1、课 程 设 计课程名称： 焊接专业课程设计 设计题目： “长江 750 摩托车” 边摇架焊接工艺与工装设计专业： 班级： 姓名： 学号： 评分： 指导教师（签名）： 2013 年 01 月 11 日航空制造工程学院 2009 级学生专业课程设计任务书I、专业课程设计题目：“长江 750 摩托车” 边摇架焊接工艺与工装设计II、 专业课程设计任务及设计技术要求：1. 设计边摇架（G161000B）的焊接工艺2. 设计边摇架（G161000B）的焊接工装夹具3. 绘制焊接工装装配图和部分零件图，绘图工作当量不少于三张 A1 图4. 编制焊接工艺规程及工艺规程路线单5. 编写设计说明书III、 专业
2、课程设计进度：1. 分析焊接组合件，读懂工件图，拟定焊接工艺 2012.12.172012.12.232. 拟定工装夹具方案，绘制结构草图 2012.12.242012.12.303. 绘制夹具装配图和零件图 2012.12.312013.01.064. 编写设计说明书 2013.01.072013.01.11090342 班 焊接工程 系 焊接技术与工程 专业学 生： 日期：自 2012 年 12 月 17 日至 2013 年 01 月 11 日指导教师： 系主任： “长江 750摩托车” 边摇架焊接工艺与工装设计学生姓名： 班级：指导老师： 摘要：为保证“长江 750A”摩托车边摇架的焊接
3、质量和效率，设计了焊接工装，根据边摇架的结构特点，选取固定锥台，固定圆柱凸台，钩型正压夹管器作为定位器，选取锥台螺旋夹具、钩型正压夹管器作为压紧件。焊接工装夹具以各管的外圆和内圆面作为定位基准面，具有足够的强度和刚度。设计焊接工装可以保证各个零件的相对位置固定，并且在焊接定位时还可以防止工件的移动、焊接变形和保证焊接质量。夹紧器的简单快捷动作可以满足高效率的批量生产，施焊方便。关键词：焊接工装；定位；夹紧目录前言 .11 焊接工装夹具的简介 21.1 焊接工装夹具的功能 .21.2 焊接工装夹具的分类 .22 摇架座组合的结构特点 .22.1 摇架座组合的结构分析 .22.2 需要保证的关键尺
4、寸 .33 各零件的定位和夹紧 .33.1 主管的定位和夹紧 .33.2 左右臂组合的定位和夹紧 .63.3 包角片组合的定位和夹紧 .73.4 各支撑架支撑座与基板的连接 .73.5 基板的设计 .74 工装夹具的使用说明 .74.1 夹具的装配步骤 74.2 工件的安放步骤 84.3 夹具使用注意事项、保养及维护 85 焊接工艺规程的编制说明 .85.1 焊接方法的选择 85.2 焊机的选择 85.3 焊丝的选择 95.4 焊接参数的选择 96 课程设计小结以及体会 .9南昌航空大学专业课程设计1前言焊接技术是重要的制造技术之一，其质量的好坏直接影响到工件的安全运行和使用寿命，其效率的高低
5、直接影响工件的制造周期和制造成本。如何保证焊接质量和提高焊接效率、减少返修率、降低施焊成本,是工件制造控制的关键措施。而焊接工装夹具设计的好坏直接影响焊接的质量和效率工件的定位原理: 一个刚体在空间直角坐标系中具有六个自由度，即沿X、Y、Z 三个坐标轴的移动自由度和绕 X、Y、Z 三个坐标轴的转动自由度。当工件的六个自由度未加以限制时，它在空间的位置是不确定的。要使工件的位置按照一定的要求确定下来，就必须将它的某些自由度或全部自由度加以限制。工件的定位（location）是指工件在夹具中的位置按照一定的要求确定下来，将必须限制的自由度一一予以限制。在本次托架焊接工装夹具设计中，由于工件为薄板组
6、合件，故采用 N-2-1 定位，即第一定位基准面的定位点数 N 大于 3。焊接工装夹具的主要作用有以下几个方面：（1）采用焊接工装夹具，零件能得到准确的装配位置，保证装配精度，加快装配作业的进程；减轻工人的体力劳动；提高装配效率。 （2）控制或消除焊接变形。 （3） 可提高焊件的互换性能；焊件上的配合孔、配合槽等机械加工要素可由原来的先焊接后加工改为先加工后焊接，从而避免了大型焊件焊后加工所带来的困难，有利于缩短焊件的生产周期。（4） 可缩短装配和施焊过程中焊件翻转变位的时间，减少了辅助工时，提高了焊机利用率和焊接生产率。 （5） 可使焊件处于最有利的施焊位置，可加大焊接工艺规范，充分发挥焊接
7、方法的效能。 （6） 可扩大焊机的焊接范围。 （7）可使手工操作变为机械操作。 （8）可使装配和焊接集中在一个工位上完成，可减少工序数量，节约车间使用面积。南昌航空大学专业课程设计21 焊接工装夹具的简介1.1 焊接工装夹具的功能 装加工对象，使之占有正确的位置，一保证零件和产品的质量，并提高生产效率。提高焊接制品的精度，保证其互换性。提高劳动生产率，降低制造成本。减轻劳动强度，保障安全生产。1.2 焊接工装夹具的分类 构种类繁多，形状尺寸各异，生产工艺过程和要求也各不相同，相应的工艺装备在形式、工作原理及技术要求上也有很大差别。 按用途分类可分为：装配用工艺装备、焊接用工艺装备、装配焊接工艺
8、装备，按应用范围分类可分为：通用焊接工装、专用焊接工装、柔性焊接工装，按动力源分可分为手动、气动、液压、电动、磁力、真空等焊接工艺装备，按焊接方法分类可分为电弧焊工装、电阻焊工装、钎焊工装、特种焊工装等。2 摇架座组合的结构特点2.1 摇架座组合的结构分析边摇架组合是包角组合（G161300)、主管（G161001)、左臂组合（G161200)和右臂组合（G161100)一共四个件组成。如图所示，其中主管是钢管拔制而成，包角组合、左臂组合和右臂组合是焊接件。南昌航空大学专业课程设计3图 1 边摇架2.2 需要保证的关键尺寸首先，要保证的是左右臂末端的孔的同轴度；其次，左右臂相对于主管的位置；最
9、后，为了保证焊工的操作灵活，必须保证各组件相对于基座的高度。3 各零件的定位和夹紧 根据六点定位原理，针对目前要焊的各零部件设计专用的焊接工装夹具。应零件要求存在欠定位和未夹紧的情况。3.1 主管的定位和夹紧通过对零部件的分析，以靠近右臂组合的端面为 X 方向定位基准，以中心线为 Y、Z 方向定位基准。在靠近右臂组合端以带定位销的锥台定位(J161006)，在靠近左臂的端面以带锥台的螺旋夹紧装置(J161005)作为定位和加紧装置。因对绕 X 轴方向无要求，在此未对绕 X 轴方向无定位和夹紧。定位销的锥台通过 30的孔固定在支撑架 A(J161001)上,并通过定位销（GB/IT2205）对其
10、定位，带定位销的锥台定位如图 2 所示，支撑架 A 如图 3 所示，定位销：A850 GB/T2205 如图 4 所示；带锥台的螺旋加紧装置固定在支撑架 B（J161004）上，在螺旋夹紧装置的尾端装置手柄和压紧螺钉组合（JB/T8044.10-1999 等） ，带锥台的螺旋夹紧装置如图 5 所示，支撑架 B 如图 6 所示，手柄和压紧螺钉组合如图 7。南昌航空大学专业课程设计4图 2 带定位销的锥台主视图 俯视图图 3 支撑架 A图 4 定位销图 5 带锥台的螺旋夹紧装置南昌航空大学专业课程设计5主视图 俯视图图 6 支撑架 B图 7 手柄和压紧螺钉组合3.2 左右臂组合的定位和夹紧 因左右
11、臂的保证末端的空的同轴度，又要确定相对主管的相对位置，在此需要全定位。因末端孔要保证同轴度,且尺寸都为 24 +0.130，用 2 个带凸台的固定支撑座（J161003）定位，并保证同轴度。并用钩型正压夹管器(HB2495)A36 作为定位和夹紧装置，保证了左右臂的全定位和夹紧。带凸台的固定支撑座如图 8 所示。 南昌航空大学专业课程设计6主视图 俯视图图 8 带凸台的固定支撑座3.3 包角片组合的定位和夹紧 因包角片组合是卡在两臂之间，且只和主管之间存在尺寸要求，因包角片本身形状能保证尺寸要求，焊前点焊固定就能达到要求。 3.4 各支撑架支撑座与基板的连接 每个支撑架支撑座与基板的连接采用对
12、角分布的 2 个六角铰制孔用螺栓连接（GB27-88）M8x20,另一组对角采用 2 个定位销 (GB119)A620 定位。3.5 基板的设计 基板厚度为 20mm，各螺纹孔和定位圆柱销的位置分布如图 9 所示。材料采用Q235A南昌航空大学专业课程设计7图 9 基板4 工装夹具的使用说明4.1夹具的装配步骤（1）以基座的右边界、前边界和基座上平面作为所有零件的安装基准。（2）然后根据三个基准分别以各零件的底座边界把 2 个支撑架，2 个凸台支撑座，2 个钩型正压夹紧器相对应地安装在基座上，所有的均定位用圆柱销定位，所有的连接均用螺栓连接。（3）安装时必须确保装配图（J161000B）中的尺
13、寸精度要求。（4）检测各尺寸精度要求以及夹紧器的使用性能要求，合格后，对整个夹具进南昌航空大学专业课程设计8行防锈处理。4.2工件的安放步骤（1）检查所有夹紧器都已经打开，并检测夹具、定位装置的所有尺寸精度要求，合格后即可使用。（2）将右臂立起，将末端孔套入支撑座的凸台内后，放平右臂，使右臂靠紧钩型正压夹管器，拉起钩，压紧右臂。（3）左臂的的安放步骤同右臂（4）安放好左右臂后，将包角组合从左右臂的前端套入。（5）将带销的锥台往前推到指定位置，用定位销卡死，将主管靠紧右臂端套入圆锥台，放平锥台，旋转带锥台的螺旋夹紧器，使锥台套入靠近左臂的主管内并夹紧。4.3 夹具使用注意事项、保养及维护（1）使
14、用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置。（2）使用后需要涂防锈油。（3）平时要保证其处于一个相对干燥的环境。5 焊接工艺规程的编制说明5.1焊接方法的选择 分析托架焊接组合件可知，被焊工件是厚度较小的低碳钢，为批量焊接生产，综合考虑其焊接的实用性、工艺性和经济性后，选择细丝 CO2 焊。因为采用细丝CO2 焊时，电弧稳定，热量集中，焊接热输入小，焊接变形也小，甚至不用矫正，因此适合用于“长江 750A 摩托车”边摇架组合件的焊接。5.2焊机的选择焊接电流较小，而焊缝较短且要分段焊，所以选用 NBC250 半自动 CO2焊机。5.3焊丝的选择材料为低碳钢，厚度在较小，故选择工艺性能、力学性能及抗热
15、裂纹能力较好的 H08Mn2SiA 焊丝，焊丝直径为 0.8mm.南昌航空大学专业课程设计95.4焊接参数的选择薄板 CO2细丝焊接时，使用的电流较小故选择焊接电流 100-120A 实现短路过渡。电弧电压选用值为 20V，使用时可根据具体情况在 16-22V 内调整。焊接速度过快保护效果差，使焊缝塑性降低，不利于焊缝成形，容易形成咬边缺陷；焊速过慢，电弧热和电弧力受阻碍，焊道不均匀，焊缝组织粗大。因此，要选择合适的焊接速度。在实际生产中，焊接速度一般不超过 30m/h。气体流量选择10L/min,实际焊接中可在 8-15L/min 内调整。6 课程设计小结以及体会本次课程设计从接到任务拿到工
16、件图，再到读懂工件图，确定夹具的设计方案，可以说我们花了很多心思，前期工作做了很多，同时得到老师的悉心指导，使我们很快进入了课程设计的实践性阶段。我们从用画图软件协助我们完成夹具整体方案的设计，中途也多次请教老师对于我们设计方案的可行性给予宝贵的意见，经过不断的修改与完善，我们最终确定了工装夹具的整体设计方案：由 1 带销的固定锥台、1 个带锥台的螺旋夹紧装置、2 个带圆柱凸台的固定定位装置和2 个钩型正压夹管器实现整体定位和夹紧，采用螺栓连接的方式实现零件与基板的总体连接。此方案符合焊接工装对实用性、经济性、可靠性的要求，是一套较为理想的托架焊接组合件的工装夹具。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有机的结合在了一起，提高了个人的绘图能力和实践动手能力。但收获更深的是夯实并拓宽了我们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。南昌航空大学专业课程设计10参考文献1 陈焕明. 焊接工装设计基础 M. 北京：航空工业出版社，20042 冯开平画法几何与机械制图华南理工大学出版社，20073 徐鸿本机床夹具设计手册辽宁科学技术出版社，20044 廖念钊互换性与技术测量中国计量出版社，20075 翟正明.实用工程材料技术手册.北京：机械工业出版社，2004
