焊接工艺装备的设计要点

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焊接构件的种类多种多样，相应的工装也千差万别，生产中最常使用的是装配焊接夹具，它主要起定位与夹紧的作用，因此对于焊接夹具设计, 主要是从定位、夹紧和夹具体三方面进行考虑。

1 定位方案设计

定位方案设计是夹具设计的关键, 其设计优劣将直接影响装配、焊接的质量和效率，因此，定位方案设计不仅要符合定位原理，而且应有足够的定位精度，同时还要从生产适应性、经济性等多方面进行综合分析，以便确定出最佳定位方案。定位方案设计主要包括确定工件的定位基准；设置定位元件的结构及布局；确定必限的自由度；对定位元件材料选择及技术要求等。

1.1 定位基准的确定

尽量使定位基准与设计基准重合, 以保证必要定位精度；尽量避免选择曲面作基准面，优先选择平面作为主要定位基准面；选择零部件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；尽可能利用零部件上经过机械加工的表面或孔作为定位基准。

1.2 定位元件的结构设置

根据基准的结构形状和表面情况, 进行定位元件的设置，选择平面作为主要定位基准面时，常用的定位元件有挡块、支承钉、支承板等；当以孔作为定位基准时，常用的定位元件为定位销、定位插销和衬套式定位器等；当工件以外圆柱面作为定位基准时，常采用的定位元件有V形块、定位套、半圆孔定位器等。通过这些定位元件对必限自由度进行限制，以达到定位稳定、安装方便、结构工艺性和刚性好的设计要求。

1.3 确定必限自由度

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依据制造工艺过程，正确地确定选择移动和转动必限自由度，以使工装定位可靠。

1.4 定位元件材料选择及要求

定位元件的材料、硬度、精度及表面粗糙度要符合工装性能要求，一般可选用45、40Cr等优质碳素结构钢、合金钢或碳素工具钢制作，为提高表面硬度，保证装入夹具后，定位元件的刚度和强度满足使用要求，需对定位元件进行淬火处理。也可采用20、20Cr钢，但要对其表面进行表面渗碳处理，一般表面渗碳深度为0.8~1.2mm, 表面淬硬层硬度为50~60HRC。工装精度要高出工件精度3个等级，定位元件表面粗糙度比工件定位基准的表面粗糙度要好1~3级。

2夹紧装置设计

为使工件与定位元件保持一定相对位置，防止装配、焊接过程中，工件在工装上移动和变形，保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠接触，需要设置夹紧装置对工件进行夹紧。

2.1 对夹紧装置的基本要求

正确选择夹紧力的方向和作用点, 以获得工件在定位元件上正确位置；夹紧力要适当、可靠，在保证工件装配焊接过程中不松动的同时，又不得使工件产生变形和表面损伤；为减轻劳动强度，缩短辅助时间，提高生产效率，夹紧装置应力求操作方便、安全省力、夹紧迅速；夹紧机构应简单、紧凑，并具有足够的刚性。

2.2 夹紧力方向和大小的确定

夹紧力的方向应有利于减少工件变形和减少夹紧力，一般应选择垂直主要定位基准面。

夹紧力的大小应从以下几方面考虑：首先，夹紧力应能克服零件上的局部变形；其次，当工件在夹具上实现翻转或回转时，夹紧力能足以克服重力和惯性力，使工件仍牢牢地夹紧在转胎上。另外，当需要在夹具上实现焊件预反变形时，夹具应具有使焊件获得预定反变形量所需要的夹紧力, 同时夹紧力要足以克服焊接过程热应力引起的拘束应力。

2.3 夹紧机构的种类

常见的简单夹紧机构有楔式、螺旋式、偏心式、杠杆式、弹簧式、推拉式等。其中楔式夹紧机构是利用斜面将楔块的推力转变为夹紧力从而将工件夹紧的一种机构，而螺旋式夹紧机构的特点是结构简单、夹紧可靠，通用性强，这两种机构在实际生产中较为多见。

3对夹具体的要求

夹具体是夹具的基础件，主要起连接各定位元件和夹紧器的作用，同时还用于支承焊件。夹具体设计必须满足以下要求：

3.1 在保证足够刚度和强度的前提下，力求结构简单、轻巧灵活。

3.2 尽可能地选择制造成本低廉，重量较轻的焊接结构，但由于焊接结构有焊接变形大、焊后需进行回火消应力的缺点，如果是在批量大，结构复杂或振动大的场合，宜选用抗压强度、刚度和抗振性能好的铸造结构。

3.3 尺寸稳定，结构工艺性能好，便于制造。

3.4 安装稳定可靠，同时要方便清理。