解决方寨 Ｅ圈翳舀匹搿工艺／工装／搬具／诌断／旃潮／维经／改遁 方形管材直角对接自动焊装夹工艺研究 李营 （广州铁路职业技术学院机电工程系，广州５ １０４３０） 角对接的焊 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｆｉｘｔｕｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ Ｒｉｇｈｔ－ａｎｇｌｅ Ｊｏｉｎｔ ｉｎ Ｑｕａｄｒａｔｅ Ｐｉｐｅ Ｆｉｔｔｉｎｇｓ ＬＩ Ｙｉｎｇ （１）ｅｐ“ｒｔｔ ｌ１ｔ【１Ｉ、 ・ｌ１￣１１１ｉ（ａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｔ・ｌｒｔ）ｎｉ（ ，・ｇｉｎｅｅ Ｊ ｉｎｇ ｏｆ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｔ Ｒａｉ １ｗａｙ ｒｒＰ（・ｈｎｏｌｏｇｙ．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １（１４３０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： ＦＩｌｉｓ Ｉ’ｄｐＰ ｒ ＩｌＩ’ｉｅｆｌｙ ｄｅｓ（・ｒｉｂｅｓ ｗｅｌｄｉｎｇ ｆｉｘｔｕｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｒｉｇｈｔ—ａｎｇｌｅ ｊｏｉｎｔ ｉｎ ｑｕａ（ｈ’ａｌｅ ｐｉｐｅ ｆｉｌｌｉｎｇｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｃｌａｍｐｉ，Ｉｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｗｅｈｌｉｎｇ ｆｉｘｔｍ‘Ｐ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｌｌｌｅ（’Ｉｍｎｉｓｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｌ ｙ ｕｓｉｎｇ ｗｅ（Ｉｇｅ—Ｉｃｖｅ，ｉｎｅｌ。ｈａｎｉｓｍ． Ｗａｙｓ ａｎｄ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｆｏｒｃｅ（‘ａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ＿ｒｉｇｈｔ－ａｎｇｌｅ ｊｏｉｎｔ；ｗｅｄｇｅ—ｌｅｖｅｒ ｍｅ＜ ｈａｎｉｓｍ；ｗｅｌｄｉｎｇ ｆｉｘｔｍ’ｅ １引 言 在现代制造业中，焊接加二ｒ 以其较高的生广：率和材 料利用率．广泛心用于各个生产领域．．存产品的批量焊接 加＿『过程中，焊装ｌ灾具对缩短生产删期起着晕要作用，夹 具质量已成为提离生产率、保证产品质 的 嘤于段。焊 装夹具的专业化、Ｆ｛动化是未来发展的： 趋势 。 以确保方管 焊接过程 焊 接结柬后两侧 均匀受热卜ｊ冷 却，减小冷却后 的变形误差。 方形管材焊装夹具与通用的机加 夹具存在显著的 ３定位工装设计 同其他夹具 一差别，它不仅要满足精确定位的共性要求，还要充分考虑 薄壁管件的易变形性和焊接加工易造成加Ｔ偏差较大的 特征１２］，必须合理设计定位装夹机构和夹紧力，采用适当 样，设计方管直角对接焊装夹具也应遵循六点定位原 则。为保证网１中方管焊接加 Ｉ 的两个精度要求，设计＿『 的焊接工艺，以适应于产品的高质量要求。本文针对方形 管材直角对接的双缝同时焊接设计了一种焊装自动夹 具，并介绍了Ｔ件对位与夹紧原理。 ２方形管材双缝焊接要求 如图ｌ所尔，将Ａ、Ｂ两个方管分别切４５。切口，对接 后经焊接加工成直角。考虑到薄壁管件的易变形性，需要 在焊接时对两个平面侧的两条焊缝同时进行焊接加］ ， 基金项目：广州市教育系统创新学术团队项目一高职现代制造 专业群建设研究与实践创新学术团队（２００９—７） 交替的进Ｉ叶Ｊ风路 机座内 部的风路都通过机座上面 提供方便。定子机座装配 见图９。 （编辑立明） 的冷却器来循环，冷却器 同定在机座上的冷却器座 上面。冷却器座的结构如 图８所示。 作者简介：刘占山（１９６２一），男，工 程师．主要研究方向 ６定子机座装配 为机械设计及理论 收稿日期：２０１０—０７一Ｏ１ 汽轮发电机定子机座中还有一些板座、托架、吊攀座 结构，这些部件的主要作用是为定子机座的安装及运输 ｑ ｉ幸ｎ Ｔ壬娶师９ＮＩＮ芷笛１ 期 解决方案 工艺，Ｔ装，壤具，诠断，螬潮，攮偿，改造Ｅ雹譬圆 主定位和辅助定位装置，如图２所示。 主定位装置采用两块Ｌ形支撑板，按照直角角度和 一杆上，在装夹机构执行夹紧动作后，被焊工件边缘将被琴 键紧紧压在支撑面的垫板上。琴键与垫板均用铜板加工 而成，有助于焊件在焊接过程中迅速散热，可有效地防止 焊件在焊接过程中的变形，并保证焊接过程的稳定 。此 定的精度安装在工作台面上，虚线所示的两个工件沿 两块Ｌ形支撑板下滑汇聚形成焊缝。辅助定位装置由一 块带有直角缺口的挡板和安装座组成，用来确定方管对 接后的直角顶点，挡板可以通过调节螺母进行位置微调， 以保证找到直角顶点的准确位置。 ４装夹系统总体设计 质量、提高生产率、减轻工人劳动强度有很大影响 ］。焊装 夹具除考虑定位、夹紧力和机械结构等因素外，还要考虑 外，夹紧机构体小轻巧，对焊件和焊接电弧的移动不产生 视障，从而增加可见度，方便操作。 ５夹紧力的计算 考虑焊 装夹系统的设计和选用是否正确合理，对于保证加工 接加Ｔ的特 点及管材壁 厚等因素， 必须选择适 当的夹紧力 以保证不破 夹紧装置的散热性能和ｌＴ件焊接加工的变形因素等。因 此，对方管直角对接自动装夹系统有以下基本要求：（１）夹 紧力要大小适中，有助于定位；（２）夹紧力的大小应能保 证焊接加工过程中工件不发生移动和振动，并能在一定 范围内调节；（３）＿丁件在夹紧后及在焊接过程中的变形和 受压表面的损伤不应超出允许的范围；（４）应有足够的夹 坏定位、不发生移动和振动，同时保证工件在夹紧后及在 焊接过程中的变形和受压表面的损伤不应超出允许的范 围，本文设计的方形管材直角对接装夹系统可通过调节 多个参数调节夹紧力，以满足各种规格焊件的不同工艺 要求。装夹系统受力分析图如图４所示。 由图４可知，夹紧力 与其反作用力 相等，装夹 稳定后系统力矩达到平衡，忽略摩擦力不计可得： ｆ ｛ 紧行程，夹紧后要有一定的自锁作用；（５）结构紧凑、动作 灵活、制造、操作、维护方便、省力、安全，并有足够的强度 和刚度，夹紧和松开动作要便于自动控制；（６）与丁件直 接接触的夹紧器 件应具有较好的 ｒ ＣｏＳ０１ ｌ ・Ｒ＋ ・Ｍ＝ＦＬ・ｃｏｓ（０一Ｏｔ）‘ Ｉ凡。ｓｉｎ０＝Ｆｇ 散热性能，并保证 沿焊缝方向散热 均匀。考虑到以上 计算得： Ｆｊ＝ 要求，设计的方管 直角对接自动夹 紧装置（图３所 示）由下面的三个部分组成： ４．１动力系统 可见夹紧力调节可以通过改变气缸活塞杆推力 、 改变斜楔倾角０及改变压紧杠杆结构尺寸等多种方法 实现。 ６结语 即产生原始作用力的部分。为提高焊接加工的效率， 采用了气动装夹．火紧原始作用力与装夹动作由气缸给 定。可以通过电磁阀等拄制器件对夹紧和松开动作灵活 控制，装夹速度和火紧力也可以通过调节气压和气体流 量实现。 本文中设计的方形管材自动焊装夹系统应用于某不 锈钢门窗生产厂家的自动焊接设备，收到了较好的效果。 通过合理设计夹紧力并采用本文设计的装夹方式和双缝 同时焊接方法，解决了原用焊接方式存在的加工误差大、 变形大等问题，提高了加工质量；双缝焊接与气动自动装 夹技术也提高了焊接生产的效率。 ［参考文献］ ［１］雷玉成，王存堂，韩向东，等．车身焊装夹具设计方法的研究［Ｊｊ． 农业机械学报，２００２（５）：１０１—１０４． ４．２装夹机构 装夹机构的基本任务就是保持工件在定位中的既 定位置，以便在外力作用下，不发生移动和振动，确保 加工质量和生产安全。本设计采用气动斜楔杠杆机构 设计了方形管材直角对接的装夹机构。如图３所示，气 缸活塞杆连接一个可以推动压紧杠杆转动的斜楔块， 活塞杆伸出时带动压紧杠杆顺时针旋转 安装在压紧 杠杆上的压紧琴键夹紧工件；待焊接结束后，活塞杆缩 回，复位弹簧推动压紧杠杆逆时针转动，压紧琴键执行 松开工件动作，可以进行工件拆卸。本机构可以通过改 ［２］来新民，陈关龙。林忠钦，等．薄板冲压件焊装夹具设计方法［Ｊ］＿ 机械科学与技术，２０００（５）：７８５—７８７． ［３］姜守文，李阳。李兴春．铝合金箱式运输车焊装夹具设计［Ｊ］．现 代制造技术与装备，２００７（４）：２９—３０． ［４］平毅斌，屈金Ｉｌｊ．等离子纵缝焊机在不锈钢容器制造工艺中的 应用［Ｊ］．新技术新工艺，２００２（１０）：２９—３０． （编辑明 涛） 变斜楔和压紧杠杆的结构尺寸改变夹紧行程，结构简 单、工作灵活可靠。 ？压紧与散热装置 作者简介：李营（１９８０一），男，硕士学位，工程师，讲师，主要研究方向 为机械结构设计、机电一体化技术。 收稿日期：２０１０—０８—３０ 采用琴键式压紧机构固定焊件，琴键安装在压紧杠 机械工程师２０１０年第１２期ｌ ９５
