的

、夹具设计任务

1、焊接产品（复合件）“撑杆焊接组合”的草图

   见“撑杆焊接组合”图

2、焊接产品“撑杆焊接组合”的重点技术要求分析

（1）序4发动机衬管两件的中线之间平

（2）序4发动机衬管两件的中心线距离和右边反动机衬管中心线与序1撑杆右端面距离为25±0.5

（3）序3螺母M6和序2喇叭支座的组件的中心线与序1撑杆右端面距离为200±1.0

二、“撑杆焊接组合”装焊夹具设计方案的确定

1、装焊方案

从焊接件产品图中看出，序4、序3和序2的组件分别与序1进行焊接。序1为主焊零件同时也是主体件，它的长度方向可用挡板定位，端面可采用挡销。装焊方案初拟为：

序4发动机衬管两件与序1撑杆先在夹具上装配、点固、取出焊接，然后在夹具上进行序3螺母M6和序2喇叭支座的组件与序1撑杆的装配、完成三面焊。

2、装焊夹具结构

装焊夹具采用夹具体，再在夹具体上装上

“撑杆焊接组合”装焊夹具结构见“撑杆焊接组合”装焊夹具图

3、夹具的定位原理及特点

主焊件“撑杆”用挡板和挡销定位，限制了5个自由度，

件“发动机衬管”两件用插销机构定位，限制了5个自由度。

螺母M6和喇叭支座的组件用锥头销钉和螺旋夹紧机构的压板上的开的凹槽来定位，限制了5个自由度。

4、主要零件设计的说明

（1）、压板

考虑到定位锥头销钉需垂直取出焊件才能保

（2）、插销机构主体

插销机构主体作为插销的支座，考虑到发动机衬管两件之间距离小，将两个插销的插销机构主体做成一体；并且为了保证发动机衬管两件中心线的距离和平行度将在设计一体的插销机构主

 (3)、快撤式螺旋夹紧器件

同插销机构主体一样，快撤式螺旋夹紧器件主体也做成一体并且要求两孔中心线的距离。

快撤式螺旋夹紧器件工作过程：螺母套筒不直接固定在主体上，而是以它外圆上的L形槽沿着主体上的定位销来回移动；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

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5）、良好的工艺性。所设计的夹具

、焊接产品（复合件）“撑杆焊接组合”的产品图

   撑杆焊接组合由撑杆、喇叭支座、螺母M6和发动机衬管构成；撑杆的材料是20钢，喇叭支座的材料是10钢，发动机衬管的材料是35钢，螺母M6  GB121－86；撑杆焊接组合的总体尺寸是300×60×45；附“撑杆焊接组合”产品图

、焊接产品“撑杆焊接组合”的重点技术要求分析

1、公差要求

（1）序4发动机衬管两件的中心线之间平行度要求

（2）序4发动机衬管两件的中心线距离和右边反动机衬管中心线与序1撑杆右端面距离为25±0.5

（3）序3螺母M6和序2喇叭支座的组件的中心

2、焊接要求

（1）序4发动机衬管两件与序1撑杆之间有四处周围角焊缝；

（2）序3螺母M6和序2喇叭支座的组件与序1撑杆之间有两处三面角焊缝；

（3）序3螺母M6和序2喇叭支座之间有周围焊缝。

撑杆焊接组合”装焊夹具设计方案的确定

、基准面的选择（夹具体方式的确定）

     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。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。

夹具体毛坯制造方法的选择   综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、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、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计，再根

、定位方式及元器件选择

（1）、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xx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xx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xx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

    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

主焊件“撑杆”用挡板和挡销定位。挡销限制

件“发动机衬管”两件用插销机构定位。插销机构限制了X、Y、Z方向的平动自由度，快撤式螺旋夹紧器件限制了Y、Z方向的转动自由度，共限制了5个自由度。

螺母M6和喇叭支座的组件用锥头销钉和螺

、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

    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。

夹紧序1撑杆选用挡板式螺旋夹紧器件；

夹紧序4发动机衬管两件选用快撤式螺旋夹紧器件；

夹紧序3螺母M6和序2喇叭支座的组件选用螺旋

、装焊方案

从焊接件产品图中看出，序4、序3和序2的组件分别与序1进行焊接。序1为主焊零件同时也是主体件，它的长度方向可用挡板定位，端面可采用挡销。装焊方案初拟为：

序4发动机衬管两件与序1撑杆先在夹具上装配、点固、取出焊接，然后在夹具上进行序3螺母M6和序2喇叭支座的组件与序1撑杆的装配、完成三面焊。

、装焊夹具结构

装焊夹具采用夹具体，再在夹具体上装上定位和夹紧序1撑杆的挡板、挡销、螺旋夹紧器件，定位和夹紧序4发动机衬管两件的插销机构、快撤式螺旋夹紧器件，定位和夹紧序3螺母M6和序2喇叭支座的组件的锥头销钉、螺旋夹紧机构，构成整个焊接夹具。

“撑杆焊接组合”装焊夹具结构见“撑杆焊接组合”装焊夹具图

、夹具体

综合考虑了结构合理性、工艺性、经济型、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；考虑到定位的xx度，要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作；

、压板

考虑到定位锥头销钉需垂直取出焊件才能保证顺利脱离焊件，在压板下边设置了弹簧；考虑到对螺母M6和喇叭支座的组件的定位，在压板上开了凹槽起到定位作用；考虑到快速并顺利取出焊件，将压板设计成可退式压板。

、插销机构主体

插销机构主体作为插销的支座，考虑到发动机衬管两件之间距离小，将两个插销的插销机构主体做成一体；并且为了保证发动机衬管两件中心线的距离和平行度将在设计一体的插销机构主体的插销孔时要求两孔中心线的距离和平行度。

、快撤式螺旋夹紧器件

同插销机构主体一样，快撤式螺旋夹紧器件主体也做成一体并且要求两孔中心线的距离。

快撤式螺旋夹紧器件工作过程：螺母套筒不直接固定在主体上，而是以它外圆上的L形槽沿着主体上的定位销来回移动；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

(1)、挡销装配到夹具体上时，需要保证基面与夹具体横向中心线垂直

   （2）、定位和夹紧序1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；定位和夹紧序4发动机衬管两件的插销机构、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）、定位和夹紧序4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右边中心线与挡销基面的距离和公差

   （4）、定位和夹紧序3螺母M

   （5）、定位和夹紧序1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

   （6）、装上弹簧、压板等其他零件，完成整个装配。

、夹具的操作步骤

（1）、将序4发动机衬管两件按照“撑杆焊接组合”图装配到序1撑杆上，并将其放置于夹具体上，由挡销、挡板将序1撑杆定位，由螺旋夹紧器夹紧序1撑杆；同时由插销将序4发动机衬管两件

（2）、点固焊后，松开快撤式螺旋夹紧器件，拔出插销，取下进行焊接

（3）、将焊件再放置于夹具体上，由挡销、挡板将焊件定位，由螺旋夹紧器夹紧焊件；之后将螺母M6和喇叭支座的组件放置焊件之上并由螺旋夹紧机构上的锥头销钉和螺旋夹紧机构的压板上的开的凹槽来定位由螺旋夹紧机构夹紧

（4）、对螺母M6和喇叭支座的组件与撑杆进行三面焊，然后松开所有螺旋夹紧器，夹紧螺母M6和喇叭支座的组件的螺旋夹紧机构的压板被弹簧弹起，其上的定位锥头销钉随之脱离焊件，

、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）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。

（3）使用后需要涂防绣油。

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、

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和积累。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。合理地确定零件的尺寸公差和形位公差显得很重要。

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。