焊接工装设计

目录
前言
绪论
一、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、焊接工装的分类
1.按用途分类
2.按应用范围分类
3.按动力源分类
4.按焊接方法分类
三、焊接工装的特点
第一章 工件的定位原理及定位器设计
第一节 工件的定位原理
一、六点定位原理
二、六点定位原理的合理应用
1.全定位与准定位
2.过定位与欠定位
三、N-2-1定位原理
第二节 定位方法及定位器
一、关于基准的概念
二、工件以平面定位
1.挡块
2.支承钉和支承板
三、工件以圆孔定位
1.定位销
2.衬套式定位器
3.定位插销
四、工件以外圆柱面定位
1.V形块
2.定位套和半圆孔定位器
五、组合表面定位
1.以两个圆柱销及平面支承定位
2.以一圆柱销和一削边销及平面支承定位
（1）确定两定位销中心距及公差
（2）确定圆柱销直径d1的基本尺寸及公差
（3）确定削边销宽度b和限位基面直径d2的基本尺寸、公差
六、型面定位
第三节 定位方案设计方法与步骤
一、确定定位基准
二、确定定位器的结构及布局
三、确定必限的自由度
四、提出定位器的材料和技术要求
五、定位方案实例分析
1.装焊定位基准的选择
（1）保证门框的装配尺寸
（2）保证前、后悬置孔的位置精度
（3）保证前、后围风窗口装配尺寸
2.定位分析
3.驾驶室总成装焊夹具
习题与思考题
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
二、夹紧装置的分类
1.按作用力的来源分
2.按转变原始力为夹紧力的机构分
3.按夹紧方向及位置分
三、夹紧装置的基本要求
四、夹紧力的确定
1.夹紧力方向的选择
2.夹紧力作用点的选择
3.夹紧力大小的确定
五、定位及夹紧符号的标注
第二节 简单夹紧机构
一、楔块夹紧机构
1.夹紧力的计算
2.自锁条件
3.增力比与行程比
二、螺旋夹紧机构
1.螺旋夹紧件的基本构造
2.螺旋夹紧机构的工作性能
三、偏心夹紧机构
1.圆偏心的夹紧原理
2.圆偏心自锁条件
3.夹紧力的计算
4.圆偏心参数及工作位置的确定
5.偏心夹紧机构的特点
四、弹簧夹紧机构
五、推拉夹紧机构
1.拉紧器
2.推撑器
六、杠杆夹紧机构
第三节 复合夹紧机构
一、螺旋—杠杆夹紧机构
二、偏心轮—杠杆夹紧机构
三、铰链—杠杆夹紧机构
1.自锁条件
2.基本结构形式
3.典型实例
4.设计要点
四、其他形式的复合夹紧机构
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
2.楔式定心夹紧机构
3.偏心式定心夹紧机构
4.连杆式定心夹紧机构
二、弹性夹筒式定心夹紧机构
第五节 柔性夹具
一、组合夹具
1.槽系组合夹具
2.孔系组合夹具
二、可调整夹具
1.更换式
2.调节式
3.组合式
三、焊接组合夹具应用实例
1.三维焊接组合夹具的组成
2.三维焊接组合夹具的特点
3.三维焊接组合夹具的应用实例
习题与思考题
第三章 焊接工装中常用的动力装置
第一节 气压传动装置
一、气压传动系统的组成及特点
1.气压传动系统的组成
2.气压传动系统的特点
二、汽缸简介
1.汽缸的类型
2.活塞式单作用汽缸
3.活塞式双作用汽缸
4.三气室汽缸
5.薄膜式汽缸
6.回转汽缸
7.组合汽缸
三、汽缸的选择
1.安装形式的选择
2.输出力的大小与缸径的确定
3.汽缸行程
4.活塞的运动速度
5.汽缸使用注意事项
四、气阀和辅助元件的选用
1.气阀的类型及用途
2.部分气阀和辅助元件的工作原理
（1）分水滤气器
（2）减压阀（又称调压阀）
（3）油雾器
（4）气控阀
（5）电控阀
（6）手控阀
3.气阀的选用
4.气动辅件的选择与使用
（1）分水滤气器的选择与使用
（2）油雾器的选择与使用
（3）压力继电器的选择与使用
（4）消声器的选择与使用
五、气动夹紧机构应用举例
六、气动斜楔夹紧机构和气动铰链—杠杆夹紧机构的设计与计算
1.气动斜楔夹紧机构
2.气动铰链—杠杆夹紧机构
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
2.液压传动的基本工作原理
3.液压传动系统的组成
二、液压泵简介
1.液压泵的工作原理
2.液压泵的常用种类
3.液压泵的性能参数
（1）工作压力和额定压力
（2）流量和排量
（3）功率和效率
三、油缸简介
1.双作用活塞油缸
2.齿条油缸
3.带有活塞行程调节装置的油缸
四、液压控制阀的类型及用途
五、液压传动在工程应用中要注意的问题
1.泄漏
2.污染
3.气穴
4.振动和噪声
5.液压冲击
6.进气
7.爬行
8.温升
9.工作介质
第三节 电力传动系统
一、概述
二、交流电动机的结构、特点和用途
1.异步电动机
2.同步电动机
3.交流电动机变频调速
（1）变频调速原理
（2）交流电动机变频调速四种控制方案的选择
三、直流电动机的结构、特点和用途
1.直流电动机的特点
2.直流电动机的励磁方式及用途
3.直流电动机主要技术数据和性能指标
4.Z4系列小型直流电动机简介
四、直流伺服电动机的结构、特点和用途
1.传统式直流伺服电动机
2.印刷绕组电枢直流伺服电动机
五、步进电动机
1.反应式步进电动机
2.永磁式步进电动机
3.混合式步进电动机
4.步进电动机的主要特性
5.步进电动机选择原则
六、电力传动系统的特性
1.电力传动系统的基本运动方程式
2.电动机的机械特性
3.生产机械的负载特性
（1）恒转矩负载特性
（2）通风机类负载特性
（3）恒功率负载特性
七、电动机容量选择
1.决定电动机容量的主要因素
（1）电动机的发热
（2）允许过载能力
（3）电动机的起动转矩
2.电动机容量选择的基本步骤
3.电动机的功率计算
（1）电动机轴功率的计算
（2）起重机械配用电动机功率的计算
（3）焊接翻转机驱动力矩和功率的计算
习题与思考题
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
二、经济性原则
三、可靠性原则
四、艺术性原则
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、焊接结构装配方案的确定
1.结构分离面
2.确定工艺分离面的原则
3.装配方法的分类
4.装配方案的选择
三、装配焊接工艺规程设计
1.指令性工艺规程
2.装配系统图
3.工作工艺规程
4.设计工艺规程的基本要求
5.焊接结构生产的基本工序
（1）备料及装配工序
（2）定位焊工序
（3）焊接工序
（4）矫正工序
（5）热处理工序
（6）整修工序
（7）检验工序
四、夹具体设计
1.对夹具体的基本要求
2.夹具体毛坯制造方法
（1）铸造夹具体
（2）焊接夹具体
（3）装配式夹具体
3.夹具体的外形尺寸
五、夹具元件的安装方法
1.按划线安装
2.根据样板或样件安装
第三节 尺寸链及其在结构设计中的应用
一、尺寸链的基本概念
1.尺寸链的定义
2.尺寸链的特点
3.尺寸链的组成
（1）封闭环
（2）组成环
（3）组成环的判别
4.尺寸链的分类
二、尺寸链的基本计算公式
1.封闭环的基本尺寸
2.封闭环的极限尺寸
3.封闭环的极限偏差
4.封闭环的公差
三、解尺寸链的基本任务
1.正计算
2.反计算
3.中间计算
四、结构尺寸链分析的内容
1.设计开始阶段
2.部件分组设计阶段
3.零件设计阶段
五、结构设计中封闭环的确定
六、尺寸链计算示例
1.正计算
2.反计算
（1）等公差法
（2）等精度法
（3）计算
第四节 夹具的公差配合与技术条件的制定
一、制定的依据和基本原则
1.制定的依据
（1）产品图样
（2）工艺规程
（3）设计任务书
2.制定的基本原则
二、夹具总图上应标注的尺寸和公差
1.应标注的尺寸和公差
2.公差值的确定
三、技术条件的制定
（1）定位销与工件的配合偏差
（2）定位销与导向支架的配合偏差
（3）导向支架在夹具上的安装偏差
第五节 零部件尺寸的合理标注
一、尺寸标注的一般原则
二、尺寸标注基准的合理选择
三、零件尺寸的标注方法
1.零件尺寸标注的形式
（1）链环式尺寸标注
（2）坐标式尺寸标注
（3）混合式尺寸标注
2.与装配尺寸有关的尺寸标注
3.考虑加工的尺寸标注
4.零件成形表面和特殊表面标注
5.零件上表面不要求加工的尺寸标注
6.未注公差的尺寸标注
7.汽车装焊夹具零件的尺寸标注
习题与思考题
第五章 焊接工艺装备实例
第一节 装配定位焊夹具
第二节 焊接变位机械
一、焊接变位机
1.结构形式
（1）伸臂式焊接变位机
（2）座式焊接变位机
（3）双座式焊接变位机
2.驱动机构
3.导电装置
（1）碳刷—铜盘式导电装置
（2）铜电刷式导电装置
（3）轴瓦式导电装置
4.选用变位机时注意事项
二、焊接滚轮架
1.滚轮架分类
2.中心距的调节
3.滚轮结构
4.焊接滚轮架的主要技术要求
第三节 汽车装焊夹具
一、汽车装焊夹具的特点
二、车门装焊夹具
三、车身装焊夹具
1.车身总成结构及装焊过程
2.车身总成装焊夹具的定位及定位件
3.车身装焊胎具夹紧件的选用
4.车身总成装焊夹具骨架形式
5.车身总成装焊夹具导向系统
第四节 自动化焊接装备
一、ZR-4全自动焊管机
1.设备组成
2.焊接电源
3.焊接工艺过程
4.PC的接口设计
5.PC的程序设计
二、可编程控制全位置自动管焊机
1.系统组成
（1）晶体管脉冲TIG焊电源
（2）焊接机头
（3）送丝机
（4）机头位置传感器
（5）可编程控制器
2.控制要求
3.PC的接口设计
4.软件设计
（1）圈数设定
（2）圈数区分
（3）区间控制
5.管—管焊接机头设计
（1）机头传动方案的确定
（2）行星减速传动齿轮主要参数的确定
（3）定轴轮系传动齿轮主要参数的确定
6.管—板焊接机头设计
（1）机头传动方案的确定
（2）谐波齿轮传动的主要几何参数
（3）柔轮的设计
（4）柔轮的制造
7.应用实例
（1）钛及其合金焊接的特点
（2）焊接设备
（3）焊接规范参数
三、摩托车消声器自动焊接装置
1.摩托车消声器结构形式
2.摩托车消声器自动焊接装置
四、特殊环缝电阻缝焊设备
1.专用缝焊设备及其控制
2.工艺试验
五、波纹管直缝焊机
1.组成及结构
2.技术参数
3.技术要点
（1）波纹管材料及其焊接要求
（2）琴键式气动夹具
（3）焊接方法
六、异形零件焊接专机
七、弧焊机器人焊接工装夹具
1.概述
2.弧焊机器人焊接工装夹具的设计原则
习题与思考题
附录A 焊接技术与工程专业课程设计大纲
一、授课对象
二、课程设计目的
三、课程设计内容
四、设计工作步骤与要求
五、设计进度安排
六、成绩的评定
附录B 机械加工的经济精度
一、孔加工的经济精度
二、圆柱形外表面加工的经济精度
三、平面加工的经济精度
四、各种加工方法所能达到的表面粗糙度参数值
附录C 定位夹紧符号
附录D 夹具零部件摘选
一、定位件
（一）定位销
1.小定位销（GB/T2202—1991）
2.固定式定位销（GB/T2203—1991）
3.可换定位销（GB/T2204—1991）
4.定位插销（GB/T2205—1991）
（二）固定支承
1.支承钉（GB/T2226—1991）
2.支承板（GB/T2236—1991）
（三）V形块
1.V形块（GB/T2208—1991）
2.固定V形块（GB/T2209—1991）
3.调整V形块（GB/T2210—1991）
4.活动V形块（GB/T2211—1991）
（四）手拉式定位器（GB/T 2215—1991）
（五）枪栓式定位器（GB/T2216—1991）
（六）齿条式定位器
二、夹紧件
（一）压块
1.光面压块（GB/T2171—1991）
2.槽面压块（GB/T2172—1991）
3.钩形压板（GB/T2196—1991）
4.钩形压板（组合）（GB/T2197—1991）
（二）偏心轮
1.圆偏心轮（GB/T2191—1991）
2.叉形偏心轮（GB/T2192—1991）
3.单面偏心轮（GB/T2193—1991）
4.双面偏心轮（GB/T2194—1991）
5.带手柄的偏心轮
（三）夹管器
1.钩形正压夹管器（HB2495）
2.钩形侧压夹管器（HB 2496）
3.钩（HB 2497）
4.V形压管器（HB 2498）
5.座式角形压管器（HB 2499）
（四）楔槽式夹紧器
（五）铰链—杠杆夹紧器
1.垂直式铰链—杠杆夹紧器
2.焊接式铰链—杠杆夹紧器
（六）夹紧汽缸
1.QGHJ系列回转夹紧汽缸
2.JQGB系列夹紧汽缸
3.QGJ系列夹紧汽缸
附录E 焊接专业部分网址