支撑架焊接夹具设计设计说明书.doc
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1、 专业课程设计说明书 设计题目:支撑架焊接夹具设计 学 院: 材料科学与工程学院 专 业: 焊接技术与工程 学 号: 姓 名: 指导老师: 设计时间: 2015.12.112016.01.8 目录1夹具设计的目的意义及要求11.1焊接工装夹具的意义11.2夹具设计的基本要求12.焊接结构件的分析22.1 焊接结构件组成及成分析22.2焊接材料焊接性能分析如下:33制订焊接结构件的焊接工艺34焊接夹具的设计441各构件组成及成分4421基准面的选择4422定位器的设计542.3夹具体的设计5425夹具材料的设计64.1.6夹具尺寸公差及粗糙度64.1.7国家标准件的选择74.2 绘制夹具草图74
2、.3 绘制正式装配图(见图)74.4 绘制零件图(详见图纸)85夹具使用说明85.1 夹具体的安装说明85.2 夹具体的使用说明85.2.1侧支板定位及夹紧85.2.2右支板的定位及夹紧96.感谢97参考文献101夹具设计的目的意义及要求1.1焊接工装夹具的意义焊接工装夹具就是将焊件进行准确定位和可靠夹紧,便于焊件进行装配和焊接、保证焊接结构精度方面要求的工艺装置。在现代焊接结构生产中,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,减轻焊接工人的劳动强度,加速焊接生产实现机械化、自动化进程等诸方面起着非常重要的作用。焊接工装夹具的主要作用有以下几方面:(1)准确、可靠地定位和夹紧,
3、可以减轻甚至取消下料和装配时的划线工作。减小制品的尺寸偏差,提高了零件的精度和互换性。(2)有效地防止和减小焊接变形。(3)使工件处于最佳的施焊位置,焊缝的成形性优良,工艺缺陷明显降低,焊接速度得以提高。(4)以机械装置取代手工装配零部件时的定位、夹紧及工件翻转等繁重工作,改善了工人的劳动条件。(5)可以扩大先进工艺方法和设备的使用范围,促进焊接结构生产机械化和自动化的综合发展。1.2夹具设计的基本要求 个完整的焊接工装夹具,一般由定位器、夹紧机构和夹具体三部分组成。夹具体(底板)起工作平台的作用,在其台面上开有安装槽、孔,用来安放和固定各种定位器和夹紧器件,有时还用于焊件的支承。其中,定位是
4、夹具结构设计的关键问题,定位方案一旦确定,则其它组成部分的总体配置也基本随之而定。(1)工装夹具应具备足够的强度和刚度。夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用,所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。(2)夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移,又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。(3)焊接操作的灵活性。使用夹具生产应保证足够的装焊空间,使操作人员有良好的视野和操作环境,使焊接生产的全过程处于稳定的工作状态 (4)便于焊件的装卸。操作时应考虑制品在装配定位焊或焊接后能顺利的从夹具中取出,还要制品在翻转或吊运使不受损害。(5)良
5、好的工艺性。所设计的夹具应便于制造、安装和操作,便于检验、维修和更换易损零件。设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场地等因素,降低夹具制造成本。2.焊接结构件的分析2.1 焊接结构件组成及成分析需要焊接的焊接结构如图1所示。将四块薄板焊成一个盒状的支撑架。其中侧支板有一个直径为50mm的圆孔,左右支板各有一个直径为15mm的圆孔。底支板有一个直径为76mm的U形孔。表1.部件成分序号名称材料1底支板20钢2支板右20钢3支板左20钢4侧支板20钢图1.焊接结构图焊接件的材料都属于20钢,属于同种材料的焊接。同种材料,其成分和组织、性能上一致相同,所以利于焊接。2.2焊接材料焊接性
6、能分析如下:20钢很少淬火,无回火脆性。冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工,电弧焊和接触焊的焊接性能好,气焊时厚度小,外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹。切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不大而韧性要求高的。该钢属于优质低碳碳素钢,冷挤压、渗碳淬硬钢。该钢强度低,韧性、塑性和焊接性均好。抗拉强度为355500MPa,伸长率24%。3制订焊接结构件的焊接工艺20钢属于优质低碳碳素结构钢,焊接性良好。主要考虑焊接应力和焊接变形的影响。合理的焊接顺序可以减小和消除焊接应力和变形。 1、先焊工件内部底支板和右支板之间的平焊缝。电流采用中等电流,焊材选用E5015
7、(J507),焊丝直径选用3.2mm。2、其次焊接工件内部底支板和左支板之间的平焊缝。电流采用中等电流,焊材选择E5015,焊丝直径选择3.2mm。管(20钢)和支撑(3、其次再焊接工件内部侧支板和右支板之间的立焊缝。焊接工艺同上。4、再焊接工件内部侧支板和左支板之间的立焊缝;。焊接工艺同上。5、再焊接侧支板和底支板之间的平焊缝。6、再先后焊接侧支板和左右支板在工件外部的两条立焊缝。7、最后对焊接件被定位、夹紧装置挡住的焊缝未挡住的部分实施点焊固定,以备后续的补焊工作。备注:焊前预热温度为150250,焊接过程中,层间温度保持不低于250,焊后最好立即进行600650消除应力的回火处理,如不能
8、立即消除应力,也应进行消氢处理,其保温时间约每10mm厚度1h左右。并且选用低氢型焊条。采用手工电弧焊。4焊接夹具的设计41各构件组成及成分焊接工装夹具的各个构件除了需要一定的韧性之外,还要具有一定的刚度。并且焊接夹具的结构采用了焊接结构和机械加工,连接方式为螺纹连接。因此Q235钢能够满足要求。Q235市场价格便宜。容易购买。机械加工性能较好。因此夹具的主体结构选用Q235钢。421基准面的选择基准面的选择原则如下:1)当在零件或部件的表面上,既有平面也有曲面时,优先选择平面作为主要定位基准面或组装基准面,尽量避免选择曲面,否则夹具制造困难。如果各个面都是平面时,则选择其中最大的平面作为主定
9、位基准面或组装基准面;2)应当选择在零件或部件上具有窄而长的表面作为导向定位基准面;3)应当选择零件或部件上窄而短的表面作为止推定位基准面;4)以产品图纸上已经规定好的定位孔或定位面作为定位基准。若没有规定时,应尽量选择设计图纸上用以标注各零件位置尺寸的基准作为定位基准。如确定尺寸的边线,中心线等;5)尽量利用零件上经过机械加工的表面或孔等作为定位基准。或者以上道工序的定位基准作为本工序的定位基准。备料过程中,冲剪和自动气割的边缘以及原材料本身经过轧制的表面都比较平整光洁,可以作定位基准。手工气割的边缘和手工成形的表面其精度差,一般不宜作定位基准。结合以上原则,以侧支板为定位基准,依次对各板实
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