、摩托車和飛機等制造業，可以毫不夸張地說，沒有焊接工裝就沒有產品。

在工藝設計時，應提出所需要的工裝類型、結構草圖和簡要說明，在此基礎上完成詳細的結構和零件設計及全部圖樣。

工裝設計的質量，對生產效率、加工成本、產品質量以及生產安全等有直接的影響。為此，設計焊接工裝時必須考慮實用性、經濟性、可靠性、藝術性等。

在機械設計和制造過程中，普遍存在尺寸鏈問題。在把零件組裝成機器的過程中，也就是將零件上有關的尺寸進行組合和積累。由于零件尺寸存在制造誤差，因此裝配時也就會有誤差的綜合積累。累積后形成的總誤差將會影響機器的工作性能和質量。這就形成了零件的尺寸誤差和綜合誤差之間的相互影響關系。

設計工裝夾具也不例外，因此合理地確定零件的尺寸公差和形位公差也顯得尤為重要。

通過本次課程設計，不僅增強了對焊接工藝裝備專業性知識的系統化，而且將專業知識、設計能力和實踐能力有機的結合在了一起。

但收獲更深的是夯實并拓寬了我們設計工裝夾具的思路以及對設計的思維原則性和靈活性的鍛煉。

七、參考資料

[1] 陳祝年，焊接簡明設計手冊，機械工業出版社，1999 [2] 王 政，焊接工裝夾具及變位機械，機械工業出版社，2001 [3] 陳煥明，焊接工裝設計基礎，航空工業出版社，2004 [4] 孫麗媛，機械制造工藝及專用夾具設計指導，冶金工業出版社，2002 [5] 賈安東，焊接結構及生產設計，天津大學出版社，1989 [6] 諸世敏，現代工程圖學，北京郵電大學出版社，2007 [7] 許杏根，簡明機械設計手冊，機械工業出版社，1999 [8] 曾樂，焊接工程學，新時代出版社，1986 [9] 中國機械工程學會焊接學會，焊接手冊（第2版），機械工業出版社，2001