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备往往不是单一功能的，例如定位器、夹紧器常与装配台架合在一起，装配台架又与焊件操作机械合并在同一套装置上，在专业化程度很高的焊接生产中，则将焊机、焊接机器人、专用工艺装备及搬运机械组合在一起，成为专用焊接机床或焊接生产流水线。
焊接结构的生产规模和批量，在相当大的程度上决定了他的工艺装备的专用化程度、完善性、效率及构造。制品的结构特征、重量以及质量要求等技术特征也是选择工艺装备的重要依据。
单件生产时，除非该产品的技术要求特别高，一般是采用通用的夹具及机械装置；但如果类似产品比较多，也可以采用有一定通用性的高效工艺装备。
成批生产时，可根据技术要求、批量大小、工作场地面积、焊接与辅助时间的比例以及工艺装备的成本；来决定所应采用工艺装备的完善性及效率。通常是采用较专用的工艺装备，但在同一装备上应完成几道工序的工作。
对于大量的生产的焊接产品，应考虑采用专用的工艺装备，并严格按照生产的节奏来计算每一工序所需要的时间及该工序的工艺装备应完成的工作，使每一工位完成某些工序时具有相同的生产时间，从而保证流水生产得以顺利进行。
早期的焊接结构大多数是用手工电弧焊完成的，有时还用到氧—乙炔气焊。随着焊接工艺方法的发展及焊接结构形式的改进，焊接结构生产也已向机械化、自动化方向发展，现在不仅已经制成了各种机械化、自动化以及专门用途的自动焊接机，而且还制造了大量的焊接辅助装备、单机自动化的焊接机械装置，焊接结构生产流水线和生产自动线早已成为现实。焊接机器人在某些部门得到了较普遍的使用。在整个机械制造行业中，焊接机器人比其他类型机器人应用更广泛。焊接结构生产的机械化、自动化，不仅可以提高焊接结构的生产率，降低产品成本，提高产品质量，同时也使生产工人的健康进一步得懂到保障，环境污染也有所下降。然而，由于焊接结构的多样化及生产过程的复杂性，目前国内焊接生产的机械化、自动化程度还是较低的，手工操作在某些产品，甚至某些行业中仍占较大的比例。
焊接结构生产的整个过程同其他任何一生产过程一样，除了基本的生产工序以外，还包括大量的辅助工序，其中主要是焊接零件的制备、装配、工序间的传送和制品的变位与清理等。另外，制品工序间的检验也占有相当大的工作量。因此，要提高焊接结构生产的生产率和产品质量，应考虑整个焊接结构生产过程的机械化、自动化，其途径可包含以下内容：
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（5） 材料预处理和备料工序的机械化、自动化，这不仅可以降低本工序的劳动量、提高生产率，还将有利于被阻焊零件质量和精度的提高，而使装配、焊接易于实现机械化和自动化，并提高产品质量。
（6） 扩大先进生产工艺的应用范围，研制各种专业焊接装备，实现焊接工艺的机械化。
（7） 采用先进的起重运输装备，并在各工位和工位之间配置专用的区域性起重运输装备及传送带，组成立体的其起重运输网络，以缩短零部件及制品的传送时间。在取物装置方面应广泛的采用真空吸盘、电磁铁及机械手等，以取代低效率、低质量的吊钩。
（8） 大量采用机械化的工件变位机械及焊接操作机械等辅助装置。它们可以使焊缝或焊机、焊工处于有利的焊接位置，从而提高焊接生产率及焊接质量。
（9） 注意使用各种夹具及辅助工具，如定位器、压夹器、装配胎架、打渣工具及防飞溅涂料，以减少焊前、焊后清理时间；采用电缆快速接头、碳弧气刨等，以保证装配焊接质量及提高工作效率。
综合上述的应用，将促进实现焊接生产的单机自动化的生产全过程的自动化，提高产品质量，而本文将涉及五个途径中的焊接变位及操作机械的介绍及设计。
1.2.1 装配工艺
由于产品对几何尺寸、几何精度和表面粗糙度的要求不同，其备料法案也有所不同，它将影响定位、夹紧原件的选择和布置，也影响焊接方法的选择。例如尺寸精度高表面粗糙度低的元件，宜采用刚性和退让式的定位元件，快速而夹紧力不大的夹紧元件，零件尺寸精度差和表面粗糙度较高时，定位元件应该有足够的耐磨性，而且可以拆卸和调节，零件表面不平时，宜采用压紧力较大的压紧器。布置定位元件时，应布置在有定位精度要求及具有较低表面粗糙度的零件边缘上。
零件的装配顺序及其相互之间的关系，决定了零件的定位基面和定位点，以及夹紧元件的结构形式和安装位置。 1.2.2 焊接工艺
焊接方法不同，对焊接工艺设备的结构和性能要求也不同。手工电弧焊用的工艺设备一般对运动速度的要求不严格，甚至不要求带动工件翻转，自动焊接设备，一般对焊接头的定位有较高的要求及能稳定的工作，并能在较广范围内调节焊接速度。
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焊接工艺装备还应该能保证焊件能按合理的顺序实施焊接，有利于控制焊接变形。此外，还应该注意避免焊接时产生的高温，焊渣，飞溅对工艺设备的损伤，焊后能方便的将焊件从焊接工艺设备中取出。
1.3 焊接工艺装备
1.3.1 焊接工艺装备的分类
现代化的工业生产，要求生产效率高、劳动强度低、产品质量优、价格低廉、有竞争力，焊接生产同样应具有这些特征，在整个生产过程中充分应用工艺装备，实现生产过程的机械化、自动化，有助于达到上述要求，在焊接生产中，焊接时间只占产品全部加工时间的10%~30%，其余为备料、装配及辅助工作等时间。节约每一工序的时间，为缩短产品生产周期无疑是具有重要意义。另外，焊接产品质量的好坏不仅取决于焊接工艺质量，与备料、装配等工序的质量也有密切关系。因此，在整个焊接生产过程中不论产品的质量要求和批量的大小如何，据应考虑采用生产工艺装备。
采用工艺装备并不意味着要选用机构复杂、价格昂贵的设备，许多情况下是采用一些简单的定位器，压紧器或将现有设备稍加改装，往往也能收到明显的技术和经济效益。
焊接结构种类繁多，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。图2.1-1是按照工艺装备的功能分类的。习惯上是将定位、压夹、推拉等工艺称为夹具；装配、焊接台架、焊接变位机械成为胎架装置。实际生产中工艺装备往往不是单一功能的，例如定位器、夹紧器常与装配台架合在一起，装配台架又与焊件操作机械合并在同一套装置上，在专业化程度很高的焊接生产中，则将焊机、焊接机器人、专用工艺装备及搬运机械组合在一起，成为专用焊接机床或焊接生产流水线。
1、 焊件操作机械 主要用于支撑焊接件，并使他完成一定的运动，例如旋转、翻身、倾斜等，以便使焊缝处有利于的焊接位置，有些装置还具有防止焊件变形的功能。
2、 焊接机械 主要用于安装焊接机头或电焊机，在它上面有标准的或专用的自动焊接机机头。焊接机械可分为固定式的或可自动行走的，以便使焊机头接近焊接位置。如焊接时焊接件不能移动，焊接机械上的焊接机头或焊接机械本身应能按焊接
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速度移动。为便于焊接操作，有些焊接机械上还安有焊工的座椅或工作平台。
3、 焊工操作机械 主要是使焊工处于有利的焊接位置，或接近焊接机械，以便进行手工或自动焊接，它可以为装配、检验等工作人员服务。
4、 焊接辅助装置 主要是一些配合焊接工作的装置，以便提高焊接效率和焊接质量，改善劳动条件，例如焊剂回收装置；焊条、焊剂烘箱与保温筒，焊丝除锈机，焊接件预热、后热设备，焊剂垫，冷却水循环器，焊接电缆快速接头，工件接地装置，打焊渣机及局部除锈机。
焊接工艺装备可设计成系列化的产品，供生产商选用，有时则需要根据产品的特征和工厂条件设计成非标准化的专用设备。不论哪一类，只要设计、制造和选用合理，均可以大大提高生产率，改善劳动条件和产品质量。焊接工艺装备目前的发展有两种趋势：
1、 由于焊接产品的品种增多，更新换代的速度加快，每种产品均不可能长期生产而不变化。小批量、多品种已成为产品的发展趋势，因而要求焊接工艺装备也应具有一定的灵活性、通用性。
2、 将上述的几种焊接操作机械及辅助装置，根据需要适当的组合在一套装置中；装配和焊接的胎架也常常合并在一起，即在这类胎架上即进行装配工作，有完成焊接工作，它特别适合于简单的或批量不大的产品生产。为适应专门化的大批量生产，又常将备料、装配、检验、焊接、矫正等组织组合在一起，组成难以截然分开的自动流水线。例如螺旋管、H型钢的大批量生产自动流水线。 1.3.2 焊接操作机械
根据焊接结构的形式及用途，可选用变位机、回转台、翻转机及滚轮架等焊件操作机械。
（一） 变位机
焊接变位机是一种最常用的支撑并带动工件改变位置的工艺装备。变位机一般可实现两种基本动作：①工作台带动工件绕工作台的旋转轴作正、反360旋转；②工作台面的倾斜，有时工作台面的高度还可以升降，得到最佳的焊接高度。
变位机的结构比较简单，工作可靠，占地面积小，而且可以移动。使用变位机可以焊接筒体法兰及各种形状的框架、壳体、支架等，也可以再变位机上从事切割、堆
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焊、喷涂等作业。配以支配架，还可以当作翻转机焊接重量及长度较大的梁、柱、构架及圆筒节等。大型的变位机承载能力可达2000t，而最小的只有几公斤。
变位机的工作台一般是用电动机来驱动回转并能调节速度，以便适用不同焊接方法与焊接参数。近年来，由于液压技术的发展，变位机中已采用液压马达来回转工作台。小型的变位机可以用人工驱动，不过这时不易得到稳定的回转速度，不利于圆形焊缝的自动焊。
变位机的承载能力，与工件的重心与工作台台面的高度以及重心相对于工作台旋转轴心的偏心距有关。
选用变位机时应注意以下几点:
(1) 应根据工件的质量、固定在工作台上的工件重心至台面的重心高度、重心偏心距来选用适当吨位的变位机。
(2) 要在变位机上焊接圆形焊缝时，应根据工件直径与焊接速度计算出工作台的回转速度；如变位机仅用于工件的变位，工作台的回转速度及倾翻速度应根据工件的几何尺寸及重量选择，对大型、重型工件速度应慢些。
(3) 工作台的倾翻速度一般是不能调节的，如在倾翻时要进行焊接工作，应对变位机提出特殊要求。
(4) 工作台应有联接焊接地线的位置，且不受工作台回转的影响。不允许将焊接地线接在变位机机架上，从而使焊接电流通过轴承的转动零件。 (5) 批量生产定型工件时，可选用具有程序控制性能的变位机。
(6) 变位机只能使工件回转、翻动，要使焊接过程自动化、机械化，还应考虑用相应 的焊接操作机械。 （二）回转台
回转台是一种简化的变位机，它的工作台面处于水平位置或固定于某一倾角，用于法兰焊接、封头切割等工作。 （三）翻转机
焊接生产中欲将沉重的工件翻转到有利于焊接的位置往往是较困难的，使用通常的桥式起重机或其他起重机不仅费时，增加了通用的起重设备的负担，而且会因通常缺乏专用吊具而发生事故。根据工件的结构特征采用专门的翻转机可以提高工作效率，改善制品的质量。翻转机特别适用与大型、长条形的工件，使他们在水平轴线回转。根据构造翻转机可分为：头架式、头尾架式、框架式、转环式、链条式及油压千
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