工装基础知识ppt课件.ppt

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1、讲课人：高 军,焊接工装设计与调试,绪 论,1、何谓焊接工装2、焊接工装的作用3、焊接工装的分类4、焊接工装的特点,奇瑞大学讲义,1、何谓焊接工装,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。 称为：装配焊接工艺装备简称：焊接工装,奇瑞大学讲义,2、装配用工艺装备与 焊接用工艺装备的区别是什么？,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。,奇瑞大学讲义,车 身 焊 接 工 装,奇瑞大学讲义,车 架 焊 接 工 装,奇瑞大学讲义,

2、奇瑞大学讲义,2、焊接工装的作用,提高产品质量，保证产品的互换性。 不仅可以保证零件在装配定位焊时正确的相对位置，还避免 和减少工件的焊接变形。提高劳动生产率和降低制造成本 一般纯焊接时间仅占全加工时间1030%，所以缩短生产 周期，要有先进的装配工艺。降低工人劳动强度，保障安全生产 工件定位快速，装夹方便，省力。提高了机械操作，减轻了 体力消耗和人工操作。,3、焊接工装的分类,按用途分类 焊接生产工艺装备等按应用范围分类 专用工装、通用工装、组合工装等。按动力源分类 手动工装、气动工装、电动工装等。按焊接方法分类电弧焊工装、电阻焊工装等。,奇瑞大学讲义,按用途分类,奇瑞大学讲义,按应用范围分

3、类,奇瑞大学讲义,按动力源分类,奇瑞大学讲义,奇瑞大学讲义,按焊接方法分类,电弧焊工装电阻焊工装钎焊工装特种焊工装,奇瑞大学讲义,4、焊接工装的特点,由多个另件组装而成，并且组装与焊接是按照一定顺序操作（操作工艺）焊件在工装中的夹持力比机床夹具小，不同零件和部位夹持力也不同对于特殊工装的绝缘和导电有特定的要求焊接工装要与焊接方法相适应薄板焊接工装有其特殊的定位要求执行 N-2-1（N3）的定位原理,奇瑞大学讲义,第 一 章 定 位 原 理 及 定 位 装 置 设 计,第一节、工件的定位原理第二节、定位方法及定位装置第三节、定位方案设计方法与步骤,奇瑞大学讲义,第一节、工件的定位原理,一、六点定

4、位原理二、六点定位原理的合理应用三、N-2-1定位原理,奇瑞大学讲义,一、六点定位原理,工件的定位就是指工件在夹具中的位置按照一定的要求确 定下来，将其必须限制的自由度一一予以限制。 X Y Z 表示沿X轴、Y轴、Z轴的移动自由度 X Y Z 表示绕X轴、Y轴、Z轴的转动自由度,奇瑞大学讲义,六点定位原理描述 ,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。理解一个结论：工件结构不同，定位基准不同。,奇瑞大学讲义,二、六点定位原理的合理应用,要点：（1）、正确理解全定位、

5、准定位、过定位、欠定位 的概念。（2）、准确把握全定位、准定位、过定位、欠定位 的相互关系。（3）、合理运用重复定位及欠定位造成不良后果所 应采取的措施。,奇瑞大学讲义,需要注意的问题,在分析支承点起定位作用时，不应考虑力的影响，因为我们说工件在某个方向上的自由度被限制，是指工件在该方向上有了确定的位置，并不是指工件在受到使它脱离支承点的外力时也不运动，使工件在外力作用下也不运动的是夹紧的结果。定位和夹紧是两个概念，不能混淆。,奇瑞大学讲义,（1）、全定位,全定位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。,零件1放在平台上，使它左侧边缘与挡铁

6、1和2紧靠，它的端边与挡铁3紧靠。 零件1在平台上就被全定位了。同样零件2按照零件1方法也被全定位了。 这些挡铁就是定位支承点。拼接的T型板就是产品图样要求的焊接工件。,奇瑞大学讲义,（2）、准定位,准定位工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证 加工要求的定位叫准定位或不完全定位。,圆管或圆筒环缝对接时采用V型块或两根长辊轴定位，只限制工件的X、Z、X、Z四个自由度，没有限制轴向的移动自由度Y和绕工件轴向转动自由度Y，但仍能满足环缝对接的工艺要求。,奇瑞大学讲义,（3）、过定位,过定位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。 这种定位状态是否允许采用

7、，主要应从它产生的 后果来判定。 下面通过举例来说明这个问题,奇瑞大学讲义,过定位示例一,零件2套入零件1中定位，要保证尺寸h。如果同时采用A、B两个端面做为定位基准，则沿尺寸h方向的移动自由度被限制了两次，即过定位。由于A、B之间距离制造的不可能完全一致,加工误差造成第二图的情况，直接影响尺寸h的精度,若以端面B为定位基准面（如第三图），端面A不与定位件面接触，则避免了过定位，确保了h尺寸的精度。,奇瑞大学讲义,过定位示例二,奇瑞大学讲义,过定位示例三,重复定位虽然一般应当避免，但在设计工装夹具时，对刚性差的薄板工件，为了提高工件与定位元件的接触刚度，防止工件变形，常有意识地采用重复定位，同

8、时采取相应的工艺措施。,奇瑞大学讲义,过定位示例的良性分析一,1、在车身焊接生产中，薄板大面积冲压件的定位数量，可采用过定位，可以提高工装定位刚度，这就是过定位的合理应用。 2、改进定位件结构，避免重复定位。,奇瑞大学讲义,过定位示例的良性分析二,为减小或消除重复定位所造成的不良结果，可采用以下措施：提高工件定位基准和相应定位工作表面之间的位置精度，以减少干涉引起的不良后果。,若连杆大头的孔轴线与端面的垂直度误差很小，长销与台阶面的垂直度误差也很小，此时可用大头孔与长销的配合间隙来补偿这种较小的垂直度误差，并不致引起相互干涉。 用长圆柱销定位大头孔，有利于保证被加工孔相对大头孔轴线的平行度。,

9、奇瑞大学讲义,（4）、欠定位,欠定位工件实际定位所限制的自由度数目少于按该工序加工 要求所必需限制的自由度数目。 欠定位将导致未予以限制的不合理现象，从而无法保 证该工序所规定的加工要求。,奇瑞大学讲义,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， 又称六点定位法则或六点定 则。,奇瑞大学讲义,什么是全定位与准定位？,答：全定位：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。答：准定位：工件在夹具中定位，如果支承点不

10、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。,奇瑞大学讲义,什么是过定位与欠定位 ？,答：过定位：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。答： 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。,奇瑞大学讲义,过定位的优缺点是什么？,答：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。,奇瑞大学讲义,三、N-2-1定位原理,第一节、N-2-1定位原理的主要内容第二节、定位方法及定位装置第三节、定位方案设计的方法与步骤,奇瑞大学讲义,1、N-2-1定位原理的主要内容,1）第一基准面

11、上所需的定位点数是 N（N3）2）第二、第三基准面所需的定位点为2个和1个。3）禁止在正反两侧同时设置定位点。,奇瑞大学讲义,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）。 、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。 、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。,奇瑞大学讲义,第二节、定位方法及定位装置,一、关于基准的概念二、工件以平面定位三、工件以圆孔定位四、工件以外圆柱面定位五、组合表面定位六、型面定位,奇瑞大学讲义,一、关于基准的概念,基准确定位置或尺寸的依据叫基准它是一些点、线、面的组合，用

12、它们来决定同一零件的另外一些点、线、面的相对位置或者其它零件的位置。根据基准的用法可分为： 1、设计基准 2、工艺基准,奇瑞大学讲义,1、设计基准,设计图样上所采用的基准，它是以决定零件在整个结构或部件中相对位置的点、线、面的总称。,图1-8中表面a是决定面b、面d及孔f的设计基准，所以设计基准是确定工件各部分的位置关系的。,奇瑞大学讲义,2、工艺基准,工艺基准在工艺加工过程中采用的基准。它是加工、装配 过程中用来进行定位、安装零件位置的点、线、 面的总称。,工艺基准可分为：工 序 基 准定 位 基 准装 配 基 准检 测 基 准,奇瑞大学讲义,工序基准工序图上用来确定本工序所加工表面加工 后

13、的尺寸、形状和位置的基准。,工序基准,奇瑞大学讲义,定位基准,定位基准零件在夹具中定位时所依据的点、线、面。,如图1-8中零件1的a平面和e平面即是定位基准面，a面决定b、d、f面,e面决定c面。,奇瑞大学讲义,定位基准,如图1-2中A、B、C面都是定位基准面，A平面与工件的接触面最大，消除了三个自由度，起主要定位作用，称为第一定位基准；B平面消除了两个自由度，起次要定位作用，称为第二定位基准；C平面相当于一个支撑点，消除了一个自由度，称为第三定位基准。,奇瑞大学讲义,装配基准,装配基准它是夹具中决定各零件相对位置的点、线、面。,如图1-8中零件1的b面和c面或者b面和孔f的中心点即是零件2的

14、装配基准。,奇瑞大学讲义,测量基准,测量基准在加工装配过程中用以检查零件位置或工艺尺 寸所依据的点、线、面。,如图1-8中a面是测量孔f的基准，孔f又是测量零件2孔g的测量基准。,奇瑞大学讲义,关于基准概念的运用,工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与定位器的工件表面接触或配合来实现的。在设计夹具时首先应根据工件的形状选择合理的基准，工件上被选作定位基准的表面常有平面、外圆柱面、圆孔、圆锥面、型面等，定位方法和定位器的具体结构应与之相适应。要注重使用一个基准具有多种用途以减少基准的数量，从而简化夹具的机构。因此在选择基准时常常将设计基准作为定位、装配和测量基准，即遵循基准重合原则。,奇瑞

15、大学讲义,二、工件以平面定位,工件以平面作为定位基准，是生产中常用定位方式之一。常见的有：1、挡块 2、支撑钉和支撑板,奇瑞大学讲义,1、挡块,挡块是焊接工装夹具中应用最普遍，结构最简单的一种定位器。固定挡块按定位原理直接焊在钢制的夹具上（见图a）可拆卸挡块采用销子固定挡块，拆卸时拔出（见图b）螺栓固定挡块（也属于可拆卸的一种）（见图c）,奇瑞大学讲义,铰链式挡块只要将活动销1拔出，挡块2即可退出，工件拆装很 方便。（见图d）永磁式挡块用永磁材料及软钢制成的定位挡块，可装配铁磁性 金属材料的焊接件，特别适用于中、小型的板材及 管材的装配。,奇瑞大学讲义,奇瑞大学讲义,2、支撑钉和支撑板,A型为

16、平头 B型为圆头 C型为花纹头,固定支承钉 支承板,可调支承钉,奇瑞大学讲义,图1-13为自动调节支撑，未装入工件前，支承拴在弹簧作用下，其高度总是高于基本支承。当工件在基本支承上定位时，支承柱被压下，并在弹簧力作用下始终与工件保持接触，然后锁紧，即可相当于刚性支承。每次新装入工件前，应将锁紧销松开，以免破坏定位。,奇瑞大学讲义,奇瑞大学讲义,奇瑞大学讲义,三、工件以圆孔定位,工件以圆孔为定位基准，是生产中常见的定位方式之一。 常用的定位器有： 1、定位销 2、衬套式定位器 3、定位插销,奇瑞大学讲义,1、定位销,主要用于直径在50mm以下的中小孔定位。每种定位销都有圆柱销和削边销两种形式存在

17、。大批量生产是应采用可换式定位销。,圆柱型定位销 圆锥型定位销,奇瑞大学讲义,2、衬套式定位器,衬套式定位器，将衬套分为上、下两部分，下半部分固定在夹具体 (旋转轴)上，上半部分制成活动式，向上撑开时可以顶紧和定位工件，适用于薄壁圆筒环缝焊接。,奇瑞大学讲义,3、定位插销,定位插销可以设计成各式各样的手柄，便于拔插，插销顶端15倒角，插销定位部分也可以制成削边销，减少接触面积。,插销定位实例,奇瑞大学讲义,四、工件以外圆柱面定位,工件以外圆柱面作为定位基准，也是生产中常见的定位方式之一。常用的定位器1、 V形块 2、定位套 3、半圆孔定位器,奇瑞大学讲义,1、V形块,（1）、标准V形块 根据工

18、件定位面外圆直径来选取。V形块在夹具体上调整好位置后用螺钉紧固并配作两个销孔，用两个定位销确定位置。 V形块两个定位面的夹角 有60、90和120三种，其中90应用最为广泛。,奇瑞大学讲义,（2）、间断型V形块,用于基准面长度较大的工件。如果两段基准面相距较远，也可以采用两个短V形块组装的结构。中小型的V形块常用20钢制成，渗碳淬火后硬度达5560HRC，或用45钢直接淬火到4045HRC。,奇瑞大学讲义,可调节型 V形块,当零件直径不定时，采用可调节的V形铁，它由底座1、左右夹板2和3、调节螺杆4、滑动轴承5及止动螺钉6组成。调节反向双头螺杆4，即可调节两V形块间距。,奇瑞大学讲义,2、定位

19、套,定位套和半圆孔定位器都是以圆孔定位。 a、以工件端面为主要定位基准，短定位套孔只限制工件的两个移动自由度。 b、以工件外圆柱表面为主要定位基准，长定位孔限制工件四个自由度。,奇瑞大学讲义,3、半圆孔定位器,半圆孔定位器上半圆起夹紧作用，下半圆孔起 定位作用。,奇瑞大学讲义,奇瑞大学讲义,以工件上两个或两个以上表面作为定位基准时，称为组合表面定位。 采用组合表面定位时，如果各定位基准之间无紧密尺寸联系（即没有尺寸精度要求）时，即把各种单一几何表面的典型定位方式直接予以组合。,所示图为采用工件的部分外形组合定位,五、组合表面定位,奇瑞大学讲义,采用工件的部分外形组合定位实例,所示图为利用 样板

20、确定圆柱 体的位置,所示图为利用样板确定筋板位置和垂直度,奇瑞大学讲义,组合表面定位的理念,采用组合表面定位时，如果各定位基准之间有紧密尺寸联系（即有尺寸精度要求）时，需设法协调定位元件与定位基准的相互尺寸联系，以克服过定位现象。 生产中常见的例子是“两孔一面”定位，即工件以两个中心线互相平行的孔及与之相垂直的平面作为定位基准。采用的定位元件是两个圆柱销和一个支承面，或者是一个圆柱销、一个削边销和一个支承平面，即“两销一面”的定位方式。 其设计要点是如何在保证加工精度的条件下，使工件两孔能顺利装配到两销上去。,奇瑞大学讲义,1. 以两个圆柱销及平面支承定位,图(a)所示，孔心距最大而销心距最小，即L+LDL-Ld。此时，工件无法装入两销。为保证工件能顺利定位，可将第二销直径减小。这种缩小一个定位销直径的方法，虽然能实现工件的顺利装卸，但显然加大了孔与销的配合间隙，使工件的转角误差增加，影响装配精度。因此，只能在加工要求不高时使用。实际上往往不采用减小第二销直径的办法，而是采用,奇瑞大学讲义,奇瑞大学讲义,