一种箱体组件激光焊接夹具设计.docx

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1、设计说明书题目：一种箱体组件激光焊接夹具设计院（部）：专业：班级：姓名:学号：指导教师：完成日期：诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。特此声明。论文作者签名：日期：目录摘要1Abstract2第1章绪论31.1 课题的背景31.2 箱体焊接工装的研究现状61. 3发展趋势71.4本课题研究的主要内容8第2章箱体焊接工装原理102. 1箱体组成结构102.2箱体焊接工装分类1

2、0第3章箱体焊接工装的设计133.1分析箱体需焊接零件133.2设计底板定位夹紧机构133.3设计侧板焊接件定位夹紧机构143. 4螺钉强度校核153. 5液压缸的选型163. 6.1液压缸的常见技术参数163. 6.2液压缸选型计算17第4章具体操作步骤203.1 焊接工装操作步骤203.2 焊接变形及箱体焊接前后尺寸对比203.3 焊接参数233.4 焊接工装的保养与维护24总结25致谢26一种箱体组件激光焊接夹具设计（说明书）摘要箱体通常用灰铸铁制造，灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。单件生产的减速器,为了简化工艺、降低成本，可采用钢板焊

3、接的箱体。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。如何准确快速的定位箱体的各个零件是本次设计需要做的重点内容，根据箱体总成的相关参数作为设计依据，通过对其进行分析得出需要重点定位夹紧的部位，设计出所相关尺寸的焊接工装，并通过三维模拟得出了具体的三维设计数据。通过本次的设计，使自己对设计某型箱体焊接工装的设计有更深入、更全面的了解。该焊接工装的结构简单易懂，操作使用的时候方便快捷，在保证设计质量的同时，又对焊接的效率有很大方面的提升，同时为箱体其他相关焊接工装提供了借鉴性的参考。关键词；箱体；定位夹紧；焊接工装AbstractWiththeincreasingscaleofth

4、edevelopmentofcars,intheproductionofcars,itisindispensabletoensuretheprocessingaccuracyofcarparts,anditsdevelopmentandresearchshouldalsokeeppacewiththetimes.Forcarparts,suchasthefrontandrearseatassemblytesting,theaccuracyrequirementscannolongerbeachievedwithonlygeneralinspectiontoolsafterproduction,

5、soitisnecessarytodesignaspecialinspectiondevicetosolvetheproblem.Carseatdriversprovideeasy-to-operate,comfortableandsafedrivingandseatingpositions.Accordingtotheperformanceoftheseat,ithasdevelopedfromtheearliestfixedseattothemulti-functionalpower-adjustableseat,withaircushionseatsandelectricseats.Se

6、ats,stereoseats,mentalrecoveryseats,untilelectronicallyadjustedseats.Howtodetectthecarseatassemblyisthekeycontentthatneedstobedoneinthisdesign.Accordingtotherelevantparametersofacarfrontseatassemblyasthedesignbasis,throughitsanalysis,thepartsthatneedtobeinspectedaredeterminedandtherelevantdimensions

7、aredesigned.Checkingfixtures,andgetspecificthree-dimensionaldesigndatathroughthree-dimensionalsimulation.Throughthisdesign,Ihaveadeeperandmorecomprehensiveunderstandingofthedesignofacertaintypeofcarfrontseatassemblyinspectiontool.Thestructureoftheinspectiontoolissimpleandeasytounderstand,anditisconv

8、enientandquicktooperateanduse.Whileensuringthedesignquality,italsogreatlyimprovestheinspectionefficiency.Atthesametime,itprovidesareferenceforotherrelatedinspectiontoolsforcars.Keyword:Carseat；Tolerance；Checkingtool第1章绪论1.1 课题的背景工装是指在机械加工、产品检验、装配和焊接等工艺过程中，使用的大量的工艺装备。用来安装加工对象、使其占据正确的位置以确保零件及产品的质量并提高生

9、产效率。对于汽车、摩托车、飞机和造船等制造业来说，焊接工装是其举足轻重的工艺之一，没有焊接工装，就没有这些产品。焊接工装的作用主要有：1 .提高焊接品精度，保证产品之间的一致性如果不使用工装夹具，即各零散部件通过单次夹持焊接而成，这样会造成两个很明显的问题，一是焊接工程中不可避免的会使工件造成变形，每次夹持焊接，所造成的变形都是不一致的，这会导致成品不一致，报废率较高；二是在夹持过程中，不可能每次都保证位置一致，即每批量产品的精密度无法保证。使用工装夹具可以有效避免这两种问题，提高产品合格率；2 .提高劳动生产率，降低制造成本焊接工作一般包括：准备、装配、焊接、清理、检验、焊后矫正、检验等工序

10、。在焊接作业中，焊前准备和焊后处理需要花费的时间往往要比焊接过程所需要的时间要多，如果每次焊接都要做独立的准备和处理，那么就需要花费大量的时间和人力成本，拖累了劳动生产率也提高了产品的制造成本。采用焊接工装，单次夹持，无限次使用，只要做有限次数的焊前准备即可大量生产，生产完毕再统一进行焊后处理，这对于企业来讲，无疑是提高生产率降低成本最有效的方法；3 .减轻劳动强度，提高安全保障工人在焊接时，劳动内容增加，会带来安全隐患。焊接工装可以改善工人的劳动条件，同时也有利于焊接作业的安全管理。基于以上，焊接工装可以帮助焊接作业，无论是在效益上还是管理上，都能显著体现批量化和工业化。对于工业制造的巨大意

11、义可见一斑。在焊接工装夹具就是将待焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接，保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。在现代焊接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，减轻工人的劳动强度，加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。在焊接生产过程中，焊接所需要的工时较少，而约占全部加工工时的三分之二以上的时间是用于备料、装配及其他辅助的工作，极大的影响着焊接的生产速度，为此，必须大力推广使用机械化和自动化程度较高的焊接工艺装备。图1-1激光焊接焊接工装夹具的主要作用有以下几个方面：（1）准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作，减小制品的尺

12、寸公差，提高了零件的精度和互换性。使用焊接夹具后,可以省去很多辅助工作（如划线、对准、测量、点固、翻转工件等）的时间。不同的焊件,所用的辅助时间可能不同。但是，只要正确地使用焊接夹具,一般都可以减少5090%辅助口寸间,所以能提高产量。随着高效率焊接方法的采用，辅助时间所占的比例更大。如果不相应地采用机械化和自动化程度较高的焊接夹具与胎具,这种高效率的焊接方法也显示不出它的优越性。例如,制作一个壁厚为16毫米的圆筒节,用埋弧自动焊焊接一条长1.6米的纵向焊缝,只用8分钟。而装配、架设焊接机头和安置焊剂垫等辅助时间就用40分钟。焊接时阊占总生产时问的五分之一,有五分之四的时间花费在装配等辅助作业

13、上。在这种情况下，即使把焊接速度提高一偕（一般很难办到），也只能提高生产率10%如果采用高效率的焊接夹具,使辅助时间减少到20分钟（这是可能的）。那么，劳动生产率就可以提高40%。（2）有效的防止和减轻了焊接变形。一个焊件在自由状态下焊接,焊后一般都要发生变形。如果它超出技术要求,就会影响到后面总装配工作,或者影响到产品将来金勺工作性能。利用焊接夹具,可以精确地对焊件定位和牢靠地夹紧。焊接时,它的变形就受到限制o若辅之以反变形的措施,焊后焊件就可以符合产品图纸所要求的形状和尺寸。特别是对那些尺寸精度要求高的焊件，不使用焊接夹具，是无法达到技术要求的。实践证明，凡是处亍平焊位置或“船形”焊位置的

14、焊缝是最容易施焊的。焊出来的焊缝成形好,工艺缺陷（如未焊透、夹渣、气孔和咬边等）少。对于处在立焊位陞或仰焊位置的焊缝，因焊接操作不方便,质量难以保证,而且焊接速度也比平焊位置低两倍以上。如果使用焊接变位机把那些立焊或仰焊的焊缝调节到容易施焊的位置上进行焊接,焊缝质量就能提高。（3）使工件处于最佳的施焊部位，焊缝的成型性良好，工艺缺陷明显降低,焊接速度得以提高。（4）以机械装置代替手工装配零部件的定位、夹紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件。一台效率高的埋弧自动焊机,如果没有夹具或胎具配合使用，它廷能焊接平焊位置的直线焊缝。如果设计一套滚轮转胎,它就能焊接圆筒形焊件上的环焊缝。焊接变位

15、机还能把各种位置的角焊缝调整到“船形”位置,焊接机头就像在平焊位置上一样对它进行焊接。这样就扩大了自劲焊机的应用范围,充分发挥自动焊机的潜力。（5）可以扩大先进的工艺方法的使用范围，促进焊接结构的生产机械化和自动化的综合发展。手工装配的劳动强度大,焊接时靠人力去翻转工件是不可能的，也不安全。使用轻巧灵便的焊接夹具或机被化自动化程度较高的焊接胎具，去代替人工定位、夹紧、翻转工件等,就能改善工人的劳动条件。随着我国装配式建筑的兴起及大型电厂、大型桥梁、高层建筑、造船、核电站等重点工程的建设越来越多，大型塔式起重机的应用也越来越广泛。目前大型箱体多采用片式箱体，片式箱体由于其横截面大，可拆解叠装、便

16、于运输和仓储,箱体之间连接采用鱼尾板及横竖销轴连接，定位精度高。片式箱体需要单片运送至工地后再用销轴组装成节，这样箱体单片之间的互换性要求就很高，为了保证单片的互换性，各单片设计和加工的精度也很高，这就需要将焊接变形控制在极小的范围内。现有片式箱体制造过程中多采用主弦杆角钢先和鱼尾板焊接之后，再上精密的加工中心整体定位打孔，最后再整体焊接斜腹杆、节点板等零件。此工艺路线中工序较多且对加工设备的加工能力及精度要求过高。具体来说，现有技术是先将鱼尾板与主弦杆角钢焊接后再进行主弦杆角钢与鱼尾板上销孔的开孔，而后在焊接斜腹杆与节点板。这样的工序使得对先行焊接的质量要求非常高，因为一旦零部件出现较大的焊

17、接变形，会直接影响后续开孔的准确度；即便先行的焊接质量合格，后续开孔也必须要求非常精准，一旦开孔的精准度不满足要求，那么整个主弦杆角钢与三个鱼尾板将整体报废，所以为了提高开孔的精准度，现有技术需要采用造价昂贵的高精确度的开孔设备，同时现有技术采用的焊接-开孔-焊接的生产工序十分不合理，需要进行两次焊接，增加了工序步骤、浪费了工序切换过程中的时间，进而降低了生产效率。焊后变了形的焊作,要进行矫正十分困难,而且劳动强度大。如1果通过焊接夹具减少或防止了焊接变形,就有可能取消掉这道繁重的矫正工序。制作焊接夹具虽然要增加产品的成本但是，决定产品成本的因素主要是：原材料消耗和工时消耗。各和装备和设备投资

18、以及管理费用等,仅仅是分摊到每个产品的部分。一旦焊接夹具发挥作用，它就能减少装配和焊接工时的消耗,从而提高了产量；由于质量提高了，就可以减少或取消焊后矫正变形或修补工艺缺陷的工序，使整个产品的生产周期缩短。这些效果导致产品成本大幅度降低,远远抵销因制造夹具所增加的那一点成本。1.2箱体焊接工装的研究现状目前，一些产品结构采用封闭箱型工件作为连接件。对于封闭箱型工件来说,现有技术中通常采用多块无孔板拼接组装后，对相邻无孔板进行焊接以实现多块无孔板之间的固定连接。由于箱型工件为密闭型箱体，难以实现对构成工件的所有无孔板内部连接处的焊接，由此导致某些无孔板间缺少内部焊缝。因此，箱型工件的整体性和承载

19、能力相对较差。焊接夹具的现状距焊接工装夹具生产强国这个目标，我们的差距还不小。作为能源大国的中国，却不能在焊接工装夹具铸造行业展露头脚，使得国家铸造部门和相关负责人寝食难安。目前国家正在积极扶持一批有潜力的的展览公司筹办大规模、有实力、高质量、高品质的焊接工装夹具及铸造产品展览会，把国外在焊接工装夹具领域的先进设备和技术吸引到国内来交流分享，让国内的焊接工装夹具企业通过学习别人的先进之处，并把自身推广出去，以使全国的焊接工装夹具企业能够发展壮大。由于技术水平和装备条件等限制，我国焊接工装夹具业还不能完全生产出国内各行业所需的关键配套平台，特别是一些高难度、高要求的焊接工装夹具。要改变目前的这种

20、状况，就必须加大科技投入，建立企业的研发中心并实行产、学、研三结合的研发体制，实现自主创新；必须把环境保护和劳动保障当作一件大事抓紧抓好；必须大力降低能耗和原材料消耗；必须进一步培养焊接工装夹具方面的专业人才，加强职工队伍的技术培训，提高全行职工的技术劳动素质。以上提到的这些限制条件很难在短时间内、在一个个单独企业内部通过一部分人的能力来解决和完成。世界出产研讨协会的计算标明，当时中、小批多种类出产的工件种类已占工件种类总数的85%左右。现代出产需求公司所制作的产种类类常常更新换代，以习惯商场的需求与竞赛。但是,通常公司都仍习惯于许多选用传统的专用夹具,通常在具有中等出产才能的工厂里，约具有数

21、千乃至近万套专用夹具;另一方面,在多种类出产的公司中，每隔34年就要更新5080%左右专用夹具，而夹具的实践磨损量仅为1020%左右。特别是这些年，数控机床、加工中间、成组技能、柔性制作系统（FMS）等新加工技能的运用，对焊接夹具提出了如下新的需求：1）能敏捷而方便地配备新商品的投产，以缩短出产准备周期，下降出产本钱；2）能装夹一组具有类似性特征的工件；3）能适用于精细加工的高精度焊接夹具；4）能适用于各种现代化制作技能的新式焊接夹具；5）选用以液压站等为动力源的高效夹紧设备，以进一步减轻劳动强度和前进劳动出产率；6）前进焊接夹具的规范化程度。1.3发展趋势现代焊接夹具的开展方向现代焊接夹具的

22、开展方向首要表现为规范化、精细化、高效化和柔性化等四个方面。1）规范化焊接夹具的规范化与通用化是彼此联络的两个方面。当时我国已有夹具零件及部件的国家规范：GBT2148T2259-91以及各类通用夹具、组合夹具规范等。焊接夹具的规范化，有利于夹具的商品化出产，有利于缩短出产准备周期，下降出产总本钱。2）精细化跟着机械商品精度的日益前进，必然相应前进了对夹具的精度需求。精细化夹具的布局类型许多，例如用于精细分度的多齿盘，其分度精度可达0.;用于精细车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5um。3）高效化高效化夹具首要用来削减工件加工的根本时刻和辅佐时刻，以前进劳动出产率，减轻工人的劳动强度。常

23、见的高效化夹具有主动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力设备的夹具等。例如，在铳床上运用电动虎钳装夹工件，功率可前进5倍左右；在车床上运用高速三爪自定心卡盘，可确保卡爪在实验转速为9000rmin的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度前进。当时，除了在出产流水线、主动线装备相应的高效、主动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中间上呈现了各种主动装夹工件的夹具以及主动替换夹具的设备，充分发挥了数控机床的功率。4）柔性化焊接夹具的柔性化与机床的柔性化类似，它是指焊接夹具经过调整、组合等方法，以习惯技术可变要素的才能。技术的可变要素首要有：工序特征、出产批量、工件的外形和尺度等。具有柔性化特征的新

24、式夹具种类首要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为习惯现代机械工业多种类、中小批量出产的需求，扩展夹具的柔性化程度，改动专用夹具的不行拆布局为可拆布局，开展可调夹具布局，将是当时夹具开展的首要方向。当前，工程机械正朝着大型化、专业化、智能化开展，焊接构造件什物及外观质量日益变成工程机械最为重要的技术技术水平的象征。与此同时，逐步老练的客户也常将挑剔的眼光放在这些方面，怎么进步焊接构造件的焊接质量和功率变成焊接技术的首要话题。焊接专机是焊接工作进程中使用的专门设备，包括焊接变位设备、焊接操作设备等，它为焊接技术的机械化和自动化开展供给了必要的配备，可完成构造件焊接质量

25、及功率的全面进步，在工程机械职业的使用尤为广泛。工程机械的焊接构造件首要有车架类构造件、转台类构造件及臂架类构造件。跟着工程机械职业竞赛的日益剧烈，大型化、专业化及智能化变成当前工程机械的首要开展方向。这就对工程机械焊接构造件提出了更高的需求，呈现出杂乱多样的焊接特色，首要表现在以下几个方面：（1）大尺度、厚板焊接焊缝多为进步大型工程机械设备的刚性及使用功能，工程机械职业中大尺度、厚板焊接焊缝较多（如起重机单件板长已达15m、最大板厚达80100mm）,这对焊缝成形质量及功率提出了更高的需求。（2）薄板、高强度焊接构造件添加高强度钢材的不断使用为减轻工程机械本身的分量、进步设备功能作出了重要贡

26、献。工程机械的焊接构造件中对薄板、高强度焊接构造件的焊接需求逐步添加（如起重机上使用的板材屈从强度已达1300MPa,未来还会用到1400MPa乃至更高强度需求的资料）。这些资料的焊接性变得越来越差，对焊接技术、焊接操作人员技能、焊接设备可靠性都提出了更高需求。（3）焊缝构造方式多样因为工程机械设备多为重载设备，对焊缝的强度需求较高，如平面I型对接焊缝、对称双方坡口焊缝、T形焊缝及单边坡口焊缝等。（4）双方焊接需求工件变位为进步焊缝的焊接强度，大都要害焊缝选用双方焊接方式进步焊缝的强度。为保证焊缝质量、操控焊接变形，焊接技术进程需求工件频频翻转变位。（5）桁架类焊缝焊接杂乱桁架构造是工程机械职

27、业一种重要的臂架类构造，焊缝多、方位和形状杂乱。这类焊缝的焊接是当前职业需求处理的自动化焊接难题。1.4本课题研究的主要内容在箱体所有的零件中，箱体总成极为重要。箱体总成是否合格就成了一大难题。那么，我们就需要一个焊接工装来对箱体的零件进行定位夹紧。从焊接方面来说，只有保证各零件及组件有正确的相对位置，才能保证焊接出来的箱体符合使用要求。所以如何对箱体总成进行精确的定位焊接就十分重要，要实现精确定位焊接，就要设计出箱体焊接工装。因为焊接工装在结构简单的情况下，可以准确的对箱体的零件进行定位夹紧，还提高了焊接效率。分析研究箱体焊接工装机构，使其能够方便满足设计要求，确定其机械结构形式和运动机理，

28、计算相关的尺寸长度和性能参数。本次设计利用三维软件设计某型箱体焊接夹具模型，主要从以下几个方面进行：1）考虑如何放件取件；2）确定箱体零件的准确位置；3）确定各零部件之间的配合公差；4）定位夹紧元件的设计；5）设计回转机构等；第2章箱体焊接工装原理1 .1箱体组成结构焊接箱体主要由底板和4块侧板组成，其中底板表面设计有安装孔，侧板设计有内孔及螺纹孔，各平面、内孔和螺纹孔需要在焊接完成后进行机加工，首先将4块侧板焊接为一个整体，再将该整体与底板进行焊接。焊接箱体的三维模型如图2-1所示。图2-1箱体结构示意图2 .2箱体焊接工装分类焊接箱体广泛应用于加工中，箱体生产制造业也逐渐形成一定的规模。它

29、的产品质量不容忽视，特别是箱体的焊接质量直接影响着整机质量，在批量生产过程中，必须由焊接工装来保证其焊接质量。目前常见的焊接工装形式可以归纳为弯板式、整体式、整体翻转式。焊接工装夹具的主要功能是保证焊接件的尺寸及减少焊接变形。因此，重要的是要准确地知道焊接变形的特点，会如何变，向哪变，变多少，这都要能正确地进行定性和定量。焊接不变形是不可能的，掌握好上述的要点后，就可以合理的进行焊接工装夹具的设计了。设计时会遇到的问题主要有：1、焊好后，尺寸不对了，因为焊接时大多是收缩变形，必须在收缩的方向留有合适的余量。2、焊好后，工件拿不出来了，这也是焊接时的收缩变形引起的，所以要合理地安排拆模的方式。3

30、、焊完后，还是变开很大，要重新处理。这是夹具设计的刚性不足。工装本身就已经变形了。4、如果知道变形是工装本身克服不了时，要考虑用反变形的办法安排工装夹具的定型定位。2.3现有箱体焊接工装存在的问题现有工装在进行箱体焊接时主要存在以下问题：1 .拼焊前需对待焊部位进行标记，操作不够方便；2 .拼焊时需一手手持待焊侧板，一手手持焊枪对待焊部位进行点焊，焊接精度与焊接质量难以保证；3 .由于焊接高度与焊件重量的限制，无法在工装中完成4块侧板和底板的拼焊与施焊。以上问题导致箱体的生产效率低，焊接劳动强度大，焊接精度与焊接质量难以保证。2. 4本次设计的箱体焊接工装原理为解决现有技术中的上述问题，本设计

31、提供了一种箱体焊接工装，可快速进行侧板的定位安装，并在工装中完成箱体的侧板和底板的焊接工作，有利于提高生产效率，降低劳动强度，提高焊接精度以及焊接质量。本次设计的箱体结构简图如图2-2所示。图2-2箱体焊接工装结构示意图本设计的箱体原理如下:箱体焊接工装主要设计了两套定位机构，底板定位元件为垫板和三个挡块，其中垫板限制3个自由度，其中2个挡块限制2个自由度，剩余1个挡块限制1个自由度，底板的6个自由度都被限制，为完全定位；4块侧板（已焊接）定位机构为3个支承钉，另外底板上平面作为主要定位基准,与4块侧板焊接件接触,限制侧板焊接件3个自由度，其中两个支承钉限制侧板焊接件2个自由度，剩余1个支承钉

32、限制侧板焊接件1个自由度，焊接侧板的6个自由度都被限制，同样为完全定位。待底板和侧板焊接件完成定位后，夹紧工件，激光焊进行点焊。本次设计的箱体焊接夹具相比传统焊接工装优势：第一，实现了待焊底板和侧板焊接件的自动定位；第二，无需手持待焊侧板焊接件和底板进行拼焊；第三，可在工装中完成底板与焊接侧板的电焊工作；因此，本设计工装不仅降低了劳动强度，提高了焊接精度以及焊接质量，还提高了生产效率。所设计箱体焊接工装零部件明细如下：I-垫板、2-支撑钉、3-压板、4-挡块、5-压紧杆、6-油缸、7-平台、8-底板、9-把手、IO-支柱。第3章箱体焊接工装的设计3.1 分析箱体需焊接零件箱体与焊接工装的准确位

33、置如图3-1所示图3-1箱体在焊接工装中的位置分析图2-1箱体三维数据模型，箱体中需要焊接的零件有：1 .底板（1块）2 .侧板1（2块）3 .侧板2（2块）3. 2设计底板定位夹紧机构底板为Q235钢板裁剪而成，其结构如图3-2所示，在上箱体焊接工装之前,底板没有进行机械加工，故可以选择底板平面和两个侧面为定位基准，底板定位机构如图3-3所示。图3-2底板定位夹紧示意图由图3-2所示，底板平面与垫板接触，配合3个挡块限制自由度。图3-3底板夹紧结构示意图其中夹紧力由液压缸提供，两侧液压缸夹紧机构同时完成夹紧动作。3. 3设计侧板焊接件定位夹紧机构箱体侧板焊接件为4块侧板,在上本焊接工装之前已

34、经4块侧板焊接在一起,并选择液压油缸对侧板焊接件进行夹紧，具体定位方案如图3-7所示。其中底板定位块的尺寸图如图3-8所示。图3-4侧板焊接件定位夹紧示意图3. 4螺钉强度校核分析整个焊接工装旋转连接部分，其中最危险的地方是支柱与平台螺栓连接之处特别是在夹紧油缸活塞杆轴线方向，受力简图如图3-4所示（预估焊接时螺栓受力100OON）图3-5螺钉受力示意图校核过程如下：旋转轴受力截面面积11314A=-d2=502=1962.5mn244则螺钉受力截面剪切应力Y=100O2A1962.5=5.1MPa旋转轴剪切强度条件为许用剪切应力t旦S取安全系数邑=12,查的螺钉屈服极限a=64OMPa,则卜

35、=%=53.33PaSr12则有TT故剪切应力校核安全3.5液压缸的选型3.6.1液压缸的常见技术参数(1)液压缸的理论输出力普通双作用单活塞杆液压推力计算如下：理论推力(活塞杆伸出)FtI=AP(2-1)理论拉力(活塞杆缩回)Ft?=AP(2-2)式中1、Ft2液压缸理论输出力(N)4、4无杆腔、有杆腔活塞面积(m2)P液压缸工作压力(Pa)11(2)液压缸负载率4液压缸速度小于100nms负载率小于65%液压缸速度在100到500nms之间，负载率小于50%液压缸速度大于500nms时，负载率小于30%从而表明；液压缸的速度转的越快负载率越小3. 6.2液压缸选型计算液压缸选型步骤：已知设

36、备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压P、流量Q及其工况需要液压缸对负载输出力的作用方式（推、拉、既推又拉）和相应力（推力FK拉力F2、推力Fl和拉力F2）的大小（应考虑负载可能存在的额外阻力）。针对负载输出力的三种不同作用方式，其缸径/杆径的初选方法如下：（1）输出力的作用方式为推力Fl的工况：初定缸径D：由条件给定的系统油压P（注意系统的流道压力损失），满足推力Fl的要求对缸径D进行理论计算，参选标准缸径系列圆整后初定缸径D；初定杆径d：由条件给定的输出力的作用方式为推力Fl的工况，选择原则要求杆径在速比L462（速比：液压缸活塞腔有效作用面积与活塞杆腔有效作用面积之比）之间，具体需结合

37、液压缸回油背压、活塞杆的受压稳定性等因素，参照相应的液压缸系列速比标准进行杆径d的选择。（2）输出力的作用方式为拉力F2的工况：假定缸径D,由条件给定的系统油压P（注意系统的沿程压力损失），满足拉力F2的要求对杆径d进行理论计算，参选标准杆径系列后初定杆径d,再对初定杆径d进行相关强度校验后确定。（3）输出力的作用方式为推力Fl和拉力F2的工况：参照以上（1）、（2）两种方式对缸径D和杆径d进行比较计算，并参照液压缸缸径、杆径标准系列进行选择。已知设备或装置需要液压缸对负载输出力的作用方式（推、拉、既推又拉）和相应力（推力FK拉力F2、推力Fl和拉力F2）大小（应考虑负载可能存在的额外阻力）。

38、但其设备或装置液压系统控制回路供给液压缸的油压P、流量Q等参数未知，针对负载输出力的三种不同作用方式，其缸径/杆径的初选方法如下：（1）根据本设备或装置的行业规范或特点，确定液压系统的额定压力P;专用设备或装置液压系统的额定压力由具体工况定，一般建议在中低压或中高压中进行选择。（2）根据本设备或装置的作业特点，明确液压缸的工作速度要求。（3）参照“条件一”缸径/杆径的初选方法进行选择。根据焊接工装设计经验，夹紧力F11000W1牛顿（N）=O.225磅力（1妙）=0.102千克力Qkgf）即1依/=9.8IN所以液压缸力尸981ON液压缸夹持力计算公式如下D2-p-=F得到液压缸径的计算公式如

39、下=47.2mmI4FI4x9810pV73.140.8其中：D油缸径，此处圆整为50mmP油压压力，此处取夕=7PaB液压缸负载率，此处取，=0.8F焊接夹具中液压缸一般应达到的夹持力，此处取JF=100o左/=9810N02HSG系列液压缸（04O08O）尺寸表以及液压缸参数如表3-1和图3-13所示：图3-7液压油缸示意图表3-1液压油缸参数表属性名称属性值型号双作用单杆活塞式缸盖结构螺纹设计序号Ol缸径（mm）50mm活塞杆直径（mm）25mm速比1.33稳定压力IOMP缸头缸筒连接方式尾部安装根据上式计算缸径r=5077选择HSGL（H5025C11105型号液压油缸。第4章具体操作

40、步骤4.1 焊接工装操作步骤依次将底板和侧板焊接件放在焊接工装中的正确位置中，底板平面与平台面接触，侧面与2个挡块接触，与之垂直的侧面与剩余的挡块接触，完成底板的定位，气动液压油，左右两侧的油缸同时完成底板的夹紧动作；侧板焊接件端面与底板平面接触，侧面与2个支承钉接触，与之垂直的另一个侧面与剩余的1个支承钉接触，气动上部油缸，推动压紧杆带动压板将箱体夹紧。4.2 焊接变形及箱体焊接前后尺寸对比钢构件在未受荷载前，由于施焊激光高温引起的变形为焊接变形。包括缩短、角度改变、弯曲变形等。焊接变形对结构安装精度有很大影响，过大的变形将显著降低结构的承载能力;对所有熔化式焊接，在焊缝及其热影响区都存在较

41、大的残余应力，残余应力的存在会导致焊接构件的变形、开裂并降低其承载力；同时，在焊缝的焊趾部位还存在凹坑、余高、咬边造成的应力集中；而焊趾处的熔渣缺陷、微裂纹又形成了裂纹的提前萌生源。由于受残余拉应力、应力集中和裂纹萌生源的影响，焊接接头的疲劳寿命大大降低。残余应力都集中在焊缝附近，当焊接残余应力与承载的工作应力叠加，其数值超过材料的屈服极限时，工件就会在焊缝附近产生焊接变形，断裂等现象。研究残余应力的影响不仅考虑其数值的大小，而残余应力的方向也是重要因素，用盲孔法残余应力检测仪可以对焊接残余应力值的大小和方向进行测量。在分析残余应力的影响时，即使焊接构件的残余应力值远远低于其材料的屈服极限，但

42、如果存在严重的应力集中，那么焊接构件在其运输和使用过程中也会因残余应力的释放而发生永久性的塑性变形。表4-1为箱体焊接前后尺寸对比表4-1箱体各组成部件图纸尺寸与实测尺寸（焊前）对比名称高度长度宽度图纸尺寸260mm230mm230mm实测尺寸260.2-260.3mm230.2-230.3mm230.2-230.3mm误差O.1%O.2%1%箱体的底板和侧板，在焊接后都存在变形。由于焊接后需要进行机械加工，所以该变形对于箱体的使用没有影响。对于焊接变形，可以从以下几个方面去实施。1 .采用逆向分段焊接逆向分段焊接技术是指总焊接方向从左到右，而分段焊方向每段从右到左。每个焊段分割进行，受热部分

43、膨胀，分段从A端焊向B端。但是，膨胀逆向沿着两块钢板的外沿CD扩散。这种分段焊接取决于第一焊段的设置。好的焊缝分段焊接因前一焊段的刚性约束使其膨胀非常小。逆向分段焊接技术的在自动焊接中的应用受到制约。/)图4-1分段焊接示意图2 .反变形技术焊接前使零件预先向焊接变形的相反方向弯曲或倾斜放置（仰焊或立焊除外），见图4-2o反变形的预置量需经过试验确定。预弯、预置或预拱焊接零件（见图11）是利用反向机械力，抵消焊接应力的一种简单方法。当工件预置时，产生使工件与焊缝收缩应力相反的变形。焊前的预置变形与焊后变形相互抵消，使焊接工件成为理想平面。图4-2焊接反变形示意图另一个常用的平衡收缩力的方法是将

44、同样的焊接工件相对放置，并将其夹紧。预弯也可采用此种方法，在夹紧前，将楔子放置在工件的适当位置。特殊的重型焊接工件由于自身刚性或零件相互位置能产生所需的平衡力，如没有产生这些平衡力，就需利用其他方法来平衡焊接材料的收缩力，以达到相互抵消的目的。平衡力可以是其他收缩力、利用工装夹具形成机械约束力、部件装焊顺序排列的约束力、重力形成的约束力。3 .焊接顺序根据工件的结构形式确定合理的组装顺序，使工件结构在同一位置收缩。在工件中和轴处开双面坡口，采用多层焊接，并确定双面焊接顺序。在角焊缝中采用间断焊接，第1道焊接中的收缩由第2道焊接中的收缩平衡。工装夹具可在所需的位置固定工件，增加刚性，减小焊接变形

45、。这一方式广泛用于小工件或小型组件的焊接，由于增大了焊接应力，只适用于塑性较好的低碳钢结构。4 .焊后去除收缩力敲击是抵消焊缝收缩力的一种方法，如同焊缝冷却。敲击将使焊缝延伸，变得更薄，从而消除应力（弹性变形）。但是，使用这种方法必须注意，焊缝根部不能敲击，敲击时可能产生裂纹。通常，敲击也不能用在盖面焊道上。因为，盖面层可能有焊缝裂纹，影响焊缝检测，产生硬化效果。所以，技术的利用是有限的，甚至有实例要求在焊道敲击中仅在多层焊道内（打底焊和盖面焊除外）敲击以解决变形或裂纹问题。热处理也是去除收缩力的方法之一,控制工件的高温和冷却；有时同样工件背靠背夹装、焊接，以这种校直条件来消除应力，使工件残余

46、应力最小。5 .减少焊接时间焊接时产生受热和冷却，传输热量时也需要时间。因此，时间因素也影响变形。通常，希望体积大的工件受热膨胀之前，焊接尽快完成。焊接工艺，如焊条的类型和尺寸、焊接电流、焊接速度等影响焊接工件收缩和变形的程度。机械化焊接设备的使用减少了焊接时间和受热引起的变形量。为了减少焊接变形和残余应力的影响，设计和焊装工件时应注意以下几点：（1）不进行过量焊接；（2）控制好工件的定位；（3）尽可能采用间断焊接，但应满足设计要求；（4）尽可能采用小的焊脚尺寸；（5）对于开坡口焊接，应使接头的焊接量最小，并考虑双边坡口替代单边坡口接头；（6）尽可能采用多层多焊道焊替代单层双边焊交替焊接。在工

47、件中和轴处开双面坡口焊接，采用多层焊，并确定双面焊接顺序；（7）采用多层少焊道焊接；（8）采用低热输入焊接工艺，意味着较高的熔敷率和较快的焊接速度；（9）采用变位机使工件处于船形焊位置。船形焊位置可使用大直径的焊丝和高熔敷率的焊接工艺；（10）尽可能在工件的中和轴设置焊缝，并对称施焊；（U）尽可能地通过焊接顺序和焊接定位使焊接热量均匀扩散；（12）向工件的无约束方向焊接；（13）使用夹具、工装和定位板进行调整、定位。（14）向收缩的相反方向预弯工件或预置焊缝接头。（15）按序列分件焊装和总焊装，可使焊接围绕中和轴一直保持平衡。6 .3焊接参数1、功率密度功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在104106W/Cm2。2、激光脉冲波形激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，