焊接工装设计3(四五章)

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1、第五章第五章焊接工艺装备实例焊接工艺装备实例第一节第一节装配定位焊夹具装配定位焊夹具装配定位焊夹具主要起定位与夹紧的作用，装配定位焊夹具主要起定位与夹紧的作用，通常由定位元件、夹紧机构和夹具体组成。通常由定位元件、夹紧机构和夹具体组成。用于定位焊、点焊、钎焊。用于定位焊、点焊、钎焊。一一斜撑杆的定位焊夹具斜撑杆的定位焊夹具P189图图5-l。夹具体采用槽钢焊接结构。平面。夹具体采用槽钢焊接结构。平面钩型夹紧器可选用。钩型夹紧器可选用。四零件：二园管四零件：二园管采用钩型夹紧器定位采用钩型夹紧器定位夹紧。右端耳子夹紧。右端耳子由定位销。左端衬套由定位销。左端衬套由削由削边销边销二二锥形段锥形段与

2、凸缘的与凸缘的装配定位装配定位焊夹具焊夹具P190图图5-2相当于专相当于专用点焊机用点焊机锥形段与凸缘的装配定位焊夹具锥形段与凸缘的装配定位焊夹具1 1上电极；上电极；2 2螺母；螺母；3 3导向衬套；导向衬套；4 4上圆盘；上圆盘；5 5凸缘凸缘6 6中心杆；中心杆；7 7锥形段；锥形段；8 8下圆盘；下圆盘；9 9下电极下电极三三支承罩支承罩6与内锥体组件与内锥体组件7的连续点焊夹具。的连续点焊夹具。把把P190图图53相当于专用点焊机相当于专用点焊机支承罩与内锥体组件的连续点焊夹具支承罩与内锥体组件的连续点焊夹具1微调螺钉；微调螺钉；2螺钉；螺钉；3支座；支座；4下电极；下电极；5上电

3、极；上电极；6支承罩；支承罩；7内锥体组件；内锥体组件；8螺母；螺母；9芯轴；芯轴；10底盘；底盘；11卡爪；卡爪；12压力弹簧压力弹簧四四换热器芯体的装配钎焊夹具换热器芯体的装配钎焊夹具P191图图5-45-5换热器芯体与钎焊原理：芯体由翅片、隔板、长换热器芯体与钎焊原理：芯体由翅片、隔板、长短封条组成。隔板覆盖钎料短封条组成。隔板覆盖钎料,盐浴钎焊。盐浴钎焊。装配、焊接夹具：焊接夹具放在装配夹具中，钎装配、焊接夹具：焊接夹具放在装配夹具中，钎焊时留下装配夹具。焊时留下装配夹具。夹紧机构：不能只用螺旋夹紧，原因为钎料的溶夹紧机构：不能只用螺旋夹紧，原因为钎料的溶化及夹具的不锈钢与芯体的铝合金

4、的膨胀系数化及夹具的不锈钢与芯体的铝合金的膨胀系数不同，采用螺柱上装弹簧。不同，采用螺柱上装弹簧。焊接夹具体：井字形骨架焊接夹具体：井字形骨架第二节第二节焊接变位机械焊接变位机械定义：焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工位定义：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。置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装置。分类：焊接变位机械可分为三大类，如下图示。分类：焊接变位机械可分为三大类，如下图示。焊接变位机（焊接变位机（positioner）：是将工件回转、倾斜，使）：是将工件回转、倾斜，使工件上的焊缝置于有利施焊位置的焊件变位机械。用工件上的焊缝置于有利施焊位置

5、的焊件变位机械。用于机架、机座、法兰、封头等非长形工件的翻转变位于机架、机座、法兰、封头等非长形工件的翻转变位和焊接，也可用于装配、切割、检验等。和焊接，也可用于装配、切割、检验等。焊接滚轮架（焊接滚轮架（turningrolls）：是借助主动滚轮与工件）：是借助主动滚轮与工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械。用之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械。用于筒形工件的装配与焊接于筒形工件的装配与焊接。焊接回转台（焊接回转台（weldingturntable）：是一种简化的变）：是一种简化的变位机，它将工件绕垂直轴回转或者固定某一角度倾斜位机，它将工件绕垂直轴回转或者固定某一角度倾斜

6、回转。主要用于回转体工件的焊接、堆焊与切割。回转。主要用于回转体工件的焊接、堆焊与切割。焊接翻转机（焊接翻转机（weldingtilter）：是将工件绕水平轴转动）：是将工件绕水平轴转动或倾斜，使之处于有利装焊位置的焊件变位机械。主或倾斜，使之处于有利装焊位置的焊件变位机械。主要适用于梁柱、框架、椭圆容器等的焊接。要适用于梁柱、框架、椭圆容器等的焊接。焊接操作机（焊接操作机（manipulator）：是将焊机机头准确地送）：是将焊机机头准确地送到并保持在待焊位置，或以选定的焊接速度沿规定的到并保持在待焊位置，或以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊机机头。轨迹移动焊机机头。一、焊接变位机一、焊接变

7、位机1.结构形式结构形式焊接变位机按结构形式可分为三种：焊接变位机按结构形式可分为三种：(1)伸臂式焊接变位机伸臂式焊接变位机p192图图5-7回转工作台安装在伸臂一端，绕自身轴线回转。伸回转工作台安装在伸臂一端，绕自身轴线回转。伸臂则绕倾斜轴翻转，适用于臂则绕倾斜轴翻转，适用于1t以下的中小型工件焊接以下的中小型工件焊接变位。变位。(2)座式焊接变座式焊接变位机位机P192图图5-8工作台连同回转工作台连同回转传动装置，通传动装置，通过扇形齿轮支过扇形齿轮支承在支座上，承在支座上，用于用于150t的的工件翻转变位，工件翻转变位，常与焊接操作常与焊接操作机或机器人联机或机器人联机使用。机使用。

8、座式焊接变位机座式焊接变位机1回转工作台；回转工作台；2倾倾斜轴；斜轴；3扇形齿轮；扇形齿轮；4机座机座(3)双座式焊接变位机双座式焊接变位机P193图图5-9工作台连同回转机构一起安装在一个元宝形梁上，适工作台连同回转机构一起安装在一个元宝形梁上，适于于50t以上工件变位。以上工件变位。双座式焊接变位机双座式焊接变位机1工作台；工作台；2回转机构；回转机构；3元宝形梁；元宝形梁；4机座；机座；5倾斜机构倾斜机构派生机构：派生机构：p193图图5-102.驱动机构驱动机构焊接变位机一般可实现两种基本动作：焊接变位机一般可实现两种基本动作：(1)工作台带动工件绕工作台的旋转轴作正、反工作台带动工

9、件绕工作台的旋转轴作正、反360的旋转。的旋转。(2)工作台面的倾斜。有的中型焊接变位机工作工作台面的倾斜。有的中型焊接变位机工作台还有升降运动。台还有升降运动。回转运动：多采用直流电动机驱动，无级变速，回转运动：多采用直流电动机驱动，无级变速，也可采用交流电动机变频调速。也可采用交流电动机变频调速。也可采用液压马达及人力驱动。也可采用液压马达及人力驱动。倾斜运动：有两种驱动方式，倾斜运动：有两种驱动方式，一是电动机经减一是电动机经减速器减速后通过扇形齿轮带动工作台倾斜，另速器减速后通过扇形齿轮带动工作台倾斜，另一种是采用液压油缸推动工作台倾斜。一种是采用液压油缸推动工作台倾斜。升降运动：一般

10、采用液压驱动升降运动：一般采用液压驱动与焊接机器人配套使用的变位机：一般为数控式，与焊接机器人配套使用的变位机：一般为数控式，采用步进电动机驱动，有很高的定位精采用步进电动机驱动，有很高的定位精度度(0.51mm)，传动链中多采用谐波减速器、，传动链中多采用谐波减速器、滚珠丝杆、精密齿轮副等传动元件。滚珠丝杆、精密齿轮副等传动元件。运动控制：在工作台回转、倾斜传动系统中，常运动控制：在工作台回转、倾斜传动系统中，常设有一级蜗轮蜗杆传动，使其具有自锁功能。设有一级蜗轮蜗杆传动，使其具有自锁功能。有的为了精确定位，还设有制动装置。另外，有的为了精确定位，还设有制动装置。另外，在驱动系统的控制回路中

11、应设行程保护、过载在驱动系统的控制回路中应设行程保护、过载保护、断电保护等。保护、断电保护等。实例：实例：1.5t座式焊接变位机座式焊接变位机P194图图5-11P195图图5-12：载重图：载重图P195图图5-13：传动简图：传动简图3.导电装置导电装置焊接变位机多用于电弧焊，此时转台和工焊接变位机多用于电弧焊，此时转台和工件作为焊接电源两次回路的一个组成部分，必件作为焊接电源两次回路的一个组成部分，必须设有导电装置。须设有导电装置。形式：导电装置有电刷的、铜盘的、水银的等各形式：导电装置有电刷的、铜盘的、水银的等各种各样的形式，目前主要采用电刷式导电装置。种各样的形式，目前主要采用电刷式

12、导电装置。电刷式导电装置：它主要由电刷、电刷盒、刷架电刷式导电装置：它主要由电刷、电刷盒、刷架组成，结构形式多样。组成，结构形式多样。如如p196图图5-14所示。所示。P195表表5-1。要求：工件或机头转动时不缠绕电缆，同时要避要求：工件或机头转动时不缠绕电缆，同时要避免传动部分的啮合件免传动部分的啮合件(轴承、齿轮轴承、齿轮)打弧烧坏。打弧烧坏。实例实例p196图图5-15液化石油气钢瓶埋弧焊转液化石油气钢瓶埋弧焊转台。台。导电回路为导电回路为：电焊机输出电流负极一机座电焊机输出电流负极一机座轴承轴承座一轴承外套座一轴承外套滚动体滚动体轴承内套一主轴一工轴承内套一主轴一工件一埋弧焊导电嘴

13、一电焊机输出电流正极。件一埋弧焊导电嘴一电焊机输出电流正极。问题：工作时轴承发热严重，温度达问题：工作时轴承发热严重，温度达200250，时常被电弧打伤，导致轴承失效。，时常被电弧打伤，导致轴承失效。解决方案：解决方案：(1)碳刷碳刷铜盘式导电装置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。果不好，碳刷发红，导电装置易失效。(2)铜电刷式导电装置铜电刷式导电装置在主轴上安装一个固定的导电环，工作时焊接在主轴上安装一个固定的导电环，工作时焊接电流

14、通过紫铜电刷、导电环、主轴传给工件。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。重打伤，结构复杂，维修不方便。(3)轴瓦式导电装置轴瓦式导电装置该导电装置是由上、下轴瓦，导电板，压紧弹该导电装置是由上、下轴瓦，导电板，压紧弹簧，螺栓，螺母等组成。轴瓦式导电装置簧，螺栓，螺母等组成。轴瓦式导电装置的示意图见的示意图见p197图图5-16。4.选用变位机时注意事项选用变位机时注意事项行业标准：行业标准：p198表表

15、5-2焊接变位机应符合行业标准焊接变位机应符合行业标准(JBJ3300290)中规定的载重量的数值系列和有关中规定的载重量的数值系列和有关技术要求。型号中字母技术要求。型号中字母“HB”表示焊接变位机的名表示焊接变位机的名称，数字表示最大负荷值。称，数字表示最大负荷值。焊接变位机行业标准中规定的主要技术要求如下：焊接变位机行业标准中规定的主要技术要求如下：(1)回转驱动应实现无级调速，并可逆转。回转驱动应实现无级调速，并可逆转。(2)倾斜驱动应平稳，在最大负荷下不抖动，整倾斜驱动应平稳，在最大负荷下不抖动，整机不得倾覆。最大负荷机不得倾覆。最大负荷Q（变位机所允许承（变位机所允许承载的工件最大

16、质量）超过载的工件最大质量）超过25kg的，应具有自的，应具有自动功能。倾斜机构要具有自锁功能，在最大动功能。倾斜机构要具有自锁功能，在最大负荷下不滑动，安全可靠。应设有限位装置，负荷下不滑动，安全可靠。应设有限位装置，控制倾斜角度，并有角度指示标志。控制倾斜角度，并有角度指示标志。(3)变位机应设有导电装置，以免焊接电流通过变位机应设有导电装置，以免焊接电流通过轴承、齿轮等传动部位。轴承、齿轮等传动部位。(4)最大负荷与偏心距及重心距之间的关系应在最大负荷与偏心距及重心距之间的关系应在变位机使用说明书中说明。变位机使用说明书中说明。选用焊接变位机时应注意以下几点。选用焊接变位机时应注意以下几

17、点。(1)应根据工件的质量、重心距和偏心距来选应根据工件的质量、重心距和偏心距来选择适当吨位的变位机。择适当吨位的变位机。(2)要在变位机上焊接圆环形焊缝时，应根据要在变位机上焊接圆环形焊缝时，应根据工件直径与焊接速度计算出工作台的回转速度。工件直径与焊接速度计算出工作台的回转速度。(3)工作台的倾斜速度一般是不能调节的工作台的倾斜速度一般是不能调节的,如在如在倾斜时要进行焊接操作倾斜时要进行焊接操作,应对变位机提出特殊应对变位机提出特殊要求。要求。(4)批量生产定型产品时，可选用具有程序控批量生产定型产品时，可选用具有程序控制功能的变位机。制功能的变位机。二二焊接滚轮架焊接滚轮架1.滚轮架分

18、类滚轮架分类焊接滚轮架按结构形式分为两大类。焊接滚轮架按结构形式分为两大类。第一类是长轴式滚轮架。其轴向一排为主第一类是长轴式滚轮架。其轴向一排为主动机，另一排为从动轮，主要用于细长筒体工动机，另一排为从动轮，主要用于细长筒体工件的装配和焊接。件的装配和焊接。P199图图5-17。第二类是组合式滚轮架。由两个滚轮支承第二类是组合式滚轮架。由两个滚轮支承在同一个基座上组成一个独立的滚轮架。在同一个基座上组成一个独立的滚轮架。按传动方式不同可分为按传动方式不同可分为：双主动滚轮架、从动滚双主动滚轮架、从动滚轮架、单主动滚轮架。轮架、单主动滚轮架。P199图图5-18。按组合滚轮类别：分为基本式滚轮

19、架、交换式滚按组合滚轮类别：分为基本式滚轮架、交换式滚轮架、自调式滚轮架、可调中心高滚轮架和可轮架、自调式滚轮架、可调中心高滚轮架和可偏转轴线滚轮架。偏转轴线滚轮架。应用：当装焊壁厚较小而长度很长的筒形工件时，应用：当装焊壁厚较小而长度很长的筒形工件时，宜用几台单主动滚轮架组合。宜用几台单主动滚轮架组合。当装焊壁厚较大、刚性较好的筒形工件时，当装焊壁厚较大、刚性较好的筒形工件时，常采用双主滚轮架和从动滚轮架组合。常采用双主滚轮架和从动滚轮架组合。长轴式焊接滚轮架长轴式焊接滚轮架组合式滚轮架组合式滚轮架1电动机；电动机；2联轴器；联轴器；3减速器；减速器；4齿轮对；齿轮对；(a)双主动滚轮架双主

20、动滚轮架 (b)从从动滚轮架动滚轮架5轴承；轴承；6主动滚轮；主动滚轮；7公共轴；公共轴；8从动轮从动轮(c)单主动滚轮架单主动滚轮架2.中心距的调节中心距的调节工件中心与两个支承滚轮中心的连线之间工件中心与两个支承滚轮中心的连线之间的夹角一般可在的夹角一般可在50110范围内选用。范围内选用。太小筒体不稳太小筒体不稳,太大转距大。太大转距大。滚轮座移动式：见滚轮座移动式：见p200图图5-19从动滚轮交换式：见从动滚轮交换式：见p200图图520自调式：自调式：p201图图5213.滚轮结构滚轮结构焊接滚轮架的滚轮结构主要有钢轮、橡胶焊接滚轮架的滚轮结构主要有钢轮、橡胶轮、组合轮和履带轮四种

21、类型轮、组合轮和履带轮四种类型。P201图图5-22P200表表5-34.焊接滚轮架的主要技术要求焊接滚轮架的主要技术要求焊接滚轮架的行业标准焊接滚轮架的行业标准(ZBJ3300390)中规定中规定了焊接滚轮架的技术要求了焊接滚轮架的技术要求。(1)主动滚轮应采用直流电动机或交流宽调速电动机通主动滚轮应采用直流电动机或交流宽调速电动机通过变速箱驱动。过变速箱驱动。(2)主动滚轮圆周速度应满足焊接工艺的要求，在主动滚轮圆周速度应满足焊接工艺的要求，在660m/h范围内无级调速；速度波动量按不同焊接工范围内无级调速；速度波动量按不同焊接工艺要求划分为艺要求划分为A级（级（5）和）和B级（级（10）

22、，滚轮），滚轮转速应平稳、均匀，不允许有爬行现象。转速应平稳、均匀，不允许有爬行现象。(3)焊接滚轮架的制造和装配精度应符合国标中的焊接滚轮架的制造和装配精度应符合国标中的8级级精度要求。滚轮架应采用优质钢制造，如用焊接结构精度要求。滚轮架应采用优质钢制造，如用焊接结构的基座，焊后必须进行消除应力热处理。的基座，焊后必须进行消除应力热处理。(4)滚轮架必须配备可靠的导电装置，不允许焊滚轮架必须配备可靠的导电装置，不允许焊接电流流经滚轮架的轴承。接电流流经滚轮架的轴承。(5)滚轮直径、滚轮架的额定载重量以及筒体类滚轮直径、滚轮架的额定载重量以及筒体类工件的最大、最小许用直径应符合工件的最大、最小

23、许用直径应符合p202表表5-4的规定。不同额定载重量下的驱动电机最小功的规定。不同额定载重量下的驱动电机最小功率见第三章表率见第三章表3-34。如果筒体类工件在防轴向。如果筒体类工件在防轴向窜动滚轮架上焊接时，在整个焊接过程中工件窜动滚轮架上焊接时，在整个焊接过程中工件的轴向窜动量应的轴向窜动量应3mm。p142表表3-33(6)焊接滚轮架每对滚轮的中心距必须能根据筒焊接滚轮架每对滚轮的中心距必须能根据筒体类工件的直径作相应的调整，保证两滚轮对体类工件的直径作相应的调整，保证两滚轮对筒体的包角大于筒体的包角大于45，小于，小于110。第三节第三节汽车装焊夹具汽车装焊夹具一、汽车装焊夹具的特点

24、一、汽车装焊夹具的特点(1)汽车装焊构件是一个具有外形复杂的空间曲面结构汽车装焊构件是一个具有外形复杂的空间曲面结构件，其刚性小、易变形，对定位元件要求高。件，其刚性小、易变形，对定位元件要求高。(2)汽车构件的窗口、洞口和孔较多，因而常选用这些汽车构件的窗口、洞口和孔较多，因而常选用这些部位作为组合定位面。部位作为组合定位面。(3)汽车生产批量大，分散装配程度高，为了保证互换汽车生产批量大，分散装配程度高，为了保证互换性，要求保证同一构件的组合件、部件直至总成的装性，要求保证同一构件的组合件、部件直至总成的装配定位基准的一致性，并与设计基准配定位基准的一致性，并与设计基准(空间坐标网格空间坐

25、标网格线线)尽量重合。尽量重合。(4)多采用快速夹紧器，如手动铰链多采用快速夹紧器，如手动铰链-杠杆夹紧器、气动杠杆夹紧器、气动夹紧器和气动杠杆夹紧器等。夹紧器和气动杠杆夹紧器等。(5)汽车装焊夹具以专用夹具为主，随行夹具与生产线汽车装焊夹具以专用夹具为主，随行夹具与生产线相匹配。相匹配。(6)汽车车身焊接一般采用电阻点焊和汽车车身焊接一般采用电阻点焊和CO2气体保护焊，气体保护焊，装焊夹具要与焊接方法相适应，保证焊接的可达性及装焊夹具要与焊接方法相适应，保证焊接的可达性及夹具的开敞性。夹具的开敞性。外观要求时：其点焊表面不允许有凹陷，采用外观要求时：其点焊表面不允许有凹陷，采用固定点焊机上完

26、成焊接。固定点焊机上完成焊接。采用折边胶代替点焊工艺如采用折边胶代替点焊工艺如p203图图523所示。最后加热固化。所示。最后加热固化。点焊密封胶工艺。如点焊密封胶工艺。如p203图图524所所示。可密封缝隙示。可密封缝隙,防焊缝锈蚀。防焊缝锈蚀。二、车门装焊夹具二、车门装焊夹具其结构形式：可分为整体式和框架式两种其结构形式：可分为整体式和框架式两种整体式车门：整体式车门：p204如图如图5-255-26（1）型面定位）型面定位,采用采用8个定位支架进行空间型个定位支架进行空间型面定位和两个定位销面定位和两个定位销(其中一个是削边销其中一个是削边销)进行进行对孔定位，这是种过定位的形式。对孔定

27、位，这是种过定位的形式。（2）定位支架的分布依零件而定，定位面积要）定位支架的分布依零件而定，定位面积要小。小。（3）夹具体）夹具体,框架式为槽钢加低碳钢板；框架式为槽钢加低碳钢板；骨架式为纵横梁。骨架式为纵横梁。（4）安装）安装,依样件进行。加垫片。依样件进行。加垫片。（5）骨架与底座采用转动式结构。）骨架与底座采用转动式结构。（6）夹紧机构夹紧机构,气动杠杆。气动杠杆。三、车身装焊夹具三、车身装焊夹具六大部件：车架六大部件：车架(或地板或地板)、前围、后围、左侧围、前围、后围、左侧围、右侧围以及顶盖。右侧围以及顶盖。装焊夹具的开敞性要求高：适于电阻点焊与装焊夹具的开敞性要求高：适于电阻点焊

28、与CO2气体保护焊。气体保护焊。可分为：一次性定位与多次性定位。可分为：一次性定位与多次性定位。一次性定位与随行夹具概念。一次性定位与随行夹具概念。1车身总成结构及装焊过程车身总成结构及装焊过程P206如图如图5-27所示所示部件：电阻点焊。部件：电阻点焊。总成：固定式装焊夹具，总成：固定式装焊夹具，CO2气焊成骨架，气焊成骨架，进入下一工位。进入下一工位。2车身总成装焊夹具的定位及定位件车身总成装焊夹具的定位及定位件原则：装焊定位基准及其工装设计基准应与车身原则：装焊定位基准及其工装设计基准应与车身的设计基准保持一致。车身总成及其零部件的的设计基准保持一致。车身总成及其零部件的设计基准均以设

29、计基准均以x、y、z轴为坐标系间距为轴为坐标系间距为200mm的网格线作基准线。的网格线作基准线。装焊夹具的设计基准：在装焊夹具的设计基准：在x、z轴方向，与车身设轴方向，与车身设计基准完全一致。但该车的车架在生产中计基准完全一致。但该车的车架在生产中z轴轴方向的定位基准是以车架前后钢板弹簧其中方向的定位基准是以车架前后钢板弹簧其中4个吊耳孔进行定位制造的个吊耳孔进行定位制造的,与设计基准不一致。与设计基准不一致。车架的定位：以车架的定位：以4个吊耳孔作为定位基准，采用个吊耳孔作为定位基准，采用定位销进行定位。前吊耳孔采用削边销定位，定位销进行定位。前吊耳孔采用削边销定位，后吊耳孔采用圆柱销定

30、位。后吊耳孔采用圆柱销定位。P207如图如图5-28所示。所示。左、右侧围在总成装焊夹具上的定位：左、右侧围在总成装焊夹具上的定位：p207如如图图5-29所示。所示。前后围的定位：前后围的定位：P207图图5-30,六定位件。六定位件。3.车身装焊胎具夹紧件的选用车身装焊胎具夹紧件的选用夹紧机构：快速螺旋夹紧器，气缸夹紧。夹紧机构：快速螺旋夹紧器，气缸夹紧。夹紧器：通过螺栓与骨架连接，布置与定位件布夹紧器：通过螺栓与骨架连接，布置与定位件布置一致置一致,压头适应工件表面形状压头适应工件表面形状P208图图5-314车身总成装焊夹具骨架形式车身总成装焊夹具骨架形式结构：夹具骨架结构主要取决于工

31、件的形状、尺结构：夹具骨架结构主要取决于工件的形状、尺寸以及定位件和夹紧件的布置等。寸以及定位件和夹紧件的布置等。左右侧围骨架：左右侧围骨架：p208图图5-32（也为平面结合垫（也为平面结合垫板安装）。板安装）。5车身总成车身总成装焊夹具导装焊夹具导向系统向系统导向系统：车导向系统：车架的导向，架的导向，左右侧围的左右侧围的导向。导向。分为：平移式，分为：平移式，铰链式。铰链式。平移式车身总平移式车身总成装焊夹具：成装焊夹具：p209图图5-33所示所示;车架由工艺车，到气缸将二吊耳轴顶起，定位车架由工艺车，到气缸将二吊耳轴顶起，定位,P209图图5-34，车架的定位，车架的定位,采用采用v

32、型块与平面防过定位型块与平面防过定位;夹具骨架上已定位夹紧的车身左右侧围夹具骨架上已定位夹紧的车身左右侧围,导向导向-装配装配-焊接焊接,图图5-33铰链式车身总成装焊夹具：铰链式车身总成装焊夹具：p210图图5-35所示所示第四节第四节自动化焊接装备自动化焊接装备一、一、ZR-4全自动焊管机全自动焊管机ZR-4全自动焊管机是南昌航空工业学院为核全自动焊管机是南昌航空工业学院为核燃料组件中锆燃料组件中锆4合金管焊接而研制的专用设备。合金管焊接而研制的专用设备。该机采用可编程控制器（该机采用可编程控制器（programmablecontroller，简称，简称PC）对焊接过程进行全自动）对焊接过

33、程进行全自动控制，配备精密的晶体管型脉冲控制，配备精密的晶体管型脉冲TIG焊电源焊电源,能能进行直径进行直径916mm、长度、长度7004200mm管管材的环缝焊接，焊接转速材的环缝焊接，焊接转速220r/min，生产，生产能力每小时焊能力每小时焊30个接头。个接头。锆管的焊接性差。锆管的焊接性差。P210图图5-36。该设备采用充氩该设备采用充氩TIG焊，替代了真空电子束焊，替代了真空电子束焊，在国内首次成功地焊接了燃料棒和导向管，焊，在国内首次成功地焊接了燃料棒和导向管，满足了产品的质量要求。满足了产品的质量要求。1.设备组成设备组成p211图图5-37设备由焊仓、工件传动机构、送料架、气

34、路设备由焊仓、工件传动机构、送料架、气路系统、焊接电流波形显示及打印系统、焊接电系统、焊接电流波形显示及打印系统、焊接电源和源和PC控制系统等几部分组成。控制系统等几部分组成。特别：气囊夹持系统。特别：气囊夹持系统。焊机基本结构示意图焊机基本结构示意图2.焊接电源焊接电源焊接电源为模拟式晶体管电源，输出恒流特性，用焊接电源为模拟式晶体管电源，输出恒流特性，用高频振动器引弧，可进行直流或脉冲高频振动器引弧，可进行直流或脉冲TIG焊。焊。参数见参数见p211表表5-5该电源设置了输出短路截流保护，其引弧电流可该电源设置了输出短路截流保护，其引弧电流可调，脉冲电流调，脉冲电流4个参数（峰值、基值、频

35、率、占空比）个参数（峰值、基值、频率、占空比）均可独立调节，具有独特的焊接电流衰减功能。均可独立调节，具有独特的焊接电流衰减功能。P211图图5-383.焊接工艺过程焊接工艺过程p212图图5-39焊接方式：为工件旋转，焊枪固定，充氩焊接。通过试焊接方式：为工件旋转，焊枪固定，充氩焊接。通过试验，拟定的自动焊接工艺过程如下图所示。验，拟定的自动焊接工艺过程如下图所示。过程：进仓过程：进仓充氩抽气焊接冷却完成焊接充氩抽气焊接冷却完成焊接自动焊接工艺过程自动焊接工艺过程4PC的接口设计的接口设计p213表表5-65-7输入端：手动、单步、单件、连续、复位输入端：手动、单步、单件、连续、复位输出端：

36、继电器型输出端：继电器型5PC的程序设计的程序设计p214如图如图5-40，控制系统梯形图总体结构。，控制系统梯形图总体结构。整个程序由手动、自动和复位程序组成。整个程序由手动、自动和复位程序组成。符号为电子元器件。符号为电子元器件。(1)采用步进指令编制自动程序，将整个焊接工采用步进指令编制自动程序，将整个焊接工艺过程，从上料到推料分成艺过程，从上料到推料分成11步，这步，这样调试修改程序很方便。样调试修改程序很方便。P214如图如图5-41(2)在焊接程序中，通过设计可保证焊接重叠量，在焊接程序中，通过设计可保证焊接重叠量，程序中保证了电弧不熄灭，工件不停转，避免程序中保证了电弧不熄灭，工

37、件不停转，避免出现弧坑和烧穿现象。出现弧坑和烧穿现象。(3)设置了自动复位程序。设置了自动复位程序。二、可编程控制全位置自动管焊机二、可编程控制全位置自动管焊机P215图图5-42在锅炉、化工和电站设备的安装制造过程在锅炉、化工和电站设备的安装制造过程中，管道对接和管板接头环缝常常需要全位置中，管道对接和管板接头环缝常常需要全位置焊接焊接(orbitalwelding)。工件不动，焊枪转。工件不动，焊枪转动，采用脉冲动，采用脉冲TIG焊及可编程控制器。焊及可编程控制器。1.系统组成系统组成设备主要由晶体管脉冲设备主要由晶体管脉冲TIG焊电源、焊接机焊电源、焊接机头、送丝机、机头位置传感器和头、

38、送丝机、机头位置传感器和PC组成。组成。P215图图5-43图543(1)晶体管脉冲晶体管脉冲TIG焊电源焊电源焊接电源，焊接电源，p215如图如图5-44。采用高频振动器。采用高频振动器HF引引弧。弧。输出焊接电流输出焊接电流5250A，脉冲频率，峰值电流、，脉冲频率，峰值电流、基值电流、脉冲频率和脉冲宽度基值电流、脉冲频率和脉冲宽度4个参数分别独立可个参数分别独立可调。调。(2)焊接机头焊接机头可选配管可选配管-管对接或管管对接或管-板焊专用机头，可板焊专用机头，可焊管径焊管径2560mm，采用微型永磁直流电动机，采用微型永磁直流电动机驱动。驱动。(3)送丝机送丝机管壁厚度较大时填充焊丝，

39、送丝速度管壁厚度较大时填充焊丝，送丝速度2001400mm/min。(4)机头位置传感器机头位置传感器采用霍尔传感器检测机头旋转位置，亦即采用霍尔传感器检测机头旋转位置，亦即焊枪位置，将位置检测信号输入焊枪位置，将位置检测信号输入PC，检测精，检测精度为度为070。P216如图如图5-45所示。所示。(5)可编程控制器可编程控制器采用日本欧姆龙公司采用日本欧姆龙公司C40P型可编程控制器，型可编程控制器，IO点数共点数共40点，输入点，输入24点，输出点，输出16点，对全位置焊接过程实行控制。点，对全位置焊接过程实行控制。2.控制要求控制要求环缝区间划分：环缝区间划分：p217图图5-46焊接

40、处于垂直平面焊接处于垂直平面位置的环缝时，位置的环缝时，1区相当于平焊，区相当于平焊，2区相当于向区相当于向下立焊，下立焊，3区相当于仰焊，区相当于仰焊，4区相当于向上立焊。区相当于向上立焊。焊一圈：焊一圈：p217图图5-47程序控制的基本要求是焊程序控制的基本要求是焊接脉冲峰值和基值电流也按接脉冲峰值和基值电流也按4个区间相应切换，个区间相应切换，全位置自动焊程序循环图如图所示全位置自动焊程序循环图如图所示。送气、引送气、引弧、电流循环、送丝循环弧、电流循环、送丝循环(不同的是焊接脉冲不同的是焊接脉冲峰值基值峰值基值)。环缝区间划分环缝区间划分全位置自动焊程序循环图全位置自动焊程序循环图3

41、.PC的接的接口设计口设计输入端：输入端：左左输出端：输出端：右右P217图图5-484.软件设计软件设计控制软件分为控制软件分为：通用手通用手工工TIG焊程序和全位焊程序和全位置自动焊程序两大部置自动焊程序两大部分。分。全位置自动焊程序包括：全位置自动焊程序包括：圈数设定、区间控制、圈数设定、区间控制、主控自动程序和调试主控自动程序和调试程序，其中调试程序程序，其中调试程序用于焊前调整机头和用于焊前调整机头和焊丝位置。主控程序焊丝位置。主控程序满足图满足图5-47所示控制所示控制要求。要求。(1)圈数设定圈数设定p218图图5-49(2)圈数区分圈数区分右图右图(3)区间控制区间控制右图右图

42、5.管管焊接机头设计管管焊接机头设计(1)机头传动方案的确定机头传动方案的确定P219如图如图5-50减速方案：减速方案：NN型行星齿轮进行主减速，再加定轴轮系型行星齿轮进行主减速，再加定轴轮系减速的传动方案，传动系统简图如减速的传动方案，传动系统简图如p220图图5-51所示。所示。功率的确定：功率的确定：选取微型永磁直流电动机选取微型永磁直流电动机减速比的分配：减速比的分配：(2)行星减速传动齿轮主要参数的确定行星减速传动齿轮主要参数的确定材料：材料：参数：参数：传动比：传动比：（3）定轴系传动齿轮主要参数）定轴系传动齿轮主要参数材料：材料：参数：参数：传动比：传动比：6.管管板焊接机头设

43、计板焊接机头设计（1）机头传动方案的确定）机头传动方案的确定P221图图5-52P222图图5-53电动机转速经定轴轮系减速电动机转速经定轴轮系减速,再经谐再经谐波齿轮减速波齿轮减速(2)谐波齿轮传动的主要几何参数谐波齿轮传动的主要几何参数谐波齿轮传动机构：波发生器、刚轮谐波齿轮传动机构：波发生器、刚轮(一般为内齿轮一般为内齿轮)和柔轮和柔轮(一般是具有弹性的薄壁外齿轮一般是具有弹性的薄壁外齿轮)，如，如p222图图5-53所示。所示。渐开线谐波齿轮传动的主要啮合参数：模数渐开线谐波齿轮传动的主要啮合参数：模数m、柔轮齿、柔轮齿数数ZF、刚轮齿数、刚轮齿数ZH、变位系数、变位系数xf、xh、基

44、准齿形角、基准齿形角0等。等。(3)柔轮的设计柔轮的设计分类：柔轮分类：柔轮的结构形式的结构形式可分为圆柱可分为圆柱形和钟形，形和钟形，连接方式分连接方式分为整体式、为整体式、螺钉连接、螺钉连接、齿式连接、齿式连接、径向销连接径向销连接等。见等。见p223图图5-54。柔轮材料：制造柔轮的材料应具有较高的机械强度、高柔轮材料：制造柔轮的材料应具有较高的机械强度、高的弹性和足够的冲击韧性，一般选用的材料为高性能的弹性和足够的冲击韧性，一般选用的材料为高性能合金钢，如合金钢，如30CrMnSiA，20cr2Ni4A，18Cr2Ni4wA，4MrNiMoA等。等。热处理：提高硬度和耐磨性热处理：提高

45、硬度和耐磨性。参数参数：P224表表5-8(4)柔轮的制造柔轮的制造p224表表5-97.应用实例应用实例实例实例1：冷凝管：冷凝管的管板焊接的管板焊接P225图图5-56表表5-10胀管机胀管机实例实例2：钛制换热器的管板焊接：钛制换热器的管板焊接（1）钛及合金焊接特点）钛及合金焊接特点喷嘴保护外喷嘴保护外,还借助托罩的局部、整体还借助托罩的局部、整体保护，否则焊缝吸氧、吸氢、吸氮。保护，否则焊缝吸氧、吸氢、吸氮。（2）焊接设备）焊接设备在普通管板焊接接头的基础上对气体保护、在普通管板焊接接头的基础上对气体保护、送丝、水冷、定位改动。送丝、水冷、定位改动。密封透明气罩：密封透明气罩：p226

46、图图5-57送丝：送丝：TC4时时,送丝轮不改动送丝轮不改动;TA2,送丝轮改成送丝轮改成凹轮。凹轮。p226图图5-58。水冷紫铜芯杠定位器代替弹性套：冷却水冷紫铜芯杠定位器代替弹性套：冷却,隔离空隔离空气。气。p226图图5-59。（3）焊接规范：）焊接规范：p226表表5-11三、摩托车消声器自动焊接装置三、摩托车消声器自动焊接装置1.摩托车消声器结构形式摩托车消声器结构形式各种摩托车上都采用不同结构与形式的消各种摩托车上都采用不同结构与形式的消声器。消声器筒体一般为声器。消声器筒体一般为1.0mm薄板结构，筒薄板结构，筒体上的纵缝为卷边或对接接头形式，大多采用体上的纵缝为卷边或对接接头

47、形式，大多采用TIG焊或气焊连接，筒体两端为搭接环缝，大焊或气焊连接，筒体两端为搭接环缝，大多采用多采用CO2焊或焊或MAG焊连接。焊连接。消声器体二纵缝：消声器体二纵缝：TIG焊和气焊。焊和气焊。消声器体与隔板、连接套：二环缝消声器体与隔板、连接套：二环缝CO2,MAG焊焊p227图图5-60。2.摩托车消声器自动焊接装置摩托车消声器自动焊接装置p227图图5-61二环缝二环缝图为图为80型摩托车消声器自动焊接装置的示意图，型摩托车消声器自动焊接装置的示意图，该装置由主机、电控装置、两台该装置由主机、电控装置、两台CO2/MAG焊接电源焊接电源和两套条形电抗器及引弧装置构成。和两套条形电抗器

48、及引弧装置构成。启动：气缸启动：气缸30使二焊枪到位使二焊枪到位,气缸气缸11卡紧工件卡紧工件,托架托架14下移下移,启动工件旋转启动工件旋转,焊枪引弧焊枪引弧,焊接焊接。焊完：焊完：焊接工艺：焊接工艺：p228表表5-121导电装置；导电装置；2主轴箱；主轴箱；3直流电机；直流电机；4锥状模具；锥状模具；5工件；工件；6照明灯；照明灯；7柱状模具；柱状模具；8散热片；散热片；9启动按钮；启动按钮；10尾座；尾座；11卡紧气缸；卡紧气缸；12焊枪支座焊枪支座13焊枪；焊枪；14工件定位托架；工件定位托架；15弧光挡板；弧光挡板；16送丝机；送丝机；17面板；面板；18床身；床身；19电控箱；电

49、控箱；20托架升起限位开关；托架升起限位开关；21托架升降气缸；托架升降气缸；22连杆架；连杆架；23旋转轴杠；旋转轴杠；24托架导向套；托架导向套；25托架落下限位开关；托架落下限位开关；26导向柱；导向柱；27气阀座板；气阀座板；28主轴转动记圈开关；主轴转动记圈开关；29主动转动凸轮；主动转动凸轮；30摆动气缸；摆动气缸；31急停开关；急停开关；32焊接电源；焊接电源；33条形电抗器条形电抗器四、特殊环缝电阻缝焊设备四、特殊环缝电阻缝焊设备P228图图5-62：筒体锻件底部焊一低碳钢护片：筒体锻件底部焊一低碳钢护片1.专用缝焊设备及其控制专用缝焊设备及其控制专用缝焊机设计可以采取下述三种

50、方案：专用缝焊机设计可以采取下述三种方案：(1)双面缝焊方案，上面一个滚盘主动旋转，下双面缝焊方案，上面一个滚盘主动旋转，下面工件被动旋转，也可以工件主动、滚盘被动，面工件被动旋转，也可以工件主动、滚盘被动，或两者均主动的方法。或两者均主动的方法。(2)单面缝焊方案，下面工件主动旋转，上面两单面缝焊方案，下面工件主动旋转，上面两个滚盘并排，两个滚盘分别接到焊接变压器的个滚盘并排，两个滚盘分别接到焊接变压器的输出端。输出端。(3)行星滚盘方案，工件不动，环形的上电极行星滚盘方案，工件不动，环形的上电极（滚盘）在工件上滚动。由于滚盘直径小于被（滚盘）在工件上滚动。由于滚盘直径小于被焊圆片直径，因此

51、滚盘既公转又要自转。焊圆片直径，因此滚盘既公转又要自转。行星滚盘方案：行星滚盘方案：p228图图5-62工件不动工件不动,滚盘公转自转滚盘公转自转。上电极为环形上电极为环形,既公转又自转既公转又自转,下电极为半圆柱形下电极为半圆柱形,配杠杆、螺旋夹紧器的侧面夹紧。配杠杆、螺旋夹紧器的侧面夹紧。公转轴由电动机减速和万向轴接头传动公转轴由电动机减速和万向轴接头传动,无级调无级调速。速。该方案焊机的控制部分：该方案焊机的控制部分：(1)恒流闭环控制恒流闭环控制(2)可以克服铁磁物质进入二次回路对焊接电流的影响。可以克服铁磁物质进入二次回路对焊接电流的影响。(3)具有缝焊和点焊双重功能，可以在同一台焊

52、机上进具有缝焊和点焊双重功能，可以在同一台焊机上进行定位点焊和缝焊两用，提高劳动生产率。行定位点焊和缝焊两用，提高劳动生产率。(4)有双脉冲加热循环，以满足定位点焊时焊后回火的有双脉冲加热循环，以满足定位点焊时焊后回火的需要。需要。(5)在焊接过程中，能自动地使电流在指定位置增加到在焊接过程中，能自动地使电流在指定位置增加到某个较大值，或减少直到零值。前者用于当焊到分流某个较大值，或减少直到零值。前者用于当焊到分流较大部位时将电流相应增大，以克服分流的影响。后较大部位时将电流相应增大，以克服分流的影响。后者用在焊缝收尾处，逐渐减小电流，以避免焊缝收尾者用在焊缝收尾处，逐渐减小电流，以避免焊缝收

53、尾处核心缩孔。这也是控制焊接质量的一个关键点。处核心缩孔。这也是控制焊接质量的一个关键点。(6)控制箱操作方便，便于检查和维修。控制箱操作方便，便于检查和维修。(7)具有六位显示器，可以显示焊接电流和通电时间的具有六位显示器，可以显示焊接电流和通电时间的周波数。周波数。(8)具有多种自诊断功能，能在误操作时或焊机出现故具有多种自诊断功能，能在误操作时或焊机出现故障时，自动停机并报警，显示故障性质或损坏芯片的障时，自动停机并报警，显示故障性质或损坏芯片的编号。从而有效地防止质量事故，方便检修工作。编号。从而有效地防止质量事故，方便检修工作。2.工艺试验工艺试验电阻缝焊不同厚度的工件时，由于在接合

54、电阻缝焊不同厚度的工件时，由于在接合面两侧产生的热量和散失的热量不同，会形成面两侧产生的热量和散失的热量不同，会形成熔化核心的偏移。熔化核心的偏移。工件厚度不同工件厚度不同,性能不同：性能不同：p229表表5-135-14产生工件的加热不平衡产生工件的加热不平衡,熔核心偏移。熔核心偏移。解决方案：采用大接触面的下电极，以减少厚件解决方案：采用大接触面的下电极，以减少厚件一侧的电流密度。薄件一侧采用由铬锆铜制成一侧的电流密度。薄件一侧采用由铬锆铜制成的环形电极，以增加电阻，减少散热。的环形电极，以增加电阻，减少散热。不形成熔核的现象：薄板中严重分流。不形成熔核的现象：薄板中严重分流。规范参数与实

55、验检验：规范参数与实验检验：五、波纹管直缝焊机五、波纹管直缝焊机该机是南昌航空工业学院研制的波纹管直该机是南昌航空工业学院研制的波纹管直缝焊接专用设备，采用气动琴键式夹具，摇臂缝焊接专用设备，采用气动琴键式夹具，摇臂摆动式铜垫芯轴，装卸工件方便，装夹力度可摆动式铜垫芯轴，装卸工件方便，装夹力度可调，生产效率高，适用于厚度调，生产效率高，适用于厚度0.30.5mm、直径直径48200mm的不锈钢薄壁圆筒的焊接。的不锈钢薄壁圆筒的焊接。1.组成及结构组成及结构p231图图5-63波纹管直缝焊机组成：波纹管直缝焊机组成：（1）琴键夹具：琴键夹具为前后对称的两套，）琴键夹具：琴键夹具为前后对称的两套，

56、可分别对纵缝的两边施加压力。可分别对纵缝的两边施加压力。（2）铜垫芯轴：与琴键式压块一起对焊件进行）铜垫芯轴：与琴键式压块一起对焊件进行夹紧固定。夹紧固定。（3）支撑托架、机架：可以凋节芯轴与压块之）支撑托架、机架：可以凋节芯轴与压块之间的垂直间距。间的垂直间距。（4）传动机构：直流伺服电动机、联轴器、丝）传动机构：直流伺服电动机、联轴器、丝杠、光杆滑块组成。杠、光杆滑块组成。（5）十字滑架：对焊枪水平垂直位置粗调。）十字滑架：对焊枪水平垂直位置粗调。（6）焊枪支架：微调。）焊枪支架：微调。（7）气路系统）气路系统（8）焊接电源）焊接电源（9）控制系统等部分组成）控制系统等部分组成其组成结构如

57、图所示：其组成结构如图所示：机架机架焊接电源焊接电源传动机构传动机构支撑托架支撑托架铜垫芯轴铜垫芯轴控制盒控制盒十字滑架十字滑架焊枪支架焊枪支架琴键夹具琴键夹具波纹管直缝焊机的组成波纹管直缝焊机的组成2.技术参数技术参数输入电源电压输入电源电压AC220V最大焊接长度最大焊接长度800mm工件直径工件直径 48200mm焊接速度焊接速度01100mm/min压缩空气最大压力压缩空气最大压力0.6MPa外形尺寸（长外形尺寸（长宽宽高）高）1500mm600mm1100mm3.技术要点技术要点(1)波纹管材料及其焊接要求波纹管材料及其焊接要求材料为材料为：p232表表5-15金属波纹管（金属波纹管

58、（metalbellows）常采用）常采用300系系列奥氏体不锈钢，选用时应根据其工作介质、列奥氏体不锈钢，选用时应根据其工作介质、外部环境和工作温度等条件而定。外部环境和工作温度等条件而定。工艺焊接性为工艺焊接性为：p232表表5-16含含CSPMo使用焊接性为：使用焊接性为：波纹管在腐蚀环境中工作时，由于在波峰波纹管在腐蚀环境中工作时，由于在波峰处介质流动不畅，易引起介质的浓缩，故应考处介质流动不畅，易引起介质的浓缩，故应考虑焊接接头的耐蚀性问题。虑焊接接头的耐蚀性问题。晶间腐蚀，奥氏体不锈钢在晶间腐蚀，奥氏体不锈钢在450850温温度范围进行敏化处理时，由于过饱和的度范围进行敏化处理时，

59、由于过饱和的C向晶向晶粒界面的扩散要比粒界面的扩散要比Cr扩散快，在晶界附近，扩散快，在晶界附近，C和和Cr结合成碳化物结合成碳化物Cr23C6或或(CrFe)23C6，并在晶界沉淀析出，形成晶粒边界附近的贫并在晶界沉淀析出，形成晶粒边界附近的贫Cr区，当该区的区，当该区的Cr含量降低到钝化所需的极限含量降低到钝化所需的极限(Cr的质量分数的质量分数12.5)以下时，就会加速该区以下时，就会加速该区的腐蚀而发生晶间腐蚀。反复多次的补焊会加的腐蚀而发生晶间腐蚀。反复多次的补焊会加剧焊缝及热影响区的敏化。剧焊缝及热影响区的敏化。可加可加TiNb，降低，降低C含量含量。刀状腐蚀，稳定化奥氏体刀状腐蚀

60、，稳定化奥氏体,不锈钢不锈钢1200时产生刀状腐蚀时产生刀状腐蚀.可降低可降低C含量。含量。为防止奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀和刀状为防止奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀和刀状腐蚀，可以采取如下措施：尽量选用超低碳不腐蚀，可以采取如下措施：尽量选用超低碳不锈钢，或稳定化不锈钢；严格控制焊接工艺的锈钢，或稳定化不锈钢；严格控制焊接工艺的各个环节，快速冷却，缩短在敏化区的停留时各个环节，快速冷却，缩短在敏化区的停留时间，使焊接接头保持一次稳定状态，焊后对焊间，使焊接接头保持一次稳定状态，焊后对焊件进行酸洗、钝化或抛光处理等措施；对于某件进行酸洗、钝化或抛光处理等措施；对于某些特殊要求的焊件，可以采用焊后热处理

61、，即些特殊要求的焊件，可以采用焊后热处理，即10101150的固溶处理或的固溶处理或850900的稳的稳定化处理，使其进入二次稳定化状态。定化处理，使其进入二次稳定化状态。应力腐蚀断裂，拉应力和电化学介质是产应力腐蚀断裂，拉应力和电化学介质是产生原因。生原因。变形也是焊接问题之一。变形也是焊接问题之一。金属波纹管膨胀节通用技术金属波纹管膨胀节通用技术p233图图5-64。(2)琴键式气动夹具琴键式气动夹具波纹管直缝焊机的关键是琴键式气动夹具，其设波纹管直缝焊机的关键是琴键式气动夹具，其设计总原则是如何保证在整个焊缝长度范围内均匀压紧计总原则是如何保证在整个焊缝长度范围内均匀压紧工件。工件。结构

62、形式：结构形式：p234图图5-655-66。特点：琴键分两排布置，每个琴键都能单独动作。特点：琴键分两排布置，每个琴键都能单独动作。琴键不宜太宽，压块与琴键分开琴键不宜太宽，压块与琴键分开.琴键与紫铜垫、琴键之间距离可调琴键与紫铜垫、琴键之间距离可调.(3)焊接方法焊接方法波纹管的焊接属于薄壁零件的焊接，采用对接接波纹管的焊接属于薄壁零件的焊接，采用对接接头，不加填充焊丝。焊接电源具有恒流外特性，在小头，不加填充焊丝。焊接电源具有恒流外特性，在小电流时能稳定，能自动补偿电网电压的波动。焊接电电流时能稳定，能自动补偿电网电压的波动。焊接电源可选用逆变电源、晶体管电源和晶闸管整流电源。源可选用逆

63、变电源、晶体管电源和晶闸管整流电源。不锈钢薄板焊接的方法有直流钨极氩弧焊、直流不锈钢薄板焊接的方法有直流钨极氩弧焊、直流脉冲钨极氩弧焊、微束等离子弧焊和激光焊接，较经脉冲钨极氩弧焊、微束等离子弧焊和激光焊接，较经济的焊接方法是直流钨极氩弧焊，直流正接。济的焊接方法是直流钨极氩弧焊，直流正接。P235表表5-175-18。对接接头对接接头,不加填充焊丝不加填充焊丝。六、异形零件焊接专机六、异形零件焊接专机环形焊缝的焊接方案有两种，其一是工件旋转，环形焊缝的焊接方案有两种，其一是工件旋转，焊枪固定不动；其二是焊枪旋转，工件固定不动。焊枪固定不动；其二是焊枪旋转，工件固定不动。图图5-67：焊枪旋转

64、环缝焊机：焊枪旋转环缝焊机；用气缸夹紧用气缸夹紧,焊枪焊接焊枪焊接,用用PC控制控制。焊件范例焊件范例图图5-68：异形双头环缝焊机：异形双头环缝焊机以工件的孔定位以工件的孔定位,采采用气动弹性夹头快速夹紧工件用气动弹性夹头快速夹紧工件,可焊单面、双可焊单面、双面环缝。面环缝。 环缝环缝焊焊 件件 范范例例异形双头环缝焊机异形双头环缝焊机图图5-69：数控曲线自动焊接机床：数控曲线自动焊接机床焊枪以一定轨迹运动焊枪以一定轨迹运动,完成平面焊缝完成平面焊缝,性能有性能有（1）可焊平面内任意曲线焊缝）可焊平面内任意曲线焊缝。（2）行走机构采用直流伺服电动机）行走机构采用直流伺服电动机,滚珠丝杠滚珠

65、丝杠,直线导直线导向向,焊速无级可调焊速无级可调。（3）气动装夹工件）气动装夹工件,焊枪夹持机构三维可调焊枪夹持机构三维可调。（4）焊缝背面通氩保护）焊缝背面通氩保护,单面焊双面成型单面焊双面成型七、弧焊机器人焊接工装夹具七、弧焊机器人焊接工装夹具1.概述概述焊接机器人（焊接机器人（weldingrobot）是一种高度自动）是一种高度自动化的焊接设备，采用机器人代替手工焊接作业是焊接化的焊接设备，采用机器人代替手工焊接作业是焊接制造业的发展趋势，是提高焊接质量、降低成本、改制造业的发展趋势，是提高焊接质量、降低成本、改善工作环境的重要手段。善工作环境的重要手段。常规的弧焊机器人系统由以下常规的

66、弧焊机器人系统由以下5部分组成：部分组成：(1)机器人本体机器人本体;一般是伺服电动机驱动六轴关节式操一般是伺服电动机驱动六轴关节式操作机作机,由驱动器、传动机构、机械手臂、关节、传由驱动器、传动机构、机械手臂、关节、传感器组成感器组成(2)机器人控制柜机器人控制柜;由计算机软硬件和专用的控制电路由计算机软硬件和专用的控制电路(3)焊接电源系统焊接电源系统;由焊接电源、专用焊机、点焊钳由焊接电源、专用焊机、点焊钳(4)焊接传感器及系统安全保护设施焊接传感器及系统安全保护设施;(5)焊接工装夹具。焊接工装夹具。“多品种多品种,小批量小批量”的生产适于机器人的生产适于机器人2.弧焊机器人焊接工装夹

67、具的设计原则弧焊机器人焊接工装夹具的设计原则弧焊机器人系统前弧焊机器人系统前4部分实际上是相对通用部分实际上是相对通用和成熟的系统。目前我国独立自主的机器人产和成熟的系统。目前我国独立自主的机器人产业尚处在形成阶段，但国内的中外合资企业的业尚处在形成阶段，但国内的中外合资企业的主要机型以及从国外进口的机器人都是稳定和主要机型以及从国外进口的机器人都是稳定和成熟的产品。成熟的产品。弧焊机器人焊接工装设计原则：弧焊机器人焊接工装设计原则：（1）对产品进行焊接工艺分析）对产品进行焊接工艺分析;规则焊缝用焊接规则焊缝用焊接专机专机,不规则焊缝用机器人焊接。不规则焊缝用机器人焊接。（2）机器人焊接工装采

68、用双工位）机器人焊接工装采用双工位图图5-72。（3）对相近产品采用模块化通用化夹具）对相近产品采用模块化通用化夹具图图5-73（4）对产品试制或小批量生产采用组合夹具）对产品试制或小批量生产采用组合夹具图图5-74（5）设计夹具时）设计夹具时,尽量保证装配卸料时间与机器尽量保证装配卸料时间与机器人焊接时间匹配。人焊接时间匹配。（6）焊接工装夹具应动作迅速）焊接工装夹具应动作迅速,操作方便操作方便,安全。安全。（7）机器人焊接工装应考虑焊枪的可达性。）机器人焊接工装应考虑焊枪的可达性。（8）尽量满足焊接工艺对夹具在导热、导电、）尽量满足焊接工艺对夹具在导热、导电、隔磁、绝缘等方面的要求。隔磁、

69、绝缘等方面的要求。机器人的选用原则：机器人的选用原则：主要依据被焊产品的结构尺寸特点，选用主要依据被焊产品的结构尺寸特点，选用相应作业半径的机器人和配套相应焊接方法的相应作业半径的机器人和配套相应焊接方法的焊接电源、焊枪等。焊接电源、焊枪等。实例实例1：图：图5-75机器人焊接重型卡车铝合金油箱机器人焊接重型卡车铝合金油箱实例实例2：图：图5-76机器人焊接高档汽车油箱机器人焊接高档汽车油箱习题与思考题习题与思考题1.焊接转台夹持不锈钢工件旋转，进行环缝焊接转台夹持不锈钢工件旋转，进行环缝TIG焊，试焊，试设计转台的导电装置。设计转台的导电装置。2.采用焊枪旋转、工件固定不动的方案焊接环缝，需

70、要采用焊枪旋转、工件固定不动的方案焊接环缝，需要解决保护气体的导气问题，试设计导气回转接头。解决保护气体的导气问题，试设计导气回转接头。3.纵缝自动焊接专机常采用焊枪行走机构，现要求焊接纵缝自动焊接专机常采用焊枪行走机构，现要求焊接有效长度有效长度600mm，采用，采用TIG焊焊,试设计焊枪行走转动试设计焊枪行走转动机构。机构。4.从焊接工艺角度来看，设计从焊接工艺角度来看，设计CO2气体保护焊工装应注气体保护焊工装应注意哪些问题意哪些问题?5.从焊接工艺角度来看，设计电阻焊工装应注意哪些问从焊接工艺角度来看，设计电阻焊工装应注意哪些问题题?6.从焊接工艺角度来看，设计炉中钎焊工装应注意哪些从

71、焊接工艺角度来看，设计炉中钎焊工装应注意哪些问题问题?7.汽车装焊夹具设计有哪些基本要求和特殊要求汽车装焊夹具设计有哪些基本要求和特殊要求?8.自动焊专机常采用可编程控制器控制，结合实自动焊专机常采用可编程控制器控制，结合实例，叙述其特点。例，叙述其特点。9.图图5-67所示焊枪旋转环缝焊机，采用可编程控所示焊枪旋转环缝焊机，采用可编程控制器控制，试设计其控制程序。制器控制，试设计其控制程序。10异形零件的焊接除采用仿形方案外，还可异形零件的焊接除采用仿形方案外，还可以采用哪些方案以采用哪些方案?11.为充分发挥焊接机器人的作用，设计焊接工为充分发挥焊接机器人的作用，设计焊接工装时应遵循哪些基

72、本原则装时应遵循哪些基本原则?12数控技术、机器人技术和可编程控制器技数控技术、机器人技术和可编程控制器技术被誉为工业自动化三大技术支柱，谈我国焊术被誉为工业自动化三大技术支柱，谈我国焊接自动化的现状。接自动化的现状。第四章第四章焊接工装设计方法焊接工装设计方法第一节第一节焊接工装设计的基本原则焊接工装设计的基本原则和要求和要求焊接工装设计是焊接生产准备工作的重要焊接工装设计是焊接生产准备工作的重要内容之一。工装设计的质量，对生产效率、加内容之一。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以下几

73、方响，为此，设计焊接工装时必须考虑以下几方面的基本原则和要求：面的基本原则和要求：一一.实用性原则实用性原则二二.经济性原则经济性原则三三.可靠性原则可靠性原则四四.艺术性原则艺术性原则一、实用性原则一、实用性原则实用是指工装的使用功能，它既表现为技实用是指工装的使用功能，它既表现为技术性能好，能满足装配焊接工艺要求，同时也术性能好，能满足装配焊接工艺要求，同时也表现为整个工装系统与人体相适应，操作舒展表现为整个工装系统与人体相适应，操作舒展方便，安全省力，符合人体的生理和心理特征，方便，安全省力，符合人体的生理和心理特征，使人机系统的工作效能达到最佳状态。使人机系统的工作效能达到最佳状态。(

74、1)要考虑装配和焊接的顺序。要考虑装配和焊接的顺序。(2)焊接是局部加热过程，不可避免产生焊接应焊接是局部加热过程，不可避免产生焊接应力与变形，在设置定位器和夹紧器时要充分考力与变形，在设置定位器和夹紧器时要充分考虑焊接应力和变形的方向。虑焊接应力和变形的方向。(3)焊接方法不同，对工装的结构和性能要求也焊接方法不同，对工装的结构和性能要求也不同。不同。(4)对于手动夹具和移动式工装，在保证足够刚对于手动夹具和移动式工装，在保证足够刚度的前提下，尽量减轻重量。度的前提下，尽量减轻重量。(5)尽量使焊缝处于平焊位置，因为平焊较其他尽量使焊缝处于平焊位置，因为平焊较其他位置的焊接更容易获得高质量焊

75、缝，同时可省位置的焊接更容易获得高质量焊缝，同时可省时省力。尽可能在夹具上焊接全部的焊缝或焊时省力。尽可能在夹具上焊接全部的焊缝或焊点，同时被焊工件的翻转次数要少。点，同时被焊工件的翻转次数要少。(6)工装的功能设计和造型设计必须依从人机工工装的功能设计和造型设计必须依从人机工程学的观点，考虑人的各种因素程学的观点，考虑人的各种因素(生理的和心生理的和心理的理的)，来确定适合人体结构特点的设备系统。，来确定适合人体结构特点的设备系统。二、经济性原则二、经济性原则定义：经济性原则就是力求用最少的人力、物力和财力定义：经济性原则就是力求用最少的人力、物力和财力来获得最大的成效。通常重大的工艺装备设

76、计制造必来获得最大的成效。通常重大的工艺装备设计制造必须进行经济分析。须进行经济分析。经济性分析：经济性分析：是否采用工装，采用何种类型的工装还取决于是否采用工装，采用何种类型的工装还取决于生产纲领生产纲领(年产量年产量)和生产类型和生产类型(单件生产、大量生产、单件生产、大量生产、成批生产成批生产)。三、可靠性原则三、可靠性原则工装在使用期内绝对安全可靠，凡是受力工装在使用期内绝对安全可靠，凡是受力构件都应具有足够的强度和刚度，足以承受焊构件都应具有足够的强度和刚度，足以承受焊件重力和因限制焊接变形而引起的各个方向的件重力和因限制焊接变形而引起的各个方向的拘束力等。拘束力等。另一方面，工装具

77、有防差错功能，防止操另一方面，工装具有防差错功能，防止操作者出现错装、漏焊或者错焊零件等制造差错。作者出现错装、漏焊或者错焊零件等制造差错。防差错实例神龙：防差错实例神龙：（1）左右对称零件防差错定位的设计原则）左右对称零件防差错定位的设计原则左右夹具不同左右夹具不同p148图图4-1（2）小件与大件组合防漏放的设计原则）小件与大件组合防漏放的设计原则增加小零件的控制功能增加小零件的控制功能（3）不对称边零件定位的防差错设计原则）不对称边零件定位的防差错设计原则设计为唯一放置状态。设计为唯一放置状态。四、艺术性原则四、艺术性原则要求工装设计造型美观，在满足功能使用要求工装设计造型美观，在满足功

78、能使用和经济许可的条件下，使操作者在生理上、心和经济许可的条件下，使操作者在生理上、心理上感到舒展，给人以美的享受。理上感到舒展，给人以美的享受。形式美、结构美、工艺美、材质美形式美、结构美、工艺美、材质美第二节第二节焊接工装设计的内容与步骤焊接工装设计的内容与步骤一、焊接工装设计的步骡一、焊接工装设计的步骡1.明确设计任务，收集设计资料明确设计任务，收集设计资料工装设计的第一步是在已知生产纲领的前工装设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，认真研究设计任务书中提出的设计要提下，认真研究设计任务书中提出的设计要求，明确设计任务并收集下列资料：求，明确设计任务并收集下列资料：(1)产品的图样、焊接

79、组件图及技术要求。产品的图样、焊接组件图及技术要求。(2)该产品的装配和焊接工艺文件。该产品的装配和焊接工艺文件。(3)工装设计任务书。工装设计任务书。(4)了解本厂制造、使用工装情况和车间生产条了解本厂制造、使用工装情况和车间生产条件。件。(5)收集有关夹具零部件标准（国家标准、行业收集有关夹具零部件标准（国家标准、行业标准、企业标准），典型结构图册和夹具设标准、企业标准），典型结构图册和夹具设计手册等。计手册等。2.拟定工装方案、绘制结构草图拟定工装方案、绘制结构草图方案构思：方案构思：(1)用专用、通用。用专用、通用。(2)定位、夹紧方式和机构定位、夹紧方式和机构，焊件变位，焊接机，焊件

80、变位，焊接机头的平移或升降等动作，应选择何种传动方式头的平移或升降等动作，应选择何种传动方式和何种动力源。和何种动力源。(3)工装的基本构成和总体布局，夹具体和主要工装的基本构成和总体布局，夹具体和主要零部件的基本结构形式。零部件的基本结构形式。(4)主机或主要机构的基本参数和技术性能的初主机或主要机构的基本参数和技术性能的初步确定，如功率、承载、速度、行程或调节幅步确定，如功率、承载、速度、行程或调节幅度、外形尺寸等。度、外形尺寸等。步骤：根据上述设计资料和工艺分析，结合现场步骤：根据上述设计资料和工艺分析，结合现场生产实际，即可着手拟定工装的设计方案。生产实际，即可着手拟定工装的设计方案。

81、工装结构草图的绘制过程可按以下步骤进行：工装结构草图的绘制过程可按以下步骤进行：(1)布置图面。画出工件位置，选择适当的比例。布置图面。画出工件位置，选择适当的比例。主视图面对操作者的工作位置。主视图面对操作者的工作位置。(2)设计定位元件。根据选定的定位方案和定位设计定位元件。根据选定的定位方案和定位元件类型尺寸和具体结构绘在相应的视图上，元件类型尺寸和具体结构绘在相应的视图上，与工件的定位基准形状和精度相适应。与工件的定位基准形状和精度相适应。(3)设计夹紧装置。将夹紧装置的具体结构绘在设计夹紧装置。将夹紧装置的具体结构绘在相应的视图上，表示出工件处于夹紧状态。相应的视图上，表示出工件处于

82、夹紧状态。(4)进行传动装置、夹具体和连接件等的绘制，进行传动装置、夹具体和连接件等的绘制，形成一张完整的工装结构草图。形成一张完整的工装结构草图。3.进行必要的分析计算进行必要的分析计算在结构草图设计过程中，要进行必要的分在结构草图设计过程中，要进行必要的分析计算，如几何关系计算、定位误差分析、夹析计算，如几何关系计算、定位误差分析、夹紧力的估算、传动计算、受力元件的强度与刚紧力的估算、传动计算、受力元件的强度与刚度计算等。度计算等。4.绘制总装配图绘制总装配图草图绘制后，须经审查修改后才绘制正式草图绘制后，须经审查修改后才绘制正式总装配图。总图的绘制过程与上述草图绘制过总装配图。总图的绘制

83、过程与上述草图绘制过程基本相同。程基本相同。（1）标注尺寸、公差及配合）标注尺寸、公差及配合（2）制定工装的技术要求）制定工装的技术要求（3）零件编号及明细表）零件编号及明细表5.绘制工装零件图绘制工装零件图主要绘制工装中非标准零件的工作图。每主要绘制工装中非标准零件的工作图。每个零件必须单独绘制在一张标准图纸上，尽量个零件必须单独绘制在一张标准图纸上，尽量用用1 1比例，按国家制图标准绘制。零件图的比例，按国家制图标准绘制。零件图的名称和编号要与总装图一致，零件图中的尺寸、名称和编号要与总装图一致，零件图中的尺寸、公差及技术要求应符合总装图的要求。公差及技术要求应符合总装图的要求。6.编写设

84、计说明书和使用说明书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二、焊接结构装配方案的确定1结构分离面结构分离面(1)设计分离面设计分离面。由于设计构造上和使用功能上的需要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，将产品分解为部件和组合件等可单独进行装配的单元元。如汽车传动部分中的发动机、离合器、变速器，如汽车传动部分中的发动机、离合器、变速器，车身中的车门、座椅和油箱等，这种装配单元之间的车身中的车门、座椅和油箱等，这种装配单元之间的结合面称为设计分离面。设计分离面一般采用可拆卸结合面称为设计分离面。设计分离面一般采用可拆卸的连接，以便在使用和维

85、修过程中迅速拆卸和重新安的连接，以便在使用和维修过程中迅速拆卸和重新安装，而不损坏机体。装，而不损坏机体。P151如图如图4-2所示。所示。(2)工艺分离面。在生产过程中，为了满足工艺上的要工艺分离面。在生产过程中，为了满足工艺上的要求，将部件进一步分解为若干个生产上可独立装配的求，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。单元，这种装配单元之间的分离面称为工艺分离面。工艺分离间的连接一般为不可拆卸的连接方法，如焊工艺分离间的连接一般为不可拆卸的连接方法，如焊接，铆接等。接，铆接等。P152如图如图4-3所示。所示。2确定工艺分离面的原则确定工艺分

86、离面的原则(1)尽量保证部件和组合件构造上的完整性，便尽量保证部件和组合件构造上的完整性，便于各部件间最后的总装。于各部件间最后的总装。(2)受部件和组合件的结构形式限制，不能一次受部件和组合件的结构形式限制，不能一次装配，这种情况必须合理选择工艺分离面。装配，这种情况必须合理选择工艺分离面。(3)复杂的组合件，一次装配焊接完成时会产生复杂的组合件，一次装配焊接完成时会产生较多的缺陷或焊接变形，此必须合理选择工艺较多的缺陷或焊接变形，此必须合理选择工艺分离面。分离面。(4)部件的结构必须经过两个或两个以上工种才部件的结构必须经过两个或两个以上工种才能完成，应合理选择工艺分离面。能完成，应合理选

87、择工艺分离面。(5)分离面对总成尺寸的影响尽量小，以减少总分离面对总成尺寸的影响尽量小，以减少总体尺寸的积累误差。体尺寸的积累误差。(6)工艺上和经济上的合理性。工艺上和经济上的合理性。3装配方法的分类装配方法的分类(1)划线定位装配。定位焊划线定位装配。定位焊(2)安装孔装配。安装孔装配。(3)工装定位装配。工装定位装配。(4)互换法互换法(5)选配法选配法(6)修配法修配法(7)随装随焊法。装配焊接交替进行，适用于单件小批随装随焊法。装配焊接交替进行，适用于单件小批量生产。量生产。(8)整装整焊法。装配和焊接在各自的工位上进行整装整焊法。装配和焊接在各自的工位上进行。(9)部件组装法部件组

88、装法。零件装焊成部件零件装焊成部件，部件装焊成结构件部件装焊成结构件、产品产品。4装配方案的选择装配方案的选择集中装配原则：集中装配原则：分散装配原则：分散装配原则：分散装配的优点分散装配的优点：(1)提高劳动生产率和装配焊接质量。提高劳动生产率和装配焊接质量。(2)缩短装配焊接生产周期。缩短装配焊接生产周期。(3)可以广泛采用自动化设备，为获得优良的焊接质量可以广泛采用自动化设备，为获得优良的焊接质量创造了条件。创造了条件。(4)分散装配焊接，可以分别进行矫正和热处理，这时分散装配焊接，可以分别进行矫正和热处理，这时组合件刚性小，矫正工作容易进行，分别矫正，变形组合件刚性小，矫正工作容易进行

89、，分别矫正，变形分步消除，以免总装时积累变形大且不易进行矫正，分步消除，以免总装时积累变形大且不易进行矫正，有利于减小焊接应力和焊接变形。有利于减小焊接应力和焊接变形。分散装配的不利因素：分散装配的不利因素：(1)由于采用较多的专用工装，生产准备周期长，由于采用较多的专用工装，生产准备周期长，也增加了工装的制造费用。也增加了工装的制造费用。(2)工装之间的协调关系复杂化。工装之间的协调关系复杂化。(3)容易产生较大的焊接应力，甚至焊接裂纹。容易产生较大的焊接应力，甚至焊接裂纹。拟定装配方案时应考虑：拟定装配方案时应考虑：(1)结构分离面的划分利划分的数量。结构分离面的划分利划分的数量。(2)产

90、品批量的大小。只有在产量较大时，分散产品批量的大小。只有在产量较大时，分散装配才是合理的。装配才是合理的。(3)工厂的生产条件。工厂的生产条件。三三.装配焊接工艺规程设计装配焊接工艺规程设计工艺分析、工艺方案设计形成了装配焊接工艺分析、工艺方案设计形成了装配焊接工艺流程，根据规范进行焊接试验或焊接工艺工艺流程，根据规范进行焊接试验或焊接工艺评定，在此基础上进行生产工艺规程设计，编评定，在此基础上进行生产工艺规程设计，编制各种工艺规程文件。（包括装焊工艺规程）制各种工艺规程文件。（包括装焊工艺规程）1指令性工艺规程指令性工艺规程特点：指令性工艺规程对装配过程中的主要问题，特点：指令性工艺规程对装

91、配过程中的主要问题，作出原则性规定，如产品划分为几个装配单元，作出原则性规定，如产品划分为几个装配单元，其装配顺序如何。采用何种装配方法，装配基其装配顺序如何。采用何种装配方法，装配基准，以及需要何种设备和装备等。准，以及需要何种设备和装备等。步骤：步骤：(1)编制和确定结构分解为各个装配单元的装配系统图。编制和确定结构分解为各个装配单元的装配系统图。(2)协助设计人员确定设计分离面和工艺分离面的连接协助设计人员确定设计分离面和工艺分离面的连接方法。方法。(3)确定部件的装配方法以及主要零件和组合件的定位确定部件的装配方法以及主要零件和组合件的定位基准。基准。(4)确定保证零部件互换性的方法及

92、设备。确定保证零部件互换性的方法及设备。(5)确定所需要的工艺装备种类、数量及技术条件。确定所需要的工艺装备种类、数量及技术条件。(6)确定装配件的检验或试验方法及所用设备确定装配件的检验或试验方法及所用设备。应用：指令性工艺规程必须在产品的草图设计过程中同应用：指令性工艺规程必须在产品的草图设计过程中同时进行编制。由工艺工程师和设计工程师共同研究编时进行编制。由工艺工程师和设计工程师共同研究编制。制。2装配系统图装配系统图定义：按部件的设计分离面和工艺分离面，将部件划分定义：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成若干可独立进行装配的单元，并

93、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。实例：关系和装配流程。实例：p156图图4-44-5燃烧室分解燃烧室分解成三个组件成三个组件说明问题：说明问题：(1)部件的指令性装配顺序。部件的指令性装配顺序。(2)可分散和平行装焊的工作地点数量。可分散和平行装焊的工作地点数量。(3)主要工艺装备的种类和数量。主要工艺装备的种类和数量。(4)供装配用的夹具和待装配零件的供应顺序。供装配用的夹具和待装配零件的供应顺序。3工作工艺规程工作工艺规程定义：是指令性工艺规程中每一工序内容的具体定义：是指令性工艺规程中每一工序内容

94、的具体说明。说明。装配和焊接工艺规程：规定安装顺序、定位、焊装配和焊接工艺规程：规定安装顺序、定位、焊接方法规范。接方法规范。包括工艺过程卡片包括工艺过程卡片(工艺路线单工艺路线单)和工序卡片。和工序卡片。4设计工艺规程的基本要求设计工艺规程的基本要求(1)工艺规程是直接指导现场生产操作的重要技术文件，工艺规程是直接指导现场生产操作的重要技术文件，应做到正确、完整、统一、清晰。应做到正确、完整、统一、清晰。(2)尽可能采用国内外先进工艺技术和经验。尽可能采用国内外先进工艺技术和经验。(3)在保证产品质量基础上，尽可能提高生产率和降低在保证产品质量基础上，尽可能提高生产率和降低消耗。消耗。(4)

95、必须考虑生产安全和工业卫生必须考虑生产安全和工业卫生(环境保护环境保护)，采取相，采取相应措施。应措施。(5)结构和工艺特征相近的零部件应尽量设计典型工艺结构和工艺特征相近的零部件应尽量设计典型工艺规程。规程。(6)各专业工艺规程在设计过程中应协调一致，不得相各专业工艺规程在设计过程中应协调一致，不得相互矛盾。互矛盾。(7)工艺规程中所用的术语、符号、代号要符合相应标工艺规程中所用的术语、符号、代号要符合相应标准的规定。准的规定。5焊接结构生产的基本工序焊接结构生产的基本工序(1)备料及装配工序备料及装配工序零件的准备工作包括：零件的尺寸精度和物理机零件的准备工作包括：零件的尺寸精度和物理机械

96、性能、焊缝坡口的制备和零件表面酌清理。械性能、焊缝坡口的制备和零件表面酌清理。装配：零件装配定位时可按夹具定位或划线定位，装配：零件装配定位时可按夹具定位或划线定位，使零件间保持相互正确的位置和焊接间隙。使零件间保持相互正确的位置和焊接间隙。(2)定位焊工序定位焊工序定位焊：将装配定位好的工件增加一些刚性固定定位焊：将装配定位好的工件增加一些刚性固定点，协同夹具的定位夹紧装置，以更牢靠地固点，协同夹具的定位夹紧装置，以更牢靠地固定零件的相互位置和保证零件间具有均勾的焊定零件的相互位置和保证零件间具有均勾的焊接间隙。接间隙。定位焊工艺规程：应定位焊工艺规程：应该考虑定位焊点的该考虑定位焊点的位置

97、和间距，还有位置和间距，还有定位焊顺序等。定位焊顺序等。P158图图4-6(3)焊接工序焊接工序减少焊接应力和变形：合理安排焊接顺序，采用夹具刚减少焊接应力和变形：合理安排焊接顺序，采用夹具刚性固定，反变形法，预留装配余量等。性固定，反变形法，预留装配余量等。P159图图4-7(4)矫正工序矫正工序在定位焊、焊接和热处理之后均要进行矫正，以在定位焊、焊接和热处理之后均要进行矫正，以消除这些工序引起的变形。消除这些工序引起的变形。(5)热处理工序热处理工序预热预热：后热后热：焊后热处理焊后热处理：(6)整修工序整修工序精加工包括：钻孔、铰孔和铣削等机械加工工作，精加工包括：钻孔、铰孔和铣削等机械

98、加工工作，焊缝表面的整修等焊缝表面的整修等。(7)检验工序检验工序外观检验、机械性能试验、无损探伤、气密性试验、外观检验、机械性能试验、无损探伤、气密性试验、金相检验等。金相检验等。四四夹具体设计（铸锻焊）夹具体设计（铸锻焊）1、对夹具体的基本要求、对夹具体的基本要求夹具体是夹具的基础件，它既要把夹具的各种夹具体是夹具的基础件，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。在设计夹具体时应满足考虑工件装卸的方便。在设计夹具体时应满足以下基本要求。以下基本要求。(1)具有足够的刚度和强度。具有足够的刚度和强度。(2)力求结构

99、简单、重量轻。力求结构简单、重量轻。(3)安装稳定可靠。安装稳定可靠。(4)结构工艺性好，便于制造、装配和检验。结构工艺性好，便于制造、装配和检验。(5)尺寸要稳定。尺寸要稳定。(6)清理方便。清理方便。2、夹具体毛坯制造方法、夹具体毛坯制造方法在选择夹具体毛坯制造方法时，应以结构合理性、在选择夹具体毛坯制造方法时，应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。实际生产中常用的夹具毛坯制造件为依据综合考虑。实际生产中常用的夹具毛坯制造方法有以下几种。方法有以下几种。（1）铸造夹具体）铸造夹具体铸造夹具体是常用的一种

100、制造方法，其优点是能铸造夹具体是常用的一种制造方法，其优点是能铸出各种复杂的结构形状，且抗压强度、刚度和抗振铸出各种复杂的结构形状，且抗压强度、刚度和抗振性能好，但制造周期长，且需经时效处理，单件生产性能好，但制造周期长，且需经时效处理，单件生产成本高。成本高。（2）焊接夹具体焊接夹具体特点：焊接结构与铸造结构相比，优点在于制造容易，特点：焊接结构与铸造结构相比，优点在于制造容易，生产周期短、成本低；由于采用钢板、型材等焊接而生产周期短、成本低；由于采用钢板、型材等焊接而成，故重量较轻。缺点是焊接变形大，焊后需经退火成，故重量较轻。缺点是焊接变形大，焊后需经退火处理。如果精度要求高，工作振动大

101、时，宜选用铸造处理。如果精度要求高，工作振动大时，宜选用铸造结构；除此之外，应尽量采用焊接结构。结构；除此之外，应尽量采用焊接结构。实例：实例：p161图图4-84-94-10（3）装配式夹具体装配式夹具体为了克服铸件制造周期长，单件生产成本为了克服铸件制造周期长，单件生产成本高的缺点，发展了选用标准毛坯件和标准零部高的缺点，发展了选用标准毛坯件和标准零部件组装成所需要的夹具体结构件组装成所需要的夹具体结构。但未标准化系。但未标准化系列化。列化。这种制造方法不仅可以大为缩短夹具体的这种制造方法不仅可以大为缩短夹具体的制造周期，而且可以组织专门工厂进行专业化制造周期，而且可以组织专门工厂进行专业

102、化生产，有利于降低成本、提高效益，这是很有生产，有利于降低成本、提高效益，这是很有发展前途的一种制造方法。发展前途的一种制造方法。3、夹具体的外形尺寸、夹具体的外形尺寸夹具体设计一般不作复杂的计算，通常参夹具体设计一般不作复杂的计算，通常参照类似结构，按经验类比法估计确定。实际上照类似结构，按经验类比法估计确定。实际上在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其他辅助机构在总体上的配置，夹具紧装置及其他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

103、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。状和壁厚尺寸。(1)铸造夹具体的壁厚一般取铸造夹具体的壁厚一般取825。(2)焊接夹具体的壁厚一般取焊接夹具体的壁厚一般取616。五、夹具元件的安装方法五、夹具元件的安装方法夹具组成：夹具体、定位件、夹紧件、导向支架、夹具组成：夹具体、定位件、夹紧件、导向支架、支承件和垫板等（夹具体支承件和垫板为一体）支承件和垫板等（夹具体支承件和垫板为一体）中间垫板：为了保证夹具的精度和减少夹具体的中间垫板：为了保证夹具的精度和减少夹具体的机械加工表面，夹具体通过中间垫板与定位件、机械加工表面，夹具体通过中间垫板与定位件、导向件连接。垫板一般采用导向件连

104、接。垫板一般采用1015mm焊的低焊的低碳钢板制成。尺寸大小依据定位件、导向件和碳钢板制成。尺寸大小依据定位件、导向件和夹紧件连接表面的大小而定。先将垫板焊在夹夹紧件连接表面的大小而定。先将垫板焊在夹具体而后对垫板表面进行机加工。具体而后对垫板表面进行机加工。连接：螺栓、焊接和铆接连接，在特殊情况下采连接：螺栓、焊接和铆接连接，在特殊情况下采用易熔合金、快下水泥和胶接。用易熔合金、快下水泥和胶接。1按划线安装按划线安装P163图图4-112根据样板或样件安装根据样板或样件安装按样板安装夹具，经常要与划线配合进按样板安装夹具，经常要与划线配合进行，故其精度也受到一定的限制。但比划线行，故其精度也

105、受到一定的限制。但比划线进了一步，夹具复制仍未解决。这时应采用进了一步，夹具复制仍未解决。这时应采用样件安装夹具（实物），可解决复制问题。样件安装夹具（实物），可解决复制问题。P163图图4-12第三节第三节尺寸链及其在结构设计中的尺寸链及其在结构设计中的应用应用在机器的结构设计工作中，除了对机构的在机器的结构设计工作中，除了对机构的运动、零件的强度和刚度等进行分析计算外，运动、零件的强度和刚度等进行分析计算外，还需要应用尺寸链来分析结构的合理性，由此还需要应用尺寸链来分析结构的合理性，由此合理地确定零件的尺寸公差和形位公差，并制合理地确定零件的尺寸公差和形位公差，并制定机器零部件的技术要求。

106、定机器零部件的技术要求。一、尺寸链的基本概念一、尺寸链的基本概念1.尺寸链的定义尺寸链的定义定义：在机器装配或零件加工过程中定义：在机器装配或零件加工过程中,互相联系互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合且按一定顺序排列的封闭尺寸组合,称为尺寸称为尺寸链。链。零件尺寸链：如零件尺寸链：如p165图图4-13(a)装配尺寸链：如装配尺寸链：如p165图图4-14零件尺寸链（三环尺寸链）零件尺寸链（三环尺寸链）装配尺寸链（四环尺装配尺寸链（四环尺寸链）寸链）2尺寸链的特点尺寸链的特点(1)关联性。即尺寸链中某一尺寸的变化将影响关联性。即尺寸链中某一尺寸的变化将影响其他尺寸的变化。其他尺寸的变化。(

107、2)封闭件。尺寸链中间接获得的尺寸与直接得封闭件。尺寸链中间接获得的尺寸与直接得到的尺寸之间构成了封闭的尺寸组合。到的尺寸之间构成了封闭的尺寸组合。3尺寸链的组成尺寸链的组成我们把组成尺寸链的各个尺寸称为环。环我们把组成尺寸链的各个尺寸称为环。环可分为封闭环和组成环，组成环又可分为增环可分为封闭环和组成环，组成环又可分为增环和减环。和减环。(1)封闭环封闭环尺寸链中间接得到的尺寸称为封闭环。封尺寸链中间接得到的尺寸称为封闭环。封闭环常用字母闭环常用字母N表示。每个尺寸链只能有一个表示。每个尺寸链只能有一个封闭环。封闭环。(2)组成环组成环尺寸链中除封闭环以外的其他尺寸称为组成环。尺寸链中除封闭

108、环以外的其他尺寸称为组成环。组成环本身的误差是由其本身的制造条件独立产生而组成环本身的误差是由其本身的制造条件独立产生而存在的，不受其他环的影响。存在的，不受其他环的影响。增环：组成环的增大，致封闭环增大，则该组成环称为增环：组成环的增大，致封闭环增大，则该组成环称为增环增环。减环：若某一组成环的增大反而使封闭环减小，则这个减环：若某一组成环的增大反而使封闭环减小，则这个组成环称为减环。组成环称为减环。(3)组成环的判别组成环的判别对于环数较少的尺寸链，可以用增、减环的定义对于环数较少的尺寸链，可以用增、减环的定义来判别组成环的增减性质。但对于环数较多的尺寸链，来判别组成环的增减性质。但对于环

109、数较多的尺寸链，用定义来判别增、减环就很费时且易弄错。为了能迅用定义来判别增、减环就很费时且易弄错。为了能迅速判别增、减环，可在绘制尺寸链图时，用首尾相接速判别增、减环，可在绘制尺寸链图时，用首尾相接的单向箭头顺序来表示各环。方法如图。的单向箭头顺序来表示各环。方法如图。4.尺寸链的分类尺寸链的分类(1)按应用场合，可分为零件尺寸链、装配尺寸按应用场合，可分为零件尺寸链、装配尺寸链、结构尺寸链和链、结构尺寸链和工序尺寸链。工序尺寸链。结构尺寸链：在结构设计时，由结构中部件或零结构尺寸链：在结构设计时，由结构中部件或零件的尺寸组成的尺寸链叫做结构尺寸链。件的尺寸组成的尺寸链叫做结构尺寸链。工序尺

110、寸链：是指在零件加工过程中，各个工序工序尺寸链：是指在零件加工过程中，各个工序的工序尺寸之间形成的尺寸链关系。的工序尺寸之间形成的尺寸链关系。(2)按空间位置，可分为直线尺寸链、平面尺寸按空间位置，可分为直线尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。链和空间尺寸链。(3)按几何特征，可分为长度尺寸链和角度尺寸按几何特征，可分为长度尺寸链和角度尺寸链。链。(4)按尺寸链之间的联系方式，可分为并联尺寸按尺寸链之间的联系方式，可分为并联尺寸链、串联尺寸链和混合尺寸链。链、串联尺寸链和混合尺寸链。二、尺寸链的基本计算公式二、尺寸链的基本计算公式尺寸链的计算方法有极值法和概率法两种。尺寸链的计算方法有极值法和概率

111、法两种。概率法：是根据数理统计学原理对尺寸误差进行综合分析。概率法：是根据数理统计学原理对尺寸误差进行综合分析。当零件加工生产量属于大批大量生产或应用自动获得尺寸当零件加工生产量属于大批大量生产或应用自动获得尺寸加工时，一个尺寸链中各尺寸都可看成独立的随机变量，加工时，一个尺寸链中各尺寸都可看成独立的随机变量，并且尺寸误差符合正态分布。由概率论原理可得封闭环公并且尺寸误差符合正态分布。由概率论原理可得封闭环公差差T N与各组成环公差与各组成环公差T i之间关系为：之间关系为：极值法：又称完全互换法，是根据各环的最大与最小极限极值法：又称完全互换法，是根据各环的最大与最小极限尺寸进行计算，只要尺

112、寸链中各环的尺寸均合格，则可保尺寸进行计算，只要尺寸链中各环的尺寸均合格，则可保证达到完全互换。证达到完全互换。1.封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即环的基本尺寸之和，即式中式中N封闭环基本尺寸；封闭环基本尺寸；增环基本尺寸；增环基本尺寸；减环基本尺寸；减环基本尺寸； n-尺寸链的总环数尺寸链的总环数2.封闭环的极限尺寸封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸封闭环的最大极限尺寸Nmax等于增环的最大极限尺等于增环的最大极限尺寸寸Azmax之和减去减环的最小极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸A

113、jmin之和。封闭之和。封闭环的最小极限尺寸环的最小极限尺寸Nmin等于增环的最小极限尺寸等于增环的最小极限尺寸Azmin之之和减去减环的最大极限尺寸和减去减环的最大极限尺寸Ajmax之和。即之和。即3.封闭环的极限偏差封闭环的极限偏差封闭环的上偏差封闭环的上偏差ESN等于所有增环的上偏差等于所有增环的上偏差ESz之和之和减去所有减环的下偏差减去所有减环的下偏差EIj之和。封闭环的下偏差之和。封闭环的下偏差EIN等于等于所有增环的下偏差所有增环的下偏差EIZ之和减去所有减环的上偏差之和减去所有减环的上偏差ESj之和。之和。即即4.封闭环的公差封闭环的公差封闭环的公差等于所有组成环封闭环的公差等

114、于所有组成环(增环和减环增环和减环)的公差之的公差之和。即和。即式中式中TN封闭环公差；封闭环公差； Tz增环公差；增环公差； Tj减环公差；减环公差； Ti 组成环公差组成环公差三、解尺寸链的基本任务三、解尺寸链的基本任务解尺寸链的基本任务是为了正确地确定有解尺寸链的基本任务是为了正确地确定有关尺寸的公差和极限偏差。极值法是解直线尺关尺寸的公差和极限偏差。极值法是解直线尺寸链最基本的方法，在生产中适用于以下几方寸链最基本的方法，在生产中适用于以下几方面：面：(1)在结构设计中，应用极值法计算部件或零件在结构设计中，应用极值法计算部件或零件的公差，分析技术要求，以保证经济、合理地的公差，分析技

115、术要求，以保证经济、合理地进行制造。进行制造。(2)在装配过程中，应用极值法计算分析零件的在装配过程中，应用极值法计算分析零件的制造公差，实现完全互换装配。制造公差，实现完全互换装配。(3)在机械加工中，应用极值法确定工序尺寸公在机械加工中，应用极值法确定工序尺寸公差，保证能用最有效的加工方法和工艺过程来差，保证能用最有效的加工方法和工艺过程来制造合格的零件。制造合格的零件。尺寸链计算方法：尺寸链计算方法：1正计算正计算已知各组成外的基本尺寸及极限偏差，求已知各组成外的基本尺寸及极限偏差，求封闭环的基本尺寸和极限偏差。封闭环的基本尺寸和极限偏差。2反计算反计算已知封闭环的基本尺寸及极限偏差和各

116、组已知封闭环的基本尺寸及极限偏差和各组成环的基本尺寸，求各组成环的极限偏差。成环的基本尺寸，求各组成环的极限偏差。3中间计算中间计算已知封闭环和其他组成环的基本尺寸及极已知封闭环和其他组成环的基本尺寸及极限偏差，求尺寸链中某一组成环的基本尺寸及限偏差，求尺寸链中某一组成环的基本尺寸及极限偏差。极限偏差。四、结构尺寸链分析的内容四、结构尺寸链分析的内容结构尺寸链主要应用在机器的设计过程中。在结结构尺寸链主要应用在机器的设计过程中。在结构设计与制图的时候，应用尺寸链来分析结构的合理构设计与制图的时候，应用尺寸链来分析结构的合理性，并由此正确合理地制定机器部件与零件的技术要性，并由此正确合理地制定机

117、器部件与零件的技术要求。求。1.设计开始阶段设计开始阶段在设计开始阶段，要求能应用尺寸链分析确定机在设计开始阶段，要求能应用尺寸链分析确定机器部件之间的总体配置关系。这时要分析以下内容：器部件之间的总体配置关系。这时要分析以下内容：(1)分析部件与部件的联系尺寸链，解决部件总体装配分析部件与部件的联系尺寸链，解决部件总体装配时部件与部件之间的相互位置关系及技术要求。时部件与部件之间的相互位置关系及技术要求。(2)应用尺寸链分析机器的总体布局，并控制机器和各应用尺寸链分析机器的总体布局，并控制机器和各部件的轮廓尺寸。部件的轮廓尺寸。2.部件分组设计阶段部件分组设计阶段在机器按部件进行分组设计时，

118、可应用结构尺寸在机器按部件进行分组设计时，可应用结构尺寸链分析以下内容：链分析以下内容：(1)从机器的总体要求，确定各个部件的技术要求，由从机器的总体要求，确定各个部件的技术要求，由此合理确定部件的尺寸公差、形位公差和有关配合与此合理确定部件的尺寸公差、形位公差和有关配合与连接。连接。(2)分析运动件的运动和移动，使在结构上具有适当的分析运动件的运动和移动，使在结构上具有适当的间隙、过盈量、超越量及裕度，防止传动过程中的干间隙、过盈量、超越量及裕度，防止传动过程中的干扰与碰撞。扰与碰撞。(3)应用尺寸链分析，在结构中设置必要的补偿和调整应用尺寸链分析，在结构中设置必要的补偿和调整环，并合理确定

119、补偿量或者调整量，使制造容易，而环，并合理确定补偿量或者调整量，使制造容易，而且能经济有效地保证质量。且能经济有效地保证质量。(4)应用尺寸链分析确定基准件、大件和主要连接件的应用尺寸链分析确定基准件、大件和主要连接件的尺寸公差和技术要求。尺寸公差和技术要求。3.零件设计阶段零件设计阶段在部件总图已经确定的基础上，根据部件在部件总图已经确定的基础上，根据部件总图具体设计各个零件时，可应用结构尺寸链总图具体设计各个零件时，可应用结构尺寸链分析以下内容：分析以下内容：(1)应用尺寸链，具体计算确定零件上有关尺寸应用尺寸链，具体计算确定零件上有关尺寸的制造公差和技术要求。的制造公差和技术要求。(2)

120、应用尺寸链分析各个零件的加工工艺性和可应用尺寸链分析各个零件的加工工艺性和可装配性，使机器的制造在保证质量的前提下，装配性，使机器的制造在保证质量的前提下，尽可能改善制造条件。尽可能改善制造条件。在设计时并不是每个零件的公差与技术要在设计时并不是每个零件的公差与技术要求都要用尺寸链做繁琐的计算，设计者通常可求都要用尺寸链做繁琐的计算，设计者通常可凭经验来事先确定各个零件的加工要求，然后凭经验来事先确定各个零件的加工要求，然后大致进行验算。大致进行验算。五、结构设计中封闭环的确定五、结构设计中封闭环的确定解尺寸链的第一步是查明尺寸链关系，绘解尺寸链的第一步是查明尺寸链关系，绘制尺寸链图。而在查明

121、尺寸链关系中，关键是制尺寸链图。而在查明尺寸链关系中，关键是正确地确定封闭环。正确地确定封闭环。一般情况下，结构尺寸链的封闭环有下列一般情况下，结构尺寸链的封闭环有下列形式：形式：(1)封闭环是保证配合的径向间隙或过盈量。封闭环是保证配合的径向间隙或过盈量。P169图图4-15(2)封闭环为保证回转体运动的轴向间隙。封闭环为保证回转体运动的轴向间隙。图图4-16封闭环为径向间隙或过盈封闭环为径向间隙或过盈封闭环为轴向封闭环为轴向间隙间隙(3)封闭环为超越量（防卡死）图封闭环为超越量（防卡死）图4-17(4)防止干涉的间隙防止干涉的间隙图图4-18封闭环为超越量封闭环为超越量防止干涉的间隙防止干

122、涉的间隙(5)在机器结构中，轴承、轴套和轴的长度应当配合在机器结构中，轴承、轴套和轴的长度应当配合适当，有时需要伸长，有时则要求回缩一定的距离。适当，有时需要伸长，有时则要求回缩一定的距离。（图（图a）图）图4-19(6)图图b图图4-20所示的孔的中心距尺寸是为了保证齿轮所示的孔的中心距尺寸是为了保证齿轮传动时的正确啮合，孔的坐标尺寸为尺寸链的组成环，传动时的正确啮合，孔的坐标尺寸为尺寸链的组成环，而设计要求保证的中心距尺寸则为尺寸的封闭环。而设计要求保证的中心距尺寸则为尺寸的封闭环。图图a装配间隙装配间隙图图b齿轮中心距齿轮中心距(7)图图a图图4-21所示的结构，要求保证蜗轮和蜗杆的正所

123、示的结构，要求保证蜗轮和蜗杆的正确啮合，距离尺寸确啮合，距离尺寸N1和和N2都有相当高的精度要求，都有相当高的精度要求，因此尺寸因此尺寸N1和和N2都作为结构尺寸链的封闭环。都作为结构尺寸链的封闭环。(8)构件中，分离部件的等高性，如图构件中，分离部件的等高性，如图b图图4-22所示的所示的高度尺寸高度尺寸H，也是结构尺寸链的封闭环。，也是结构尺寸链的封闭环。图图a蜗轮蜗杆中心距蜗轮蜗杆中心距图图b等高性等高性六、尺寸链计算示例六、尺寸链计算示例1正计算正计算己知：各组成环的基本尺寸及极限偏差己知：各组成环的基本尺寸及极限偏差求：封闭环的基本尺寸和极限偏差。求：封闭环的基本尺寸和极限偏差。正计

124、算主要用于验证设计的正确性正计算主要用于验证设计的正确性例题：图例题：图4-23(a)所不为一齿轮箱部件，为使齿所不为一齿轮箱部件，为使齿轮转动时不致产生过大的轴向游动，根据设计轮转动时不致产生过大的轴向游动，根据设计要求，在齿轮端面与挡圈之间的间隙为要求，在齿轮端面与挡圈之间的间隙为1-16mm。设计所确定的尺寸和极限偏差为。设计所确定的尺寸和极限偏差为解：解：(1)绘制尺寸链图，如图绘制尺寸链图，如图4-23b所示。所示。(2)确定封闭环确定封闭环N，在装配中间隙为最后所得，在装配中间隙为最后所得，故间隙故间隙1-1.6mm为封闭环为封闭环N。(3)在组成环中区别增、减环，尺寸链中在组成环

125、中区别增、减环，尺寸链中A1为增为增环，环，A2，A3为减环。为减环。(4)计算封闭环的最大、最小极限尺寸。计算封闭环的最大、最小极限尺寸。封闭环的极限尺寸计算如下封闭环的极限尺寸计算如下(5)验算验算验算结果表明以上计算正确。验算结果表明以上计算正确。2反计算反计算已知：封闭环的基本尺寸及极限偏差和各组成环已知：封闭环的基本尺寸及极限偏差和各组成环的基本尺寸。的基本尺寸。求：各组成环的极限偏差。应用广。求：各组成环的极限偏差。应用广。(1)等公差法等公差法等公差法：假设各组成环的公差均相等。等公差法：假设各组成环的公差均相等。(2)等精度法等精度法等精度法：又称等公差级法，是假设各组成环的等

126、精度法：又称等公差级法，是假设各组成环的公差级均相等。公差级均相等。例题：图例题：图4-24(a)所示为齿轮箱部件。根据使用要求，所示为齿轮箱部件。根据使用要求，轴向间隙应在轴向间隙应在1-1.75mm范围内。若已知零件的基本范围内。若已知零件的基本尺寸为尺寸为A1101mm、A250mm、A3=A5=5mm、A4140mm，试确定各尺寸的公差和极限偏差。，试确定各尺寸的公差和极限偏差。方法一：等公差法方法一：等公差法解：解：(1)绘制尺寸链图，如图绘制尺寸链图，如图4-24所示。所示。(2)确定封闭环确定封闭环N和在组成环中区别增、减环。和在组成环中区别增、减环。间隙间隙1-1.75mm是装

127、配中最后所得是装配中最后所得,故为封闭环故为封闭环N。在组成环中，在组成环中，A1、A2为增环，为增环，A3、A4和和A5为减环。为减环。(3)计算：各组成环的公差计算：各组成环的公差各组成环的极限偏差各组成环的极限偏差验算封闭环的公差偏差验算封闭环的公差偏差方法二：等精度法方法二：等精度法解：解：(1)绘制尺寸链图，如图绘制尺寸链图，如图4-24所示。所示。(2)确定封闭环确定封闭环N和在组成环中区别增、减环。和在组成环中区别增、减环。间隙间隙1-1.75mm是装配中最后所得是装配中最后所得,故为封闭环故为封闭环N。在组成环中，在组成环中，A1、A2为增环，为增环，A3、A4和和A5为减环。

128、为减环。(3)计算：平均精度计算：平均精度IT11由精度查公差由精度查公差验算封闭环的公差偏差验算封闭环的公差偏差第四节第四节夹具的公差配合与技术条件夹具的公差配合与技术条件的制定的制定一、制定的依据和基本原则一、制定的依据和基本原则（夹具）（夹具）1.制定的依据制定的依据(1)产品图样产品图样零件图，部件装配图，总装配图零件图，部件装配图，总装配图(2)工艺规程工艺规程(3)设计任务书设计任务书2.制定的基本原则制定的基本原则(1)为了保证装配、焊接精度，应使夹具的定位、为了保证装配、焊接精度，应使夹具的定位、夹紧、制造、调整等误差的总和小于相应原始夹紧、制造、调整等误差的总和小于相应原始尺

129、寸的公差尺寸的公差(工序公差工序公差)，一般不超过工序公差，一般不超过工序公差的的1/3。(2)夹具中与工件尺寸有关的尺寸公差，不论工件尺寸夹具中与工件尺寸有关的尺寸公差，不论工件尺寸公差是单向的还是双向的，都应化为双向对称的公差。公差是单向的还是双向的，都应化为双向对称的公差。(3)当工件的加工尺寸未注公差时，则视工件公差为当工件的加工尺寸未注公差时，则视工件公差为IT12IT14级，夹具上相应的尺寸公差按级，夹具上相应的尺寸公差按IT9IT11制定；工件上的位置要求未注公差时，工件位置公差制定；工件上的位置要求未注公差时，工件位置公差视为视为911级，夹具上相应位置公差按级，夹具上相应位置

130、公差按79级制。级制。(4)在夹具制造中，为了减少加工困难，提高夹具精度，在夹具制造中，为了减少加工困难，提高夹具精度，夹具装配可采用调整法、修配法或就地加工法（装配夹具装配可采用调整法、修配法或就地加工法（装配后组合加工法）时，夹具的制造公差可适当放宽。后组合加工法）时，夹具的制造公差可适当放宽。(5)为保证夹具的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报为保证夹具的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，常留出一定的精度储备量。废，常留出一定的精度储备量。二、夹具总图上应标注的尺寸和公差二、夹具总图上应标注的尺寸和公差1应标注的尺寸和公差应标注的尺寸和公差（1）最大轮廓尺寸最大轮廓尺寸。若有活动部分应标

131、出。若有活动部分应标出。（2）影响定位精度的尺寸公差影响定位精度的尺寸公差。（3）影响定位元件在夹具体上安装精度的尺寸影响定位元件在夹具体上安装精度的尺寸和公差和公差。（4）影响夹具精度的尺寸与公差。影响夹具精度的尺寸与公差。（5）其他重要尺寸与公差。其他重要尺寸与公差。此外，对夹具制造和使用的一些特殊要求，此外，对夹具制造和使用的一些特殊要求，无法用符号标注的，可作为技术条件无法用符号标注的，可作为技术条件(又叫技又叫技术要求术要求)用文字在夹具总装图上加以说明。用文字在夹具总装图上加以说明。2公差值的确定公差值的确定夹具总装图：上标注定位元件之间以及其他相关夹具总装图：上标注定位元件之间以

132、及其他相关尺寸公差尺寸公差(如孔间距如孔间距)和相互位置形位公差和相互位置形位公差(如如同轴度、垂直度、平行度等同轴度、垂直度、平行度等)的公差，一般取的公差，一般取工件相应公差的工件相应公差的1/51/2,最常用的最常用的1/31/2。各组成元件工作表面相互位置精度通常采用的各组成元件工作表面相互位置精度通常采用的有有0.01/100、0.02/100、0.03/100、0.05/100。夹具零件图：应按夹具总装图的要求确定其尺寸、夹具零件图：应按夹具总装图的要求确定其尺寸、公差及技术要求。公差及技术要求。各种尺寸公差均可参考设计手册。各种尺寸公差均可参考设计手册。表表4-44-54-64-

133、7三、技术条件的制定三、技术条件的制定补充：加工、装配、热处理补充：加工、装配、热处理p179表表4-9实例：实例：p177第五节第五节零部件尺寸的合理标注零部件尺寸的合理标注一、尺寸标注的一般原则一、尺寸标注的一般原则合理标注尺寸应满足以下两方面的要求：合理标注尺寸应满足以下两方面的要求：(1)根据工艺装备性能要求，合理标注尺寸和公根据工艺装备性能要求，合理标注尺寸和公差。差。(2)根据结构工艺性，合理标注尺寸和公差。根据结构工艺性，合理标注尺寸和公差。尺寸标注的一般原则：尺寸标注的一般原则：(1)图样尺寸应能明确而完整地表示零件的特性。图样尺寸应能明确而完整地表示零件的特性。(2)图样尺寸

134、的标注不应限制加工工艺的可能性。图样尺寸的标注不应限制加工工艺的可能性。(3)要尽量标注部件和零件的总长及其他轮廓尺要尽量标注部件和零件的总长及其他轮廓尺寸。寸。(4)无论何种类型尺寸，标注方法应能使尺寸之无论何种类型尺寸，标注方法应能使尺寸之间误差的累积为最小。通常叫做尺寸标注的间误差的累积为最小。通常叫做尺寸标注的“误差最小原则误差最小原则”。(5)尽可能标注直接加工尺寸，这样可以有利于尽可能标注直接加工尺寸，这样可以有利于对刀调整和测量检验对刀调整和测量检验*(6)尺寸不重复标注的原则。根据制图原则，尺尺寸不重复标注的原则。根据制图原则，尺寸的标注不得完全封闭。从尺寸链的观点来分寸的标注

135、不得完全封闭。从尺寸链的观点来分析，完全封闭的尺寸实际造成了尺寸的重复，析，完全封闭的尺寸实际造成了尺寸的重复，误差累积关系不明确。误差累积关系不明确。(7)零部件上的未标明尺寸应当是结构设计上和零部件上的未标明尺寸应当是结构设计上和制造上都没有精度要求的尺寸。制造上都没有精度要求的尺寸。(8)零件上与装配尺寸链有关的尺寸必须明确标零件上与装配尺寸链有关的尺寸必须明确标注其尺寸与公差。注其尺寸与公差。二、尺寸标注基准的合理选择二、尺寸标注基准的合理选择标注尺寸时，尺寸基准的选择要根据零件的具体标注尺寸时，尺寸基准的选择要根据零件的具体情况而决定。为了有利于保证工艺装备的质量，一般情况而决定。为

136、了有利于保证工艺装备的质量，一般遵循以下几条通用原则：遵循以下几条通用原则：（1）尽量选用设计基准为尺寸标注的基准。）尽量选用设计基准为尺寸标注的基准。P181图图4-26（2）应用测量基准为尺寸标注的基准。）应用测量基准为尺寸标注的基准。P181图4-26（3）应用工艺基准为尺寸标注的基准。）应用工艺基准为尺寸标注的基准。（4）在一个共同的零件上希望能有统一的、共同的基在一个共同的零件上希望能有统一的、共同的基准，这样可使零件上各部分几何尺寸相互之间的位置准，这样可使零件上各部分几何尺寸相互之间的位置精确。精确。（5）径向尺寸及对称尺寸，应以中心线为尺寸标注的径向尺寸及对称尺寸，应以中心线为

137、尺寸标注的基准。基准。实例：实例：P182图图4-27三、零件尺寸的标注方法三、零件尺寸的标注方法1.零件尺寸标注的形式零件尺寸标注的形式零件上的尺寸标注可分为以下三种类型。零件上的尺寸标注可分为以下三种类型。(1)链环式尺寸标注链环式尺寸标注p182图图4-28(2)坐标式尺寸标注坐标式尺寸标注p182图图4-29链环式标注链环式标注坐标式标注坐标式标注(3)混合式尺寸标注混合式尺寸标注p183图图4-302与装配尺寸有关的尺寸标注与装配尺寸有关的尺寸标注依尺寸链计算，标明尺寸链分析计算所确依尺寸链计算，标明尺寸链分析计算所确定的公差数值。定的公差数值。相关尺寸也要标出公差相关尺寸也要标出公

138、差p183图图4-313.考虑加工的尺寸标注考虑加工的尺寸标注设计者在标注尺寸时，以下几点应当予以考虑：设计者在标注尺寸时，以下几点应当予以考虑：(1)考虑毛坯成形的需要，应当尽量标注轮廓尺寸，特考虑毛坯成形的需要，应当尽量标注轮廓尺寸，特别对结构较复杂的零件及有较多不要求加工的毛坯表别对结构较复杂的零件及有较多不要求加工的毛坯表面的零件，应当尽量标注范围尺寸。面的零件，应当尽量标注范围尺寸。P184图图4-324-33锻件锻件铸件铸件(2)对于全部要求加工的零件，尽量标注机械加对于全部要求加工的零件，尽量标注机械加工时走刀及测量所需要的尺寸。工时走刀及测量所需要的尺寸。P184图图4-34(

139、3)要尽量避免采用加工一个表面同时获得几个要尽量避免采用加工一个表面同时获得几个尺寸的标注法，以消除间接获得尺寸的影响。尺寸的标注法，以消除间接获得尺寸的影响。图图4-35图图1套筒套筒图图2阶梯轴阶梯轴(4)当由于结构的需要，必须标注成加工一个表当由于结构的需要，必须标注成加工一个表面同时获得几个尺寸时，零件尺寸的公差要进面同时获得几个尺寸时，零件尺寸的公差要进行工序尺寸链的计算，正确标注工序尺寸链的行工序尺寸链的计算，正确标注工序尺寸链的封闭环公差。封闭环公差。图图436图图436工序尺寸链工序尺寸链4.零件成形表面和特殊表面标注零件成形表面和特殊表面标注对于成形表面的加工，为了能设计特殊

140、刀具及决对于成形表面的加工，为了能设计特殊刀具及决定刀具相对工件的位置，对被加工表面的曲率半径以定刀具相对工件的位置，对被加工表面的曲率半径以及刀具中心调整位置等应当在设计图样上明确标注，及刀具中心调整位置等应当在设计图样上明确标注，有时甚至要标注公差及必要的技术要求。有时甚至要标注公差及必要的技术要求。P185图图437铣圆弧铣圆弧特殊标注法：特殊标注法：P186图图4-385.零件上表面不要求加工的尺寸标注零件上表面不要求加工的尺寸标注应注意以下几点：应注意以下几点：(1)要求加工表面和不要求加工表面之间只能有要求加工表面和不要求加工表面之间只能有一个联系尺寸，而不应有两个以上的联系尺寸。

141、一个联系尺寸，而不应有两个以上的联系尺寸。(2)不要求加工的许多表面之间，应当能够形成不要求加工的许多表面之间，应当能够形成独立的封闭尺寸链，而不包括加工尺寸在独立的封闭尺寸链，而不包括加工尺寸在内。内。(3)应当尽量单独标注两个不加工表面之间的尺应当尽量单独标注两个不加工表面之间的尺寸，以便利用铸造等方法达到所要求的尺寸与寸，以便利用铸造等方法达到所要求的尺寸与形状。形状。P186图图4-39加工表面与非加工表面尺寸链分开加工表面与非加工表面尺寸链分开图图(a)为不正确的尺寸标注为不正确的尺寸标注。非加工表面的尺寸标注非加工表面的尺寸标注6.未注公差的尺寸标注未注公差的尺寸标注未注公差的尺寸

142、以往称为自由尺寸，其实图样上未注公差的尺寸以往称为自由尺寸，其实图样上所有的尺寸原则上都应受到一定公差的约束。所有的尺寸原则上都应受到一定公差的约束。其标注原则为：其标注原则为：(1)尽量考虑加工的需要，标注工艺尺寸，以便直接进尽量考虑加工的需要，标注工艺尺寸，以便直接进行加工。行加工。(2)应当尽量考虑制造的先后次序，分段独立标注。应当尽量考虑制造的先后次序，分段独立标注。(3)应当尽量避免和装配尺寸链有关的尺寸在零件上形应当尽量避免和装配尺寸链有关的尺寸在零件上形成封闭的尺寸链，以防止影响其他尺寸公差。成封闭的尺寸链，以防止影响其他尺寸公差。(4)未注公差的尺寸的公差按国家标准规定，可取未

143、注公差的尺寸的公差按国家标准规定，可取IT12IT18的精度等级制造。的精度等级制造。P187图图4-407汽车装焊夹具零件的尺寸标注汽车装焊夹具零件的尺寸标注除标注加工尺寸外，还要根据车身产品图样标出除标注加工尺寸外，还要根据车身产品图样标出它们在夹具上的坐标位置它们在夹具上的坐标位置。P188图图4-414-42习题与思考题习题与思考题1.设计焊接工装时应考虑哪些基本原则设计焊接工装时应考虑哪些基本原则?请谈一请谈一谈对可靠性原则的认识。谈对可靠性原则的认识。2.比较铸造夹具体与焊接夹具体的优缺点。在哪比较铸造夹具体与焊接夹具体的优缺点。在哪些情况下你决定采用焊接夹具体些情况下你决定采用焊

144、接夹具体?3.在工装设计过程中，你在何处应用了尺寸链来在工装设计过程中，你在何处应用了尺寸链来分析结构的合理性分析结构的合理性?4.结合自己所设计夹具，在总图上应标注哪些尺结合自己所设计夹具，在总图上应标注哪些尺寸和公差寸和公差?5.设计焊接结构的工艺分离面时应考虑哪些基本设计焊接结构的工艺分离面时应考虑哪些基本原则原则?6.设计焊接结构的装配方案时应考虑哪几方面的设计焊接结构的装配方案时应考虑哪几方面的问题问题?7.你打算采用何种方法装配所设计的夹具你打算采用何种方法装配所设计的夹具?8.焊接结构生产包括哪几造基本工序焊接结构生产包括哪几造基本工序?9.结合自己所设计的夹具零部件，你采用了哪些结合自己所设计的夹具零部件，你采用了哪些标注方法标注零件尺寸标注方法标注零件尺寸?10.焊接工装设计作业：选取某一产品的焊接组焊接工装设计作业：选取某一产品的焊接组合件，在分析该焊接组合件图样的基础上合件，在分析该焊接组合件图样的基础上,拟拟定焊接工艺规程，绘制焊接工装夹具装配图和定焊接工艺规程，绘制焊接工装夹具装配图和部分零件图，编写设计说明书。部分零件图，编写设计说明书。