重 庆 理 工 大 学
课 程 设 计 说 明 书
题 目 排 气 接 管 夹 具 设 计
二级学院 材料科学与工程学院 专 业 材料科学与工程 班 级 110090303 姓 名 杨 志 祥 学 号 11009030331 指导教师 罗 怡 系 主 任 时 间 2014.1
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目录
1 夹具设计的目的意义及要求 .................................................. 3 2 焊接结构件的分析 .......................................................... 3
2.1 焊接结构件组成分析 ................................................... 3 2.2 焊接结构件成分分析 ................................................... 4 2.3 焊接结构件焊接性能 ................................................... 4 3 制定焊接结构件的焊接工艺 .................................................. 4
3.1 焊接方法及焊接规范 ................................................... 4 3.2 焊接材料的选择 ....................................................... 4 3.3 焊接工序的确定 ....................................................... 4 3.4 焊接质量的保证措施 ................................................... 5 4 焊接夹具的设计 ............................................................ 5
4.1构件的组成 ........................................................... 5 4.2基准面的选择和定位夹紧 ............................................... 5
4.2.1 焊接定位方案 ................................................... 5 4.2.2夹具体的设计 ................................................... 7 4.2.3夹紧装置的设计 ................................................. 7 4.2.4夹具材料的设计 ................................................. 8 4.2.5夹具尺寸公差及粗糙度 ........................................... 8 4.3 绘制夹具草图 ......................................................... 8 4.4 绘制正式装配图 ....................................................... 9 4.5 绘制零件图 ........................................................... 9 5 夹具使用说明 .............................................................. 9
5.1 夹具体的安装说明 ..................................................... 9 5.2 夹具体的使用说明 ..................................................... 9 5.3 夹具体的实用性说明 .................................................. 10 参考文献.................................................................... 10
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1 夹具设计的目的意义及要求
焊接工装夹具是将焊件准确定位并夹紧，用于装配和焊接的工艺装备。在焊接结构生产中，把用来装配进行定位焊的夹具称为装配夹具：而专门用来焊接焊件的夹具称为焊接夹具：把既用于装配又用于焊接的夹具称为装焊夹具。它们统称为焊接工装夹具。
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，最宜操作的部位。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 焊接结构件的分析
2.1 焊接结构件组成分析
焊接结构件由：1个夹具体、2个定位挡板1、1个定位挡板2、2个V型套1、1个V型套2、1个带闭锁套的螺旋夹紧器组成。
需要连接的部分有：2个定位挡板1与夹具体、1个定位挡板2与夹具体、2
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个2个V型套1与夹具体、1个V型套2与夹具体、螺旋夹紧器下L型挡板与夹具体。
2.2 焊接结构件成分分析
两种V型套的压板、螺旋夹紧套所用材料为45钢。其余结构件所用材料为20钢。
2.3 焊接结构件焊接性能
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。
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，所以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，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：手工电弧焊、点焊。
焊接规范：焊接电流：70---100A，电压：30---50V，焊接预热。
3.2 焊接材料的选择
焊条可选用低氢型焊条J507，因为低氢型焊条熔敷金属扩散氢量少，去硫能力强，所以熔敷金属塑性，韧性良好，抗开裂性能也良好。
3.3 焊接工序的确定
先焊接连接管3与两个小弯管，接着焊接连接管3与大弯管，再焊接两个法
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兰5与小弯管，最好焊接法兰1与大弯管。注意三个法兰的方向，三个法兰的外盖面均平整。
3.4 焊接质量的保证措施
焊前对弯管、连接管和法兰清除油污，氧化物等杂质，焊接时先进行预热，预热温度应在160℃作用，焊后回火温度控制在320℃左右。
4 焊接夹具的设计
4.1构件的组成
（1）V型套：由V型块，螺杆，压板，销钉组成。
（2）螺旋夹紧器：由螺旋夹紧套，螺旋夹紧螺母，闭锁套，L型挡板，组成。
4.2基准面的选择和定位夹紧
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。
满足上述条件，选择两法兰组成的平面为基准面。
4.2.1 焊接定位方案
1）先将夹具体放在相应的地方，把整个工件平放下来。然后，通过在夹具体上固定一些定位和夹紧的装置，将原件定位和夹紧。该底座左端设计一个合理尺寸的凸台，以便起到支撑定位夹紧装置的作用。
2）先将两个V型套1安放在夹具体右端的相应位置。然后，通过两个销钉定位每个V型套1，再用两个螺栓夹紧每个V型套1，这样右端的两个V型套确定了具体位置并夹紧；同理，将V型套2用上述方法定位夹紧在夹具体左端凸台上。这时，就能把点固的原工件如装配图所示放在3个V型套的巢中了。这样就将3个弯管定位了。V型套如图1所示：
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