焊接工装夹具设计及应用（第3版）

内容系统全面，技术新，资料全；结合焊接生产实例进行分析，便于学生理解，学会举一反三，增强工程意识。

 

本书内容包括焊件的定位原理及定位器设计；焊接工装夹具特点及作用；焊接工装夹具的动力装置；焊接工装夹具的设计方法；焊接变位机械，包括焊件变位机械、焊机变位机械、焊工变位机械的特点及应用；焊接机器人与焊件变位机械的特点、精度及控制要求等；典型焊接工装夹具应用实例，包括汽车装焊夹具、自动化焊接工装等。本书注重内容的系统性和科学性，在重点介绍基本原理的同时，突出实用性；对应用于焊接生产中的工装夹具实例进行分析，便于学生联系实际，举一反三，增强工程意识；采用现行国家标准和行业标准；每章末列有习题与思考题。

第3版内容反映了当前焊接工装夹具及其他一些装备的应用现状。增补了机器人焊接工作站及典型工件的工装夹具设计过程、工装夹具防错介绍，还有工装夹具的设计管理、使用管理及维护保养。对机器人目前国内外发展情况作了补充，增加了点焊机器人基本知识等内容。

本书可作为高等工科院校焊接技术与工程专业、材料成形及控制工程专业的教材和专业课程设计、毕业设计参考书，也可供有关专业师生和从事焊接工装夹具设计的工程技术人员、管理人员和操作人员参考使用。

 

绪论

一、焊接机械装备的作用与分类1

二、焊接工装的作用2

三、焊接工装的特点2

四、焊接机械装备的设计原则和应注意的问题3

五、焊接工装与焊接生产过程低成本机械化和自动化5

章焊件的定位原理及定位器设计

节焊件的定位原则10

一、六点定则原理10

二、焊件在夹具中的定位方法12

三、N-2-1定位原理12

第二节定位方法及定位器与夹具体14

一、基准的概念及分类14

二、定位基准的选择原则14

三、平面定位15四、圆孔定位17

五、外圆柱面定位17

六、组合表面定位20

七、型面定位20

八、定位器21

九、夹具体24

第三节焊接工装夹具定位方案的设计方法及步骤26

一、定位基准的确定26

二、定位器结构及布局的确定27

三、定位原理的应用27

四、确定定位器的材料及技术要求28

习题与思考题29

第二章焊接工装夹具的结构分析

节对夹紧装置的基本要求31

一、夹紧装置的组成31

二、夹紧装置的分类31

三、夹紧装置的基本要求31

四、夹紧装置的设计原则32

第二节焊件所需夹紧力的确定32

一、板材焊接时夹紧力的确定32

二、梁式构件焊接时所需夹紧力的确定38

三、定位及夹紧符号的标注42

第三节手动夹紧机构44

一、手动夹紧机构的分类及特点44

二、楔块夹紧机构51

三、螺旋夹紧机构54

四、圆偏心夹紧机构56

五、弹簧夹紧机构62

第四节复合夹紧机构63

一、杠杆夹紧机构63

二、杠杆-铰链夹紧机构64

三、偏心轮-杠杆夹紧机构75

第五节柔性夹紧机构78

一、柔性夹具78

二、组合夹具79

三、专用夹具84

四、焊接专用组合夹具实例分析85

习题与思考题96

第三章焊接工装夹具的动力装置

节气压传动装置98

一、气压传动装置的特点98

二、气缸的类型、出力计算及安装方式99

第二节液压传动装置104

一、液压传动装置的特点104

二、液压缸的类型、出力计算及安装方式105

第三节气动和液压传动装置的选择109

第四节磁力、真空夹紧装置110

一、磁力夹紧装置110

二、真空夹紧装置112

第五节电动夹紧装置113

习题与思考题117

第四章焊接工装夹具的设计方法

节焊接工装夹具的设计原则119

一、工艺性原则119

二、经济性原则120

三、可靠性原则120

四、艺术性原则121

第二节焊接工装夹具的设计步骤与内容122

一、焊接工装夹具的设计步骤122

二、装配及焊接夹具的设计内容124

三、焊接工装夹具的设计通则126

第三节焊接工作站及工装夹具的设计和使用127

一、前副车架焊接工作站简介127

二、摩托车车架焊接工序及工装夹具设计133

三、焊接工装防错140

四、焊接工装设计管理150

五、焊接工装夹具的使用要求151

六、焊接工装夹具的检修及使用管理151

习题与思考题152

第五章焊接变位机械

节概述154

一、焊接变位机械的分类154

二、焊接变位机械应具备的性能154

第二节焊件变位机械155

一、焊接变位机155

二、焊接滚轮架169

三、焊接翻转机187

四、焊接回转台192

第三节焊机变位机械194

一、焊接操作机194

二、电渣焊立架206

第四节焊工变位机械208

一、焊工升降台的分类与结构208

二、焊工升降台的驱动及主要参数214

习题与思考题215

第六章焊接机器人及其机械装备

节焊接机器人217

一、焊接机器人概述217

二、弧焊机器人的组成及腕、臂部的传动控制特征222

三、点焊机器人227

四、采用焊接机器人的注意事项230

五、焊接机器人专用夹具的设计232

第二节焊接机器人用的焊件变位机械233

一、焊件变位机械与焊接机器人的运动配合及精度233

二、焊接机器人用焊件变位机械的结构及传动234

三、弧焊机器人焊接工装夹具的特点与设计原则238

四、焊接机器人工作站应用240

习题与思考题243

第七章焊接工装夹具实例

节汽车装焊夹具245

一、汽车装焊夹具的特点245

二、车门装焊夹具245

三、车身装焊夹具251

四、微型汽车车身制造焊接工艺中需注意的问题255

第二节自动化焊接工装255

一、汽车消声器纵缝自动化焊接工装255

二、马鞍埋弧自动焊机256

三、全位置管道自动焊机258

习题与思考题259

附录

附录1焊接夹具精度要求261

附录2GB/T 198042005/ISO 13920：1996焊接结构的一般尺寸公差和形位公差261

参考文献

 

焊接工装夹具就是将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2/3以上的时间是用于备料、装配及其他辅助的工作，极大地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装备。

众所周知，焊接加工要求焊工具有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平，同时焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射性大的工作。工业机器人的出现使人们自然而然想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以改善焊接质量和提高焊接效率。目前用得多的是模仿人手臂功能的多关节式机器人，可以使焊枪的空间和姿态调至任意状态，以满足不同位置及不同接头形式的焊接需要。

焊接变位机械是通过改变焊件、焊机或焊工空间位置来实现机械化、自动化焊接的各种机械装置。焊件变位机械包括焊接变位机、滚轮架、回转台和翻转机等，焊机变位装置包括焊接操作机、电渣焊立架等，工业机器人可以认为是特殊的焊接操作机。焊工升降台是改变工人空间操作位置的机械装置。以上装置可以大大减轻工人劳动强度，提高工作效率，但是这些装备必须借助于焊接工装夹具才能实现正常的生产，否则仅靠人力是无法完成工件装夹工作的。

为配合焊工、焊接变位机械或机器人能够进行快速高质量的焊接，需要提供优质可靠的焊接工装夹具。工装夹具的合理设计、正确定位及可靠夹紧已成为进行零部件焊接的先决条件。未来的焊接工装夹具正朝着高效、系统、自动化、环保、智能化方向发展，而如何快速、科学、正确而经济地设计这些装备，也是不少企业面临的一个难题。

《焊接工装夹具设计及应用》自出版以来，颇受广大读者的认同与欢迎。随着焊接技术的飞速发展，特别是智能制造等工业技术的出现，使该书有些内容无法适应当前社会的需要。这些年来，国内外的焊接工装夹具发展较快，特别是随着时代的变化、应用型教育的突出，促使本书要进行修订，以适应与时俱进的要求。

《焊接工装夹具设计及应用》第3版内容反映了当前焊接工装夹具及其他一些装备的应用现状，在第2版的基础上增加了一些新内容，例如增加了机器人焊接工作站及典型工件的工装夹具设计过程、工装夹具防错介绍，还有工装夹具的设计管理、使用管理及维护保养；对机器人目前国内外发展情况作了补充，增加了点焊机器人基本知识。但从实际要求看，仍存在许多没有回答的问题和欠缺，需待新的研究展开，并取得一定成果后再行增补。

本书可作为高等工科院校焊接技术与工程专业、材料成形及控制工程专业的教材和专业课程设计、毕业设计参考书，也可供有关专业师生和从事焊接工装夹具设计的工程技术人员、管理人员和操作人员参考使用。

在此向所援引文献的各位作者和工装案例提供者（易平军、段云伦、邓宏胜、周洪、黄尧、康洽惠、曾鸿波、邬波涛等）表示诚挚的谢意，这些文献及案例充实了本书的内容，有助于修订工作，对焊接工装夹具设计技术的发展起到推动作用。

限于笔者水平，错漏之处在所难免，欢迎读者不吝指正。

编者