支撑架焊接夹具设计设计说明书课案.docx

登庆理工上母专业课程设计说明书设计题目：支撑架焊接夹具设计学院： 材料科学与工程学院专业： 焊接技术与工程 学 号： 11209050104 姓名: 方旭 指导老师： 迟露鑫设计时间：2015.12.11 —2016.01.8目录1 ．夹具设计的目的意义及要求 11.1 焊接工装夹具的意义 11.2 夹具设计的基本要求 12 . 焊接结构件的分析 22.1 焊接结构件组成及成分析 22.2 焊接材料焊接性能分析如下： 33 ．制订焊接结构件的焊接工艺 34 ．焊接夹具的设计 44． 1 各构件组成及成分 44． 2 ． 1 基准面的选择 44． 2 ． 2 定位器的设计 54 ． 2.3 夹具体的设计 65 ． 2． 5 夹具材料的设计 86 .1.6 夹具尺寸公差及粗糙度 87 .1.7 国家标准件的选择 84.2 绘制夹具草图 84.3 绘制正式装配图（见图） 94.4 绘制零件图（详见图纸） 95．夹具使用说明 105.1 夹具体的安装说明 105.2 夹具体的使用说明 105.2.1 侧支板定位及夹紧 错误！未定义书签。

5.2.2 右支板的定位及夹紧 错误！未定义书签6. 感谢 137．参考文献 131 ．夹具设计的目的意义及要求1.1 焊接工装夹具的意义焊接工装夹具就是将焊件进行准确定位和可靠夹紧， 便于焊件进行装配和焊接、 保证焊接结构精度方面要求的工艺装置 在现代焊接结构生产中， 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， 减轻焊接工人的劳动强度， 加速焊接生产实现机械化、 自动化进程等诸方面起着非常重要的作用 焊接工装夹具的主要作用有以下几方面：(1) 准确、 可靠地定位和夹紧， 可以减轻甚至取消下料和装配时的划线工作减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和互换性2) 有效地防止和减小焊接变形3) 使工件处于最佳的施焊位置，焊缝的成形性优良，工艺缺陷明显降低，焊接速度得以提高4) 以机械装置取代手工装配零部件时的定位、 夹紧及工件翻转等繁重工作，改善了工人的劳动条件5) 可以扩大先进工艺方法和设备的使用范围，促进焊接结构生产机械化和自动化的综合发展1.2 夹具设计的基本要求—个完整的焊接工装夹具，一般由定位器、夹紧机构和夹具体三部分组成夹具体(底板)起工作平台的作用，在其台面上开有安装槽、孔，用来安放和固定各种定位器和夹紧器件， 有时还用于焊件的支承。

其中， 定位是夹具结构设计的关键问题，定位方案一旦确定，则其它组成部分的总体配置也基本随之而定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 .焊接结构件的分析2.1 焊接结构件组成及成分析需要焊接的焊接结构如图1所示将四块薄板焊成一个盒状的支撑架 其中 侧支板有一个直径为50mm勺圆孔，左右支板各有一个直径为15mm勺圆孔底支 板有一个直径为76mmi勺U形孔表1.部件成分在舁 厅P名称材料1底支板20钢2支板右20钢3支板左20钢4侧支板20钢图1.焊接结构图焊接件的材料都属于20钢，属于同种材料的焊接。

同种材料，其成分和组织、 性能上一致相同，所以利于焊接2.2 焊接材料焊接性能分析如下：20钢很少淬火，无回火脆性冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和 锤拱等加工，电弧焊和接触焊的焊接性能好，气焊时厚度小，外形要求严格或形 状复杂的制件上易发生裂纹切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好、一般用 于制造受力不大而韧性要求高的 该钢属于优质低碳碳素钢，冷挤压、渗碳淬硬 钢该钢强度低，韧性、塑性和焊接性均好抗拉强度为 355~500Mpa伸长率方24%3 .制订焊接结构件的焊接工艺20钢属于优质低碳碳素结构钢，焊接性良好主要考虑焊接应力和焊接变形的 影响合理的焊接顺序可以减小和消除焊接应力和变形1、先焊工件内部底支板和右支板之间的平焊缝电流采用中等电流，焊材选用E5015 （J507）,焊丝直径选用3.2mm2、其次焊接工件内部底支板和左支板之间的平焊缝电流采用中等电流， 焊材选择E5015,焊丝直径选择3.2mm管（20钢）和支撑（3、其次再焊接工件内部侧支板和右支板之间的立焊缝焊接工艺同上4、再焊接工件内部侧支板和左支板之间的立焊缝；焊接工艺同上5、再焊接侧支板和底支板之间的平焊缝6、再先后焊接侧支板和左右支板在工件外部的两条立焊缝。

7、最后对焊接件被定位、夹紧装置挡住的焊缝未挡住的部分实施点焊固定， 以备后续的补焊工作备注：焊前预热温度为150~250C ,焊接过程中，层间温度保持不低于250C , 焊后最好立即进行600~650c消除应力的回火处理，如不能立即消除应力，也应 进行消氢处理，其保温时间约每10mnB度1h左右并且选用低氢型焊条采用 手工电弧焊4 .焊接夹具的设计4. 1各构件组成及成分焊接工装夹具的各个构件除了需要一定的韧性之外，还要具有一定的刚度 并且焊接夹具的结构采用了焊接结构和机械加工，连接方式为螺纹连接因此 Q235钢能够满足要求Q235市场价格便宜容易购买机械加工性能较好因 此夹具的主体结构选用 Q235钢4. 2. 1基准面的选择基准面的选择原则如下：1）当在零件或部件的表面上，既有平面也有曲面时，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，否则夹具制造困难如果各个面 都是平面时，则选择其中最大的平面作为主定位基准面或组装基准面 ；2）应当选择在零件或部件上具有窄而长的表面作为导向定位基准面 ；3）应当选择零件或部件上窄而短的表面作为止推定位基准面 ；4）以产品图纸上已经规定好的定位孔或定位面作为定位基准。

若没有规定时，应 尽量选择设计图纸上用以标注各零件位置尺寸的基准作为定位基准 如确定尺寸 的边线，中心线等；5）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 备料过程中，冲剪和自动气割的边缘以及原材 料本身经过轧制的表面都比较平整光洁，可以作定位基准手工气割的边缘和手 工成形的表面其精度差，一般不宜作定位基准结合以上原则，以侧支板为定位基准，依次对各板实施定位4. 2. 2定位器的设计1,侧支板的定位器挡板直接焊接在工作台上将侧支板立于工作台上则可以限制其 z轴上的移动和x、y轴上的转动三个自由 度在其左侧放置一个带凸出圆台的工字梁，可以限制其 xy轴上的移动和z轴上的转动以上，限制了工件的六个自由度，实现了他的定位2、左支板的定位工作台限制了其xy轴上的转动和z轴上的移动，在其后方放 置一固定的 L 形挡块，其示意图如下可以L Ll£ J口 限制他y轴上的移动和z轴上的转动侧支板可以限制其x轴方向上的移动以上，可以完 全限制工件的六个自由度4、底支板的定位底支板可以以工作台和其他三块支板来限制其六个自由度4. 2.3夹具体的设计夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个 整体，而且还要考虑工件装卸的方便。

因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于火 具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等夹具体的设计 既要考虑到定位器件和夹紧器件便于安装，又要考虑到重量和市场价格还要考虑 到容易加工对夹具体的要求如下： 足够的强度和刚度；便于实施装配和焊接作业；能方便地卸下装焊好的焊件； 必要的导电、导热、导水、导气及通风条件；易于消除焊渣、锈皮等污物；有利于定位器、夹紧机构位置的调节与补偿； 必要时应具有反变形的功能对夹紧装置的基本要求：1、在夹紧过程中应保持工件已确定的正确位置， 不得破坏定位；2、夹紧应可靠和适当，既要使工件在加工过程中不发生移动或 振动，又不使工件产生不允许的变形和表面划伤； 3、夹紧装置应操作方便、安全、省力；4、夹紧装置的复杂程度应与工件的生产规模和生产方式相适应； 5、夹紧机构应力求简单、紧凑，并尽可能采用标准元件；对夹紧力方向白基本要求：1、夹紧力的作用方向应不破坏工件定位的准确 性和可靠性2、夹紧力力方向应使工件变形尽可能小 3、夹紧力方向应时所需 火紧力尽可能小对夹紧力作用点的基本要求：1、夹紧力作用点位置应靠近支撑元件的几何 中心或几个支撑元件所形成的支撑面内。

2、夹紧力作用点应落在工件刚度较好 的部位上3、夹紧力作用点尽可能靠近被加工表面，以减小切削力对工件造成 的翻转力矩，必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支承并施加附加夹紧力， 以免振动和变形在夹具上被定好位置的工件，必须进行夹紧，否则无法维持它的即定位置， 即始终使工件的定位基准与定位元件紧密接触这样就必须有夹紧装置来完成这 份工作，在夹紧时要使夹紧所需要的力应能克服操作过程中产生的各种力， 如工件的重力、惯性、因控制焊接变形而产生的拘束力等考虑到焊接件为薄板件，且板身有圆孔，极易在焊接加热和焊接应力的作用下产生变形结合以上夹具设计的基本原理和火紧力大小、 方向、作用点的基本 原则，确定使用钱链一一杠杆夹紧器和 C形夹紧器结合工件的具体尺寸和钱链 杠杆夹紧器夹紧力较大的特点，将较链杠杆夹紧器的夹紧杠杆延长，以达到符合 工件尺寸和减小较链杠杆夹紧器夹紧力的目的如下图1.1.1 2． 5 夹具材料的设计夹紧的材料是决定夹具性能好坏的一个重要因素，材料的选取既要考虑性能， 还要考虑到材料的经济性 在该构件所用夹紧装置中 V 形块滚轮基座及顶紧装置基座：由于该夹具体形状简单，就要求带孔底座平台，故选用材料铸铁 （ 价格便宜，利于成型 ） ，热处理要求为调制处理。

1.1.6 夹具尺寸公差及粗糙度粗糙度等级中，内孔及内侧面 2.5 ；销孔 1.6 ；夹具体内侧 0.8 ；其余表面粗糙度为 12.5 定位器件安装在夹具体上时的定位销钉的配合为过盈配合详细配合关系见图纸定位器件的螺纹孔配合关系为间隙配合1.1.7 国家标准件的选择零件中的螺母、 螺柱、 垫片都是标准件 选用标准为： 螺栓 GB/T 5782 M10x50、垫圈 GB/T 93 10 、螺母 GB/T 6172.1 M10 等，详细标准见装配图1.2 绘制夹具草图首先通读工件图，确定要焊接的构件的材料，焊接位置，焊缝形式，接头形式等， 然后据此来制定一套行之有效的工装夹具设计方案， 。