垃圾箱后骨架的焊接工装夹具设计.pdf

垃圾箱是人们日常生活中最常见的一种简单尧高效尧环保尧无二次污染的垃圾收集运输环保设备袁广泛应用于农村尧城市街道尧社区尧学校等的连片治理中1遥在日常生活中袁各个垃圾收集点都会放置垃圾箱遥 垃圾装满后袁 由环卫垃圾车运至垃圾中转站倾倒压缩袁防止污染环境2-6遥 垃圾桶不仅要求垃圾收集袁还要求外形美观遥 一些大型垃圾桶的顶部设计成弧形袁不易积水袁美观大方袁避免了以往方形的呆板造型7-9遥 由于大部分垃圾箱都是由整体钢板和加强筋焊接而成袁电弧焊工艺复杂袁焊接变形不易控制袁不仅费时低效袁而且焊接质量也无法保证10遥 因此袁以某公司产品为例袁基于 UG 三维设计软件设计了后车架的焊接夹具袁并对后车架方管工件的弯曲焊接工艺进行改进袁为进一步提高垃圾箱的质量提供一定的参考价值遥1焊接工装的技术要求焊接夹具不仅能保证产品的制造精度袁还能提高生产率袁创造更高的经济效益遥 为适应焊接机器人的发展袁 对焊接夹具提出以下技术要求:能缩短装夹时间袁降低成本曰能保证加工精度和质量曰自动化程度高曰可根据生产节奏进行调整曰更换工件后袁可以校准夹具曰能适应相同或相似工件的夹持和不同加工对象的变换曰该夹具结构简单袁易于装配曰可以利用原模具对夹具进行反求袁提高夹具的夹紧精度11遥2原有垃圾箱后骨架的焊接存在的问题原 FTX03 箱体是目前市面上常见的型号袁 背面有一定的弧度袁骨架为 30伊40伊2 的正方形如图 1遥图 1 原 FTX03 箱体Fig.1 Original FTX03 box收稿日期院2022-09-13基金项目院国家自然科学基金青年项目渊11902135冤曰福建省中青年教师教育科研项目渊JAT210910冤曰2022 年 龙 岩 市 产 学 研 联 合 创 新 项 目(2022LYF18005)遥作者简介院钟国坚渊1982-冤袁男袁汉族袁副教授袁主要从事机械教学与研究工作遥垃圾箱后骨架的焊接工装夹具设计钟国坚1袁 赖桂光2渊1.闽西职业技术学院袁 福建 龙岩 364021曰 2.福建龙马环卫装备股份有限公司袁 福建 龙岩 364000冤摘要院针对原垃圾箱后车架焊接工艺复杂尧易变形尧焊接效率低尧焊接质量差等问题袁以某公司产品为例袁基于UG 三维设计软件完成了后车架的焊接夹具设计袁并对后车架方管工件的弯曲焊接工艺进行了改进袁包括焊接弯头夹具和多个 F 形焊接夹具遥结果表明袁设计的快速装配夹具可靠袁不影响工件的定位袁易于制造尧安装和维护遥该设计成果已在环卫公司投入生产应用袁取得了良好的效果袁对其在行业内的广泛应用也有一定的参考价值遥关键词院垃圾箱后骨架曰焊接工装曰设计中图分类号院TH122文献标识码院A文章编号院员远苑源原圆员园怨穴圆园23雪09原园065原园4第 42 卷 第 9 期武夷学院学报灾燥造援42 晕燥援9圆园23 年 9 月允韵哉砸晕粤蕴 韵云 宰哉再陨 哉晕陨灾耘砸杂陨栽再Sept.圆园23叶武夷学院学报曳 圆园23 年第 9 期由于方管的壁厚较小袁且这些零件已经被方管卷绕机卷过袁形状难以控制袁所以只能采用最原始的方法:加强构件侧面的横梁曰同时用等离子切割机在大圆弧区域的内三面切割出相对均匀的切割缝隙(如下图2 所示)曰接着用锤子敲打弯曲袁然后填补空隙袁焊接成弧形结构遥 这种制造工艺需要先焊接一个部件袁然后才能组装焊接整个后车架袁不仅耗费大量人力袁而且很难保证弧度和整体平整度12遥图 2 切割缝隙Fig.2 Cutting gaps原工序院第一步袁侧面加强梁工件三面切割弯管缝曰第二步袁去毛刺和锐边曰第三步袁对侧加强梁进行锤击压形曰第四步袁填补焊接压形后的侧加强梁割缝曰第五步袁拼装焊接后骨架遥3焊接工装设计3.1设计目的旨在提供一种垃圾箱后骨架焊接工装夹具袁以解决焊接工艺复杂尧焊接变形难以控制尧焊接时间长尧效率低尧焊接质量无法保证的问题遥 从而降低劳动强度袁减少锤击对管件的损伤袁保证了左右加强梁的弧度要求袁保证了整体的平整度遥3.2设计思路涉及一种垃圾箱后骨架方管工件弯曲焊接工艺的改进技术袁 包括弯头焊接夹具和多个 F 形焊接夹具遥 焊接弯头夹具为环形台阶结构袁根据产品形状的弧度切割内外环形台阶面曰在焊接弯头夹具的腿上设置两个底部限位板袁 防止侧加强梁被夹紧和焊接变形曰用 F 型焊钳将顶梁和侧加强梁夹在焊接弯头夹具顶部的夹具面上袁 实现顶梁和侧加强梁的对接焊接袁防止和减少焊接时的焊接变形遥 在保持原有方管制造工艺的前提下袁对后续压制工艺进行了改进袁设计制造了 F 型焊夹具袁替代 FTX03 箱体背框焊接弯头夹具的锤击焊接工艺13遥新工序院第一步袁侧加强梁工件三面切割弯管缝曰第二步袁去毛刺和锐边曰第三步袁直接压在工装上曰第四步袁焊接后骨架遥3.2焊装夹具的设计方案3.2.1设计绘制焊装夹具三维图为了给设计焊接夹具提供有利的条件袁根据图一尺寸袁基于 UG 软件完成相应的设计工作袁UG 软件具有零件装配和零件造型设计的功能遥 利用 UG 软件袁首先可以准确地反映出不同零部件之间的具体关系袁从而满足 2D 图纸的具体要求遥 二是可以减少设计的缺失和相应的修改时间遥 焊接夹具是典型的非标准工件遥但从整体情况来看袁大量组件都非常相似遥从而可以建立标准件库袁 为相关操作人员快速查询各种内容袁以及自己采用的标准结构和标准件提供了便利条件袁 加快了设计进度遥 在建立焊接夹具的 3D 模型之前袁先建立草图袁然后利用草图平面进行建模袁建立相应零件的毛坯遥 经过以上操作袁我们就可以通过特征建模和布尔算法完成箱体后骨架焊接弯管工装三维图渊如下图 3 所示冤和箱体后骨架三维图渊如下图 4 所示冤遥图 3 箱体后骨架焊接弯管工装三维示意图Fig.3 3D schematic diagram图 4 箱体后骨架三维示意图Fig.4 3D schematic diagram of the rear frame of the box66窑窑装配部件采用自顶向下与自底向上相结合的设计方法遥 首先袁构建一个装配部件袁然后将主部件导入其中袁然后从上到下逐一设计其他相关零件遥 对于标准件袁由于三维模型的存在袁可以合理地在焊接夹具中加入自顶向下的装配方法遥 总体装配设计完成后袁生成三维箱体后骨架焊接弯管工装工作示意图渊如下图 5 所示冤遥图 5 三维箱体后骨架焊接弯管工装工作示意图Fig.5 Schematic diagram of operation3.2.2焊钳的科学选取F 型焊夹具是一种外形为英文字母野F冶的夹具袁F型焊夹具由特殊钢轧制锻造而成袁具有足够的刚度和较大的强度遥 广泛应用于工程机械制造的大中型产品或非标设备的焊接尧铆接和粘接遥F 型焊夹具的横臂可以快速上下移动袁夹紧工件只需要拧动三分之一的螺丝袁达到快速夹紧工件的目的遥 因为焊钳和夹具之间有很强的约束袁所以焊钳的选择和焊接夹具的设计要同时进行14-18遥 综合考虑垃圾箱的具体结构尧夹具结构尧焊接操作的方便性尧焊接方向和位置遥 在选择焊钳类型时袁可以避免不合理的问题袁减少各种材料的消耗袁最终选择能够满足具体工况的 F 型焊夹钳遥3.3创新之处这种设计主要用于薄板焊接遥 由于工件薄袁热输入大袁焊接时工件容易变形袁容易产生焊接缺陷遥 为获得良好的焊接质量袁 除了最佳的焊接工艺参数外袁焊接夹具的设计对焊接质量起决定性的作用遥 设计的夹具夹紧可靠袁不影响工件的定位曰使用该夹具时袁能保证焊接生产中有足够的焊接空间袁不会影响正常的焊接施工曰设计的快速装配夹具便于制造尧操作和安装袁易于维修和更换零件遥 总之袁焊后产品整体外观美观袁有效提高工件的装夹效率袁缩短焊前准备时间遥4结语先进焊接技术的进步和发展极大地推动焊接技术在世界先进制造企业零部件生产中的应用遥 这也为焊接夹具的使用提供巨大的空间遥 我国焊接夹具行业及技术应用仍方兴未艾袁具有良好的发展前景在替代原工艺后袁缩短后骨架工序袁消除了员工经常蹲下弯腰的劳动强度袁消除了锤击造成的构件损伤袁保证左右加强梁的弧度要求袁有效抵消了背骨架在对焊时的焊接变形袁保证了整体平整度要求19-21遥 该设计成果已在环卫公司投入生产应用袁取得良好的效果袁也为其在同行业的广泛应用奠定了基础遥参考文献:1李永爱,王伟.垃圾压缩车焊接工艺的设计与开发探究J.城市建设理论研究,2012(18):1-6.2季五美.4-4.5t 系列叉车车架柔性生产线的设计与关键工位研究D.杭州院浙江工业大学,2019.3宋彩艳,宁祎,韩莉莉.焊装夹具及其柔性化在工业制造中的应用综述J.现代制造技术与装备,2017:109-111.4崔远良,黄步云,李少文,郭飚.基于薄板折弯件的焊接工装设计J.机械工人(热加工),2012,(14):47-49.5李成.基于特征驱动的可重构柔性工装智能交互设计系统研究D.长沙:湖南大学,2020.6李清州.微卡焊装线工艺方案研究D.济南院山东大学,2019.7段青辰,赵旭,韩振仙,等.液压支架连杆机器人焊接工作站自动定心机构设计J.焊接,2019(8).8李娜,王国冰.先进焊接工装夹具在机械装备制造业中的应用J.装备制造技术,2019(3)院148-150.9刘建坤.重卡驾驶舱多车型柔性夹具设计与研究D.长春院长春理工大学,2018.10徐国龙,王春雷,龚奕境,等.基于野互联网+冶的汽车焊装夹具研究J.河南科技,2018(17):121-123.11马玉广.汽车白车身焊装夹具柔性通用化 NC 单元的研制J.建筑工程技术与设计,2018(23):4816.12赵长征.不锈钢筒体内衬焊接工装夹具设计与分析D.青岛:山东科技大学,2020.13赖桂光.一种用于垃圾箱后骨架的焊接工装:中国,钟国坚袁等院垃圾箱后骨架的焊接工装夹具设计67窑窑叶武夷学院学报曳 圆园23 年第 9 期Design of a Welding Fixture for Trash Bin Rear SkeletonZHONG Guojian1袁 LAI Guiguang2(1.Minxi Vocational and Technical College,Longyan,Fujian 364021;2.Fujian Longma Sanitation Equipment Co.,LTD,Longyan,Fujian 364000)Abstract:In view of the original dumpster rear frame welding process complex,easy deformation,low welding efficiency,poor weldingquality and other problems,taking the products of a company as an example,based on UG three-dimensional design software to completethe rear frame welding fixture design,and the bending welding process of the rear frame of the square parts of the improvement,includingwelding elbow fixture and a number of F-shaped welding fixture.The results show that the designed fixture is reliable,which does not af鄄fect the positioning of the workpiece,and is easy to manufacture,install and maintain.The design result has been put into production andapplication in the environmental sanitation company,and has obtained good results.It also has certain reference value for its wide appli鄄cation in the industry.Key words:trash bin back skeleton;welding fixture;design渊责任编辑院叶丽娜冤CN201710765043.2咱P暂.2017-11-28.14孙京龙.汽车前大梁柔性焊接夹具的设计及研究D.青岛:山东科技大学,2020.15刘海波.发动机罩内板总成焊接夹具的开发与质量控制D.镇江:江苏大学,2020.16刘明余.基于麦弗逊结构汽车转向节的试验台架开发及验证D.秦皇岛:燕山大学,2019.17张忠东.白车身焊装夹具主线的设计与仿真研究D.淄博:山东理工大学,2018.18刘建坤.重卡驾驶舱多车型柔性夹具设计与研究D.长春:长春理工大学,2018.19黄龙振.高速经编机装配方案及工艺的研究与改进D.南京:南京理工大学,2018.20孔超,宁祎,宋彩艳.机架前车桥焊接智能工装改进 PID 控制J.电脑知识与技术,2018,14(21):269-270.21孙鹏尧,李欣疏,潘美霖.前纵梁补焊夹具的设计现状J.河南科技.2018(31):48-50.68窑窑