焊接工装夹具 英盛华 机器人焊接工装夹具

焊接工装夹具应动作迅速、操作方便，操作位置应处在工人容易接近、宜操作的部位。特别是手动夹具，其操作力不能过大，机器人焊接工装夹具，操作频率不能过高，操作高度应设在工人易用力的部位，当夹具处于夹紧状态时，应能自锁。

焊接工装夹具应有足够的装配、焊接空间，不能影响焊接操作和焊工观察，不妨碍焊件的装卸。所有的定位元件和夹紧机构应与焊道保持适当的距离，或者布置在焊件的下方或侧面。夹紧机构的执行元件应能够伸缩或转位。

夹紧可靠，刚性适当。夹紧时不破坏焊件的定位位置和几何形状，夹紧后既不使焊件松动滑移，又不使焊件的拘束度过大而产生较大的应力。

为了保证使用不危险，应设置连锁保护装置。

夹紧时不应损坏焊件的表面质量，夹紧薄件和软质材料的焊件时，三维焊接工装夹具，应限制夹紧力，或者采取压头行程限位、加大压头接触面积、加添铜、铝衬垫等措施。

接近焊接部位的夹具，应考虑操作手把的隔热和防止焊接飞溅物对夹紧机构和表面的损伤。

夹具的施力点应位于焊件的支承处或者布置在靠近支承的地方，要防止支承反力与夹紧力、支承反力与重力形成力偶。

注意各种焊接方法在导热、导电、隔磁、绝缘等方面对夹具提出的要求。例如，凸焊和闪光焊时，夹具兼作导电体;钎焊时夹具兼作散热体，因此要求夹具本身具有良好的导电、导热性能。再如，真空电子束焊所使用的夹具，为了不影响电子束聚焦，在枪头附近的夹具零件，不能用磁性材料制作，夹具也不能带有剩磁。

用于大型板焊结构的夹具，要有足够的强度和刚度，特别是夹具体的刚度，对结构的形状精度、尺寸精度影响较大，设计时要留有较大的裕度。

在同一个夹具上，和夹紧机构的结构形式不宜过多，并且尽量只选用一种动力源。

工装夹具本身应具有较好的制造工艺性和较高的机械效率。

尽量选用已通用化、标准化的夹紧机构以及标准的零部件来制作焊接工装夹具。

在焊接过程中，往往会有熔融金属的飞溅，这些金属小颗粒若落在装备的定位和安装基面上，就会影响焊件的装配精度;落在装备的传动机构上，就会加速传动零件的磨损;若飞溅积累过多，还会导致传动机构的失效。另外，焊接机械装备如果密闭性不好，焊件铁锈等脏物以及焊剂、焊渣也容易进人装备内部而引起机件的磨损。因此设计焊接机械装备时，应使整个设备具有较好的密闭性，特别是定位基面、滑道、传动机构等应有可靠的防护。一些定位和安装基面无法密封时，焊接工装夹具，应布置在飞溅区之外或者在施焊部位采取遮挡措施。

焊接机械装备往往是焊接电源二次回路的组成部分，因此施焊时，装备上各传动机件的啮合处容易起弧，特别是当焊接机槭装备边运转边施焊时，起弧现象更易发生。为了避免因起弧而发生工作表面的烧损，应设法使二次回路的一端从离焊件近的地方引出，力戒焊接电流从装备周身流过。对于要求边施焊边运转的焊接机械装备，还应设置专用的导电装置。

在焊接机械装备的传动系统中，应具有反行程自锁性能，也就是当驱动力取消后，装备的传动系统不因焊件自重或装备机件自重的作用而倒转或因夹紧反力的作用而松夹。为此，在焊接工装夹具、焊接变位机械、焊件输送装置的传动系统中须设有一级具有自锁性能的传动。这样做，有利于操作而且有利于装备的定位和节能。

焊接过程也是焊件局部受热的过程，为了减少装备因受热而引起的变形，装备本身应具有较好的传热性能，焊接工装夹具设计，应能将焊件上的热量尽快地传递出去。对于大型的焊接机械装备，因其工作台面较大，散热条件较好，只要增加焊件和工作台面的接触，就有利于将焊件上的热量通过工作台面散走。对于小型的焊接机械装备，由于工作台面不大，散热面积小，不仅不利于传热，而且本身会因过热而变形。在这种情况下，应采用水冷措施或者用导热性能较好的材料来制作工作台面。

汽车工业是各个工业发达国的支柱产业之一，汽车覆盖件作为汽车结构的重要零部件之一，其焊装方式也由传统的手工焊接发展为流水线、自动化加工方式。焊装夹具设计是决定汽车车身质量的主要因素，据美国汽车工业统计数据，72%的车身误差源于焊装夹具的定位误差。

 汽车车身主要由众多冲压部件装配而成，薄壁零件在白车身的装配中占到了70%以上，由于薄壁板件的刚性较差、容易变形，在焊装过程中通常要采用到多点定位夹紧的专用夹具，以保证各个部分在焊接位置上的贴合。由于薄板件柔性较大，在加工载荷下容易变形，在工业生产中可能导致较大的尺寸偏差。

 在传统的刚性夹具设计广泛应用的“n-2-1”的定位原理，在“n-2-1”定位原理中，基准面所需的定位点数假设为一个大于3的变量n，第二、第三基准面分别设定两个和一个定位点以限制工件刚体运动。这是由于加工载荷和工件自重所引起的变形主要集中在薄板件法线方向，因此基准面上采用过定位的方式，以增强薄板件的刚性，限制和减少焊接加工中该方向上的变形；而由于加工过程中所产生的力一般不会作用或者较少作用在第二、第三基准面上，两个和一个定位点一般可以避免薄板件的弯曲和翘曲。同时由于薄板件特殊的几何特性，微小的几何缺陷都可能引起工件在加工过程中产生相对较大的挠度，必须避免在薄板件正反面上同时存在定位点。

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