叉车座椅焊接夹具设计本科毕业论文(编辑修改稿)

叉车座椅焊接夹具设计本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

夹具概述 装焊夹具的定义及组成 将零件按一定顺序放入夹具内定位夹紧，使各零件间保持正确的相对位置关系后，进行焊接的过程称为装 焊过程。 而用来装夹其零件的夹具称为装焊夹具。 装焊夹具 属于 非标工艺装备 ，是根据实际的产品结构特点、生产条件和成本预算来设计 的。 一般的装焊夹具由定位 部分、夹紧部分以及 夹具体组成。 装焊夹具的作用 （ 1）采用了装焊夹具，零件 可以 通过定位销、定位块等 快速 定位， 可以 不用测量就 能 得到准确的装配位置，加快了装配作业的进程。 （ 2）采用了装焊夹具，装配和焊接可以在同一工位上完成，可减少制造工序，提高生产效率。 （ 3） 由于 装焊夹具能强行夹紧焊件并且可以预先在夹具上设置反变形部分 ， 故 能 有效 控 制或消除焊接变形 ，提高焊 接质量。 （ 4）采用装焊夹具后，由于保证了装配精度，控制了焊接变形，所以可提高焊件的互换性能； 本 文设计与研究内容 本文研究的主要内容是阐述焊接夹具的发展 现状、 焊装夹具设计原理、步骤、方法以及夹具功能。 并对夹具的设计作了深入地分析。 叉车座椅悬架基座是由 具有复杂型面的零件组成，它由薄板冲压后，通过装焊而构成一个焊接组件。 其中 装焊 质量的好坏将 直接影响座椅的质量、生产率、经济性以及安全性。 而装焊的质量取决于 焊工 操作的准确性、冲压件的精度以及夹具的装配精度。 而焊装夹具的设计 需要考虑冲压件的结构特性、焊接的先 后顺序、焊点的位置分布 以及焊接工艺性等 ，它是以座椅悬架基座产品图纸为 主要 依据的。 装焊 生产的效率和质量 直接受 夹具设计的 好坏的影响，而其设计又与众多 因素有关，所以 本文 研究的主要内容就是 在给出的各种约束上海交通大学本科毕业论文 叉车座椅焊接夹具设计 3 和要求下 ，利用 SOLIDWORKS 进行三维建模并虚拟装配，设计一套满足产品生产工艺要求和图纸要求的夹具，并尽量使其性价比最高。 本章小结 本章介绍了设计此套装焊夹具的背景及意义，并阐述了焊接夹具的发展 现状 以及装焊夹具的定义、组成与作用。 随着汽车行业的大力发展，焊接夹具的应用也会越来越多，其自动化水平也会有 很 大程度地提高。 上海交通大学本科毕业论文 叉车座椅焊接夹具设计 4 第二章 叉车座椅悬架基座焊接的工艺分析 焊接部件的工艺 性 的好坏直接影响焊接 的设计以及后续焊接 的可行性及经济性，所以焊接部件的 工艺 分析尤为必要。 焊接部件的工艺分析一般包括对部件产品图中重要的技术要点分析以及零部件的结构分析。 座椅悬架基座焊接部件的产品图 图 21 座椅悬架基座焊接部件的产品图 悬架基座焊接组件由底座、外壳、 U 型支架、阻尼器安装支架以及台阶销组成。 底座的材料是 10 号钢，外壳的材料 10 号钢， U 型支架的材料是 08钢，阻尼器安装支架的材料是 08钢，台阶销的材料是 Y15，悬架基座焊接的总体尺寸是 364 x x （ mm）。 焊接部件的重要技术要点分析 尺寸公差和形位公差要求 (1) 阻尼器安装支架圆孔与底座方孔距离为 ”177。 ”。 (2) 阻尼器安装支架上两孔中心线与底座底面的平行度要求 ”。 (3) 外壳上的圆形孔中心线以及底座底面对底座方形孔中的位置度要求为 ”。 上海交通大学本科毕业论文 叉车座椅焊接夹具设计 5 焊接要求分析 （ 1） U 型支架侧边与底座之间有两处角焊缝。 （ 2）外壳的内侧边与底座之间有 3 处角焊缝 ,1 处对接焊缝。 （ 3） 阻尼器安装支架与外壳之间有 2 处角焊缝 （ 4）台阶销与外壳内侧边之间有 2 处角焊缝。 （ 5）所有焊接工艺必须符合 规程。 零部件的结构分析 叉车 悬架基座 由 底座、外壳、支架等零件 组成， 其底座 和外壳 的钢板厚 均为 3mm，都为薄板件。 其 对焊接夹具设计来说，有以下特点： （ 1） 、结构形状 比较 复杂， 三维造型 困难 座椅悬架基座 主要 由薄板冲压件装焊而成的 构件 ，为了造型美观和 整体 具有一定的 强度 ， 往往通过形变强化来增加其强度，所以 结构形状较为复杂。 （ 2） 、刚性 相对机加件较差且容易变形 单个冲压件与 机加件 相比刚性比较差，容易变形，只有通过与其他冲压件组焊后， 整体 才具有较强的刚性。 该部件由 5 个零件 组 焊而成分别是底座、外壳、 U 型支架、阻尼器安装支架、台阶销。 组件中各个零件 的三维图 如 图 所示。 （ a） 底座 （ b） 外壳 （ c） U 型支架 （ d） 阻尼器安装支架 （ e） 台阶销 图 22 座椅悬架基座 上海交通大学本科毕业论文 叉车座椅焊接夹具设计 6 焊接部件的焊接工艺方法的确定 部件的焊接工艺分析 该组件的焊接结构，尺寸不大，零件数量也不多， 而且组焊各零件时也不会产生干涉，故 设计时可考虑将其放在同一夹具中装配好，然后进行组焊。 由于该组件都是由薄材冲压而成，容易产生结构变形。 在该组件的焊接中，焊接方法选择应该依据材料的焊接性、工件厚度、生产纲领、焊接质量以及各种焊接方法的使用范围和现场设备条件等综合考虑决定。 现主要考虑材料的焊接性、零件厚度和各种焊接方法的适用范围三方面考虑。 由于该组件底座和外壳材料均为 10 号钢， U 型支架和阻尼器支架均 为 08 号钢，台阶销为 Y15 钢，都属于低碳钢。 一般低碳钢的焊接性适用于各种焊接方法。 各 冲压件 厚 度 均为 3mm,为薄板厚度，可以 采用手工电弧焊、氩弧焊、 CO2 气体保护焊均可施焊，其中 氩弧焊成本较高，没有特殊 的质量 要求，一般情况下不需采用氩弧焊。 在几种焊接方法中，就单件、小批量而言，手工电弧焊成本较低。 在焊接中，影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。 而对于铁基金属碳含量是评估钢材可焊性最直接的方法。 而 含碳量的高低与 钢材的可焊性 成反比。 该组件的金属材料碳含量 普遍 都小于%， 属于低碳钢，焊接性良好， 焊前不需预热。 在 该组件的焊 接中，可能出现的缺陷是由于焊接应力，产生过大的变形。 从而引起焊件 的精度不够，影响后续的正常装配。 因此这种危害性比较严重，应当避免。 此 组件在生产中采用焊接夹具强行固定，由于外壳 背面 与底座焊接时悬空，局部受热集中，产生的焊接应力也大，变形严重，故在背侧 设置铜板导 热以带走一部分热量并控制其变形程度。 经过这样的处理，可减少零件在焊接中的变形， 从而达到预期的焊后精度要求。 组件的焊接工艺确定 由于本公司现有设备只能进行手工电弧焊和 CO2 气体保护焊，为获得最佳的焊接工艺，故进行对比如下： 工艺 路线方案一 若 此组件焊接方法选用手工电弧焊，其焊接特点如表 21 所示 ： 表 21 手工电弧焊特点 焊接方法 手工电弧焊 焊接设备 交流电弧焊机 焊件材质 低碳钢 10， 08， Y15 焊接位置 平、立、横、仰 板厚 (mm) 焊接电流（ A） 100 焊接速度（ mm/s） 5~7 操作范围 焊钳和焊机间距 50m 以下 上海交通大学本科毕业论文 叉车座椅焊接夹具设计 7 焊机性价比 1~3 焊接材料 酸性 焊条 焊道外观 良 受风的影响 小 受焊工操作技术的影响 大 焊接辅具 焊钳 工艺路线方案二 若 此组件用 CO2 气体保护焊， 其焊接特点如下表 ： 表 22 CO2 气体保护焊特点 焊接方法 CO2 气体保护焊 焊接设备 CO2 半自动焊机 焊件材质 低碳钢 10， 08， Y15 焊接位置 平、立、横、仰 板厚 (mm) 焊接电流（ A） 150 焊接速度（ mm/s） ~ 操作范围 焊 具 与送丝装置间距 3m；送丝装置与焊机间距 25m 以下 焊机性价比 5～ 7 焊接材料 CO2 焊用焊丝 ， CO2 气 15 L/min 焊道外观 稍差 受风的影响 大 受焊工操作技术的影响 小 焊接辅 具 导电嘴、喷嘴 由以上两个表格对比可知 ：手工电弧焊所用设备比较简单， 操作灵活 ， 焊接质量对焊工技术依赖性很大。 此外，手工电弧焊时 劳动环境 差，生产率低。 因此手弧焊适 用于焊接单件或小批量产品。 而 CO2 气体保护焊对焊工操 作技术要求不高，减少了焊接的不确定因数，提高了焊接质量。 CO2 气体 及焊丝价格便宜，焊件能耗低， 因此其焊接使用成本只有 手 弧 焊 的 30%~50%。 CO2 气体保护焊的电弧能量集中熔透能力强，熔敷速度快，生产效率比手弧焊高 1~2 倍。 CO2 气体保护焊由于 使用较大的 电流密度， 因此熔深比手弧焊深，同时焊丝熔化 快 ，不用清理焊渣等特点， 鉴于该组件 的批量、厂内现有设备以及产品要求，适宜选择 半自动 C02 气体保护焊。 上海交通大学本科毕业论文 叉车座椅焊接夹具设计 8 生产纲领对焊接夹具的影响 生产纲领决定了夹具的设计节拍， 是由生产节拍体现的。 焊接产品 工位的生产节拍 一般由夹具动 作时间、装配时间、焊接时间、 包装时间、搬运时间 等组成。 以某叉车焊装 生产线为例： 工作制度：两班制，全年工作 246 天，每班工作时间 8 小时。 生产纲领： 2 万台 /年 生产节拍： T=11 分 /台 （ T=246 天 *2 班 *8 小时 *60 分 /20xx0 辆 *≈ 11 min） 生产节拍： T=夹具动作 时间 +装配时间 +焊接时间 +搬运时间 +包装时间 由上 我们可以 看出 生产节拍主要 由 生产纲领 决定 ，而 生产纲领又与夹具的自动化程度有很大关联。 所以 我们在进行夹具设计时， 必须考虑到生产纲领，以保证将夹具上所有作业内容能在规定的生产节拍内完成。 本章小结 本章主要阐述了叉车座椅焊接部件的工艺分析 ，其中 包括焊接部件的重要技术要点分析 、 结构分析 以及工艺方法的确定，也讲述了生产纲领对后续夹具设计的影响， 部件工艺性的好坏将直接影响后续焊接夹具的结构的复杂程度 ，所以 进行 详细的分析尤为重要。 上海交通大学本科毕业论文 叉车座椅焊接夹具设计 9 第 三 章 叉车座椅焊接 夹具方案设计 焊接夹具的设计原则与方法 定位部件设计原则 定位部件的设计原则， 主要是 要符合主定位点原理 即 从产品设计、工艺制定、工装设计到制造 、装配、检验 、调试 等 各环节基准的高度统一。 避免基准传递紊乱， 从而减少累积误差和人为疏忽，保证生产出符合产品要求 的具有互换性的焊接总成。 在具体确定夹具定位基准时， 原则如下 ： （ 1） 基准统一 原则 在 进行 焊件生产 中， 每个零部件可能不止一个焊接工序，而且焊好的组件后续可能还需要进行装配，每次焊接、装配时都需要定位夹紧，所以为了减少累积误差，必须采用基准统一 原则。 （ 2） 定位基准 的选择 在确定 定位基准时， 选择冲压件上重要的配合孔、配合面、重要的型面以及有位置度要求的工艺孔等作为定位基准。 在以孔定位时，尽量选择其冲压工艺中能保证的最稳定的加工孔或工艺孔。 如果需要选择面做定位基准时，尽量选择平面，避免选择曲面。 因为定位平面的定位块结构简单、易加工而且定位稳定可靠。 （ 3） 定位点数量 的确定 在设计中仍以一个自由物体有六个自由度的基本原则来确定定位点。 但 由于是薄板冲压件，为克服薄板 刚性不足，容易 弹性变形，保证组件有足够的 定位刚度 ，允许出现过定位。 （ 4） 定位点的位 置 的确定 首先将定位基准的孔和型面确定为定位点；其次将两个制件搭 接处需要焊接的部位确定为定位点；另外将易变形处确定为定位点支撑。 夹紧部件设计原则 焊接时，为了 保证冲压件与定位基准紧密贴合，必须依靠夹紧器对零件施加合适的夹紧力进行夹固，以保持其正确的装配位置。 在设计夹紧 机构时一般需要考虑其大小、方向以及作用点。 具体设计要求 如下： （ 1） 夹紧力 的 作用点 确定 选择定位基准面、容易变形处以及两零件搭接处的定位支撑点确定为夹紧点。 避免在悬空处布置夹紧机构，与支撑点形成力偶，破坏原有的定位关系。 （ 2） 夹 紧力的作用方向 确定 上海交通大学本科毕业论文 叉车座椅焊接夹具设计 10 夹紧力的作用方向应指向被夹紧件，。