焊接工装设计说明书
目录
1.夹具设计的目的意义及要求 (2)
2.焊接件的分析结构 (4)
2．1结构组成分析 (4)
2.2焊接结构件焊接性能分析 (4)
3.制定焊接结构件的焊接工艺 (6)
3.1焊接方法及焊接规范 (6)
3.2 焊接质量的保证措施 (6)
4.主要零件设计的说明 (7)
4.1-夹具体 (7)
4.2夹具的设计 (7)
4.2.1基准面的选择 (7)
4.2.2定位器的设计 (7)
4.2.3夹紧装置的设计 (7)
4.2.4夹紧材料的设计 (8)
4.2.5夹具尺寸公差及粗糙度 (8)
4.3 绘制正式装配图(见图) (8)
4.4绘制零件图（见图） (8)
5.装焊夹具使用说明 (9)
5.1 夹具的操作步骤 (9)
5.2夹具使用注意事项、保养及维护 (9)
6.参考文献 (10)
致谢 (11)
附录A 工艺路线单 (12)
附录B 焊接工艺规划 (13)
1.夹具设计的目的意义及要求
焊接工装夹具就是将焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。在现代焊接生产中积极推广和使用与产品结构相适应的工装夹具，对提高产品质量，减轻工人的劳动强度，加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。在焊接生产过程中，焊接所需要的工时较少，而约占全部加工工时的2/3以上的时间是用于备料、装配及其他辅助的工作，极大的影响着焊接的生产速度。为此，必须大力推广使用机械化和自动化程度较高的装配焊接工艺装备。
焊接工装夹具的主要作用有以下几个方面：
（1）准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。
（2）有效的防止和减轻了焊接变形。
（3）使工件处于最佳的施焊部位，焊缝的成型性良好，工艺缺陷明显降低，焊接速度得以提高。
（4）以机械装置代替了手工装配零件部位时的定位、夹紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件。 I1
（5）可以扩大先进的工艺方法的使用范围，促进焊接结构的生产机械化和自动化的综合发展。
对焊接工装夹具的设计要求：
（1）焊接工装夹具应动作迅速，操作方便，操作位置应处在工人容易接近，最宜操的部位。特别是手动夹具，其操作力不能过大，操作频率不能过高，操作高度应设在工人最容易用力的部位，当夹具处于夹紧装态时，应能自锁。
（2）焊接工装夹具应有足够的装配焊接空间，不能影响焊接操作和焊工观察，不妨碍焊件的装卸，所有的定位原件和夹紧装置应与焊道保持适当距离或者布置在焊件的下方和侧面。夹紧机构的执行元件应能够伸缩或转位。
（3）夹紧可靠，刚性适当，夹紧时不破坏焊件的定位位置和几何形状，夹紧后不使焊件松动滑移，又不使焊件的拘束度过大，产生较大的应力。
（4）为了保证使用安全，应设置必要的安全连锁保护装置。
（5）夹紧时不应损坏焊件的表面质量，夹紧薄件和软质材料的焊件时，应限制夹紧力，或者对压头行程限位，加大压头接触面积，添加铝铜衬垫等措施。（6）接近焊接部位的夹具，应考虑操作手把的隔热和防止焊接飞溅对夹紧机构和定位器表面的损伤。
（7）夹具的施力点应位于焊件的支撑处或者布置在靠近支撑的地方，要防止支撑反力与夹紧力，支撑反力与重力形成力偶。
（8)注意各种焊接方法在导热导电隔磁绝缘等方面对夹具提出的特殊要求。（9)用于大型板焊接结构的夹具，要有足够的强度和刚度，特别是夹具体的刚度，对结构的形状精度，尺寸精度影响较大。
（10）在一个夹具上，定位器和夹紧机构的结构形式不宜过多，并且尽量选用一种动力源。
（11）工装夹具本身应具有较好的制造工艺和较高的机械效率。
（12）尽量选用已通用化标准化的夹紧机构及标准零部件来制作工装夹具。
2.焊接件的分析结构
2．1结构组成分析
焊接结构件组陈如下表：
名称数量
踏板 1
踏杆 1
拨杆 1
弹簧掛耳 1
各构件的成分组成如下表：
名称材料
踏板A3锻件
踏杆45模锻
拨杆钢板35-12
弹簧掛耳钢板10-2
构件（见工件图）连接：由图可知，需要连接的部分有：踏板与踏杆，拨杆与踏杆，弹簧掛耳。
2.2焊接结构件焊接性能分析
焊接性就是金属是否适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。也就是说，金属焊接性的概念有两个方面的内容：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定条件下可靠运行的能力。
在焊接过程中形成的缺陷主要有：1、气孔，焊缝表面或邻近表面的气孔比深埋气孔更危险，成串或密集气孔比单个气孔更危险；2、夹渣，夹渣或夹杂物截
面积的大小成比例的降低材料的抗拉强度，但对屈服强度的影响较小；3、几何形状造成的不连续，几何形状造成的不连续性缺陷，如咬边，焊缝成型不良或烧穿等，不仅降低构件的有效截面积，还会产生应力集中；4、未熔合和未焊透，未熔合和未焊透比气孔夹渣更为有害；5、裂纹，裂纹是最危险的焊接缺陷。
由于尖锐裂纹易产生尖端缺口效应，当出现三向应力状态和温度降低等情况时，裂纹可能失稳和扩展，造成结构撕裂。由上表可知，该构件主要由中碳钢组成，在焊接过程中有产生热裂纹的倾向，这就要求在选用焊条时应严格限制焊条中的硫、磷的含量，硫、磷的含量总和应在0.25%以下，为了防止焊接过程中产生冷裂纹，在焊接前应该进行预热，焊接后及时进行回火热处理。
3 制定焊接结构件的焊接工艺
3.1焊接方法及焊接规范
焊接方法：半自动二氧化碳气体保护焊
焊接规范：焊接电流：80--100A，电压：50---60V，保护气体：二氧化碳，焊接预热：无要求
3.2 焊接质量的保证措施
焊前清除油污，氧化物等杂质，焊前应进行预热，预热温度应在150摄氏度以上，也不宜太高，焊后要进行立即（在焊件冷却到预热温度之前）进行消除应力的热处理，回火温度控制在600---650摄氏度，焊件在炉中加热和冷却应平缓，减少截面厚度方向的回火梯度。
3.3焊接工序的确定
构件的焊接按如下的顺序进行：分别将踏杆,踏板，拨杆，弹簧掛耳与夹具相连接固定，工序1先焊踏杆与拨杆，工序2焊踏杆与踏板，最后工序3焊弹簧掛耳。
4.主要零件设计的说明
4.1-夹具体
综合考虑了结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；考虑到定位的精确度，要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作；考虑到焊件小，夹具体的强度要求以及夹具体的结构要求，没有在夹具体上设计加强筋。
4.2夹具的设计
4.2.1基准面的选择
夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。根据以上要求，该构件的基准面选到了底板的左面跟中后面。
4.2.2定位器的设计
在装配过程中把待装零件、部件的相互位置确定下来的过程叫做定位。定位器是保证焊件在夹具中获得正确装配位置的零件和部件。对焊接金属结构的每个零件来说，不必都设六个定位支撑点来确定其位置。因为各零件之间都有确定的位置关系，利用先装好的零件作为后装配零件某一基面上的定位支撑点，可以减少定位器的数量。为了保证装配精度，应将焊件几何形状较规则的边和面进行装焊作业，此时工作平台不仅具有夹具体的作用，而且还具有定位器的作用。此底座中要定位的的构件有：加紧螺栓，顶进装置。各个定位装置与底板之间用螺栓连接。
4.2.3夹紧装置的设计
在夹具上被定好位置的工件，必须进行夹紧，否则无法维持它的即定位置，即始终使工件的定位基准与定位元件紧密接触。这样就必须有夹紧装置来完成这份工作，在夹紧时要使夹紧所需要的力应能克服操作过程中产生的各种力，如工件的重力、惯性、因控制焊接变形而产生的拘束力等。但是在本焊接工件进行焊接时需要工件以轴线进行旋转故而不需要额外的夹紧装置，只需要支撑及顶紧装置。
4.2.4夹紧材料的设计
夹紧的材料是决定夹具性能好坏的一个重要因素，材料的选取既要考虑性能，还要考虑到材料的经济性。
在该构件所用夹紧装置中，加紧螺栓基座及顶紧装置基座：由于该夹具体形状简单，就要求带孔底座平台，故选用材料铸铁(价格便宜，利于成型)。
4.2.5夹具尺寸公差及粗糙度
夹具体：孔间中心距公差±0.5mm L<150mm（±0.15mm L>150mm）粗糙度等级中；螺钉头部粗糙度3.2.
4.3 绘制正式装配图(见图)
首先通读工件图，确定要焊接的构件的材料，焊接位置，焊缝形式，接头形式等，然后据此来制定一套行之有效的工装夹具设计方案，首先选择基准面，选择底板的左侧跟中后面座作为基准面，然后要焊接的工件有踏板，踏杆，拨杆和弹簧掛耳，踏杆与拨杆，踏板，弹簧掛耳分别是环焊缝，踏杆定位和夹紧机构用夹紧螺栓，踏板的定位和夹紧用支撑板和紧固螺钉，接下来把底板固定在底座上，前面用夹紧螺栓定位，后面用紧固螺钉压紧，据此方案将草图绘制完毕。
4.4绘制零件图（见图）
根据装配图绘制各零件图，标注尺寸，公差，配合，粗糙度等。
5装焊夹具使用说明
5.1 夹具的操作步骤
（1）按照“踏板焊接组合”图装配到夹具上，将其放置于夹具体上，由夹紧螺栓、支撑板板将序1踏杆定位，由螺旋夹紧器夹紧序1踏板。
（2）同时由支撑板将序4拨杆定位，并由长条夹紧器件将其夹紧，而序3有带有凹槽盲孔的支撑板定位夹紧。
（3）点固焊后，松开快撤式螺旋夹紧器件，拔出插销，取下进行焊接,
5.2夹具使用注意事项、保养及维护
（1）使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置；
（2）如果各种小零件磨损超差，可以进行打磨修复；如果磨损超差，可以重新组装，错开磨损部位后继续使用。
（3）使用后需要涂防绣油。
6.参考文献
1、贾安东.焊接结构及生产设计.天津:天津大学出版社,1989
2、王政.焊接工装夹具及变位机械[M].北京：机械工业出版社，2001
3、陈焕明.焊接工装设计基础[M].北京：航空工业出版社，2004
4、中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第2版）.北京：机械工业出版社，2001
5、胡家秀.简明机械零件设计使用手册[M]
致谢：
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的有机的结合在一起。收获更深的应该是夯实并拓宽了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。
附录A 工艺路线单
附录B 焊接工艺规划