焊接工装设计
绪论
1 什么是焊接工装？
答：焊接工艺装备就是在焊接结构生产的装配与焊接过程中起配合及辅助作用的夹具、机械装置或设备的总称，简称焊接工装。
2
装配用工艺装备与焊接用工艺装备的区别是什么？
答：装配用工艺装备的主要任务是按产品图样和工艺上的要求，把焊件中各零件或部件的相互位置准确地固定下来，只进行定位焊，而不完成整个焊接工作。焊接用工艺装备专门用来焊接已点固好的工件。
{dy}章
3 什么是六点定位原理？
答：用六个正确布置的支承点就可xx限制工件的六个自由度，使工件在夹具中占有xx确定的位置，这种用支承点来分析限制工件自由度的方法，称为六点定位原理，又称六点定位法则或六点定则。
4 什么是全定位与准定位？
答：工件的六个自由度全部被限制而在夹具中占有xx确定的位置，这种定位方式称为全定位或xx定位。工件在夹具中定位，如果支承点不足六个，但xx限制了按加工要求需要xx的工件自由度数目，这种定位方式称为准定位或不xx定位。
5 试分析下图零件1、零件2、园管、圆筒的自由度xx情况，分别属于何种定位？(图1-3 1-4)
6 什么是过定位与欠定位 ？过定位的优缺点是什么？
答：两个或两个以上定位支承点重复限制同一个自由度，这种定位方式称为重复定位或过定位。优缺点：缺点是使定位不确定或使定位件产生变形，优点是可增强刚度。欠定位：工件实际限制的自由度数少于该工序加工要求所必须限制的自由度数。
7
答：⑴{dy}基准面上所需的定位点数为N（N≥3）。⑵第二、三基准面所需的定位点为2个和1个，第二基准面的二个定位点布置在较长的边上。⑶禁止在正反两侧同时设置定位点，易产生挠度和潜在的不稳定。
8 工件以平面、圆孔、外圆柱面作为定位基准时，常用哪些定位元件？
答：以平面作为定位基准时常用的定位器有挡块、支撑钉、支承板等。圆孔有定位销、定位插销和衬套式定位器。外圆柱面有V形块、定位套和半圆孔定位器。
9 下图工件以部分外形定位，采用何种定位基准？(图1-22)
答：采用工件的部分外形组合定位。采用工件的部分外形组合定位，两空一面定位，即工件以两个中心
线相互平行的孔及与之相垂直的平面作为定为基准。
10 生产中工件常采用两孔一面定位，试分析以两个圆柱销及平面支承定位和以一圆柱销和一削边销及平面支承定位时，自由度xx情况？属何种定位？
答：以两个圆柱销及平面支承定位：两销都采用短圆柱销，实际上这是一种过定位情况，因为一个支承平面限制三个自由度，每个短圆柱销限制两个自由度，沿两孔连心线方向的自由度被重复限制了。这时假定{dy}个孔能正确装到{dy}个销上，但同批工件第二孔就会因孔间距误差和销间距误差的影响而装不到第二销上，有可能出现孔心距为最小而销心距为{zd0}，或者孔心距为{zd0}而销心距为最小的极限情况。以一圆柱销和一削边销及平面支承定位为使工件在极端情况下能装到定位销上，在不减小圆销直径的情况下，可把第二销碰到孔壁的部分削去,只留下一部分圆柱面，如上页图所示。这样，在连心线方向上仍有减小第二销直径的作用，而在垂直于连心线方向上，由于销子直径并未减小，因此工件转角误差没有增大，同时也保证了工件装配容易。
11 什么是型面的定位？
答：对于复杂外形的薄板焊接件，一般采用与工件的型面相同或相似的定位件来定位，这就是所谓的型面定位。
12对下图进行定位分析，分析自由度xx？属何种定位？(图1-29)
答：答：如果六点定位时支承点按图a所示分布，A、B、C三点位于同一直线上，工件的X弧自由度没有限制，这时工件为不xx定位。同样，如果支点按图b的方式分布，侧面上的两个支点布置在垂直于底面的同一直线上，工件的Z弧自由度没有限制，工件也是不xx定位。同时，a中的B点，b中的D点却分别由于重复限制了自由度Z平和Y平，成了过定位点。可以推论，6个支点在底面布置4个，其余两个定位面上各布置一个，或者在3个定位面上各布置2个或6个支点在两个平面上，均会出现不xx定位和过定位现象。因此，6个支点在3个相互垂直的平面上必须按3-2-1的规律分布，并将工件3个定位基准面与这些支点接触，使每个支点限制着一个自由度。
13试分析图1-36所示盘类工件的定位情况。
答：见作业
第二章
14 夹紧装置由哪几部分组成 ？
答：加紧装置的组成：⑴力源装置，它是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动、液压、电动等动力装置。⑵中间传力机构，它是将力源产生的力传递给夹紧元件的机构,如图中的斜楔。传力机构的作用有三种：改变夹紧力的方向；改变夹紧力的大小(扩力)；保证夹紧的可靠性、自锁性。⑶夹紧元件，即与工件相接触的部分，它是夹紧装置的最终执行元件。通过它和工件直接接触而完成夹紧动作。
15加紧力方向的选择要注意那几点？
答：⑴夹紧力的方向应垂直于主要定位基准面。可使工件与定位件更好接触,使夹紧力引起的变形小。⑵夹紧力的方向应有利于减小工件变形。
16 夹紧力作用点的选择要注意哪几点？
答：夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的部位(局部接触面积)。⑴应不破坏工件定位已确定的位置，即应作用在支承上或支承所组成的面积范围之内。⑵夹紧力作用点的数目增多，能使工件夹紧均匀，提高夹紧的可靠性，减小夹紧变形。⑶夹紧力作用点应不妨碍施焊。
17确定夹紧力大小应考虑哪些因素？
答：⑴夹紧力应能够克服零件上局部变形。⑵当工件在胎具上实现翻转或回转时，夹紧力足以克服重力和惯性力，把工件牢牢地夹持在转台上。⑶需要在工装夹具上实现焊件预反变形时，夹具就得具有使焊件获得预定反变形量所需要的夹紧力。⑷夹紧力要足以应付焊接过程热应力引起的拘束应力。
18常见的简单夹紧机构有哪些？
答：简单夹紧机构常见的有楔式、螺旋式、偏心式、杠杆式和弹簧式等数种
19 采用双升角斜楔的目的是什么？
答：目的是使斜楔夹紧机构既夹紧迅速又自锁可靠。
20 常用的复合夹紧机构有哪些？
答：螺旋-杠杆、斜楔-杠杆、偏心-杠杆、铰链-杠杆。
21 什么是铰链-杠杆夹紧机构 ？它的自锁条件是什么？
答：铰链—杠杆夹紧机构是利用杠杆原理将杠杆系通过固定铰链和活动铰链组成的夹紧机构，也称肘杆夹紧器。自锁条件是：手柄杠杆与连接板共线。
22 试分析下图大力钳工作原理，画出机构运动简图。(图2-58a)
答：该大力钳为第二类铰链-杠杆夹紧机构自锁条件是：手柄杠杆与连接板共线。是两组杠杆与一组连接板组合，夹紧杠杆与连接板与支座铰链；手柄杠杆为水平式。这类夹紧器的夹紧杠杆转角小。
23试分析下图大力钳工作原理，画出机构运动简图。(图2-58c)
答：该大力钳为第三类铰链-杠杆夹紧机构(一手柄固定分析另一手柄)为一组杠杆与连接板组合，夹紧力大，它调节螺钉顶住滑动导杆，钳口开度大小由调节螺钉调节，夹紧自锁时手柄杠杆与导杆共线，且手柄杠杆与导杆铰接点越线，以确保自锁稳定可靠。
24 铰链-杠杆夹紧机构的设计要点有哪些？为保证自锁要采用哪些措施？
答：⑴先按工件的夹紧要求，确定铰链—杠杆夹紧机构的基本类型。采用解析法、几何作图法、实验法完成主要几何参数设计。
⑵确定夹紧器的结构尺寸。
⑶设计的铰链—杠杆夹紧机构必须具有良好的自锁性能。保证自锁措施：手柄杠杆与连接板的铰结点要越过共线0.5—3mm。可调弹性压头， P58图2-63提高夹具停留在死点的稳定性。
25 什么是定心夹紧机构？常用的定心夹紧机构有哪些？
答：定心夹紧机构是指能同时实现工件定位和夹紧的机构。常用的定心夹紧机构有三爪卡盘和弹性夹头，它们的共同特点是：定位和夹紧由同一元件完成，并通过元件等速移近或离开工件，来xx工件尺寸公差对定位精度的影响。
26 与槽系组合夹具相比较，孔系组合夹具有哪些优缺点？
答：⑴元件刚度高；⑵制造和材料成本低；⑶组装时间短；⑷定位可靠；⑸孔系组合夹具装配的灵活性差。
27 什么是可调整夹具？
答：可调整夹具是指通过调整或更换个别零部件能适用多种工件焊装的夹具。调整部分允许采用一定的调整方式以适应不同焊接件的安装。此部分包括一些定位件、夹紧件和支撑件等元件。其主要调整方式分为更换式、调节式和组合式。
28 分析下图钩形夹紧器的工作原理？(图2-28g)
答：钩形夹紧器用圆偏心件直接或间接夹紧工件的机构，圆偏心的夹紧原理实质是升角变化的楔，圆偏心白锁条件：钩形夹紧器常与V形块构成夹管器。
29 分析下图夹紧力的分向与作用点是否合理？(图2-91)
答：见作业
第三章
30 气压传动由哪几部分组成？
答：气压传动包括三个组成部分：⑴气源部分，包括空气压缩机、冷却器、蓄气罐三个主要装置，这一部分一般置于单独的动力站内，也可以采用小型移动式空气压缩机。⑵控制部分，包括分水滤气器、减压阀、压力继电器等，这些部件一般安装在工装的附近。⑶执行部分，包括气缸等，它把气体的压力能转变为机械能，以便实现所需要的动作，如定位、夹紧等。
31 什么是组合汽缸？
答：组合汽缸一般指汽缸与液缸相组合形成的气--液阻尼缸、气--液增压缸等。
32 气阀按其功用可分为哪几类？
答：分为压力控制阀、流量控制阀与方向控制阀三大类。
33 分水滤气器、减压阀、油雾器的工作原理是什么？
答：⑴分水滤气器：压缩空气经旋风叶片1进入存水杯3的内壁产生旋转，使混入空气中较大的水珠、油滴、固休杂质受离心力作用而分离，再经滤芯2过滤，净化的压缩空气由左端出口输出。当存水杯3积水达到一定高度时通过放水阀5放掉。
⑵减压阀：靠平衡进气阀口4处的节流作用减压，中心阀孔2的溢流作用及阀口4处的开度变化稳定输出压力。当输出压力超过调定值时，中心阀孔2自行打开，经排气孔5排气，同时阀芯3向上移动减少阀口的开度，稳定输出压力不变；当输出压力低于调定值时，中心阀孔2被阀芯3封住，压缩空气不会从排气孔5溢出，从而继续保持预定的压力。调节手柄1可使输出压力在规定范围内任意改变。
⑶油雾器：压缩空气通过油雾器时，一小部分经导气雾化管小孔1和截止阀2进入储油杯3，在油面形成压力。在空气压力作用下润滑油4经吸油管5上升到单向阀6和节流阀7，滴入喷嘴9，由于油雾器通路在该处截面减小，空气通过时，流速增加压力下降，这样，喷嘴内的油就被高速气流所雾化并带走。油量的大小随气流的大小而变化，也可以由节流阀7来调节。（见P90面图）
34 气动铰链夹紧机构的设计步骤是什么？
答：⑴根据夹紧机构设计要求初步确定结构尺寸。
⑵确定所需的各种行程及其相应臂的倾斜角Sc、S1 、S2、S3→α0,αj。
⑶计算机构的夹紧力或原动力。⑷计算动力装置的结构尺寸。
35 液压传动系统由哪几部分组成？
答：液压传动系统主要由动力装置（液压泵）、执行机构（油缸或油电动机）、控制装置（溢流阀或节流阀）和辅助装置四部分组成。
36控制电动机或伺服电动机的概念是什么？常用的有哪些？
答：控制电动机或伺服电动机：用作检测、放大、执行和计算用的各种各样的小功率交直流电动机。比如直流伺服电动机、力矩电动机和步进电动机。
37直流电动机的特点是什么？
答：直流电动机的{zd0}特点是运行转速可在宽广的范围内任意控制，无级变速，额定转速可在很大的范围内选择。它具有优良的调速特性，调速平滑、方便以及调速范围宽广；其过载能力大，能承受频繁的冲击负载;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行的要求。
38直流伺服电动机按结构可分几类？
答：直流伺服电动机实质上是一种永磁式或电磁式的直流电动机，按其结构来分可分为：传统式直流伺服电动机、印刷绕组直流伺服电动机、无槽电枢直流伺服电动机和绕线电枢直流伺服电动机。
39什么是步进电动机？按工作原理可分为哪几类？
答：步进电动机是一种把电脉冲信号转换成与脉冲数成正比的角位移或直线位移量的执行元件。分为反应式、永磁式和混合式三类。
40什么是步进电动机的矩角特性？
答：步进电动机在一相通电并且保持通电电流不变的情况下，其静转矩Mm与转子齿相对于定子齿中心线间的夹角(称失调角)θ之间的关系Mm
= f (θ )称为矩角特性。
41 焊接工装中常用的动力源有哪几种?
答：动力源有气压传动、液压传动、电力传动、电磁传动和真空传动。
42 气动三联件包括哪几个元件，它们的连接次序如何?
答：包括分水滤气器 、减压阀、油雾器。连接顺序：分水滤气器 --减压阀---油雾器
43 为什么目前CO2/MAG气体保护焊送丝机一般都采用印刷电动机?
答：⑴由于这类伺服电动机电枢上没有铁芯，电枢磁通主要是经过气隙而闭合。因此，电枢反应的影响和电枢中磁滞及涡流损耗均可忽略不计。
⑵由于电枢绕组的自感很小，因而电枢电路中的暂态过程所经历的时间都很短，这对控制系统的快速响应是有利的。
⑶由于电枢轴向尺寸短(指盘形电枢)，电枢的挠度小，因此，与负载连接时刚性好，频带宽，谐振频率可达10khz以上。
⑷由于电动机气隙中磁通分布均匀，xx了谐波损耗振荡。噪声大大降低，而不易产生震荡。
第五章
44 什么是焊接变位机械？
答：焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装置。
45 焊接变位机按结构形式可分为哪几种？
答：分为：伸臂式焊接变位机、座式焊接变位机和双座式焊接变位机。
46 电刷式导电装置由哪几部分组成？
答：电刷式导电装置由电刷、电刷盆、刷架、弹簧盒导电环组成。
47 下图液化石油气钢瓶埋弧焊转台，工作时轴承发热严重，试设计导电装置？(图5-15)
答：为解决轴承烧损问题，设计了下列三种导电装置：⑴碳刷－铜盘式导电装置，在钢瓶接触的卡盘处设计成铜盘，工作时焊接电流通过碳刷、铜盘传给工件，使用效果不好，碳刷发红，导电装置易失效。⑵铜电刷式导电装置，在主轴上安装一个固定的导电环，工作时焊接电流通过紫铜电刷、导电环、主轴传给工件。使用效果明显好转，共缺点是导电环的运行时间仍较短，工作一段时间后其表面仍被电弧严重打伤，结构复杂，维修不方便。⑶轴瓦式导电装置，该导电装置是由上、下轴瓦，导电板，压紧弹簧，螺栓，螺母等组成。
48 什么是组合式滚轮架？按传动方式不同可分为哪几类？
答：组合式滚轮架是由两个滚轮支撑在同一个基座上组成一个独立的滚轮架。分为双主动滚轮架、从动滚轮架和单主动滚轮架。
第四章
49设计焊接工装的基本原则和要求是什么？
答：基本原则和要求是，实用性原则、经济性原则、可靠性原则和艺术性原则。
50 什么是设计分离面、工艺分离面？
答：由于设计构造上和使用功能上的需要，将产品分解为部件和组合件等可单独进行装配的单元，这种装配单元之间的结合面称为设计分离面。在生产过程中，为了满足工艺上的功能要求，将部件进一步分解为若干个生产上可独立装配的单元，这种装配单元之间的分离面称为工艺分离面。
51 什么是装配系统图？
答：按部件的设计分离面和工艺分离面，将部件划分成若干可独立进行装配的单元，并将所有装配单元按装配顺序排列，用以表明产品零、部件之间相互装配关系和装配流程。
52 夹具元件的安装方法主要有哪几种？
答：⑴按划线安装；⑵根据样板或样件安装
53 焊接结构的设计步骤主要有哪些？
答：依据使用要求，参考类似结构→确定整体方案→确定承受的各种载荷→结构受力分析→结构元件的设计（强度、刚度、稳定性）→进行结构的细节设计（焊接接头、焊缝、筋板、孔、应力应变集中及局部挤压处）→编写设计说明书及绘图和机械设计既相同又相异，机械设计由机原加机零设计组成，结构设计由元件加细节设计构成。
焊接结构生产及装配
{dy}章
54 焊接结构的设计方法有哪些？
答：⑴许用应力法；⑵概率论为基础的极限状态法。
55 焊接结构的生产工艺过程有哪些？
答：⑴生产准备：图纸→工艺分析→工艺文件（工艺流程、工艺评定、工艺方法）→设备、材料、人员、动力各种准备。
⑵金属材料的预处理：材料的验收、分类、矫正、除锈、表面保护、预落料。
⑶备料 ： 放样、划线、号料、切割、边缘加工、冷热成型加工、端面加工及制孔等。
⑷装配－焊接：焊缝边缘清理、装配和焊接。
⑸检验 ：从原材料到产品，每道工序相应的检查。
⑹成品的验收、油漆、标志、包装。
第二章
56 分部件装配焊接法的优越性是什么？
答：⑴提高装焊质量，改善工人劳动条件（结构尺寸小，焊缝位置好）。
⑵控制和减少焊接变形（总焊接量减少，以及胎夹具的使用）。
⑶缩短产品的生产周期（部件同时生产）。
⑷提高生产面积的利用率（减少总装的胎夹具）。
⑸广泛的利用胎夹具（简化夹具）。
57 采用分部件装配焊接法时，部件如何划分？
答：⑴各部件本身是一个整体的构件。
⑵力求充分发挥部件生产的优点。⑶现场生产能力的限制及生产节奏的要求。
58 什么是焊接工艺评定？
答：焊接工艺评定的定义是为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果的评价。具体的说，焊接工艺评定就是按照所拟定的焊接工艺，根据有关技术标准规定焊接试板，并从焊成试板中取出拉伸、弯曲、冲击等试样，测试试样是否具备所要求的性能。
59 焊接工艺评定报告、焊接工艺规程的主要内容有哪些？二者有何关系？
答：焊接工艺评定报告内容主要包括：母材、焊接方法、焊接材料、工艺参数、加热工艺参数等焊接参数，以及外观检查、力学性能（拉伸弯曲冲击）、显微分析、化学成分分析、无损探伤、焊接性实验等焊后实验构成。
焊接工艺规程的主要内容主要包括：母材、焊接方法、焊接材料、工艺参数、加热工艺参数、焊接方向顺序等焊接参数。
即是由一系列的焊接工艺规程得到各种焊接工艺评定，再由焊接工艺评定指导制定具体的焊接工艺规程。
第三章
60 焊接机器人主要由哪几部分组成？
答：焊接机器人主要由操作(执行)部分、控制部分、动力源及其传递部分和工艺保障部分四个部分组成。
61 依三个自由度时机器人可分为哪几类？
答：依三个自由度时机器人可分为直角坐标系、圆柱坐标系、球形坐标系和多球形坐标系
这四类。
62焊接机器人为何常采用六个自由度？
答：机器人臀的端部就能达到其工作范围内的任何一点。对焊接机器人来说，不但要求焊枪能到达其工作范围内的任何一点、而且还要求在该点不同方位上能进行焊接。对焊接机器人来说，不但要求焊枪能到达其工作范围内的任何一点、而且还要求在该点不同方位上能进行焊接。
第四章
63焊接结构生产工艺分析的目的是什么？
答：㈠明确焊接结构生产的要求：
⒈技术要求：⑴使用要求；⑵工艺要求。⒉经济要求。⒊劳动保护与安全卫生。
㈡明确焊接结构的生产方式
64焊接结构生产工艺分析的内容主要有哪些？
㈠结构与部件的划分、装配焊接顺序及各工序的要求
⒈结构与部件的划分原则
⑴装配焊接工作量小
⑵各工种工作间的平衡
⑶工艺过程易于流水作业
⑷焊接变形小
⒉装配焊接顺序及各工序的要求
㈡保证焊接结构的几何尺寸
⒈加工零部件时，确保其尺寸精度、尺寸链、公差配合。
⒉减少焊接残余应力及变形。
㈢保证焊接接头的质量
⒈制定焊接工艺文件，做好焊接工艺评定。
⒉执行每道焊缝对应相应的焊接工艺规程（WPS）。
㈣ 生产工艺装备的选择
⒈下料工艺装备
⒉装配工艺装备
⒊焊接工艺装备
⒋装配－焊接联合机械、生产流水线、自动线
㈤检验
质量检验和焊接检验，各种标准。
㈥生产组织与技术管理
制定先进的质量标准，建立{zj0}施工程序，制定明确岗位责任制，焊工的培训，先进的焊接设备。
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