第四章 焊接结构的装配与焊接工艺
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焊接结构的装配工艺
焊接结构的设计、选材、制造、检验和使用都应遵循相关标准和技术条件的要求。
成品的质量不但取决于零、部件的制作精度，而且还取决于装配和焊接的质量。
装配是按规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为成品或半成品的工艺过程。
焊接结构生产的装配工艺是将组成结构的已加工好的零、部件按图样规定的相互位置加以固定成组件、部件或结构的过程。
装配是焊接前很重要的工序，装配质量和装配顺序直接影响到焊接工艺、产品质量和劳动生产率，而零件备料质量不佳，则将直接影响装配—焊接质量。
所以说，装配是焊接结构的质量保证，是产品形状和尺寸的基础、是焊接操作和焊接质量的条件。
装配—焊接工艺充分体现焊接生产的特点，它是两个不相同又是密不可分的工序，装配—焊接工艺是焊接结构生产过程的核心，直接关系到产品质量和劳动生产率。
因此，生产中应该选择最合理的装配—焊接工艺。
装配—焊接工艺复杂而且种类繁多，必须根据产品结构、生产规模和装配—焊接技术的发展选择合适于生产的装配—焊接工艺。
1装配中的定位装配过程中定位是关键，也是整个焊接结构的装配基础。
在装配过程中把待装零、部件在空间的位置或零、部件间的相互位置确定下来的过程称为定位；一般是先根据构件特点和工艺要求选择它的定位基准，然后是考虑它的定位方法。
常用的定位方法有划线定位、销轴定位、挡铁定位和样板定位等。
确定位置和尺寸的依据叫基准。
基准可以是点、线或面。
按用途分有设计基准和工艺基准。
工艺基准又分定位基准、装配基准和测量基准。
定位基准按定位原理分为主要定位基准、导向定位基准和止推定位基准。
而零件和装配平台(或转胎)相接触的面称为装配基准面。
按生产实践的经验，常以产品图样上或工艺规程中已经规定好的定位孔或定位面作基准；若图样上没有规定，则尽量选择图样用以标注各零、部件位置尺寸的基准作为定位基准，如边线、中心线等；当零件或部件的表面上既有平面又有曲面时，优先选择平面作为主要定位基准面，而且在零部件几个平面中，选择最大的平面作为主要定位基准面为好。
第4章焊接
2.缝焊
3.对焊
§4-3 摩擦焊和钎焊
苏联的丘季科夫发明了摩擦焊
1.摩擦焊
2.钎焊
钎焊的能源可以是化学反应热，也可以是间接热能。 钎料的液相线温度高于450℃而低于母材金属的熔点
时，称为硬钎焊；低于450℃时，称为软钎焊。
根据热源或加热方法不同钎焊可分为：火焰钎焊、感 应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊、电阻钎焊等。
软钎焊 盐浴钎焊
火焰钎焊 电阻钎焊
感应钎焊
钎焊接头的强度一般比较低，耐热能力较差。
钎焊可以用于焊接碳钢、不锈钢、高温合金、铝、
铜等金属材料，还可以连接异种金属、金属与非金属
。 适于焊接受载不大或常温下工作的接头，对于精密 的、微型的以及复杂的多钎缝的焊件尤其适用。
§4-4 其他焊接方法
1956年，美国的琼斯发明超声波焊； 50年代末
与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相
同或相近。 异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。
特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊
件化学成分相同或相近的特种焊条。
（2） 按焊件的工况条件选用焊条
承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件，应选用碱性 焊条。 承受静载的结构件时，应选用酸性焊条。 表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸 性焊条。 焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的 结构件时，应选用特殊用途焊条。
2. 焊条的分类
(1) 按熔渣的化学性质分为两大类 酸性焊条---- 溶渣呈酸性，药皮中含大量SiO2、TiO2、 MnO等氧化物。 碱性焊条---- 熔渣呈碱性，药皮的主要成分为CaCO3 和CaF2。 (2) 按用途可分为十一大类： 碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、 低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、 镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊 条、特殊用途焊条。
焊工工艺学第五版教学课件第四章 焊条电弧焊
§4-2 焊条电弧焊设备及工具
三、常用焊条电弧焊电源
1．弧焊变压器 （1）BX3-300 型弧焊变压器 BX3-300 型弧焊变压器属于动
圈式，是生产中应用最广泛的一种 交流弧焊机，其外形如图所示。
21 第 四 章 焊 条 电 弧 焊
BX3-300 型弧焊变压器
§4-2 焊条电弧焊设备及工具
1．弧焊变压器
15 第 四 章 焊 条 电 弧 焊
§4-2 焊条电弧焊设备及工具
5．对弧焊电源动特性的要求 弧焊电源动特性是指弧焊电源对焊接电弧的动态负载所输出的电流、
电压对时间的关系，它表示弧焊电源对动态负载瞬间变化的反应能力。 弧焊电源动特性合适时，引弧容易，电弧稳定，飞溅小，焊缝成形良好。 弧焊电源动特性是衡量弧焊电源质量的一个重要指标。
它是依靠一次绕组、二 次绕组间漏磁获得陡降外特 性的，其结构如图所示。
22 第 四 章 焊 条 电 弧 焊
BX3-300 型弧焊变压器的结构 1—手柄 2—调节丝杆 3—铁心
§4-2 焊条电弧焊设备及工具
1．弧焊变压器
（2）BX1-315 型弧焊变压器 BX1-315 是动铁心式弧焊变 压器，它由一个口字形固定铁心 （Ⅰ）和一个梯形活动铁心（Ⅱ） 组成，活动铁心构成了一个磁分路， 以增强漏磁，使电焊机获得陡降外 特性。BX1-315 型弧焊变压器的外 形及电路结构如图所示。
§4-2 焊条电弧焊设备及工具
3．对弧焊电源稳态短路电流的要求 弧焊电源稳态短路电流是弧焊电源所能稳定提供的最大电流，即输
出端短路时的电流。若稳态短路电流太大，焊条过热，易引起药皮脱落， 并增加熔滴过渡时的飞溅；若稳态短路电流太小，则会使引弧和焊条熔 滴过渡产生困难。因此，对于下降外特性的弧焊电源，一般要求稳态短 路电流为焊接电流的1.25～2.0倍。
焊接工装设计方法
集中装配：对某一焊接产品的装配工作集中在较少的
工作地点（工位），使用较少的工艺装备来完成装配工 作，称为集中装配原则。
分散装配：对某一焊接产品的装配工作，可以分散在
较多的工作地点和工艺装配上完成，称为分散装配原则。
.
19
分散装配的优点
a) 分工细致，专业化程度高，工人技术熟练，生产效率和 装配焊接质量高；
6. 工装的功能设计和造型设计必须从人机工程学的观点，考 虑人的各种因素，来确定适合人体机构特点的设备系统。
.
4
二、经济性原则
经济性原则就是力求用最少的人力、物力和财力来获得最大成效。
从经济角度考虑，采用工装可提高生产效率，降低生产成本，提高 产品质量，增加产品附加值。设计制造工装时，应降低工装制造费 用，缩短工装投资回收期；应尽量采用标准零部件，在保证工装可 靠性的同时减少精加工比例和结构重量。是否采用以及采用何种工 装要与生产纲领和生产类型相适应。
4、绘制总装配图
a) 标注有关尺寸、公差及配合； b) 制定工装的技术条件； c) 标注零件编号及编制零件明细表。
5、绘制工装零件图
6、编制设计说明书和使用说明书
.
12
二、焊接结构装配方案的确定
1、结构分离面
a) 设计分离面：由于设计构造上和使用功能上的需要，
将产品分解为部件和组合件等可单独进行装配的单元， 这种装配单元之间的结合面称为设计分离面。设计分 离面一般采用可拆卸的连接，以便使用和维修过程中 迅速拆卸和重新安装，而不损坏机体。
a) 产品的图样、焊接组件图及技术要求； b)产品装配和焊接工艺文件； c) 工装设计任务书； d)了解本厂制造、使用工装情况和车间生产条件； e) 收集有关夹具零部件标准，典型结构图册和夹具
工作地点（工位），使用较少的工艺装备来完成装配工 作，称为集中装配原则。
分散装配：对某一焊接产品的装配工作，可以分散在
较多的工作地点和工艺装配上完成，称为分散装配原则。
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分散装配的优点
a) 分工细致，专业化程度高，工人技术熟练，生产效率和 装配焊接质量高；
6. 工装的功能设计和造型设计必须从人机工程学的观点，考 虑人的各种因素，来确定适合人体机构特点的设备系统。
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二、经济性原则
经济性原则就是力求用最少的人力、物力和财力来获得最大成效。
从经济角度考虑，采用工装可提高生产效率，降低生产成本，提高 产品质量，增加产品附加值。设计制造工装时，应降低工装制造费 用，缩短工装投资回收期；应尽量采用标准零部件，在保证工装可 靠性的同时减少精加工比例和结构重量。是否采用以及采用何种工 装要与生产纲领和生产类型相适应。
4、绘制总装配图
a) 标注有关尺寸、公差及配合； b) 制定工装的技术条件； c) 标注零件编号及编制零件明细表。
5、绘制工装零件图
6、编制设计说明书和使用说明书
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二、焊接结构装配方案的确定
1、结构分离面
a) 设计分离面：由于设计构造上和使用功能上的需要，
将产品分解为部件和组合件等可单独进行装配的单元， 这种装配单元之间的结合面称为设计分离面。设计分 离面一般采用可拆卸的连接，以便使用和维修过程中 迅速拆卸和重新安装，而不损坏机体。
a) 产品的图样、焊接组件图及技术要求； b)产品装配和焊接工艺文件； c) 工装设计任务书； d)了解本厂制造、使用工装情况和车间生产条件； e) 收集有关夹具零部件标准，典型结构图册和夹具
焊接结构的装配与焊接工艺
第五章焊接结构的装配与焊接工艺装配与焊接是焊接结构生产过程中的核心，直接关系到焊接结构的质量和生产效率。
同一种焊接结构，由于其生产批量、生产条件不同，或由于结构形式不同，可有不同的装配方式、不同的焊接工艺、不同的装配—焊接顺序，也就会有不同的工艺过程。
本章重点介绍装配与焊接工艺方法。
第一节焊接结构的装配装配是将焊前加工好的零、部件，采用适当的工艺方法，按生产图样和技术要求连接成部件或整个产品的工艺过程。
装配工序的工作量大，约占整体产品制造工作量的30％~40％，且装配的质量和顺序将直接影响焊接工艺、产品质量和劳动生产率。
所以，提高装配工作的效率和质量，对缩短产品制造周期、降低生产成本、保证产品质量等方面，都具有重要的意义。
一、装配方式的分类装配方式可按结构类型及生产批量、工艺过程、工艺方法及工作地点来分类。
1．按结构类型及生产批量的大小分类（1）单件小批量生产单件小批量生产的结构经常采用划线定位的装配方法。
该方法所用的工具、设备比较简单，一般是在装配台上进行。
划线法装配工作比较繁重，要获得较高的装配精度，要求装配工人必须具有熟练的操作技术。
（2）成批生产成批生产的结构通常在专用的胎架上进行装配。
胎架是一种专用的工艺装备，上面有定位器、夹紧器等，具体结构是根据焊接结构的形状特点设计的。
2．按工艺过程分类（1）由单独的零件逐步组装成结构对结构简单的产品，可以是一次装配完毕后进行焊接；当装配复杂构件时，大多数是装配与焊接交替进行。
（2）由部件组装成结构装配工作是将零件组装成部件后，再由部件组装成整个结构并进行焊接。
3．按装配工作地点分类（1）工件固定式装配装配工作在固定的工作位置上进行，这种装配方法一般用在重型焊接结构或产量不大的情况下。
（2）工件移动式装配工件沿一定的工作地点按工序流程进行装配，在工作地点上设有装配用的胎具和相应的工人。
这种装配方式在产量较大的流水线生产中应用广泛，但有时为了使用某种固定的专用设备，也常采用这种装配方式。
焊接结构生产-装配—焊接工艺装备
图5-9斜楔夹紧器工作示意图
(2)螺旋夹紧器螺旋夹紧器一般由螺杆、螺母和主体三部分组成，如图 5-10所示，通过螺杆与螺母的相对旋动达到夹紧工件的目的。
为避免螺杆直接压紧焊件造成表面压伤和产生位移，通常是在螺 杆的端部装有可以摆动的压块。图5-11是常用摆动压块的结构形式。 图5-11a型压块端面光滑,用来夹紧已加工表面；图5-11b型压块端面带 有齿纹，用于比较粗糙的零件表面。压块与螺杆间采用螺纹或钢丝挡 圈略微活动的联接方式。
图5-16铰链夹紧机构结构形式 1—夹紧杆2—手柄杆3—连杆4—支座(架)5—螺杆
(2)液压夹紧器液压夹紧器的传动系统由油箱、过滤网、电动机、液 压泵、压力表、单向阀、换向阀、液压缸等基本部件组成。图5-1７ 所示是液压撑圆器结构形式，适用于厚壁筒体的对接、矫形及撑圆装 配。
图5-17液压撑圆器结构形式 1—心盘2—连接板3—推撑头4—支撑杆5—缓冲弹簧 6—支撑板7—操作机伸缩臂8—液压缸9—导轨花盘
组合夹具是由一些规格化的夹具元件，按照产品装焊的要求拼装而 成的可拆式夹具。适用于品种多、变化快、批量少、生产周期短的场合， 特别是在新产品的试制中更为适用。
小知识在先进的工业国家，对广泛采用的一些夹紧机构已经标准 化、系列化。设计时进行选用即可。我国焊接工作者正进行着这方面 的研究开发工作。个别夹紧机构已有商品供应。 1)定位准确、夹紧可靠。 2)防止和减小焊接变形，减轻了焊接后的矫正工作量。
3)能够保证最佳的施焊位置，焊缝的成形性优良，工艺缺陷明显降 低，可获得满意的焊接接头。 4)利用焊接工装进行焊件的定位、夹紧以及翻转等繁重的工作，改 善了工人的劳动条件。 5)可以扩大先进工艺方法和设备的使用范围，促进焊接结构生产机 械化和自动化的综合发展。 2.焊接工装的分类 焊接工装的形式多种多样，可按其功能、适用范围或动力源等进行 分类。
(2)螺旋夹紧器螺旋夹紧器一般由螺杆、螺母和主体三部分组成，如图 5-10所示，通过螺杆与螺母的相对旋动达到夹紧工件的目的。
为避免螺杆直接压紧焊件造成表面压伤和产生位移，通常是在螺 杆的端部装有可以摆动的压块。图5-11是常用摆动压块的结构形式。 图5-11a型压块端面光滑,用来夹紧已加工表面；图5-11b型压块端面带 有齿纹，用于比较粗糙的零件表面。压块与螺杆间采用螺纹或钢丝挡 圈略微活动的联接方式。
图5-16铰链夹紧机构结构形式 1—夹紧杆2—手柄杆3—连杆4—支座(架)5—螺杆
(2)液压夹紧器液压夹紧器的传动系统由油箱、过滤网、电动机、液 压泵、压力表、单向阀、换向阀、液压缸等基本部件组成。图5-1７ 所示是液压撑圆器结构形式，适用于厚壁筒体的对接、矫形及撑圆装 配。
图5-17液压撑圆器结构形式 1—心盘2—连接板3—推撑头4—支撑杆5—缓冲弹簧 6—支撑板7—操作机伸缩臂8—液压缸9—导轨花盘
组合夹具是由一些规格化的夹具元件，按照产品装焊的要求拼装而 成的可拆式夹具。适用于品种多、变化快、批量少、生产周期短的场合， 特别是在新产品的试制中更为适用。
小知识在先进的工业国家，对广泛采用的一些夹紧机构已经标准 化、系列化。设计时进行选用即可。我国焊接工作者正进行着这方面 的研究开发工作。个别夹紧机构已有商品供应。 1)定位准确、夹紧可靠。 2)防止和减小焊接变形，减轻了焊接后的矫正工作量。
3)能够保证最佳的施焊位置，焊缝的成形性优良，工艺缺陷明显降 低，可获得满意的焊接接头。 4)利用焊接工装进行焊件的定位、夹紧以及翻转等繁重的工作，改 善了工人的劳动条件。 5)可以扩大先进工艺方法和设备的使用范围，促进焊接结构生产机 械化和自动化的综合发展。 2.焊接工装的分类 焊接工装的形式多种多样，可按其功能、适用范围或动力源等进行 分类。
4焊接工装设计方法
选配法：工人手工选配，对零件工艺精度要求低，增加 了装配工时和装配难度。
修配法：工人手工修配，放宽零件制造精度，增加装配 工时，对工人技术要求高。
按装焊次序：
随装随焊法：装配焊接交替进行，适用于单件小批接，适用于结构简单、 零件数量少或大批量流水作业。
工装结构草图的绘制步骤： a) 布臵图面； b) 设计定位元件； c) 设计夹紧装臵； d) 进行传动装臵、夹具体和连接件等的绘制。
3、进行必要的分析计算
几何关系计算、定位误差分析、夹紧力估算、传动 计算、受力元件的强度和刚度计算等。
4、绘制总装配图
a) 标注有关尺寸、公差及配合； b) 制定工装的技术条件；
c) 标注零件编号及编制零件明细表。
5、绘制工装零件图 6、编制设计说明书和使用说明书
二、焊接结构装配方案的确定
1、结构分离面 a) 设计分离面：由于设计构造上和使用功能上的需要，
将产品分解为部件和组合件等可单独进行装配的单元， 这种装配单元之间的结合面称为设计分离面。设计分 离面一般采用可拆卸的连接，以便使用和维修过程中 迅速拆卸和重新安装，而不损坏机体。
是工厂组织生产、制定计划、进行成本核算的主要依据； 是工厂质量体系运转和法规贯彻的见证件； 是焊接结构制造质量和实物质量的软件描述； 第三方监检和制造资格认证审查的重要考核依据之一。
常用的装配焊接工艺规程有 指令性工艺规程 和 工作工艺 规程两种。
1、指令性工艺规程
指令性工艺规程亦即所谓 装配工艺方案 ，它对装配过程中 的主要问题，作出原则性规定，如产品划分为几个装配单元， 其装配顺序如何，采用何种装配方法，利用工件哪个面作为装 配基准以及需要何种设备和装备等。
三、装配焊接工艺规范设计
第四章焊工识图 第二节 焊接装配图教案.
教学内容
备注
哈尔滨职业技术学院教案
教学内容
备注
图 2-7 挂架焊接图
焊接图与零件图的不同之处在于各相邻焊件的剖面线的方向不同，且在焊接图中需 对各焊件进行编号，并需要填写零件明细栏。显然，焊接图是以整体形式表示的， 它表达的仅仅是一个零件（焊接件）。
四、装配图的规定画法
哈尔滨职业技术学院教案
教学内容
图 2- 5 斜视图
2.一组尺寸确定焊接件的大小，其中应包括焊接件的规格尺寸，各焊件的装配位置 尺寸等。 3.各焊件连接处的接头形式，焊缝符号及焊缝尺寸 4.对构件的装配，焊接或焊后说明必要的技术要求。技术要求指的是：用文字表达
哈尔滨职业技术学院教案
教学内容
备注
装配体在装配、检验、使用、维护等需要遵循的技术条件和要求。 5.零件序号、明细表和标题栏。序号是对装配体每一种零件按序号顺序进行标定， 标题栏一般应注明单位名称、图样名称、图样代号、绘图比例、装配体的质量以及 设计审核人员的签名和签名日期等。明细栏应填写零件的序号、名称、数量材质等。
通常所指的焊接装配图就是指实际生产中的产品零部件或组件的施工图。它 与一般装配图的不同在于图中必须清楚地表示与焊接有关的问题，如坡口与接头形 式、焊接方法、焊接材料型号和焊接及验收技术要求等。图为一筒体的焊接装配图。 焊接图例如下 2-1 所示。
哈尔滨职业技术学院教案
教学内容
备注
2-1 筒体焊接装配图 1—管子；2—封头；3—定位块；4—下筒体；5—上筒体
课时
2
教学方法与手段：
讲授法和提问法。多媒体 PPT 和板书相结合的教学手段
教学内容与课时分配： 1. 焊接装配图的组成和特点 2.识读焊接装配图的方法和步骤 3.装配图的规定画法 4.识读典型装配图
备注
哈尔滨职业技术学院教案
教学内容
备注
图 2-7 挂架焊接图
焊接图与零件图的不同之处在于各相邻焊件的剖面线的方向不同，且在焊接图中需 对各焊件进行编号，并需要填写零件明细栏。显然，焊接图是以整体形式表示的， 它表达的仅仅是一个零件（焊接件）。
四、装配图的规定画法
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教学内容
图 2- 5 斜视图
2.一组尺寸确定焊接件的大小，其中应包括焊接件的规格尺寸，各焊件的装配位置 尺寸等。 3.各焊件连接处的接头形式，焊缝符号及焊缝尺寸 4.对构件的装配，焊接或焊后说明必要的技术要求。技术要求指的是：用文字表达
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教学内容
备注
装配体在装配、检验、使用、维护等需要遵循的技术条件和要求。 5.零件序号、明细表和标题栏。序号是对装配体每一种零件按序号顺序进行标定， 标题栏一般应注明单位名称、图样名称、图样代号、绘图比例、装配体的质量以及 设计审核人员的签名和签名日期等。明细栏应填写零件的序号、名称、数量材质等。
通常所指的焊接装配图就是指实际生产中的产品零部件或组件的施工图。它 与一般装配图的不同在于图中必须清楚地表示与焊接有关的问题，如坡口与接头形 式、焊接方法、焊接材料型号和焊接及验收技术要求等。图为一筒体的焊接装配图。 焊接图例如下 2-1 所示。
哈尔滨职业技术学院教案
教学内容
备注
2-1 筒体焊接装配图 1—管子；2—封头；3—定位块；4—下筒体；5—上筒体
课时
2
教学方法与手段：
讲授法和提问法。多媒体 PPT 和板书相结合的教学手段
教学内容与课时分配： 1. 焊接装配图的组成和特点 2.识读焊接装配图的方法和步骤 3.装配图的规定画法 4.识读典型装配图
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2. 各种项目的测量
（1）线性尺寸的测量 线性尺寸是指焊件上被测点、线、面与测量基准 间的距离。线性尺寸的测量主要是利用各种刻度尺（卷尺、盘尺、直 尺）来完成。 （2）平行度的测量 ① 相对平行度的测量 相对平行度是指焊件上被测的线（或面）相对于 测量基准线（或面）的平行度。相对平行度的测量是测量焊件上线的 两点（或面上的三点）到基准的距离，若相等就平行，否则就不平行。 • 实例四：如图4—3所示为测量角钢和面的相对平行度的过程。 ② 水平度的测量 水平度就是衡量零件上被测的线（或面）是否处于水 平位置。许多金属结构制品，在使用中要求有良好的水平度。施工装 配中常用水平尺、软管水平仪、水准仪、经纬仪等量具或仪器来测量 零件的水平度。 • 实例五：如图4—4所示用水准仪测量球罐柱脚水平。水准仪是由望远 镜、水准仪和基座组成。
2．装配用平台
（1）铸铁平台 它是由许多块铸铁组成，结构坚固，工件表 面进行了机械加工，平面度较高，面上具有许多孔洞，便 于安装夹具。常用于进行装配。 （2）钢结构平台 它是由型钢和厚钢板焊制而成。上表面一 般不经过切削加工，常用于制作大型焊接结构或制作桁架 结构。 （3）导轨平台 这种平台是由安装在水泥基础上的许多导轨 组成，用于制作大型结构件。 （4）水泥平台 是由水泥浇注而成的一种简易而又适用于大 面积工作的平台。可以用于拼接钢板、框架和构件，又可 以在上面安装胎架进行较大部件的装配。 （5）电磁平台 是由平台（用型钢或钢板焊成）和电磁铁组 成。电磁铁能将型钢吸紧固定在平台上。
4、夹具结构的工艺性
（1）基本要求 ① 结构的组成应尽量采用各种标准件和通用件，专用件的比例应尽量少。 ② 专用零件的结构形式应容易制造，装配和调试方便。 ③ 便于夹具的维护和修理。 （2）合理选择装配基准 ① 装配基准应该是夹具上一个独立的基准表面或线，其它元件的位置只 对此表面或线进行调整和装配。 ② 装配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应变动。 （3）结构的调整性 经常采用螺栓紧固、销钉定位方式，调整和装配夹 具时可对某一元件尺寸较方便地修磨。 （4）维修工艺性 应考虑维修方便问题。 （5）制造工装夹具的材料 首先取决于夹具元件的工作条件。
图4-4 用水准仪测量水平度
图 4-5 用经纬仪测铅垂度
图 4-6 同轴度和角度的测量 a) 在圆筒内拉钢丝测同轴度； b)角度的测量
4.2 装配用工具与常用设备
4.2.1 装配用工具及量具 4.2.2 定位器 4.2.3 压夹器 4.2.4 装配用设备 4.2.5 工装夹具设计简介
4.2.1 装配用工具及量具
图4-2 容器上各接口的相对位置
4.1.4 装配中的测量
1. 测量基准 2. 各种项目的测量
1. 测量基准
• 测量中，为衡量被测点、线、面的尺寸和位置精 度而选作依据的点、线、面称为测量基准。一般 情况下，多以定位基准作为测量基准。 • 实例三：如图4—2所示的容器接口Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都 是以M面为测量基准，测量尺寸h1 、h2、H1 ,这 样接口的设计基准、定位基准、测量基准三者合 一，可以有效地减小误差。 • 当以定位基准作测量基准不利于保证测量的精度 或不便于测量操作时，就应本着能使测量准确、 操作方便的原则，重新选择合适的点、线、面作 为测量基准。
1．夹具设计的基本要求 2．工装夹具设计的基本方法和步骤 3．夹具制造公差的确定 4、夹具结构的工艺性
1．夹具设计的基本要求
（1）工装夹具应具备足够的强度和刚度。 （2）夹紧的可靠性。 （3）焊接操作的灵活性。 （4）便于焊件的装卸。 （5）良好的工艺性。
2．工装夹具设计的基本方法和步骤
（1）夹具设计的原始资料 ① 夹具设计任务单 是接受任务的依据，它载明焊件图号、夹具的功用、生产 批量、对该夹具的要求以及夹具在焊件制造过程中所占的地位和作用。 ② 工件图样及技术条件 应注意焊件尺寸链的结构、尺寸公差及焊件的制造精 度等级；还需要了解与本焊件有配合关系的零件在构造上的联系和对互换协 调的要求。 ③ 焊件的装配工艺规程 设计者对此项必须十分清楚，以保证所设计的夹具满 足工艺规程的一切要求。 ④ 夹具设计的技术条件 其内容有夹具的用途、所装配焊件在夹具中的位置、 焊件的定位基准、主要接头及定位尺寸、保证夹具的调整和检验时所需的样 件及样板等。 ⑤ 焊接装配夹具的标准化和规范化资料 包括国家标准、企业标准和规格化夹 具结构图册等。 （2）设计的内容和步骤 ① 确定夹具结构方案，绘制草图。 ② 绘制夹具工作总图。 ③ 绘制装配焊接夹具零件图。 ④ 编写装配焊接夹具设计说明书。
• 实例八：轻便夹具的设计 • 用来装配由2～3个零件组成的焊件，自身 结构较简单的夹具。如图4—12所示是将两 个肋板与一个衬套进行装配的夹具，衬套5 用三棱销钉4定位，两个带孔的肋板3、8用 特殊销钉2和6定位，销钉头部有一段螺纹， 转动高帽螺母1可将肋板3、8夹紧在支撑面 上支撑钉7用于夹具的搬放。
第4章 焊接结构的装配与焊接 工艺
4.1 焊接结构的装配
4.1.1 装配方式的分类 4.1.2 装配的基本条件 4.1.3 定位原理及零件的定位 4.1.4 装配中的测量
4.1.1 装配方式的分类
1. 按结构类型及生产批量的大小分 （1）单件小批量生产 经常采用划线定位的装配方法。该方法所用的工 具、设备简单，一般在装配平台上进行。装配精度受装配工人的技术 水平影响较大。 （2）成批生产 通常在专用胎架上进行装配。 2. 按工艺过程分 （1）由单独的零件逐步组装结构 结构简单的产品装完再焊，复杂的随 装随焊。 （2）由部件组装成结构 将零件组装部件后，再由部件装配成整个结构 并焊接。 3. 按装配工作地点分 （1）固定式装配 在固定的工作位置上进行，一般用在重型焊接结构或 产量不大的情况。 （2）移动式装配 按工序流程进行装配，在产量较大的流水线生产中应 用广泛。
图 4-3 相对平行度的测量 a) 测量角钢间的相对平行度 b) 用大平尺测量面的相对平行度
2. 各种项目的测量
（3）垂直度的测量 ① 相对垂直度的测量 相对垂直度是指焊件上被测的直线（或面）相对 于测量基准线（或面）的垂直程度。尺寸较小的工件可以利用90°角 尺直接测量；工件尺寸较大时，可以采用辅助线测量法，即用刻度尺 作为辅助线测量直角三角形的斜边长。 ② 铅垂度的测量 铅垂度的测量是测定焊件上线或面是否与水平面垂直。 常用吊线锤或经纬仪测量。 • 实例六：如图4—5所示用经纬仪测球罐柱脚的铅垂度。 （4）同轴度的测量 同轴度是指焊件上具有同一轴线的几个零件装配时 其轴线的重合程度。 （5）角度的测量 装配中通常利用各种角度样板来测量零件间的角度。 • 实例七：如图4—6（a）、4—6（b）所示同轴度和角度的测量过程。 • 装配测量除上述常用项目外，还有斜度、挠度、平面度等一些测量 项目。需要强调的是在使用中注意量具的精度、可靠性，保管时注意 保护不受损坏，并经常检验其精度。
图4-1 工字梁的装配 1-调节螺杆； 2-垫铁； 3-腹板； 4-翼板；5、7-挡铁； 6-平台； 8-90°角尺
4.1.3 定位原理及零件的定位
1．定位原理 • 零件在空间的定位是利用六点法则进行的，即限制每个零件在空间的六个自 由度，使零件在空间有确定的位置，这些限制自由度的点就是定位点。 2．定位基准及其选择 （1）定位基准 在结构装配过程中，用来确定零件或部件在结构中的位置的点、 线、面称为定位基准。 • 实例二：如图4—2所示的容器是以轴线和组装面M为定位基准。装配接口Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ在筒体上的相对高度是以M面为定位基准而确定的；各接口的横向定 位则以筒体为定位基准。 （2）定位基准的选择 合理选择定位基准对于保证装配质量、安排零部件装配 顺序和提高装配效率均有重要影响。选择时应考虑以下几点： ① 装配定位基准尽量与设计基准重合，这样可以减少因基准不重合所带来的误 差。 ② 同一构件上与其他构件有连接或配合关系的各个零件，应尽量采用同一定位 基准，这样才能保证构件安装时与其它构件的正确连接或配合。 ③ 应选择精度较高、又不易变形的零件表面或边棱做定位基准，这样能避免由 于基准面、线的变形造成的定位误差。 ④ 所选择的定位基准应便于装配中的零件定位与测量。
3．胎架
（1）胎架工作面的形状应与工件被支撑部位 的形状相适应。 （2）胎架结构应便于在装配中对焊件进行装、 卸、定位、夹紧和焊接等操作。 （3）胎架上应划出中心线、位置线和检查线 等。 （4）胎架上的夹具应尽量采用快速夹紧装置， 并有适当的夹紧力。 （5）胎架必须有足够的强度和刚度。
4.2.5 工装夹具设计简介
4.1.2 装配的基本条件
1. 定位 • 定位就是确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。 • 实例一：如图4—1所示工字梁的装配。两翼板的相对位置 是由腹板3和挡铁5来定位的，端部由挡铁7定位。平台6既 是定位基准面，也是结构的支撑面。 2. 夹紧 • 夹紧就是借助通用或专用夹具的外力将已定位的零件加以 固定的过程。在图4—1中翼板与腹板定位后是通过调节螺 杆来夹紧。 3. 测量 • 测量是指在装配过程中，对零件间的相对位置和各部件尺 寸进行一系列的技术测量，从而鉴定定位的正确性和夹紧 力的效果，以便调整（详细内容见4.1.4）。
3．夹具制造公差的确定
（1）以焊件的平均尺寸作为夹具相应的基本 尺寸。 （2）定位元件有焊件定位基准间的配合。 （3）采用焊件上相应工序的中间尺寸作为夹 具的基本尺寸。 （4）夹具上起导向作用并相对运动的元件间 的配合及没有相对运动的元件间的配合， 一般的选用范围见表4—1。
表4-1 夹具常用配合的选择
1．装配用工具 • 常用的装配工具有大锤、小锤、錾子、手 动砂轮、撬杠、扳手及各种划线用的工具 等。 2．装配用量具 • 装配常用的量具有钢卷尺、钢直尺、水平 尺、90°角尺、线锤及各种检验零件定位 情况的样板等。如图4—7所示的常用装配 工具。
图4-7 常用的装配工具及量具
4.2.2 定位器
• 定位器是保证焊件在夹具中获得正确装配位置的零件或部 件。这些零件和部件又称为定位元件和定位机构。 • 定位器的结构主要有挡铁、支撑钉、定位销、V型铁、定 位样板五类。挡铁和支撑钉用于平面的定位；定位销用于 焊件依孔的定位；V型铁用于圆柱体、圆锥体焊件的定位； 定位样板用于焊件与已定位的焊件之间的给定定位。定位 器可作成拆卸式的、进退式的和翻转式的，它们的结构如 图4—8所示。 • 对定位器的技术要求是耐磨度、刚度、制造精度和安装精 度。在安装基准面上的定位器主要承受焊件的重力，与焊 件接触的部位易磨损，要有足够的硬度。