焊接夹具的设计及应用

摘 要：焊接技术在现代工业中应用广泛，本文主要针对焊接异性面零件，设计焊接夹具，确定焊接夹具设计方案，以提高零件焊接精度、生产效率，降低生产成本及工人劳动强度等为目的，并投入使用此焊接夹具，通过批量生产验证，说明该焊接夹具具有定位、精巧、高效等特性。

关键词：焊接夹具;悬臂结构; 内模

引言：现代工业生产中，夹具的应用非常广泛，就同一零件各工序不同，所需要使用的夹具也不同，比如加工、装配及检验工序中，都使用着具有各种功能的夹具，在提高生产效率的同时，工人的劳动强度也能有效的得以改善。焊接加工在机械制造和国防工业等领域中应用最广泛、从业人员最多的技术工种。针对焊接加工我所的某型零件的上、下壳体，在加工中遇到的各种质量问题和加工困难，设计专用的焊接夹具至关重要。

一、零件介绍及技术要求

该零件为某型传感器的进气口关键部件，由于其形状属于异性面，采用焊接件，如图，零件由上壳和下壳两个部分组成，采用1毫米不锈钢板冲压而成，材料牌号为1Cr18Ni9Ti。加工过程是将上、下壳零件外形对齐，采用氩弧焊进行焊接，预留焊接缝，单一焊缝一次焊接完成，焊接过程中不得出现气孔、裂纹及成型不良等状态。

二、零件焊接分析

深色区域为上、下壳体接触面，也为焊接线路，由直线和斜线组成，分为两段焊缝。

1）需对齐焊缝，并固定零件;

2）一次焊接完成，保证焊缝质量;

3）零件壁厚1mm，采用预留焊接缝来增强焊接强度。

三、焊接夹具的设计目的

1）定位精度高、自动、速度快为确保上下壳焊接质量，安装固定焊件1 和焊件2时必须要对准中心，且定位精度要求不超过± 0.2 mm; 此外，为减轻大批量上下壳焊接的劳动强度，提高生产效率，需要采用自动、快速的机构来完成中心定位。

2）结构设计可靠、实用、精巧，夹具中各零部件受力均匀，连接合理; 尽可能采用通用件、标准件、可拆卸零部件，便于修理與维护;结构简单，设计精巧、操作方便、耐用，不易损坏。

3） 便于安装、操作焊件能轻松地在夹具中装卸，夹紧力适中; 夹具采用最佳方位固定焊件，便于施焊; 因为将用手工氩弧焊来实施焊接，所以，夹具设计要为手工氩弧焊预留施焊空间，保证足够的视线、人工操作余地，氩弧焊工具进退自如，保证不接触到任何零部件及焊件，确保焊件的表面质量。

四、焊接夹具的设计过程

夹具结构：由螺杆、壳体、销子、压块组成。 结构简单，采用不锈钢材料，可靠耐用。

夹具采用螺纹压紧方式，能够快速的压紧零件;压块为V型块，能够稳定压紧圆弧状零件，主体采用悬臂结构，焊接时保证足够空间，便于焊工操作，并能达到焊缝焊接一次完成。

内模采用紫铜材料，由上、下内模组成，耐高温，不与不锈钢材料粘连，采用楔形结构，保证焊接完成后，能够顺利的退出内模，起到定位、预留0.5mm焊接缝等作用。

此焊接夹具的设计，解决上、下壳体焊接问题中的定位、压紧固定、预留焊接缝等关键问题，保证了焊接过程的顺利进行，提高了焊接质量，降低了工人劳动强度等。

五、夹具实际使用效果

通过的300套零件的批量焊接加工，完全符合零件图纸技术要求及工艺文件要求，单件焊接过程从装夹、焊接共需要30分钟，比原来加工方法效率提高了数倍，并且无一超差报废。

结论：针对大批量生产的实际情况，为保证焊接质量及减轻人的劳动强度，设计了焊接夹具。该夹具可以大幅度缩短装配、定位所需时间，提高工作效率，降低劳动成本，同时，由于结构简单、操作方便、定位精度高，取得了良好的应用效果。

作者简介：

耿超（1985—）男，陕西渭南人，研究方向：机械设计制造及其自动化