基于CAD农机水箱通用焊接夹具设计

陈峰

浙江机电职业技术学院，浙江杭州310053

基于CAD农机水箱通用焊接夹具设计

陈峰

浙江机电职业技术学院，浙江杭州310053

根据农机水箱焊接夹具的特点，本文基于CAD技术及Pro/E软件协同设计了农机水箱焊接通用夹具，分别对焊接夹具底板、定位块、后端顶块、连接板和加紧扳手进行设计，最后对焊接夹具各部件进行组合装配。利用计算机仿真技术进行焊接夹具设计，建立焊接产品及其夹具加工制造模型，进而检验所设计的焊接夹具设计的可行性。

农机水箱；焊接夹具；计算机仿真技术；Pro/E

农机现已成为现代农业的重要运输工具，而水箱是农机换热的重要组成部件，直接影响着农机设备的性能，农机水箱制造工艺大部分采用焊接的加工方式，但现在市场上缺乏一种通用的农机水箱夹具［1］，所以对于农机水箱焊接夹具进行优化设计具有很高的现实意义和使用价值［2］。采用适当的三维设计软件对所设计的焊接夹具进行三维实体造型以研究各个组件之间的运动干涉，并针对焊接夹具在使用时产生的工件失稳变形问题提出恰当的解决方案与措施。

图1 农机水箱示意图Fig.1 Schematic diagram of agricultural machinery water tank

1 农机水箱焊接夹具的设计目的及准则

本文所设计的农机水箱焊接夹具是为了使农机水箱迅速而准确的处于加工位置，保证水箱的焊接加工质量，通过此夹具设计可以满足不同型号的农机水箱的加工［3］。根据农机水箱所涉及到的材料、设备、工艺方法，分析了解农机水箱的加工原理和结构特点，并针对水箱某一特定工序，根据其结构特点设计不同的焊接夹具，通过比较不同焊接夹具之间的优缺点，本文结合计算机软件对农机水箱的设计方法进行了一定研究，由此设计一种农机水箱通用焊接夹具。其设计的基本准则如下：

1.满足在水箱加工过程中水箱工件定位的稳定性和可靠性，这样就可有足够的承载或夹持力度，从而保证工件在工装夹具上进行的施工过程；

2.满足装夹过程中的简单与快速操作，易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时最好不需要使用其它工具进行［4］；

3.满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性，尽可能选用市场上质量可靠的标准品作组成零件［5］。

2 农机水箱焊接夹具的详细设计

本文农机水箱焊接夹具的设计采用Pro/E三维以及AutoCad二维设计软件，首先对水箱焊接夹具的各个部件进行设计，最后对水箱焊接夹具的各个部件进行组合装配。

2.1 水箱

农机水箱包括左右集流管，翅片和扁管，其中水箱左集流管长364 mm，共有34个槽，槽间隔10 mm，管外径为φ20 mm，管厚1.2 mm；右集流管长364 mm，共有34个槽，槽间隔10 mm，管外径为φ20 mm，管厚1.2 mm；翅片L=480 mm，扁管长480 mm，宽16 mm，高2 mm；通过三维绘图软件Pro/E绘出农机水箱的三维图如图2所示。

图2 农机水箱三维CAD模型Fig.2 CAD model of agricultural machinery water tank

2.2 夹具底板设计

根据上述农机水箱的相关数据，本文设计的焊接夹具底板的长为810 mm，厚16 mm，宽100 mm。画出二维图，螺母采用M6，利用CAD和Pro/E绘图软件分别绘制的农机水箱焊接夹具底板的二维和三维视图如3所示。

图3 农机水箱焊接夹具底板设计Fig.3 Design of welding jig base plate for agricultural machinery tank

2.3 夹具的定位块与顶块设计

依据农机水箱集流管直径及底板的数据，可设计焊接夹具定位块长40 mm，高38 mm，宽38 mm，两孔大径φ10 mm，小孔φ6 mm，孔深6 mm，两孔中心距22 mm。由水箱集流管直径及底板的数据可设计焊接夹具后端顶块长46 mm，高40 mm，宽38 mm，两孔大径φ10 mm，小孔φ6 mm，孔深6 mm，两孔中心距22 mm。利用CAD和Pro/E绘图软件分别绘制的农机水箱焊接夹具顶块的二维和三维视图如4所示。

图4 农机水箱焊接夹具后端顶块设计Fig.4 Design of welding jig back-end piece for agricultural machinery tank

2.4 夹具的连接板和夹紧扳手设计

由水箱扁管及夹具底板可设夹具连接板长750 mm，宽50 mm，厚12 mm，螺纹孔采用M10；加紧扳手采用较常用的加紧扳手，并做了相应的改进，利用Pro/E绘图软件分别绘制的农机水箱焊接夹具夹紧扳手三维视图如5所示。

3 农机水箱焊接夹具组合装配

对上述设计的农机水箱焊接夹具底板、定位块与顶块等进行组合装配，最后得到焊接夹具组合装配结果如图6所示，通过水箱焊接夹具三维图生产得出水箱焊接夹具CAD图如7所示

图5 农机水箱焊接夹具夹紧扳手设计Fig.5Designofweldingjiggripping wrenchforagriculturalmachinerytank

图6 农机水箱焊接夹具的组合装配Fig.6Theassemblycombinationof agriculturalmachinerytankweldingjig

图7 农机水箱焊接夹具总图Fig.7Assemblydrawingofagricultural machinerytankweldingfixture

4 结论

本文介绍了农机水箱焊接夹具的目的及夹具设计的基本准则，同时介绍了用Proe及AutoCad进行农机水箱焊接夹具设计的一些过程，其中包括水箱的设计、夹具底板的设计、夹具的定位块的设计、夹具的后端的设计、夹具的连接板的设计、加紧扳手的设计及最后的组合装配。焊装产品设计加工过程中，通过计算机仿真技术，建立焊接产品及其夹具模型和加工制造模型，用于模拟焊装制造过程，进而利用计算机技术检验所设计的焊接夹具设计的可行性。基于网络的焊装夹具计算机辅助设计，协同设计开发通用农机水箱焊接夹具成为新的夹具设计思路，为其产品化设计和推广提供了借鉴和参考，同时可以实现其他同类设计信息的高度集成与共享。

［1］肖良，吴泓涛.复合结构在夹件组焊夹具中的应用［J］.电气制造，2008（11）：34-39

［2］高延杰.镁铝合金薄板焊接用简易夹具［J］.电焊机，2010，40（6）：95-97

［3］张飞飞，马宏伟，柴鹏，.基于结构静力分析的焊接夹具优化设计［J］.航天制造技术，2010（1）：78-81

［4］刘光清.R256418箱体流水线铸造下芯夹具的优化设计［J］.热加工工艺，2011（9）：182-185

［5］徐俊生，吴志生，刘翠荣.高速列车组焊柔性化自动焊接夹具系统设计研究［J］.电焊机，2011，41（1）：17-19

Design of General Welding Fixture forAgricultural Machinery Water Tank Based on CAD

CHEN Feng
Zhejiang Institute of Mechanical&Electrical Engineering，Hangzhou 310053，China

According to the characteristics of agricultural machinery water tank welding fixture，this paper utilized three mapping Pro/E software based on CAD technique to co-design the general purpose welding fixture for agricultural machinery water tank，and designed the base plate of welding fixture，positioning blocks，the back-end top block，connecting plate and intensify wrench，and finally，have assembly of all the parts designed of the welding jig.The computer simulation technology is used to design welding fixture，establish welding products and its fixture manufacturing model，and then verify the feasibility of the design of the welding fixture.

Water tank；welding fixture；computer simulation technique；Pro/E

TG441.8

A

1000-2324（2015）01-0140-03

2012-12-03

2013-02-11

陈峰（1970-），女，浙江绍兴人，硕士，副教授，从事机械设计与理论、计算机辅助设计、CAD仿真研究与教学.