广西工学院鹿山学院本科生毕业设计（论文）
3）一般情况下，门架下横梁装配焊接夹具中的夹紧装置通常采用手动装置。夹紧装置的位置与结构设计需合理、精确、牢靠。
4）门架下横梁装配焊接夹具设计时要充分分析各零部件，考虑定位、定位装置、夹紧装置、输送装置及焊枪、焊钳之间的干扰问题。设计人员必须充分考虑冲压件装配焊接前后取出等一系列的干涉问题，如定位装置、夹紧装置之间的干涉；焊枪、焊钳与定位装置、夹紧装置之间的干涉。
2.3 焊接概述
由于组成门架下横梁的钢板为30mm左右，为提高焊接生产率，提高焊接强度，生产中以二氧化碳保护焊工艺为主。根据实际生产的要求所以在本夹具将采用二氧化碳气体保护焊的技术。
错误！未找到引用源。保护焊是利用气体作为保护气体，依靠焊丝与焊件之间产生的电弧热来熔化金属和焊丝形成焊缝的一种电弧焊方法。
错误！未找到引用源。焊具有下列优点：
1）生产效率高，节省电能。错误！未找到引用源。气体保护焊的电流密度大，可达100~300A/错误！未找到引用源。，因此电弧热量集中，焊丝的熔化效率高，母材的熔透厚度大，焊接速度快，同时焊后不需要清渣，所以能够显著提高效率，节省电能。
2）焊接成本低。由于错误！未找到引用源。气体和焊丝的价格低廉，对于焊前的生产准备要求不高，焊后清理和矫正工时少，所以成本低。
3）焊接变形小。由于电弧热量集中、线能量低和错误！未找到引用源。气体具有较强的冷却作用，使焊件受热面积小。特别是焊接薄板时，变形很小。
4）对油、锈产生气孔的敏感性较低。
5）焊缝中含氢量少，所以提高了焊接低合金高钢抗冷裂纹的能力。 6）熔滴采用短路过渡时可用与立焊、仰焊和全位置焊接。
7）电弧可见性好，有利于观察，焊丝能准确对准焊接线，尤其是在半自动焊时可以较容易地实现短焊缝和曲线焊缝的工作。
8）操作简单，容易掌握。
错误！未找到引用源。焊具有下列缺点：
1）与手弧焊相比设备较复杂易出现故障，要求具有较高的维护设备的技术能力。 2）抗风能力差，给室外焊接作业带来一定苦难。 3）弧光较强，必须注意劳动保护。
第 16 页 共 42 页
广西工学院鹿山学院本科生毕业设计（论文）
4）与手弧和埋弧焊相比，焊缝成形不够美观，焊接飞溅较大。
3 外门架下横梁的三维夹具设计
本文将详细阐述利用UG三维软件进行装焊夹具的设计。本课题的夹具设计目标为：针对“外门架下横梁”（待焊工件）的特点，设计、开发相应的装焊夹具，以便将待焊工件定位进行焊接。
外门架下横梁是叉车车身的一个组成部分。本工序是将完成的各个部分零件焊接在一起，形成外门架下横梁。本文讨论的夹具设计已经制造完毕并调试使用，并且使用状况良好。
3.1 焊接夹具设计的主要指标
门架下横梁是较简单的产品，为了改善产品质量，必须将设计与制造联系在一起。夹具的标准化、精密化和柔性化是夹具发展的主要趋势，也是实现产品更新换代和老产品改进的需要。对同一个工件进行装焊夹具的设计，由于设计结果往往不止一个，当一个夹具设计方案产生之后，应该对其进行分析，以确保设计的合理性，如图3-1为夹具分析与评价指标框图：
图3-1分层次的说明了夹具综合分析评价的指标，具体说明如下：
装夹可靠性的评价依据为：零件能否被可靠的夹紧，在焊接时夹具能否防止零件产生变形；夹具结构的开敞性、焊钳的可达性、夹具上各种器件的干涉性，工件装上、卸下的方便性等。装夹精度满足情况的评价依据为：夹具的加工精度，零件的定位方式，定位件的加工精度、刚度和耐磨性，定位件之间的间距，定位件能使焊钳伸缩的余量等。强度和刚度满足情况的评价依据为：夹具的材料和结构形式，夹具设计时的计算结果，夹具承受重力和因焊件变形所引起的各个方向的力的情况。
第 17 页 共 42 页
广西工学院鹿山学院本科生毕业设计（论文）
装夹的可靠性 装夹精度满足情况 刚度满足情况 焊接夹具设计标准 可制造性 功能满足情况 防变形情况 夹具元件标准化程度 非标准夹具元件可加工性 制造时间 制造成本 可装配性
图3-1 夹具分析评价指标框图
在确定了夹具分析评价标准后，便可以根据这些依据来设计焊具了。 3.2 焊接夹具典型结构设计
装焊夹具常见的结构包括定位元件和夹紧元件。夹具常用定位方式有孔、型面定位两种，夹紧机构有手动，气动两种夹紧方式，由于外门架下横梁的面较简单，且需要翻转焊接，用手动夹紧方式更加方便灵活。在这里我们将采用手动夹紧方式。图3-3为装焊夹具的典型结构：
图3-3展示的焊接夹具的典型结构由如下几部分组成：支撑座是整个夹具的基础，起支撑、定位作用；上下限位块起限位作用，防止夹具在夹紧时由于操作失误将工件打坏；压紧块和支撑块同时使用，起型面定位作用；定位销主要用来进行孔定位；过渡板是支撑座和其他部分的过渡，一般所有的定位元件和夹紧元件都安装在过渡板上；调整垫一般厚度在3－5mm之间，用来精密调整在该方向上的距离；过渡块在这里用来连接定位销，加上调整垫的作用，保证定位销至少在2个定位方向上可以精密
第 18 页 共 42 页
广西工学院鹿山学院本科生毕业设计（论文）
调整距离；压紧臂与上限位块和压紧块连接，在气缸的带动下，往复运动。图3-3不但直观的展示了夹具各组成元件的结构，而且清晰的表明了各元件之间的连接方式和相对位置。在这里的典型结构不是实际设计的夹具，而是对夹具各组成元件的结构和连接方式的说明。夹具的设计应该结合实际工件的特点，元件的结构和连接方式的设计应该以实际结构为参照。
图3-3 典型的焊装夹具结构
3.2.1 三维焊接夹具设计和整体方案的确定
首先，我们根据所分析的门架下横梁形状尺寸来确定焊装夹具的整体设计方案： 通过分析我们知道由于组成门架下横梁的零部件有几部分不是很厚的板组成，刚性小，部件难以保证准确的定位焊接，因此本设计采用定位夹紧支架和定位块进行空间型面定位，所以本设计采用过定位形式来保证零件的准确形状和定位可靠性。定位支架的分布和支架上的定位面的形状尽量选用零件外形表面比较规则的平面，少选用复杂面，以减小定位支架的加工难度，定位面的大小，在保证定位可靠的前提下尽量减少接触面积以免造成定位不可靠。工装要求能够使工件翻转180度来进行焊接，达
第 19 页 共 42 页
广西工学院鹿山学院本科生毕业设计（论文）
到一次装夹能够把工件全部焊接完成。
由于该门架下横梁的尺寸较大故夹具底座采用框架式骨架，即先用方形空心型钢焊成框架然后用厚度为30mm的低碳钢板焊成平台，定位件和夹紧元件通过支承座固定在平板上。夹紧机构将采用上述的通用型快速夹机构，用手动控制夹具的夹紧机构。
3.2.2 对外门架下横梁的焊具的三维工装设计方案的重要零部件进行分析和强度校核
求F力在支点产生的反力
错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=3024N
错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。+F=3024+1323=4347N
F在支点弯矩
错误！未找到引用源。=F×160=1323×160×错误！未找到引用源。=211.68N.m
在70中点处F产生的弯矩
错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。×35错误！未找到引用源。=105.84N.m
第 20 页 共 42 页