【正文】 工藝方法的確定 部件的焊接工藝分析該組件的焊接結(jié)構(gòu)，尺寸不大，零件數(shù)量也不多，而且組焊各零件時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生干涉，故設(shè)計(jì)時(shí)可考慮將其放在同一夾具中裝配好，然后進(jìn)行組焊。其對(duì)焊接夾具設(shè)計(jì)來說，有以下特點(diǎn)：（1） 、結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，三維造型困難座椅懸架基座主要由薄板沖壓件裝焊而成的構(gòu)件，為了造型美觀和整體具有一定的強(qiáng)度，往往通過形變強(qiáng)化來增加其強(qiáng)度，所以結(jié)構(gòu)形狀較為復(fù)雜。（2）外殼的內(nèi)側(cè)邊與底座之間有 3 處角焊縫,1 處對(duì)接焊縫?！?。焊接部件的工藝分析一般包括對(duì)部件產(chǎn)品圖中重要的技術(shù)要點(diǎn)分析以及零部件的結(jié)構(gòu)分析。裝焊生產(chǎn)的效率和質(zhì)量直接受夾具設(shè)上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)3計(jì)的好壞的影響，而其設(shè)計(jì)又與眾多因素有關(guān)，所以本文研究的主要內(nèi)容就是在給出的各種約束和要求下，利用 SOLIDWORKS 進(jìn)行三維建模并虛擬裝配，設(shè)計(jì)一套滿足產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求和圖紙要求的夾具，并盡量使其性價(jià)比最高。叉車座椅懸架基座是由具有復(fù)雜型面的零件組成，它由薄板沖壓后，通過裝焊而構(gòu)成一個(gè)焊接組件。（2）采用了裝焊夾具，裝配和焊接可以在同一工位上完成，可減少制造工序，提高生產(chǎn)效率。而用來裝夾其零件的夾具稱為裝焊夾具。 圖 11 叉車座椅上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)2 焊接夾具發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)焊接夾具的研究都還局限于焊裝夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、加工、焊裝夾具的通用性和可重組性等方面。叉車是一種能把水平運(yùn)輸和垂直升降有效結(jié)合的裝卸機(jī)械，是實(shí)現(xiàn)物流機(jī)械化作業(yè)的重要設(shè)備，具有通用性強(qiáng)、操作使用方便、工作效率高等特點(diǎn)，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，各行各業(yè)對(duì)叉車的需求量都在不斷增加,今后幾年，隨著國(guó)內(nèi)大型叉車合資企業(yè)的投產(chǎn)，我國(guó)的叉車市場(chǎng)將擁有非常廣闊的發(fā)展前景。叉車座椅的懸架基座主要由薄板沖壓后的零件組焊而成，精度要求不高，中等批量。若在上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文審查小組復(fù)審中，發(fā)現(xiàn)本文有抄襲，一切后果均由本人承擔(dān)（包括接受畢業(yè)論文成績(jī)不及格、繳納畢業(yè)論文重新學(xué)習(xí)費(fèi)、不能按時(shí)獲得畢業(yè)證書等） ，與畢業(yè)論文指導(dǎo)老師無關(guān)。對(duì)本文研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人與集體均已在文中作了明確標(biāo)明。除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，本文不包含其他人或其它機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。本人授權(quán)上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院可以將此文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本文。焊接夾具操作簡(jiǎn)便、不用測(cè)量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置，從而保證了裝配精度，加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程，同時(shí)由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，所以可提高焊件的互換性能，焊件上的配合孔、配合槽等機(jī)械加工要素可由原來的先焊接后加工改為先加工后焊接，從而避免了大型焊件焊后加工所帶來的困難，有利于縮短焊件的生產(chǎn)周期，提高焊接生產(chǎn)率。國(guó)家的“十一五”規(guī)劃中明確提到要大力發(fā)展物流業(yè)，伴隨著電子商務(wù)、信息技術(shù)、電子書籍、供應(yīng)鏈的迅速發(fā)展，物流業(yè)也正行駛在發(fā)展的快車道上。目前，我公司暫時(shí)依賴以前老師傅手工臨時(shí)組焊的簡(jiǎn)單夾具來定位焊接，對(duì)焊工的技術(shù)水平要求高，而且勞動(dòng)強(qiáng)度也大，隨著公司業(yè)務(wù)的發(fā)展，訂單數(shù)量的不斷增加，這種生產(chǎn)模式已經(jīng)不能適應(yīng)企業(yè)的成長(zhǎng)，為此，急需開發(fā)一套專用的焊接夾具來滿足生產(chǎn)要求。 裝焊夾具概述 裝焊夾具的定義及組成將零件按一定順序放入夾具內(nèi)定位夾緊，使各零件間保持正確的相對(duì)位置關(guān)系后，進(jìn)行焊接的過程稱為裝焊過程。 裝焊夾具的作用（1）采用了裝焊夾具，零件可以通過定位銷、定位塊等快速定位，可以不用測(cè)量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置，加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程。并對(duì)夾具的設(shè)計(jì)作了深入地分析。而焊裝夾具的設(shè)計(jì)需要考慮沖壓件的結(jié)構(gòu)特性、焊接的先后順序、焊點(diǎn)的位置分布以及焊接工藝性等，它是以座椅懸架基座產(chǎn)品圖紙為主要依據(jù)的。上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)4第二章 叉車座椅懸架基座焊接的工藝分析焊接部件的工藝性的好壞直接影響焊接的設(shè)計(jì)以及后續(xù)焊接的可行性及經(jīng)濟(jì)性，所以焊接部件的工藝分析尤為必要。 焊接部件的重要技術(shù)要點(diǎn)分析 尺寸公差和形位公差要求(1) 阻尼器安裝支架圓孔與底座方孔距離為 ”177。上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)5 焊接要求分析 （1）U 型支架側(cè)邊與底座之間有兩處角焊縫。 零部件的結(jié)構(gòu)分析叉車懸架基座由底座、外殼、支架等零件組成，其底座和外殼的鋼板厚均為 3mm，都為薄板件。組件中各個(gè)零件的三維圖如圖 所示?，F(xiàn)主要考慮材料的焊接性、零件厚度和各種焊接方法的適用范圍三方面考慮。在幾種焊接方法中，就單件、小批量而言，手工電弧焊成本較低。該組件的金屬材料碳含量普遍都小于%，屬于低碳鋼，焊接性良好，焊前不需預(yù)熱。此組件在生產(chǎn)中采用焊接夾具強(qiáng)行固定，由于外殼背面與底座焊接時(shí)懸空，局部受熱集中，產(chǎn)生的焊接應(yīng)力也大，變形嚴(yán)重，故在背側(cè)設(shè)置銅板導(dǎo)熱以帶走一部分熱量并控制其變形程度。因此手弧焊適用于焊接單件或小批量產(chǎn)品。CO2 氣體保護(hù)焊由于使用較大的電流密度，因此熔深比手弧焊深，同時(shí)焊絲熔化快，不用清上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)8理焊渣等特點(diǎn)，鑒于該組件的批量、廠內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備以及產(chǎn)品要求，適宜選擇半自動(dòng) C02 氣體保護(hù)焊。生產(chǎn)綱領(lǐng)：2 萬臺(tái)/年生產(chǎn)節(jié)拍： T=11 分/臺(tái)（T=246 天*2 班*8 小時(shí)*60 分 /20220 輛*≈11 min）生產(chǎn)節(jié)拍：T=夾具動(dòng)作時(shí)間+裝配時(shí)間+焊接時(shí)間+搬運(yùn)時(shí)間+包裝時(shí)間由上我們可以看出生產(chǎn)節(jié)拍主要由生產(chǎn)綱領(lǐng)決定，而生產(chǎn)綱領(lǐng)又與夾具的自動(dòng)化程度有很大關(guān)聯(lián)。避免基準(zhǔn)傳遞紊亂，從而減少累積誤差和人為疏忽，保證生產(chǎn)出符合產(chǎn)品要求的具有互換性的焊接總成。如果需要選擇面做定位基準(zhǔn)時(shí)，盡量選擇平面，避免選擇曲面。（4）定位點(diǎn)的位置的確定首先將定位基準(zhǔn)的孔和型面確定為定位點(diǎn)；其次將兩個(gè)制件搭接處需要焊接的部位確定為定位點(diǎn)；另外將易變形處確定為定位點(diǎn)支撐。避免在懸空處布置夾緊機(jī)構(gòu)，與支撐點(diǎn)形成力偶，破壞原有的定位關(guān)系。夾緊力過大或過小都將影響組件焊后的尺寸精度。松開時(shí)活動(dòng)自如、力量均勻。 夾具體設(shè)計(jì)原則1）夾具體是夾具的基礎(chǔ)部件也是重要的測(cè)量基準(zhǔn)，所以在夾具體工作臺(tái)面上應(yīng)加工有若干根縱橫相交的基準(zhǔn)線，且基準(zhǔn)線與基準(zhǔn)線之間要有形位公差的要求。所以夾具體必須要能在承受外力的情況下，不發(fā)生移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和變形。6）如果夾具體采用鑄造方式，其不得有砂眼、氣孔、裂紋以及削弱夾具體強(qiáng)度的其他缺陷，且鑄件上表面應(yīng)光滑平整。當(dāng)需要組上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)11成特定的功能部件時(shí)，只需要選用若干通用部件任意搭配組合即可。對(duì)于未提供任務(wù)書的，以焊接總裝圖為依據(jù)設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)方案確定后，夾具的整個(gè)結(jié)構(gòu)就可以確定下來，接下來就可以對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和選型了。6）了解人體工程學(xué)，使設(shè)計(jì)的夾具在操作時(shí)能符合人體工程的規(guī)律，以達(dá)到減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高其舒適性。方案設(shè)計(jì) 在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)是需要確定以下幾個(gè)方面：1）根據(jù)現(xiàn)有條件，是采用自動(dòng)化、半自動(dòng)化還是純手動(dòng)夾具。5）初步確定夾具的主要零部件的基本參數(shù)和相關(guān)的技術(shù)性能，如定位元件的材料、夾具體的承載力、夾鉗的夾緊力大小及調(diào)節(jié)范圍、動(dòng)作頻率、夾具的總體尺寸等。繪制裝焊工裝總圖與一般機(jī)械制圖略有差異，需要把被焊接件的輪廓用黑色雙點(diǎn)劃線畫出。在總裝配圖上要標(biāo)注總體尺寸、配合尺寸、位置精度要求以及技術(shù)說明。圖 31 固定式夾具體上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)13圖 32 移動(dòng)式夾具體圖 33 擺動(dòng)式夾具體圖 34 水平旋轉(zhuǎn)式夾具體圖 35 垂直旋轉(zhuǎn)式夾具體上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)14圖 36 組合式夾具體考慮到該組件沒有特殊焊接位置要求的分裝夾具和有自動(dòng)輸送裝置的全自動(dòng)或半自動(dòng)生成線上的夾具，故該組件采用常用的固定式夾具體，其三維圖如下圖 37 所示。（2） 、以工件圓孔內(nèi)圓柱面為基準(zhǔn)定位時(shí)常采用定位銷。考慮到底座為薄板類零件，在底座左右折彎部位布置六個(gè)輔助定位塊 2 如圖 38 所示，兩個(gè)短定位塊分別限制了三個(gè)自由度，分別是繞 X 軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng) ，繞 Y 軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng) ，以及 Z上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)15方向的移動(dòng) Z。同理左側(cè)兩個(gè)短圓柱銷也限制了三個(gè)自由度。U 型支架采用一面兩孔的定位方式如圖 313，定位元件共用底座定位的兩短圓柱定位銷。圖 314 臺(tái)階銷定位阻尼器安裝支架的定位有兩種方案：定位孔定位面臺(tái)階平面 外圓柱面水平推肘水平推肘限位基準(zhǔn)軸XVYZXV上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)17方案一 可以用一面兩孔定位如圖 315，定位可靠，但焊接后整體組件無法取出，必須首先讓定位銷先退出才可以，操作較為繁瑣，如果采用這種定位方式，則必須使用伸縮型活動(dòng)定位銷。 圖 319 底座與外殼焊接易變形處 圖 320 外殼背側(cè)銅墊板支撐為了使外殼的凸緣能很好的和底座接觸，在背側(cè)增加彈性輔助支撐，該輔助支撐由彈簧、止付螺絲、等高螺絲、安裝塊以及斜塊組成，通過調(diào)節(jié)止付螺絲的旋入量來調(diào)節(jié)彈簧力的大小從而調(diào)節(jié)其對(duì)外殼側(cè)邊支撐力的大小。氣動(dòng)式夾緊器如圖 323 為氣缸和夾鉗的組合，已形成一定的標(biāo)準(zhǔn)，在使用時(shí)選用即可。當(dāng)不能直接夾緊時(shí)，可以采用間接夾緊但應(yīng)設(shè)置限位和調(diào)整機(jī)構(gòu)如圖 327。當(dāng)夾緊角度超過 5 度，橫向擺動(dòng)超過 時(shí)，應(yīng)為夾緊器設(shè)置限位機(jī)構(gòu)，以防止其擺動(dòng)如圖 330。表 31 焊接夾具的夾緊力和板件厚度的參考值 板件的厚度（mm） 夾緊力（N）200 250 300 350 400 500 550 550非精確值對(duì)于手動(dòng)式四連桿的鉸鏈夾緊器可按下圖 332 所示的公式計(jì)算夾緊力，圖 332 手動(dòng)式四連桿夾緊力計(jì)算公式其中,F 為手的作用力（一般按 80N~100N 考慮） ，G 為夾緊力， β 為摩擦角，α 角在夾緊時(shí)一般應(yīng)調(diào)在 5186。但是現(xiàn)在市場(chǎng)上買到的夾鉗在目錄中都已注明了相應(yīng)夾緊力的大小，不必進(jìn)行計(jì)算，故直接選用即可。如下圖 334。將外殼的凸緣插入底座的腰形孔中，臺(tái)階銷插入外殼相應(yīng)的孔中，壓緊安裝在補(bǔ)高臺(tái)上的兩快速夾鉗。圖 336 裝焊方案經(jīng)過對(duì)比分析，該裝焊夾具采用固定式夾具體，在夾具體上安裝有補(bǔ)高臺(tái)、定位塊、輔助支撐塊、夾鉗安裝塊、在補(bǔ)高臺(tái)上安裝有夾鉗安裝塊、墊板、定位爪、安裝基座等構(gòu)成整個(gè)夾具如圖 337 所示。圖 41 夾具體 夾具平臺(tái) 夾具平臺(tái)是焊接工裝的安裝定位的平臺(tái)。在底板上開有 5 個(gè)基準(zhǔn)孔，大小為￠10，并且在基準(zhǔn)孔附近刻上鋼字碼，并注明坐標(biāo)數(shù)值。吊耳與夾具體中的槽鋼組焊而成，要求焊接牢固、可靠。擋塊材料為 Q235，尺寸為 60x40x15,，水平調(diào)整腳由三塊板焊接而成，總體尺寸為 110x100x80。 （a） 、 （b） 、 （c） 、 （g） 、 （h）為固定定位銷，(d)、 （e） 、 （f）為可換定位銷。選用 A 型時(shí)如圖 47 所示，可用于大孔和小孔的定位，而且適用于底面接觸面積不大的場(chǎng)合。使用時(shí)需要在定位塊底部銑出沉頭孔，其深度要稍大于其定位銷臺(tái)階的厚度 0~。 圖 411 徑向鎖緊 A 型 圖 412 徑向鎖緊 B 型上海交通大學(xué)本科畢業(yè)論文 叉車座椅焊接夾具設(shè)計(jì)29圖 413 切口定位銷（3）軸向鎖緊式 當(dāng)由于空間位置的關(guān)系，需要使用螺紋銷時(shí)，定位銷與孔采用間隙配合，按 H7/h6 配合裝配，采用軸向加墊片螺母鎖緊如下圖 414 以及圖 415 所示。另外與夾具體定位的定位座、輔助支撐等夾具零件之間的定位全部采用￠6 圓柱定位銷，其型號(hào)為米思米標(biāo)準(zhǔn) MSV L20 42 個(gè)。定位塊上加工兩個(gè)沉頭螺絲孔用于固定在定位底座上以及兩個(gè)銷孔用于定位銷的壓入安裝，其孔大小取為￠8m6 。 圖 417 阻尼器安裝支架定位 圖 418 活動(dòng)插銷 夾緊元件根據(jù)該夾具的夾緊要求，選用垂直式夾鉗，U 型支架和底座的厚度均為 ,參考前章表 31 焊接夾具板厚與夾緊力的大小，可知，選用的夾鉗需大于 500N 的夾緊力。圖 421 水平推肘定位示意圖圖 422 裝有連接軸的水平推肘 其它元件銅墊塊為了減少底座折彎部位與外殼背部焊接時(shí)產(chǎn)生大量的局部熱，在其背側(cè)增加銅墊塊如圖 423。此墊片為標(biāo)準(zhǔn)件，選用其型號(hào)為 ASF