第八章 裝配焊接工藝裝備
本章針對焊接工裝夾具的種類和組成、定位及夾緊機構(gòu)；焊接變位機械的分類、作用和特點等方面作以介紹。
第一節(jié) 概述
裝配焊接夾具也稱焊接工裝夾具，它與焊接變位機械裝備在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中總稱為工藝裝備。其中工裝夾具包括定位器、夾緊器、推拉裝置等；變位機械裝備主要包括各種焊件、焊機、焊工變位機械等機械裝置。
一、工藝裝備在焊接生產(chǎn)中的地位和作用
主要作用：
① 準(zhǔn)確、可靠的定位和夾緊，可以減輕甚至取消下料和裝配時的劃線工作。
② 有效地防止和減小焊接變形，從而減輕了焊接后的矯正工作量，達到減少工時消耗和提高勞動生產(chǎn)率的目的。
③ 能夠保證最佳的施焊位置，焊縫的成形性優(yōu)良，工藝缺陷明顯降低，焊接速度提高，可獲得滿意的焊接接頭。
④ 采用工藝裝備，實現(xiàn)以機械裝置取代裝配零部件的定位、夾緊及工件翻轉(zhuǎn)等繁重的工作，改善了工人的勞動條件。
⑤ 可以擴大先進工藝方法和設(shè)備的使用范圍，促進焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)機械化和自動化的綜合發(fā)展。
二、焊接工藝裝備的分類
1．焊接工裝夾具
焊接工裝夾具是將工件進行準(zhǔn)確定位和可靠夾緊，便于零部件進行裝配和焊接的工藝裝置、裝備或工具等。
2．焊接變位機械裝備
焊接變位機械裝備是通過改變焊件、焊機或焊工位置來實現(xiàn)機械化、自動化焊接的各種機械裝置。焊件移動裝置包括焊接變位機械、滾輪架、回轉(zhuǎn)臺和翻轉(zhuǎn)機等；焊機移動裝置包括焊接操作機、電渣焊立架等；焊工升降臺是改變工人操作位置的機械裝置。
3．輔助裝置
此類裝置包括焊絲處理、焊劑回收、焊劑墊以及各類吊具、地面運輸設(shè)備、起重機、運輸機等。
三、工藝裝備的特點
1．工藝裝備與備料加工的關(guān)系
采用工藝裝備進行備料加工，要與零件幾何形狀、尺寸偏差和位置精度的要求相匹配，盡可能使零件具有互換性，提高坡口的加工質(zhì)量以及減小彎曲成形的缺陷
2．工藝裝備與裝配工藝的關(guān)系
利用定位器和夾緊器等裝置進行焊接結(jié)構(gòu)的裝配，其定位基準(zhǔn)和定位點的選擇與零件的裝配順序、零件尺寸精度和表面粗糙度有關(guān)。
3．工藝裝備與焊接工藝的關(guān)系
采用自動焊時，一般對焊接機頭的定位有較高的精度要求，以保證工作時穩(wěn)定性，并可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)焊接速度。當(dāng)采用手工焊接時，則對工藝裝備的運動速度要求不太嚴(yán)格。
4．工藝裝備與生產(chǎn)規(guī)模的關(guān)系
單件生產(chǎn)時，一般選用通用的工裝夾具；
成批量生產(chǎn)某種產(chǎn)品時，通常是選用較為專用的工裝夾具，也可以利用通用的、標(biāo)準(zhǔn)的夾具的零件或組件；
對于專業(yè)化大量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，采用專門的裝備來完成，形成專業(yè)生產(chǎn)線。
第二節(jié) 焊接工裝夾具
一個完整的工裝夾具，一般由定位器、夾緊機構(gòu)和夾具體三部分組成。
一、零件的定位及定位器
1．定位原理
六點定位規(guī)則：自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有六個自由度，即沿Ox、Oy、Oz三個軸向的相對移動和三個繞軸的相對轉(zhuǎn)動。要使工件在夾具中具有準(zhǔn)確和確定不變的位置，則必須限制這六個自由度，每限制一個自由度，工件就需與夾具上的一個定位點相接觸，這種以六點限制工件六個自由度的方法稱為“六點定位規(guī)則”。
1）主要定位基準(zhǔn)：有三個支承點，限制了零件的三個自由度，通常選擇零件上最大表面作為主要定位基準(zhǔn)。
2）導(dǎo)向定位基準(zhǔn)：有二個支承點，限制了零件的二個自由度，通常選擇零件上最長的表面作為導(dǎo)向定位基準(zhǔn)。
3）止推定位基準(zhǔn)：有一個支承點，限制零件最后一個自由度，通常選擇零件上最短、最窄的表面作為止推定位基準(zhǔn)。
完全定位：工件的六個自由度均被限制的定位方法。
不完全定位：工件被限制的自由度少于六個，但仍能保證加工要求的定位。
過定位：選用兩個或更多的支承點限制一個自由度的定位方法。
欠定位：在夾具設(shè)計中，按加工要求應(yīng)限制的自由度而沒有被限制的定位方法。
2．定位在準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇是定位器設(shè)計中的一個關(guān)鍵問題，選擇定位器時應(yīng)注意以下幾點：
① 定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與焊件起始基準(zhǔn)重合，以便消除由于基準(zhǔn)不重合造成的誤差。
② 應(yīng)選用零件上平整、光潔的表面作為定位基準(zhǔn)。
③ 定位基準(zhǔn)夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近焊縫區(qū)。
④ 可根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的布置、裝配順序等綜合因素考慮。
⑤ 應(yīng)盡可能使夾具的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一。
3．定位器及其應(yīng)用
定位器在使用時，可根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)形式和定位要求進行選擇，大致分類如下：
（1）平面定位用定位器
1）擋鐵是一種應(yīng)用較廣且結(jié)構(gòu)簡單的定位元件。除平面定位外，也常利用擋鐵對板焊結(jié)構(gòu)或型鋼結(jié)構(gòu)的端部進行邊緣定位。
形式：① 固定式擋鐵；② 可拆式擋鐵；③ 永磁式擋鐵；④ 可退出式擋鐵
2）支承釘和支承板主要用于平面定位。
① 固定式支承釘，又分為平頭支承釘、球頭支承釘、帶花紋頭的支承釘。
② 可調(diào)式支承釘，用于零件表面未經(jīng)加工或表面精度相差較大，而又需以此平面做定位基準(zhǔn)時選用。
③ 支承板定位，適用于零件的側(cè)面和頂面定位。
（2）圓孔定位用定位器
利用零件上的裝配孔、螺釘或螺栓孔及專用定位孔等作為定位基準(zhǔn)時多采用定位銷定位。定位銷一般按過渡配合或過盈配合壓入夾具體內(nèi)，其工作應(yīng)根據(jù)零件上的孔徑按間隙配合制造。
形式：①固定式定位銷；②可換式定位銷；③可拆式定位銷；④可退出式定位銷
（3）外圓表面定位用定位器
生產(chǎn)中，圓柱表面的定位多采用V形塊。V形塊上兩斜面的夾角α一般選用60°、90°、120°三種，焊接夾具中V形塊的兩斜面夾角多為90°。
形式：① 固定式V形塊；② 調(diào)整式V形塊；③ 活動式V形塊
二、零件的夾緊機構(gòu)
夾緊機構(gòu)的作用是保持定位的準(zhǔn)確定位和防止零件經(jīng)裝配和焊接過程中因受力和翻轉(zhuǎn)而發(fā)生位移。
1．夾緊機構(gòu)的特點
選用夾緊機構(gòu)的核心問題是如何正確施加夾緊力，即確定夾緊力的大小、方向和作用點三個要素。
（1）夾緊力方向的確定
夾緊力的方向一般垂直于主要定位基準(zhǔn)，使這一表面與夾具定位件的接觸面積最大；夾緊力的方向應(yīng)盡可能與零件的重力和所受外力的方向相同，使所需設(shè)計的夾緊力最小，因此主要定位基準(zhǔn)的位置最好是水平的。
（2）夾緊力作用點的確定
作用點應(yīng)位于零件的定位支承之上或幾個支承所組成的定位平面內(nèi)，以防止支承反力與夾緊力或支承反力與重力形成力偶造成零件的位移和偏轉(zhuǎn)；作用點應(yīng)安置在零件剛性最大的部位上，必要時，可將單點夾緊改為雙點夾緊或適當(dāng)增加夾緊接觸面積。
（3）夾緊力大小的確定
1）當(dāng)焊件在夾具上具有翻轉(zhuǎn)或回轉(zhuǎn)動作時，夾緊力要足以克服重力和慣性力的影響，保持夾具夾緊焊件的牢固性。
2）需要在夾具上實現(xiàn)彈性支變形時，夾緊裝置就應(yīng)具有使零件獲得預(yù)定反變形量所需的夾緊力。
3）夾緊力要足以應(yīng)付焊接過程熱應(yīng)力引起的拘束應(yīng)力。
4）夾緊力應(yīng)能克服零件因備料、運輸?shù)仍斐傻木植孔冃危员阌陧樌b配。
2．對夾緊機構(gòu)的基本要求
1）夾緊作用準(zhǔn)確，處于夾緊狀態(tài)時應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。
2）夾緊動作迅速，操作方便省力，夾緊時不應(yīng)損壞零件表面質(zhì)量。
3）夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)的。
4）結(jié)構(gòu)力求簡單，便于制造和維修。
3．常用的夾緊機構(gòu)
（1）楔形夾緊器 楔形夾緊器是一種最基本、最簡單的夾緊元件。工作時，主要通過斜面的移動所產(chǎn)生的壓力夾緊工件。
自鎖條件：斜楔的升角α應(yīng)小斜楔與工件、斜楔與夾具體之間的
磨擦角之和，即： α<ψ1+ψ2
設(shè)計時，手動夾緊時α=6°~ 8°；
當(dāng)斜楔動力源由氣壓或液壓提供時，可將斜楔升角α擴大，15°~ 30°時為非自鎖式。
斜楔的夾緊行程可按下式確定：
h = s tgα
加大斜楔升角和制成雙斜面斜楔，可減小夾緊時楔的行程，提高生產(chǎn)效率。
（2）螺旋夾緊器
螺旋夾緊器一般由螺桿、螺母和主體三部分組成，配合使用的有壓塊、手柄等。使用時，通過螺桿與螺母的相對旋動達到夾緊工件的目的。為防止對零件表面的壓傷和產(chǎn)生位移，可在螺桿的端部裝有可擺動的壓塊。（圖9-8）
為克服螺旋夾緊器夾緊動作緩慢、輔助時間長和工作效率不高的缺點，研制了幾種快速夾緊的結(jié)構(gòu)形式：（如圖9-9所示）
① 旋轉(zhuǎn)式螺旋夾緊器；② 鉸接式夾緊器；③ 快撤式夾緊器
（3）偏心輪夾緊器
偏心輪是指繞一個與幾何中心相對偏移一定距離的回轉(zhuǎn)中心而旋轉(zhuǎn)的零件。偏心輪夾緊器是由偏心輪或輪的自鎖性能來實現(xiàn)夾緊作用的夾緊裝置。夾緊動作迅速，特別適用于尺寸偏差較小、夾緊力不大及很少振動情況下的成批大量生產(chǎn)。
圓偏心輪在任何位置都能自鎖的條件是：2е/ D ≤ ?
式中D——圓偏心輪直徑（D=2R）；
——圓偏心輪與零件磨擦系數(shù)一般取0.1~0.15。
生產(chǎn)中多采用?=0.15，此時偏心距應(yīng)為е< 0.05D。
具有彈簧復(fù)位裝置的偏心輪夾緊器（圖9-11）；
用于夾持圓柱表面和管子的偏心輪夾緊器（圖9-12）。
(4) 杠桿夾緊器
這是一種利用杠桿作用原理，使原始力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力的夾緊機構(gòu)。作用原理如圖9-13所示。
典型杠桿夾緊器，如圖9-14所示。
杠桿夾緊器夾緊動作迅速，可起到增力作用，但自鎖能力較差，受振動時易松開，所以常用氣壓或液壓作夾緊力源或與其它夾緊元件組成復(fù)合夾緊機構(gòu)。
螺旋——杠桿夾緊器，適用于多種管徑的夾緊。（如圖9-15所示）
4．氣動與液壓夾緊器
（1）氣動夾緊器 氣動夾緊器具有夾緊動作迅速，夾緊力穩(wěn)定并可調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，不污染環(huán)境及有利于實現(xiàn)程序控制操作等特點。
應(yīng)用：（如圖9-18所示）
(2)液壓夾緊器 液壓夾緊器工作平穩(wěn)，夾緊力大，有較好的過載能力。但需要一套專用的液壓動力裝置，而且系統(tǒng)密封要求高，制造成本也高。
液壓撐圓器，如圖9-20所示。
5．磁力夾緊器
是借助磁力吸引鐵磁性材料的零件來實現(xiàn)夾緊的裝置。
分類：
按磁力來源分 永磁式夾緊器、電磁式夾緊器（圖9-21）
按工作性質(zhì)分 固定式夾緊器、移動式夾緊器（圖9-22）
6．專用夾具
專用夾具是指具有專一用途的焊接工裝夾具裝置，是針對某種產(chǎn)品的裝配與焊接需要而專門制作的。專用夾具的組成基本上是根據(jù)被裝焊零件的外形和幾何尺寸，在夾具體上按照定位和夾緊的要求，安裝了不同的定位器和夾緊機構(gòu)。
7．組合夾具
組合夾具是由一些規(guī)格化的夾具元件，按照產(chǎn)品加工的要求拼裝而成的可拆式夾具。對于品種多、變化快、批量少，且生產(chǎn)周期短的生產(chǎn)場合，采用拼裝靈活、可重復(fù)使用的組合夾具大有好處。
組合夾具按照基本元件的連接方式不同，可分為兩大系統(tǒng)：
槽系統(tǒng)：組合夾具的元件之間主要依靠槽來進行定位和緊固；
孔系統(tǒng)：組合夾具的元件之間主要依靠孔來進行定位和緊固。
組合夾具中按照元件的功用不同可分為基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、合成件及輔助件等八個類別。
三、工裝夾具設(shè)計的基本知識
1．夾具設(shè)計的基本要求
（1）工裝夾具應(yīng)具備足夠的強度和剛度
（2）夾緊的可靠性
（3）焊接操作的靈活性
（4）便于焊件的裝卸
（5）良好的工藝性
2．工裝夾具設(shè)計的基本方法與步驟
（1）設(shè)計前的準(zhǔn)備
夾具設(shè)計的原始資料包括以下內(nèi)容：
1）夾具設(shè)計任務(wù)單；
2）工件圖樣及技術(shù)條件；
3）工件的裝配工藝規(guī)程；
4）夾具設(shè)計的技術(shù)條件；
5）夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化資料，包括國家標(biāo)準(zhǔn)、工廠標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格化結(jié)構(gòu)圖冊等。
（2）設(shè)計的步驟
1）確定夾具結(jié)構(gòu)方案
2）繪制夾具工作總圖階段
3）繪制裝配焊接夾具零件圖階段
4）編寫裝配焊接夾具設(shè)計說明書
5）必要時，還需要編寫裝配焊接夾具使用說明書，包括機具的性能、使用注意事項等內(nèi)容。
3．工裝夾具制造的精度要求
夾具的制造公差，根據(jù)夾具元件的功用及裝配要求不同可將夾具元件分為四類：
1）第一類是直接與工件接觸，并嚴(yán)格確定工件的位置和形狀的，主要包括接頭定位件、V形塊、定位銷等定位元件。
2）第二類是各種導(dǎo)向件，此類元件雖不與定位工件直接接觸，但它確定第一類元件的位置。
3）第三類屬于夾具內(nèi)部結(jié)構(gòu)零件相互配合的夾具元件，如夾緊裝置各組成零件之間的配合尺寸公差。
4）第四類是不影響工件位置，也不與其它元件相配合，如夾具的主體骨架等。
4．夾具結(jié)構(gòu)工藝性
（1）對夾具良好工藝性的基本要求
1）整體夾具結(jié)構(gòu)的組成，應(yīng)盡量采用各種標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，制造專用件的比例應(yīng)盡量少，減少制造勞動量和降低費用。
2）各種專用零件和部件結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)容易制造和測量，裝配和調(diào)試方便。
3）便于夾具的維護和修理。
（2）合理選擇裝配基準(zhǔn)
1）裝配基準(zhǔn)應(yīng)該是夾具上一個獨立的基準(zhǔn)表面或線，其它元件的位置只對此表面或線進行調(diào)整和修配。
2）裝配基準(zhǔn)一經(jīng)加工完畢，其位置和尺寸就不應(yīng)再變動。因此，那些在裝配過程中自身的位置和尺寸尚須調(diào)整或修配的表面或線不能作為裝配基準(zhǔn)。
（3）結(jié)構(gòu)的可調(diào)性
經(jīng)常采用的是依靠螺栓緊固、銷釘定位的方式，調(diào)整和裝配夾具時，可對某一元件尺寸較方便地修磨。還可采用在元件與部件之間設(shè)置調(diào)整墊圈、調(diào)整墊片或調(diào)整套等來控制裝配尺寸，補償其它元件的誤差，提高夾具精度。
（4）維修工藝性
進行夾具設(shè)計時，應(yīng)考慮到維修方便的問題。（如圖9-29所示）
（5）制造工裝夾具的材料
四、夾具結(jié)構(gòu)實例分析
第三節(jié) 焊接變位機械
焊接變位機械的作用：通過改變焊件、焊機及焊接工人的操作位置，達到和保持焊接位置的最佳狀態(tài)；利于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)。
焊接變位機械的主要類型有以下幾種：
1）焊件變位機械。用于支承焊件并能夠回轉(zhuǎn)和傾斜，使焊縫處于水平或船形位置。
2）焊機變位機械。保證焊接機頭準(zhǔn)確到達和保持在焊接位置上，按選定的焊接速度沿著規(guī)定的軌跡移動焊接機頭。
3）焊工變位機械。改變焊工操作位置的變位機械，用于高大工件的手工焊接。
一、焊件變位機械
1．焊件變位機
焊件變位機主要應(yīng)用于框架形、箱形、盤形和其它非長形機件的焊接。
1）伸臂式焊件變位機 主要用于手工焊的筒形工件的環(huán)縫自動焊。載重量一般設(shè)計為1t，最大不超過3t 。工作臺能以穩(wěn)定的焊接速度回轉(zhuǎn)，以便獲得優(yōu)良的焊縫成形。伸臂旋轉(zhuǎn)時，其空間軌跡為圓錐面，在改變工件的傾斜位置的同時將伴隨著工件的升高和下降，以滿足獲得最佳施焊位置的需求。
2）座式焊件變位機 工作臺連同回轉(zhuǎn)機構(gòu)支承在兩邊的傾斜軸上，工作臺以焊速回轉(zhuǎn)，傾斜軸通過機械傳動或液壓缸多在140范圍內(nèi)恒速傾斜。此種變位機對生產(chǎn)適應(yīng)性強，承載能力可達50t，應(yīng)用最廣泛。
3）雙座式焊件變位機 工作臺座落在U形架上，U形架座落在兩側(cè)機座上，工作臺以恒速或以焊接速度繞水平軸轉(zhuǎn)動。特別適合于大型和重型工件的焊接變位。
2．焊接滾輪架
焊接滾輪架是借助主動滾輪與工件之間的磨擦力帶動筒形工件旋轉(zhuǎn)的焊件變位機械。主要應(yīng)用于筒形工件的裝配和焊接。
焊接滾輪架按結(jié)構(gòu)形式不同有以下幾種類型：
1）長軸式滾輪架 支承滾輪多，適用于長度大的薄壁筒體，而且筒體在回轉(zhuǎn)時不易打滑，能較方便的對準(zhǔn)兩節(jié)筒體的環(huán)形焊縫。不足之處是設(shè)備位置固定、占地面積大。
2）組合式滾輪架 是由電動機傳動的主動輪對與從動輪對組合而成，選用滾輪對的多少可根據(jù)焊件的重量和長度確定，焊件上的孔洞和凸起部位可通過調(diào)整滾輪位置避開。使用方便靈活，對焊件的適應(yīng)性強，是目前焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。
3）自調(diào)式滾輪架 可根據(jù)工件的直徑自動調(diào)節(jié)滾輪的中心距，適應(yīng)在一個工作地點裝配和焊接不同直徑筒體的生產(chǎn)。
4）履帶式滾輪架 適用于輕型、薄壁大直徑的焊件及有色金屬容器。不足之處在于，工件容易產(chǎn)生螺旋形軸向竄動。
3．焊接回轉(zhuǎn)臺
焊接回轉(zhuǎn)臺是將工件繞垂直軸或傾斜軸回轉(zhuǎn)的焊件變位機械。工作臺能以焊速回轉(zhuǎn)，且均勻可調(diào)。通?；剞D(zhuǎn)臺適用于高度不大、有環(huán)形焊縫的焊接或封頭的切割工作。
幾種定向回轉(zhuǎn)臺，如圖9-41所示。
焊接汽車輪轂的專用回轉(zhuǎn)臺，如圖9-42所示。
4．焊接翻轉(zhuǎn)機
焊接翻轉(zhuǎn)機是將工件繞水平軸轉(zhuǎn)動或傾斜，使之處于有利于裝焊位置的焊件變位機械。主要適用于梁、柱、框架及橢圓容器等長形工件的裝配和焊接。常見的結(jié)構(gòu)形式有：
1）頭尾架式翻轉(zhuǎn)機
不適用于剛性小、易撓曲的工件。對于較短的工件，可單獨使用頭架固定翻轉(zhuǎn)。
典型的頭尾架式翻轉(zhuǎn)機，如圖9-43所示。
2）框架式翻轉(zhuǎn)機
可升降的框架式翻轉(zhuǎn)機，如圖9-44所示。
多軸式焊接翻轉(zhuǎn)機，如圖9-45所示。
3）轉(zhuǎn)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機
典型的轉(zhuǎn)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機，如圖9-46所示。
生產(chǎn)中，使用轉(zhuǎn)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機時應(yīng)注意如下問題：
① 正確安放焊件，使其重心盡可能與轉(zhuǎn)環(huán)的中心重合。
② 支承環(huán)的位置應(yīng)以不影響焊件的正常焊接工作為準(zhǔn)。
③ 采用電磁閘瓦制動裝置時，避免因支承環(huán)的偏心作用而旋轉(zhuǎn)。
④ 一般采用兩個支承環(huán)同時擔(dān)負(fù)對焊件的支承，一為主動環(huán)，一個為被動環(huán)。
4）鏈條式翻轉(zhuǎn)機
主要用于經(jīng)裝配定位焊后自身剛性很強的梁柱等，如圖7-7所示。鏈條翻轉(zhuǎn)機的結(jié)構(gòu)簡單，工件裝卸迅速，但使用時應(yīng)注意因翻轉(zhuǎn)速度不均而產(chǎn)生的沖擊作用。
5）液壓雙面翻轉(zhuǎn)機
12t液壓雙面翻轉(zhuǎn)機，如圖9-47所示。
二、焊機變位機械
在生產(chǎn)中，焊機變位機械常與焊件變位機械配合使用，完成多種焊縫，如環(huán)縫、縱縫、對接焊縫、角焊縫及任意曲線焊縫的自動焊接工作，也可以進行工件表面的自動堆焊和切割工藝。
按結(jié)構(gòu)形式不同可分為：
1．焊接操作機
1）平臺式操作機 主要用于筒形容器的外縱縫和外環(huán)縫的焊接。如圖9-48所示。
完成的動作有：臺車運行；平臺升降；機頭水平移動。
焊接速度：機頭在平臺專用軌道上的移動速度。
2）懸臂式操作機 可以焊接不同直徑容器的縱、環(huán)焊縫。如圖9-49所示。
完成的動作有：臺車移動；懸臂升降；立柱回轉(zhuǎn)；機頭移動。
焊接速度：機頭沿懸臂的移動速度。
3）伸縮臂式操作機 可以完成各種工位上內(nèi)外環(huán)縫和內(nèi)外縱縫的焊接。如圖9-51。
完成的動作有：臺車行走、立柱回轉(zhuǎn)、伸縮臂伸縮、伸縮臂升降。
焊接速度：伸縮臂伸縮速度。
4）折臂式操作機 可以完成工件外表面焊縫的焊接工作，如圖9-53所示。
完成的動作有：折臂升降、機頭移動、折臂折疊。
焊接速度：機頭沿橫臂的移動速度。
5）門架式操作機 主要適用于批量生產(chǎn)的專業(yè)車間，如圖9-54所示。
完成的動作有：立柱移動、平臺式橫梁升降、機頭行走
焊接速度：機頭在橫梁上的移動速度
2．電渣焊立架
電渣焊生產(chǎn)時，焊縫多處于立焊位置，焊接機頭沿專用軌道由下而上運動。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多樣化，通常需要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式與尺寸設(shè)計配備一套專用的電渣焊接裝置——電渣焊立架，在立架上安裝標(biāo)準(zhǔn)的電渣焊機頭進行焊接。如圖9-55所示。
三、焊工變位機械
這是改變操作工人工作位置的機械裝置，它有多種形式。設(shè)計和使用焊工升降臺時安全至關(guān)重要，工作臺移動平衡，工作時不應(yīng)逐漸或突然改變原定位置；還應(yīng)考慮到裝置移動是否靈活，調(diào)節(jié)方便，快而準(zhǔn)確的到達所要求的焊接位置，并具有足夠的承載能力。
移動式液壓焊工升降臺，如圖9-56所示。
垂直升降液壓焊工升降臺，如圖9-57所示。
四、變位機械裝備的組合應(yīng)用
通過各類機械裝備的組合，更加充分發(fā)揮焊接機械裝備的作用，提高裝配焊接機械水平，實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)。
平臺式操作機與滾輪架組合應(yīng)用，如圖9-58所示。
伸縮臂操作機與滾輪架組合應(yīng)用，如圖9-59所示。
第四節(jié) 其它裝置與裝備
一、裝焊吊具
在焊接生產(chǎn)中，焊接構(gòu)件在工位之間要往返吊運，還要進行零部件的翻轉(zhuǎn)、就位、分散或集中等作業(yè)，采用裝焊吊具可提高生產(chǎn)率、節(jié)省工時、減輕捆掛作業(yè)強度及安全生產(chǎn)。
裝焊吊具按其作用原理不同，可分為機械吊具、磁力吊具和真空吊具。
1．機械吊具
主要用于板材水平吊裝的吊具如圖9-60所示，吊具成對使用，整體吊具由吊爪、壓板、銷軸及吊耳組成。為了保證吊具的使用安全，吊具在使用前應(yīng)進行超載試驗。超載量規(guī)定為額定載荷的25%，并持續(xù)10min，卸載后吊具不得有殘余變形、微裂或開裂等缺陷。
梁用吊具，如圖9-61所示。
2．磁性吊具
在磁力吊具中，可分為以下三種：
① 永磁式：磁性逐漸減弱，卸料較慢，不會發(fā)生突發(fā)事故。
② 電磁式：磁力較強，卸料方便，斷電時容易發(fā)生突發(fā)事故。
③ 永磁——電磁式吊具：安全可靠，無需擔(dān)心因停電和其它電器故障而發(fā)生工件墜落造成人身身和設(shè)備事故；省電，通電時間短，電耗量少，是一種節(jié)能型的安全吊具。
永磁——電磁吊具，如圖9-62所示。
3．真空吊具
工作時，依靠真空泵將吸盤內(nèi)抽成真空吸附工件。由于吸力有限，主要用于吊運表面平整、重量不大的薄板。
真空吊具，如圖9-63所示。
4．除上述吊具外，焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)車間必不可少的還有一些起重運輸設(shè)備，如：地面運輸設(shè)備、起重機械類、輸送機等。
二、焊接機器人簡介
焊接機器人是在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中部分地取代人的功能，可完成由程序控制的復(fù)雜的焊接操作設(shè)備。直接用于焊接的有電弧焊、電阻焊、氣焊等機器人。
1．焊接機器人的組成
（1）執(zhí)行部分 是機器人為完成焊接任務(wù)而傳遞力或力矩并執(zhí)行具體動作的機械結(jié)構(gòu)。包括機器人的機身、臂、腕、手等。
（2）控制部分 負(fù)責(zé)控制機械結(jié)構(gòu)按所規(guī)定的程序和所要求的軌跡，在規(guī)定的位置之間完成焊接作業(yè)的電子、電氣元件和計算機系統(tǒng)。
（3）動力源及傳遞部分 它可為執(zhí)行部分提供和傳遞機械能的部件與裝置，動力源多為電動或液壓。
（4）工藝保障部分 主要包括焊接電源、送絲、送氣裝置等。
2．機器人的自由度
機器人的臂和腕是基本動作部分。任何一種設(shè)計的機器人臂部都有三個自由度，以保證臂的端部能夠到達其工作范圍內(nèi)的任何一點。腕部的三個自由度是繞空間相互垂直的三個坐標(biāo)軸x、y、z的回轉(zhuǎn)運動，一般稱其為滾轉(zhuǎn)、俯仰和偏轉(zhuǎn)運動。
在引進和選用機器人應(yīng)考慮以下幾個方面：
1）焊件的生產(chǎn)類型屬于多品種、小批量的生產(chǎn)性質(zhì)。
2）焊件的結(jié)構(gòu)尺寸以中小型焊接機器零件為主，且焊件的材質(zhì)、厚度有利于采用點焊或氣體保護焊的焊接方法。
3）待焊坯料在尺寸精度和裝配精度等方面能滿足機器人焊接的工藝要求。
4）與機器人配套使用的設(shè)備如各類變位機及輸送機等應(yīng)能與機器人聯(lián)機協(xié)調(diào)動作，使生產(chǎn)節(jié)奏合拍。
