第一篇：分析车身焊接夹具的设计规律论文
在我国的汽车研制以及生产过程中，焊装过程、总装过程以及涂装过程都是其中非常关键的核心内容。在汽车焊接装配的过程中，为了有效地保障车身的焊接质量，要对焊接夹具的质量进行有效的控制以及把关。作为焊接装配的重要组成部分，焊接夹具的质量直接关系到汽车车身的具体形状以及精度和尺寸。因此在汽车设计过程中我们要对汽车焊接夹具的设计以及生产质量给予足够的重视。只有在汽车制造过程中有效地控制汽车夹具的质量和精度，才能够保障汽车车身的制造质量，保障车身的最终精度要求和汽车的生产周期的控制。我国汽车行业中汽车车身的主要结构特点
在汽车车身制作过程中，我们通常采用的结构是由内外覆盖件以及骨架件部分构成的。车身覆盖件的钢板厚度通常控制在0.8mm到1.2mm，骨架件的钢板厚度控制在1.2mm 到2.5mm，在设计以及制作过程中上述的部件厚度是一个非常严峻的挑战。
1.1 汽车车身的结构较为复杂，对于汽车车身的绘制以及造型有很大的难度
汽车车身构件都是薄板冲压件，这些相关的零件多是拉延而成的多维曲面体，结构比较复杂，在装焊成组件或壳体的时候，还需要考虑到车身造型，同时由于组件或壳体刚性的限制，给设计中的图纸绘制和三维造型带来难度。
1.2 汽车车身没有很强的刚性，对于车身的形状保持以及固定有很大的难度
薄板的加工工艺是冲压，这种制造方法会造成产品刚性不足，和普通机械加工件对比刚性相差较大，这种过于柔韧的冲压件不利于固定和保持形状，因此设计焊接夹具必须保证工序件焊装的要求，同时也需要保证整体焊接精度，满足装配的基本要求，这给焊接工作也带来了困难。
1.3 在汽车车身的设计过程中利用三维特征会出现焊接尺寸标准的问题
汽车车身的焊接具有非常强的三维空间特征，而且三维跨度非常大，这给焊接夹具设计中的尺寸标注带来了一定的困难。为保证夹具能符合要求，必须对车身进行空间坐标标注，为夹具的空间尺寸特征提供必要的参数。三维坐标标注非常困难，相应的精度要求也更高。根据实际生产经验，部分焊接夹具的失误就源自三维坐标的标定失误。汽车车身在焊装过程中焊接夹具的主要特点
2.1 汽车车身焊接夹具的主要结构特点
汽车焊接夹具的主要特点有两个，首先是汽车焊接夹具的体积非常大，其次是汽车焊接夹具的结构较为复杂。在实际的设计以及生产过程中为了便于车身加工以及装配，同时也有利于后期的使用维修等，我们通常采用焊接夹具分解的方式来进行设计以及生产。汽车焊接夹具在装配过程中主要有三个基准装配点。首先是左围板基准;其次是右围板基准，最后是底板基准。我们要在相关的平面上进行坐标线的设定，基准槽的设定，只有按照相应的坐标线基准以及基准槽进行装配作业以及检测，同时还要将每一个相关的分体部件组合起来，才是一个合格、达标的车身焊接夹具，才能够在生产装配过程中进行使用。
2.2 汽车车身焊接夹具的主要定位特点
在汽车焊接夹具中，定位元件的外形大多数是不规则的，因此在汽车焊接夹具中，标准件的使用少之又少，基本没有应用的空间和条件。在焊接夹具的使用过程中，定位是一个非常重要的加工环节，我们要将被焊接的部件进行夹具定位，这样能够有效地保证各个部件之间不出现干涉情况。关于定位问题在设计过程中要求充分利用和挖掘各个元件在工作过程中的配合关系，在实际的使用过程中我们通常采用定位支撑进行定位。需要强调的一点是，如果在车身装配的过程中对施工要求不高，可以在操作过程中不使用焊接夹具。
2.3 汽车车身焊接夹具的主要夹紧特点
在生产过程中，车身冲压经常采用电阻焊接的方式。在点焊加压的方向和加工件受力方向一致，同时保证焊接压力不导致焊接件变形，在工件的定位基准以及装配位置不受焊接压力影响的情况下，我们可以忽略夹紧机构在加工过程中的作用。焊接的过程主要是针对两个相邻工件，这样就说明夹紧点在加工过程中较多。这种情况下，电阻焊的焊接工艺应用会很大程度上提升焊接加工的加工效率，有利于装卸时间的减少。在针对薄板进行夹紧操作的过程中，重点就是要准确地找到支撑点，这是由于冲压件在受力的作用下，夹紧参数会出现变化，因此焊接夹具的夹紧要保障工件在加工过程中不出现变形问题。焊接夹具的夹紧器材的材质，我们通常使用碳钢材质以及不锈钢材质。这些材质的夹紧效果在实际的生产过程中较为明显、可靠。汽车车身焊接夹具的主要设计规律
3.1 在焊接夹具的设计过程中要对精度进行有效的控制
在焊接夹具的设计过程中我们要对焊接夹具的精度进行有效的控制，主要分为了两个方面。首先是要保障焊接夹具的精度标准在设计过程中得到有效的落实;其次是要保障设计提出的精度要求在装配过程中能够有效的实现。
3.2 在焊接夹具的设计过程中要遵循设计过程的六点定则
焊接夹具的设计六点定则主要就是要对六个方向的自由度进行有效的控制，我们在设计过程中要通过相邻件的相互制约以及夹紧的定位来有效地控制运动自由度。在设计过程中要保障夹具的精度范围在产品的装配精度要求内。在定位面的选择上要尽量选择多面定位，保障焊接夹具的精度达到标准要求。
3.3 在焊接夹具的设计过程中要对分块定位给予足够的重视
在车身焊接夹具的设计过程中要充分的考量车身分块定位问题，设计过程中遵循的设计原则主要有三点。首先是焊接装配过程中要保障底板加强梁加工以及位置精度;其次是要对车身的前后两个风窗口的装配尺寸精度进行设计保障以及要求;最后是要对车身门洞的装配尺寸进行设计保障。
3.4 在焊接夹具的设计过程中要对结构的夹紧设计给予足够的重视
在汽车车身的夹具特征中，有两个相同的特征，其中之一就是结构特点，另外一个是夹紧特征。我们在设计过程中必须要合理地利用上述两个特征进行设计，这样才能够提升我们在设计过程中的工作效率。
第二篇：夹具设计论文
专用夹具设计 课题 论 文
学
校：合肥财经学院
班 级：
机电一体化2012级
学 生： 刘浏
学号：201213250134
指导教师：王厚民老师
提交日期： 2014 年 10 月 7日
摘要
机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。
关键词：专用夹具；立式铣床；槽、斜度；
目录
绪论
1.1课题研究内容
1.2夹具发展现状及发展方向 1.3研究目的及意义 夹具的分类及设计原则
2.1夹具概念
2.3机床夹具的分类
2.3铣床专用夹具设计原则
3.定位方案
3.2加紧方案
3.3对刀方案
3.4夹具体与定位键
4铣槽组合夹具
4.1槽系列组合夹具概念
4.2 组合夹具原件的分类和编号 4.3夹具设计总结
参考文献
1绪 论
1.1本课题研究的内容
本课题主要是根据国内目前的机械制造行业的技术力量，结合现实工作中普通立式铣床在加工多样化的批量产品中所遇到的困难与不足，进行研究、分析，并寻找最优良的铣床专业夹具。
1.2夹具发展现状及发展方向 1.2.1夹具发展现状
夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。据有关部门统计表明，目前的中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专业夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数以千计的专用夹具；另一方面，在多品种生产企业中，每隔2-3年就要更新50%--80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10%--20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出新的要求：
1、能迅速、方便的促进新产品的投产，以缩短生产周期，降低生产成本；
2、能装夹一组具有相似特征的工件； 3、能适用于精密加工的高精密机床夹具； 1.2.2现代机床夹具发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
（1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148～T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
（2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。
（3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。1.3研究的目的及意义
夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。优良的专用机床夹具在保证工件各项加工精度要求、改善工人劳动条件、提高劳动生产率、降低生产成本、扩大机床工艺范围、有效的安全生产、缩短新产品试制周期等方面有着显著的经济效益。槽类、孔类工件是常见的工程结构，提高槽类、孔类工件铣床夹具设计能力对加工行业具有重要的现实意义。
一个优良的机床专用夹具必须具备以下几个主要特征：（1）保证工件加工精度
对于专用夹具本身来讲，要确保工件的加工精度，首先要正确地选择定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行精度分析；另外还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。（2）提高生产效率
专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作简单、方便，缩短加工辅助时间，有效的提高生产效率。（3）工艺性好
专用夹具的结构应力求简单、合理，便于加工、检验、装配及维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配来保证时，夹具应设计成可以调整或修配的结构。夹具的分类及设计原则 2.1夹具概念
在机械制造工业中，为了达到保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产条件提高劳动生产率及降低劳动成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外，还大量使用着各种工艺装备。它包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此，广义的说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具，其结构形式、工作情况、设计原则都不同。但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以“机床夹具”为首。所谓机床夹具，就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确的确定工件与刀具的准确位置，即将工件的定位及加紧，以完成加工所需的相对运动。所以机床夹具是用以使工件准确定位和夹紧的机床附加装置。
2.2机床夹具的分类 2.2.1 机床夹具的分类
机床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。第一，按夹具的通用特性分类 按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。
（1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。
（2）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。
（3）可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。
（4）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹 具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。
2.3铣床专用夹具的设计原则
（1）由于铣削过程不是连续切削，且加工余量较大，所以不但所需的切削力较大，而且切削力的大小及方向随时都可能在变化，致使在铣削过程中产生振动。因此铣床夹具要有足够的夹紧力，夹具结构要有足够的刚性。
（2）为了提高铣床夹具的刚性，工件待加工的表面应尽量不超出工作台，在确保夹具有足够排屑空间的前提下，尽最降低夹具的高度，一般夹具高与宽之比为 1：1.25。
（3）对于以铸、锻件毛坯面定位的铣夹具，应以毛坯图作为设计夹具的依据，以免对工件毛坯余量尺寸和形状误差、分型面或浇 冒口等问题因考虑不周而影响夹具的合理性和可靠性。拔叉部件铣直槽夹具设计
图3-1所示拔叉零件，要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程，在铣槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽宽14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm，槽侧面与E面的距离12 ±0.2mm，槽底面与B面平行。
3.1定位方案 3.1.1六点定位原理
当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图3-1拔叉零件图所示。用X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。
3.1.2应用定位原理几种情况
（1）完全定位
工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。（2）部分定位 工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。
（3）过定位（重复定位）
①一般情况下，应该避免使用过定位。通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。
②过定位亦可合理应用 虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。
3.1.3确定要限制的自由度
按照加工要求，铣通槽时应限制五个自由度，即沿x轴移动的自由度不需要限制，但若在此方向设置一止推支撑，则可起到承受部分铣削力的作用，故可采用完全定位。
3.1.4定位方案选择
有三中定位方案可供选择：
方案I：工件已E面作为主要定位面，用支承板1和短销2（与工件Ф26H7孔配合）限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度，在C处加一辅助支承。方案II：工件以Ф26H7孔作为主要定位基面，用长销3和支承钉4限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。在C处也加一支承。
方案III：工件以Ф26H7孔为主要定位基面，用长销3和长条支承板5限制两个自由度，限制工件六个自由度，其中绕z轴转动的自由度被重复限制了，另设置一防挡销。在C处也加一辅助支承。
比较以上三种方案，方案I中工件绕x轴转动的自由度由E面限制，定位基准与设计基准不重合，不利于保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度。方案II中虽然定位基准与设计基准重合，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度要求保证，但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用，而施加夹紧力P时，支承钉4的面积太小，工件极易歪斜变形，夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位，但若在工件加工工艺方案中，安排Ф26H7孔与E面在一次装夹中加工，使Ф26H7孔与E面有较高的垂直度，则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时，工件的变形也很小，且定位基准与设计基准重合。综上所述，方案III较好。
计算定位误差: 除槽宽14H11由铣刀保证外，本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度，其它要求未注公差，因此只需计算上述两项加工要求的定位误： 3.2夹紧方案
根据工件夹紧的原则，除施加夹紧力外，还应在靠近加工面处增加一夹紧力，用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面，而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板，使结构紧凑，操作方便。3.3对刀方案
加工槽的铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。3.4夹具体与定位键
为保证工件在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。为了使夹具在机床工作台的位置准确及保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度要求，夹具体底面应设置定位键，定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。4 铣槽组合夹具 4.1槽系列组合夹具概念
组合夹具的应用范围十分的广泛。它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和单件小批生产等场合，在批量生产也可以利用组合夹具代替临时短缺的专用夹具，以满足生产要求。用组合夹具元件可以组装成各类机床夹具。数控机床和柔性制造单元的出现，更加推动了组合夹具技术的进步，扩大了组合夹具的应用范围。
使用组合夹具，工件轮廓尺寸在一定范围内不受形状的限制。我国的槽系列组合夹具可以满足普通机械制造厂的大部分零件的加工，其中6mm、8mm槽系列组合夹具主要适用于仪表制造行业的小型零件的加工。适用于各系列组合夹具的工件范围见表4.1。
表4-1 各系列组合夹具的适用范围
组合夹具元件的系列
可加工工件的最大外轮廓尺寸（mm）6mm系列，8mm系列
500×250×250 12mm系列
1500×1000×500 16mm系列
2500×2500×1000 应当指出，由于组合夹具有很大的机动性和灵活性，表4-1中所介绍的可加工工件的最大轮廓尺寸，仅是一般情况下的参考数据，通过熟练的组合技术，可用小尺寸系列的元件组装成更大尺寸工件的组合夹具。此外，不同系列的组合夹具元件还可以通过过渡 元件共同组装在一套组合夹具上，以达到缩小组合夹具尺寸和减轻组合夹具重量的目的。
4.2组合夹具元件的分类和编号
我国目前生产和使用的组合夹具多是槽系列的组合夹具，其元件间以键和键槽定位。用孔和圆销定位的组合夹具称为孔系列组合夹具，目前生产中亦有应用。下面主要介绍槽系列组合夹具元件。
根据连接螺栓直径、支承截面尺寸和定位键槽尺寸，槽系列组合夹具分为三种：
1.16mm槽系列组合夹具，又称大型组合夹具，用“D”表示。2.12mm槽系列组合夹具，又称中型组合夹具，用“Z”表示
3.8mm和6mm槽系列组合夹具，又称小型夹具，用“X”表示。
组合夹具元件的分类，主要根据元件的结构、形状和用途而划分的。按其用途不同，可分为八大类，参见表4.2。另有一类是组合夹具组装工具和辅具。分别用表4-2表示。4.3夹具设计
毛坯为铸造件，且对毛坯的结构工艺有一定的要求，其材料是HT200，生产类型为中批量生产，具体要求如下：
1).铸件的壁厚要均匀，不应有较大的截面变化。2).铸件的选材要合理，以便于铸造。3).要设计合理的起模斜度，便于起模。4).铸件要有圆角，不得出现尖角棱角等。
基面选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确与合理是加工质质量得到保证，生产率得以提高。6 总结
基于以上工作所建立的基于机床夹具的设计，可以给机床夹具设人员在对夹具进行设计时作为参考，避开繁琐的建模工作，从而大大提高设计人员的工作效率，减少设计人员的工作量和劳动强度，缩短夹具的设计和开发周期，减少夹具设计中的成本费用，加快产品的更新速度。同时应用人机交互方法可以避免不必要的疏忽和错误，能在短时间内寻求最优设计结果，从而加快了设计速度，提高到了设计质量。
由于设计时间有限，该设计中的疏忽和缺陷在所难免，夹具设计中依然存在许多漏洞和不足之处，因此，在以后还需对该设计进行必要的修补和完善工作，望广大同行多多批评、指正。参考文献
[1] 杨 杰.基于WEB的夹具系统设计[J].煤矿机械，2004 [2] 马贤智.夹具与附具标准应用手册[M].北京:机械工业出版社，1996.[3] 许生蛟.组合夹具图册.上册.北京:机械工业出版社，1996，12.[6] [4] 王光斗，王春福.机床夹具设计手册.第三版.上海:上海科学技术出版社，2005 [5] 李德信，任建亭，等.Solid WorksV18基础篇.北京:化学工业出版社，2007
第三篇：汽车车身焊接工艺设计教案
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浅析汽车车身的焊接工艺设计
在 汽车厂中，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品种车型的通用性差，每更新换代一种车型，均需要更新车间大量专用设备和生产工艺。焊接工艺设 计可以称得上是焊接生产线的“灵魂”，涉及的专业知识较多，如机械化、电控、非标设备、建筑、结构、水道、暖通、动力、电气、计算机、环保和通讯等，从宏 观上决定车间的工艺水平、物流、投资和预留发展，具体决定着生产线的工艺设备种类和数量、夹具形式、物流工位器具形式、机械化输送方式及控制模式等。因 此，焊接工艺设计在焊接生产线的开发中占有举足轻重的地位，是产生高性价比焊接生产线的关键。
1、车身焊接工艺设计的前提条件 1.1产品资料
a.产品的数学模型（简 称数模）。在汽车制造行业中，一般情况下用UG,Catia,ProE等三维软件均能打开数模（如图1），并在其中获取数据或进行深人的工作。在工艺设计 过程中，将所有数模装配在一起就构成了一个整车数模，从数模中可以获得零部件的结构尺寸、位置关系。由数模还可以生成整车、分总成、冲压件的各种视图（包 括轴测图），以及可以输出剖面图。
b.全套产品图纸。
c.样车、样件（包括整车车身总成、各大总成、分总成和冲压件）。
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d.产品零部件明细表（包括各部件的名称、编号，冲压件的名称、编号、数量，标准件的规格、数量）。
工艺设计时，业主必须提供上述a、b、c中至少1项，d项可以从前3项中分析出来，正常状态下d项（如图2）早在汽车设计结束时就已经确定了。如果仅提供b项，那么需要增加大量的车身拆解、分析工作。
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1.2工厂设计的参数
工厂设计的参数包括以下几方面： a.生产纲领即年产量；
b.年时基数即生产班次、生产线的利用率等；
c.生产线的自动化程度（机器人＋自动焊钳焊点数／全车身焊点数x 100%=自动化率）；
d.生产线的工艺水平要求（如主要设备选用原则、生产线的输送方式，电气控制水平等）；
e.各种材料、外购件的选用原则（如型材、控制元件、气动元件、电机、减速器）； f.各种公用动力介质的供应方式、能力、品质等参数，建厂所在地的环境状况如温度、湿度等；
g.当生产线布置在原有厂房内时，应收集原有房的土建、公用有关资料，如厂房柱顶标高、屋架承载能力、电力和动力介质的余富程度等。
2、工艺分析 2.1工艺线路分析
根据业主提供的产品资料进行产品工艺线路分析（如业主仅提供样车及样件则需经过样车分析→样车拆解→样车测量→样车再装配过程），完成装焊工艺线路图或爆炸图设计。
2.1.1产品分块
同类型车身的分块基本相 同（一般车身均由地板、侧围、前／后围、门、顶盖等大总成组成），但各总成之间的连接方式及顺序往往有较大区别，合理的分块才能保
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证车身的装配和焊接。例 如，解放平头驾驶室的装配顺序就比较特殊，先形成侧后围焊接总成（左／右侧围与后围形成焊接总成），而后形成驾驶室总成。
2.1.2确定基准
整个车身的设计、制造、检验均建立在同一坐标系上，在车身设计时一般已经考虑到装配、焊接、总装配和搬运过程中所需的基准（孔、面），车身装焊的整个过程必须建立在一定的基准上 才能保证整车的几何形状和尺寸，同时这些基准也是夹具设计、制造、调整、检测和维修的基准。确定基准时应注意以下几个方面：
a.基准的统一性，在焊接过程中基准是逐步传递的； b.基准应便于测量；
c.基准应保证零件的准确定位； d.基准应考虑便于焊接操作。
2.1.3确定车身装配的几何精度及检测的基准面
几何基准是零件或部件的某个明显部位，用来确定该零部件在X,Y,Z坐标系统内的理论位置；准确的部件基准位置用以保证装配的几何形状的准确性，因此基准位置对装配工作非常重要，在研究焊接过程之前需要仔细分析部件的基准，必须与用户一起完成几何形状的分析，由用户确定其基准位置、或由设计人员确定后再取得用户同意。
为了使这些基准能一直保持准确，在夹具制造与安装调试过程中必须严格控制以下几方面。a.在制造焊装夹具时进行调整（检测）；b.在生产时，对装配好的部件的最后几何尺寸进行校核；C．在维修装焊夹具时进行检测。
2.1.4确定装配顺序
车身的每个冲压件、分总成和总成都是按照严格的顺序进行组装、焊接从而完成整个车身焊接的，每个零件的装配顺序必须保证能完成全部焊接工作且便于焊接。
2.1.5焊点分析
表明焊点的主要参数（焊点的数量、位置、幅度、重要程度）是产品设计时决定的，但目前部分业主仅提供产品数模而没有产品图纸。这时，焊点的主要参数需要工艺设计人员确定。
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2.1.5.1定形焊点的确定
相对复杂的工件之间的焊 接，往往需经过组装、补焊的过程完成。在组装工位，由于生产节拍限制、设备数量布置空间需要和夹具有效空间占用等原因，不可能完成全部焊接工作，但必须完 成部分焊点，这些焊点应能保证工件离开夹具时的形状尺寸，这部分焊点称为定形焊点，一般情况下定形焊点占总焊接点数的1/3左右。
2.1.5.2焊点分组
车身每个总成上都要完成许多焊点，在编制工艺时必须对焊点进行分组，即将1把焊钳在1个工作节拍内完成的焊点分为1个焊点组。
2.1.5.3焊钳初步选型
焊点分组工作完成后即可进行焊钳选型，确定焊点组的数量即焊钳的最小数量，根据工件的形状及尺寸确定焊钳的形式（X 形,C形）及喉深、开档、行程、电极形状，焊钳的吊挂形式（横吊、纵吊、转环）根据焊点位置和操作位置确定。焊钳型号的确定要在夹具总图设计完成之后，根 据选定的焊钳制造商提供的型谱进行焊钳型号的选择，对于在型谱中找不到合适焊钳焊接的焊点，需要重新设计焊钳与之匹配。2.2编制工艺过程卡
在具备前提条件下，经过工艺分析，就可以开始编制装焊工艺过程卡。工艺过程卡是装焊线设计、制造和调试整个过程的指导性文件，是装焊线全部工作的基础，装焊工艺过程卡的编制深度和质量对装焊线设计、制造。调试整个过程的质量甚至成败起决定性作用。2.2.1生产节拍
一般生产节拍可按式（1)计算：
T节＝全年工作日x每日班次x每班工时xK1 x K2/年纲领（1）式中，K1 为工时利用率，一般取 0.9；K2为设备利用率，一般取0.8-0.9。
2.2.2工位设置及工位生产周期
工位是构成生产线的基本 单元，工位生产周期必须小于或等于生产线节拍。工位生产周期是从待焊接零部件上料（装件）开始到完成本工位全部作业并将工件取出的整个过程时间，同时应考 虑工时利用率及设备利用率。工位生产周期与操作工人的熟练程度有很大关系，一般准确的工位生产周期需由实测确定，工艺设计旧寸应使所有工位的工位生产周期 尽可能相等并接近生产节拍。
2.2.3工作密度
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工作密度是指一个工位上设置的焊接设备数量及操作工人数量，主要由工件外形尺寸、焊接工艺方法和焊接工作量决定。
a.按工件外形尺寸决定工作密度。
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产节拍确定工作密度。2.2.4工时定额估算
工时定额＝焊接工作时间＋辅助工作时间
每一工位或工序的时间定额一般由装件、夹具动作夹紧、焊接、松开夹具和将工件送至下一工位的时间累计构成，也可用焊接时间放大而得出，即概算定额，工序时间定额（工时）＝焊接工作量÷焊接速度xK。
以下是几种焊接方法焊接速度的一般状况估算值，其焊接速度与焊点及焊缝的间距、分布、焊钳及焊枪的接近性、工人操作难易程度等有一定的关系，故仅供工艺编制参考。a.手工焊钳点焊15点/min;b．机械手焊钳点焊20点/min;c.C02半自动焊300 mm/min;d.机械手C02自动焊400 mm/min;e.螺柱焊（手工8 个/min;f.凸焊螺母（手工）3个/min;g.铜钎焊100 mm/min。
2.2:5工艺卡的内容
a.焊件（总成或合件）简图一般为轴测图（立体图），图中：应标出进入装配冲压零件的名称、图号及数量；同时要标出焊点的位置、数量，甚至施焊的顺序；各种标准件如螺母、螺柱、支架等位置、数量及焊接方法。b二工艺过程描述：从工件（零、合件）的装入、定位夹紧、焊接及焊后将合件送往下工序的整个过程，按先后顺序既简单又全面的描述。
c.工序所采用的夹具、设备、辅具及工具的名称、编号及数量作定性及定量分析。
d.给出工序的时间定额，甚至分每一工步给出，而工时的确定有如下几种方法：凭经验；采用人工模仿，秒表测定；计算机仿真。
2.2.6工艺卡的格式
工艺卡格式见焊接工艺卡附表（如表1）。
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2.2.7工艺卡编制的工作量
以三厢轿车为例估算：简图约100张，工艺卡约200张，需要3个有经验的能够独立工作的技术人员花两个月的时间完成。
3、工艺设计
工艺设计是焊接生产线设计的基础，其他专业（机械化、非标设备、土建、公用、电控）设计均以工艺设计文件为指导，工艺设计文件的深度必须满足相关专业的设计需要。工艺设计文件一般包括以下内容。
3.1工艺设备安装图
标明工艺设备安装位置、设备外形、编号，原材料、半成品、成品存放地及通道，工人操作位置，预留面积（如果有），起重设备质量、跨度、轨道线，机械化运输悬
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链、单轨等的范围轨迹，水、电、气供应点及局部通风位置的坐标等。
3.2设备明细表 3.3焊机、时控箱布置图
表示焊机、时控箱及相关设备的型号、数量、安装位置、安装方式、接管尺寸等内容，供公用各专业设计支管线和焊机、时控箱安装时使用。简单的装焊线可直接在车间工艺设备安装图中表示。
3.4焊钳、平衡器布置图
表示焊钳、平衡器的型号、数量、安装位置、吊挂方式，供焊钳安装使用。简单的装焊线可直接在车间工艺平面图中表示。
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3.5滑轨、滑车布置图
表示滑轨型号、长度位置，滑车形式、尺寸、位置、数量，供机械化专业设计滑轨、滑车安装图使用。简单的装焊线可直接在车间工艺设备安装图中表示。
3.6标准设备订货任务书 3.7非标设备设计任务书
说明对机械化运输方式的要求，与机械化相关的吊挂要求，设备长、宽、高及其技术要求，工艺参数，最大工件尺寸、面积和质量等。
3.8夹具设计任务书
夹具设计任务书（如图3）是夹具设计的指导文件，也是夹具最终验收的依据，所以夹具任务书一定要得到甲方的认可并签字。
3.8.1编制的前提条件
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a.已编好的工艺卡，认为确实可行并得到用户的认可。
b.按合同与业主商定的技术条件，如手动或气动，外购件的来源等。3.8.2编制步骤
a.根据工艺卡了解装配顺序、焊接顺序、焊钳类型、操作位置来确定工件的位置，以及工作台面的高度，同时确定台面是固定或是可旋转（水平或垂直），是否需要带举升取件的装置。
b.确定进人装配的零部件定位及夹紧点，并表示出来，给出序号。c.确定定位销及支承夹紧器的形式，并将断面图画出。d.确定测量点及计算出其数据（理论数据）。3.9检具设计任务书 3.10工位器具设计任务书
工位器具设计任务书是工位器具设计的指导文件，也是工位器具最终验收的依据；工位器具任务书必须符合设计深度要求，必须经业主签字确认后方可进行工位器具设计。说明放置工件的名称、编号、数量，工件放置形式、运输形式，必要时画出简图及注明尺寸。
3.11公用管道司令图
用以指导厂房管线设计的管线总体布置：规划图，避免管线之间或管线与建筑物／构筑物之间直接相碰或不满足规定的安全距离要求。
3.12车间土建资料 3.13 车间公用资料
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4、工艺设计的主要注意事项
a.汽车车身在装焊过程中，合理分块非常重要，而车身总成的分块大体相同，但往往对头接缝处有所变化，要认真分析。分块决定夹具的套数、工艺流程，是工艺设计的第一步。
b.工艺设计不能只顾眼前，应该远近结合、滚动发展，做到近期合理、远期可行。c.要充分考虑混线生产的可能性，在夹具设计任务书和工艺设备选型上尽可能柔性化。
d.生产方式尽可能精益，尽量减少在制品存放，大型外覆盖件的物流尽量短；灵活布局车间内的各条生产线，使各生产线之间工件输送及与其他车间的衔接尽量短捷、顺畅，提高生产效率。
e.生产线的布置要考虑空中机械化运输设备和水、电、气管线布置流畅。f.小件生产尽量集中布置，提高设备利用率。按照工艺流程在线旁布置小件的模式，从节约成本的角度看是不可取的。
g.焊钳的选型不容易做好，在焊接生产线调试过程中更换5%的焊钳是比较低的，故需要进行三维焊钳与夹具的焊接过程动态模拟，提高选型准确性。
h.有条件的项目建议应用数字化工厂软件虚拟焊接车间，将以往设计中不宜发现的问题经过计算机仿真，较早地被发现和解决，提高设计方案、图纸的准确性和节拍平衡。
i: 工艺设计不能脱离生产管理系统，计算机系统在那些工位取得生产信息，就要求在设备定货技术任务书明确功能及接口条件。
5、结束语
焊接工艺设计涉及的知识 领域宽，受到制约同样比较多，比如产品系列、用户观
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念、工艺水平、质量精度要求、周边物流状况、投资限制、原有厂房及厂区等，因此要求工艺设计人员见多识 广。生产线技术水平和自动化率不是越高越好，也不是生产线投资越低越好，在保证产品质量的前提下，高性价比的焊接生产线是工艺设计永恒的追求目标。随着我 国汽车行业自主品牌的不断增加，焊接工艺设计也必实现由国外设计多而转变成国内设计多，将会有更多的自主品牌焊接生产线得到广泛应用。
——四川绵阳理工学院
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第四篇：焊接工装夹具设计说明书要点范文
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
班级：
学号： 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 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 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 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 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 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 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。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。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。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。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。
第五篇：工字梁(钢梁)组件的焊接夹具设计-说明书
目录
一、序言....................................................................................................3
二、夹具设计任务..........................................................…………………4
1、焊接产品 “钢梁组件”的产品图..........................……………4
2、焊接产品“钢梁组件”的重点技术要求分析............................4
三、“钢梁组件”装焊夹具设计方案的确定.................................……...5
1、夹具设计要求..................................................................................5
2、基准面的选择............................................................................….5
3、定位方式及元器件选择...............................................…………..5
4、夹紧方式及元器件选择..................................................................6
5、装焊夹具结构.......................................................………………..7
6、装焊方案...........................................................…………………...7
四、主要零件设计的说明................................................…………………7
1、夹具体...............................................................................................7
2、手动螺旋夹紧器................................................................................7
3、挡板....................................................................................................8
4、反变形装置........................................................................................8
5、垫板....................................................................................................8
6、销钉....................................................................................................8
7、螺栓....................................................................................................8
五、装焊夹具使用说明..................................................................................8
1、夹具的操作步骤..............................................................................8
2、夹具的结构特点...............................................................................8
3、夹具使用注意事项、保养及维护...................................................9
七、本次课程设计小结、体会.......................................................................9
八、参考资料...................................................................................................9
一、序言
1、焊接工装夹具及其在生产中的运用：
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。
在焊接生产过程中，焊接所需要的工时较少，而约占全部加工工时的2/3以上的时间是用于备料、装配及其他辅助的工作，极大的影响着焊接的生产速度。为此，必须大力推广使用机械化和自动化程度较高的装配焊接工艺装备。
2、焊接工装夹具的主要作用有以下几个方面：
（1）准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。
（2）有效的防止和减轻了焊接变形。
（3）使工件处于最佳的施焊部位，焊缝的成型性良好，工艺缺陷明显降低，焊接速度得以提高。
（4）以机械装置代替了手工装配零件部位时的定位、夹紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件。
（5）可以扩大先进的工艺方法的使用范围，促进焊接结构的生产机械化和自动化的综合发展。
3、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。
二、夹具设计任务
1、焊接产品‘钢梁组件”的产品图：
钢梁组件由大、小肋板和筋板构成，材料选用45钢，大腹板宽300mm，小腹板宽180mm，总长均为1500mm，厚度均为4mm；筋板宽112mm，总长1500mm，厚度为8mm。
工件焊接方法选用焊条电弧焊，采用间断焊接，主要焊接工件受反变形装置固定部分。
2、焊接产品“钢梁组件”的重点技术要求分析：（1）序
1、序3两块肋板和序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焊接过程中对两块主板进行反变形控制，焊后A面最大变形量小于2mm,； ②注意结构的合理性，装配方案的可行性； ③装配过程要尽量方便易行； ④装配成本应尽可能低。
三、“钢梁组件”装焊夹具设计方案的确定
1、在设计夹具体时应满足以下基本要求： 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。
2、基准面的选择：
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夹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。
夹具体毛坯制造方法的选择：综合考虑结构合理性、工艺性、经济性、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体。
夹具体的外形尺寸：在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其反变形装置在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。夹具体的壁厚30mm，长度1700mm，宽度580mm；根据设计要求，夹具体上设计有螺孔，与定位定位器和夹紧器的螺孔在装配时配作。
3、定位方式及元器件选择
定位器的作用：定位器的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不便的位置，在保证加工要求的情况下，限制足够的自由度。
工件的定位原理：自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿OX，OY，OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制六个自由度。工件的六个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个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生产中，为了调整和控制不可避免产生的焊接应力和变形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。
在焊接夹具设计中，按加工要求应限制的自由度而没有被限制的欠定位是不允许的；而选用两个或更多的支撑点限制一个自由度的方法称为过定位，过定位容易位置变动，夹紧时造成工件或定位元件的变形，影响工件的定位精度，过定位也属于不合理设计。
定位元器件的选择：
①以工件的平面为基准进行定位时，常采用挡铁、支撑钉进行定位；
②工件以圆孔内表面为基准进行定位时常采用销定位器；
③工件以圆柱外表面为基准进行定位时常采用V形铁定位器；
④利用以定位工件的轮廓对被定位工件进行定位可采用样板定位器。本工装定位方式如下：
肋板序1采用放置于工作台的垫板和螺旋加紧机构定位，垫板限制了Z方向上的平动自由度和X、Y方向上的转动自由度，螺旋加紧机构限制了沿X方向的平动自由度和Z方向上的转动自由度。
筋板序2选用放置于工作台的垫板作为主定位面，限制了Z方向上的平动自由度和X、Y方向上的转动自由度，挡块限制了沿X方向的平动自由度和Z方向上的转动自由度；
肋板序3采用工作台和挡块定位，工作台限制挡块限制了Z方向上的平动自由度和X、Y方向上的转动自由度，挡块限制了沿X方向的平动自由度和Z方向上的转动自由度；
4、夹紧方式及元器件选择
夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。
对夹紧机构的基本要求如下：
①夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。
②夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量。
③夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。
④结构力求简单，便于制造和维修。
本工装Z轴方向上有很大的自重，不需要夹紧，Y轴方向不需要夹紧，所以只需考虑X方向上的夹紧，X轴向上采用螺旋夹紧机构。
5、装焊夹具结构
装焊夹具基座采用夹具体，再在夹具体上安装定位肋板序3的挡板，定位筋板序2的垫板，和螺旋夹紧装置，以及在两块肋板上分别安装反变形装置，构成整个焊接夹具。
6、装焊方案
装焊时，首先为两块肋板安装反变形装置，再在夹具体上装上定位的挡板、垫板和螺旋夹紧器，然后分别放上肋板和筋板，并用螺旋夹紧器将其固定夹紧。
焊接时，先焊上半部分两条焊缝，然后松开螺旋夹紧装置，翻转工件，装配夹紧后，再焊接另外两条焊缝。焊接时采用焊条电弧焊分段焊接，以减小焊接变形。
四、主要零件设计的说明
1、夹具体
综合考虑结构的合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，夹具体制作材料选用铸铁，毛坯制造方法为铸造夹具体；考虑到定位的精确度，要求定位器和螺旋夹紧器的螺孔在装配时要与夹具体配作。
2、手动螺旋夹紧器
手动螺旋夹紧器选用Q235钢，螺旋夹紧器件主体各部分通过焊接的方式连接在一起；焊接时，应先夹紧各部分元件，防止焊接时产生焊接变形。并且要求底座螺孔应与夹具体配作，螺旋夹紧器在夹紧状态时应有自锁性能。
手动螺旋夹紧器的工作过程：夹紧器底部用螺栓固定在夹具体上，工件定位好后，转动螺旋装置，螺杆向前移动夹紧工件；螺杆端部有可以相对转动的底靴，它用于增加制品的受压面积，减小螺杆与制品间的摩擦力，以及防止螺杆压在与轴线不垂直的表面上时螺杆可能出现的弯曲；各螺杆中心线应与主板纵向中心线垂直相交，以保证夹紧精度。
3、挡板
挡板选用Q235钢制造，毛坯制造方法选用铸造毛坯，成型性好，加工方便。挡板螺孔也应与夹具体配作，装配时通过螺栓固定在夹具体上。
4、反变形装置
反变形装置采用Q235钢。考虑到整体难于直接生产，所以反变形装置弯曲部分与整体连接时采用型钢拼焊，焊接时，先点固焊，再用支撑钉支撑弯曲部分，防止焊接变形，最后完成全部焊接。反变形装置内部间隙应比工件厚度大，以便于工件插入，间隙部分通过打入销钉固定加紧。
5、垫板
垫板材料选用铸铁，制造方法为铸造，成型后表面打磨平整。
6、销钉
销钉45钢制作，采用火焰表面淬火处理，以提高耐磨度。
7、螺栓
螺栓选用材料45钢的标准件，螺栓连接时通过开口垫圈使应力均匀分布。
五、装焊夹具使用说明
1、夹具的操作步骤：
（1）焊接前，先为两块肋板安装反变形装置，在夹具体上装上定位的挡板、垫板和螺旋夹紧器，然后分别放上肋板和筋板，调整好位置，用螺旋夹紧器将其固定夹紧。
（2）在第一面焊缝焊接好后，松开螺旋夹紧器，翻转工件并调整好位置，再用螺旋夹紧器夹紧工件，焊接另一面焊缝。
（3）当所有焊缝焊接好后，松开螺旋夹紧器，取出工件和反变形装置，拆卸下固定在夹具体上的挡板和螺旋夹紧器，然后去除反变形装置，取出成型工件。
2、夹具的结构特点：
（1）操作方便，工件易于装卸；（2）该夹具结构简单，容易生产制造；
（2）该夹具能够有效地夹紧工件和控制工件的反变形，使工件据有良好的成型性。
3、夹具使用注意事项、保养及维护
（1）使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置；（2）使用后需要涂防锈油。
六、本次课程设计小结、体会
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。
在工艺设计时，应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。
在机械设计和制造过程中，普遍存在尺寸链问题。在把零件组装成机器的过程中，也就是将零件上有关的尺寸进行组合和积累。由于零件尺寸存在制造误差，因此装配时也就会有误差的综合积累。累积后形成的总误差将会影响机器的工作性能和质量。这就形成了零件的尺寸误差和综合误差之间的相互影响关系。
设计工装夹具也不例外，因此合理地确定零件的尺寸公差和形位公差也显得尤为重要。
通过本次课程设计，不仅增强了对焊接工艺装备专业性知识的系统化，而且将专业知识、设计能力和实践能力有机的结合在了一起。
但收获更深的是夯实并拓宽了我们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。
七、参考资料
[1] 陈祝年，焊接简明设计手册，机械工业出版社，1999 [2] 王 政，焊接工装夹具及变位机械，机械工业出版社，2001 [3] 陈焕明，焊接工装设计基础，航空工业出版社，2004 [4] 孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，冶金工业出版社，2002 [5] 贾安东，焊接结构及生产设计，天津大学出版社，1989 [6] 诸世敏，现代工程图学，北京邮电大学出版社，2007 [7] 许杏根，简明机械设计手册，机械工业出版社，1999 [8] 曾乐，焊接工程学，新时代出版社，1986 [9] 中国机械工程学会焊接学会，焊接手册（第2版），机械工业出版社，2001
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