横梁装焊夹具设计小组成员：蒋燕洲、王芳芳、马丽翠前言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，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。

—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，定位是夹具结构设计的关健问题，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。

夹具设计的基本要求： 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2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。

3目录前言 ..................................................................................................................................................................... 1 一、夹具设计零件图（设计任务）.................................................................................................................... 5 二、焊接产品主要技术要求分析 ....................................................................................................................... 5 三、横梁装焊夹具设计方案的确定.................................................................................................................... 51、装焊夹具设计方案 ........................................................................................................................................... 5 四、夹具主要零件设计及特点 ........................................................................................................................... 71、夹具体 ............................................................................................................................................................... 7 2、U 型定位槽 ........................................................................................................................................................ 8 4、V 型组合压管器 ................................................................................................................................................ 9 5、快速自锁拉紧器 ............................................................................................................................................... 9 6、钩形正压夹管器 ............................................................................................................................................. 10 五、夹具的装配及要求......................................................................................................................................10 六、装焊夹具使用说明 ......................................................................................................................................11 1、夹具的操作步骤 ............................................................................................................................................. 11 2、夹具使用注意事项、保养及维护.................................................................................................................. 11 七、设计总结 .....................................................................................................................................................11 八、参考资料 .....................................................................................................................................................12一、夹具设计零件图（设计任务）?图 1 夹具设计零件图160±0.5如图 1 所示，所焊接的零件：横梁为在一材料为 20 钢的钢管上焊接两个材料为 45 钢的支撑及一个材料为 Q235 的板，生产批量按较大批量生产执行（非图纸上所示的 100 件）。

二、焊接产品主要技术要求分析（1）、φ 40 轴线与支撑（3 号件）的垂直度要求为 0.3，φ 12 孔与支撑轴线的垂直度 为 0.5，即三者要求两两垂直，且精度都较高，故必须在夹具的约束作用下完成整个焊接 过程，以防止变形；（2）、支撑（3 号件）及与板（1 号件）之间有相对位置度的要求； （3）、支撑与板的表面有粗糙度的要求，所以设计夹具的时候需考虑防止擦伤该表面； （4）、板最远端到φ 40 轴线的距离仅为 80mm，支撑最远端到φ 40 轴线的距离也仅为 100mm，故设计夹具时还必须考虑保留足够的施焊空间； （5）、较大批量生产，需考虑夹具使用过程中的磨损等。

三、横梁装焊夹具设计方案的确定1、装焊夹具设计方案焊接方法根据被焊材料及对焊件使用的相应要求，可确定该焊件可以采取 CO2 气体保护焊，或 采用酸性焊条用手工焊条电弧焊，两种方法的工艺性都能满足全位置焊接，故在约束条件 下完成整个焊接过程的方案可行。

方案设计5焊接工件为一钢管上焊接两支撑和一板，主受焊体为钢管，故需先将钢管位置确定， 再在其基础上确定焊接结构的相对位置。

⑴、钢管的装夹 用两个 V 型块可限制钢管的四个自由度，再加上端部 V 型块上的可换销钉则可限制钢 管的六个自由度。

可换式销钉为重要的定位工具，不但是确定支撑位置的基准，还保证了 φ 12 轴线处于竖直位置，从而与支撑和板的夹具相配合来保证φ 12 孔轴线与支撑、板、 φ 40 轴线之间的相互垂直度要求。

夹紧机构根据两 V 型块不同要求分别选用钩形正压夹 管器和压板快速自锁夹紧机构。

如图 2 所示。

图 2 夹紧机构：钩形正压夹管器和压板快速自锁夹紧机构以上两夹紧装置均有夹紧作用准确，夹紧动作迅速，操作方便省力，处于夹紧状态时 能保持自锁等特点，且结构较为简单，制造和维修均较方便。

对于本次焊接的零件，可保 证夹紧定位的安全可靠。

⑵、支撑和板的装夹 如图 3 所示，支撑和板的装夹采用带退刀槽的 U 型槽机构，可限制工件的 5 个自由度 （注：Z 向及 X 自由度靠夹紧力产生的摩擦力控制），支撑和板轴线方向的自由度不用限 制。