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1、焊接装备及自动化复习题焊接工装设计绪论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。 第一章1 什么是六点定位原理？ 答：用六个正确布置的支承点就可完全限制工件的六个自由度，使工件在夹具中占有完全确定的位置，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
2、位法则或六点定则。2 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完全确定的位置，这种定位方式称为全定位或完全定位。 工件在夹具中定位，如果支承点不足六个，但完全限制了按加工要求需要消除的工件自由度数目，这种定 位方式称为准定位或不完全定位。3 试分析下图零件 1、零件 2、园管、圆筒的自由度消除情况，分别属于何种定位？（图 1-3 1-4） 答：零件1 和零件2 拼接成 T 形板，装配时，先把零件1 放在平台上，然后使它的左侧边缘与挡铁1 和 2 紧靠，它的端边与挡铁3 紧靠。这样，零件1 在平台上就被全定位了。接着再把零件2 放上，先使它的侧 边与挡铁 4 和 5
3、紧靠，端边与零件1的右侧边缘紧靠。这时，零件2 也被全定位了。这些挡铁就是定位 支撑点，他们之间的相互位置是事先按照产品图样和工艺上的要求来布置的，所以拼接好的T形板能满 足产品图样要求。圆管和圆筒环缝对接时采用V形块或两根长辊轴定位，只限制工件的X、Y、X、Y四个自由度，另外 两个自由度没有限制，此时已能满足环缝对接的工艺要求。4 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： 缺点是使工件的定位精度收到影响，使定位不确定或使定位件产生变形，优点是可增强刚度和定位稳定性。 欠定位：工件实际限制的自由
4、度数少于该工序加工要求所必须限制的自由度数。5 N-2-1 定位原理的主要内容是什么？答：第一基准面上所需的定位点数为N （N3），特别是对于包办应使其第一基准面上存在多余三个定 位点去限制这一方向上的零件变形。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，使零件更稳定，也可弥补零件表面或定位原件的安装误差。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或翘曲。6 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（圆柱定位销可限制 工件的两个或者四个自由度，削边
5、销可以限制一个或两个自由度）、定位插销（插销定位部分可以制成削 边销，减少接触面积）和衬套式定位器（使用于薄壁圆筒环缝焊接）。外圆柱面有V形块（安装方便， 定位对种性好）、定位套和半圆孔定位器。7 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。8 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，自由度消除情况？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
6、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 第一个孔能正确装到第一个销上，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最大，或者孔心距为最大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
7、件装配容易。9 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，防止产生波浪变形， 这就是所谓的型面定位，广泛应用于汽车车身覆盖件的装焊家夹具。10对下图进行定位分析，分析自由度消除？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，这时工件为不完全定位。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，工件也是不完全定位。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，
8、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，均会出现不完全定位 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。11 试分析图 1-36 所示盘类工件的定位情况12 对下图连杆进行定位分析，分析自由度消除？属何种定位？13 定位方案设计的步骤有哪些？（1）确定定位基准，首先根据工件的技术要求和所需限制的自由度数目，确定好工件的定位基准当在零部件的表面上既有平面又有曲面时，有限选择平面作为主要定位基准面或者组装几面；尽量选择 零部
9、件上窄而长的表面作为导向定位基准，窄而短的表面作为止推定位基准；尽量使定位基准与 设计基准重合，保证精度；尽量利用零件上经过机械加工的表面或空作为定位基准。（2）确定定位器的结构和布局，定位基准确定后，设计定位器时应结合基准结构形状、表面状况限制 工件自由度的数目、定位误差的大小，以及辅助支承的合理使用等，冰在兼顾夹紧方案的同时进 行分析比较以达到定位稳定、安装方便、结构公益性和刚性好等设计要求第二章1 夹紧装置由哪几部分组成 ？答：加紧装置的组成：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。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J,
10、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。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。 2加紧力方向的选择要注意那几点？答：（1）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。 夹紧力的方向应有利于减小工件变形 夹紧力方向应选择在工件刚度最大的方向上，同时应使承力表面最 好是定位件与定位基准接触面积较大的平面最好是平面薄板用琴键式压板在焊缝两侧均匀世家压力，角焊 缝在夹具上采用刚性固定，限制角变形（3）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力 在保证
11、夹紧可靠的情况下 减小夹紧力可以减轻工人的劳动强度，提高劳动效率，简化夹紧机构，使其轻便紧凑，以及使工件的压伤 和变形减少。3 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），选择作用点的问题是指夹紧方向已定的 情况下确定夹紧作用点的位置和数量。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，同时还因防止因夹紧力的摩擦力而引起的转动或移动。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，特别是对于薄板，薄壁零件。也可增加接触点的 面积来减小工件变形夹紧力作用点应不妨碍施焊，尤其是刚性小的薄壁零
12、件，夹紧力作用点要尽量靠近 焊缝边缘以利于减小变形，但不能妨碍定位点固焊或者连续焊接。4 确定夹紧力大小应考虑哪些因素？答：夹紧力应能够克服零件上局部变形。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。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。夹紧力要足以应付焊接过程热应力引起的拘束应力。5 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（利用楔的斜面将楔形块的推力转变为夹紧力从而将工件夹紧）、螺旋式 （利用螺旋直接夹紧或与其他原件组合实现夹紧工件的机构，结构简单、夹紧可靠，通用性强，但夹紧和 松开
13、工件时比较费力费时）、偏心式（用圆偏心或曲线偏心偏心件夹紧机构）、杠杆式和弹簧式（利用弹 簧变形产生的力作为持续动力，然后转变为夹紧力将工件夹紧，能限制并稳定夹紧力，易实现自动夹紧）、 推拉加紧机构等数种。它们都只有一个机构将原始力转变为夹紧力。6 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，前部升角3045，实现快速夹紧，后部用小升角 68实现自锁。7 常用的复合夹紧机构有哪些？ 答：螺旋-杠杆夹紧机构（是经螺旋扩力后，再经杠杆进一步扩力或缩力来实现夹紧作用的一种夹紧装置）、 斜楔-杠杆夹紧机构、偏心轮-杠杆夹紧机构、铰链-杠杆夹紧机构（是利用杠杆原理将杠杆系
14、通过固定铰链 和活动铰链组成的夹紧机构，夹紧速度快，夹头开度大，适应性好，在薄板装焊作业中应用广泛）。8 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。9 试分析下图大力钳工作原理，画出机构运动简图。（图 2-58a） （见作业） 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。10试分析下图大力钳工作原理，画出机构运动简图。（图 2
15、-58c） （见作业） 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。11 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：先按工件的夹紧要求，确定铰链一杠杆夹紧机构的基本类型。作机构运动简图。借助于平面四杆机 构的设计思想完成主要几何参数的设计，设计的方法有解析法、几何作图法和实验法 确定夹紧器的结构尺寸。设计的铰链杠杆夹紧机构必须具有良好的自锁性能。 气动的铰链杠杆夹紧机构一般不具有自锁作
16、 用。手动铰链杠杆夹紧机构必须要自锁，他的自锁原理是利用肘干铰链的支反力保证自锁措施：手柄杠杆与连接板的铰结点要越过共线0.53mm。可调弹性压头，P58图2-63提高夹 具停留在死点的稳定性。12 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，来消除工件尺寸公差 对定位精度的影响。13 与槽系组合夹具相比较，孔系组合夹具有哪些优缺点？ 答：（1）元件刚度高。孔系组合为整体的板结构，故刚度高。而槽系组合夹具的基础件和支撑件表面布 满了纵横交错的 T 形槽，造成界面上的断层，严重削弱了结构的刚度。（2）制造和材料成本低。虽然精 密空的坐标磨削成本高，但总体工艺好，故成本较槽系低。另外
