陳峰

浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州310053

基于CAD農(nóng)機(jī)水箱通用焊接夾具設(shè)計(jì)

陳峰

浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州310053

根據(jù)農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具的特點(diǎn)，本文基于CAD技術(shù)及Pro/E軟件協(xié)同設(shè)計(jì)了農(nóng)機(jī)水箱焊接通用夾具，分別對(duì)焊接夾具底板、定位塊、后端頂塊、連接板和加緊扳手進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后對(duì)焊接夾具各部件進(jìn)行組合裝配。利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行焊接夾具設(shè)計(jì)，建立焊接產(chǎn)品及其夾具加工制造模型，進(jìn)而檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的焊接夾具設(shè)計(jì)的可行性。

農(nóng)機(jī)水箱；焊接夾具；計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；Pro/E

農(nóng)機(jī)現(xiàn)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要運(yùn)輸工具，而水箱是農(nóng)機(jī)換熱的重要組成部件，直接影響著農(nóng)機(jī)設(shè)備的性能，農(nóng)機(jī)水箱制造工藝大部分采用焊接的加工方式，但現(xiàn)在市場(chǎng)上缺乏一種通用的農(nóng)機(jī)水箱夾具［1］，所以對(duì)于農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)具有很高的現(xiàn)實(shí)意義和使用價(jià)值［2］。采用適當(dāng)?shù)娜S設(shè)計(jì)軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的焊接夾具進(jìn)行三維實(shí)體造型以研究各個(gè)組件之間的運(yùn)動(dòng)干涉，并針對(duì)焊接夾具在使用時(shí)產(chǎn)生的工件失穩(wěn)變形問(wèn)題提出恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案與措施。

圖1 農(nóng)機(jī)水箱示意圖Fig.1 Schematic diagram of agricultural machinery water tank

1 農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具的設(shè)計(jì)目的及準(zhǔn)則

本文所設(shè)計(jì)的農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具是為了使農(nóng)機(jī)水箱迅速而準(zhǔn)確的處于加工位置，保證水箱的焊接加工質(zhì)量，通過(guò)此夾具設(shè)計(jì)可以滿足不同型號(hào)的農(nóng)機(jī)水箱的加工［3］。根據(jù)農(nóng)機(jī)水箱所涉及到的材料、設(shè)備、工藝方法，分析了解農(nóng)機(jī)水箱的加工原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并針對(duì)水箱某一特定工序，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的焊接夾具，通過(guò)比較不同焊接夾具之間的優(yōu)缺點(diǎn)，本文結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件對(duì)農(nóng)機(jī)水箱的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了一定研究，由此設(shè)計(jì)一種農(nóng)機(jī)水箱通用焊接夾具。其設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則如下：

1.滿足在水箱加工過(guò)程中水箱工件定位的穩(wěn)定性和可靠性，這樣就可有足夠的承載或夾持力度，從而保證工件在工裝夾具上進(jìn)行的施工過(guò)程；

2.滿足裝夾過(guò)程中的簡(jiǎn)單與快速操作，易損零件必須是可以快速更換的結(jié)構(gòu)，條件充分時(shí)最好不需要使用其它工具進(jìn)行［4］；

3.滿足夾具在調(diào)整或更換過(guò)程中重復(fù)定位的可靠性，盡可能選用市場(chǎng)上質(zhì)量可靠的標(biāo)準(zhǔn)品作組成零件［5］。

2 農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具的詳細(xì)設(shè)計(jì)

本文農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具的設(shè)計(jì)采用Pro/E三維以及AutoCad二維設(shè)計(jì)軟件，首先對(duì)水箱焊接夾具的各個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后對(duì)水箱焊接夾具的各個(gè)部件進(jìn)行組合裝配。

2.1 水箱

農(nóng)機(jī)水箱包括左右集流管，翅片和扁管，其中水箱左集流管長(zhǎng)364 mm，共有34個(gè)槽，槽間隔10 mm，管外徑為φ20 mm，管厚1.2 mm；右集流管長(zhǎng)364 mm，共有34個(gè)槽，槽間隔10 mm，管外徑為φ20 mm，管厚1.2 mm；翅片L=480 mm，扁管長(zhǎng)480 mm，寬16 mm，高2 mm；通過(guò)三維繪圖軟件Pro/E繪出農(nóng)機(jī)水箱的三維圖如圖2所示。

圖2 農(nóng)機(jī)水箱三維CAD模型Fig.2 CAD model of agricultural machinery water tank

2.2 夾具底板設(shè)計(jì)

根據(jù)上述農(nóng)機(jī)水箱的相關(guān)數(shù)據(jù)，本文設(shè)計(jì)的焊接夾具底板的長(zhǎng)為810 mm，厚16 mm，寬100 mm。畫出二維圖，螺母采用M6，利用CAD和Pro/E繪圖軟件分別繪制的農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具底板的二維和三維視圖如3所示。

圖3 農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具底板設(shè)計(jì)Fig.3 Design of welding jig base plate for agricultural machinery tank

2.3 夾具的定位塊與頂塊設(shè)計(jì)

依據(jù)農(nóng)機(jī)水箱集流管直徑及底板的數(shù)據(jù)，可設(shè)計(jì)焊接夾具定位塊長(zhǎng)40 mm，高38 mm，寬38 mm，兩孔大徑φ10 mm，小孔φ6 mm，孔深6 mm，兩孔中心距22 mm。由水箱集流管直徑及底板的數(shù)據(jù)可設(shè)計(jì)焊接夾具后端頂塊長(zhǎng)46 mm，高40 mm，寬38 mm，兩孔大徑φ10 mm，小孔φ6 mm，孔深6 mm，兩孔中心距22 mm。利用CAD和Pro/E繪圖軟件分別繪制的農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具頂塊的二維和三維視圖如4所示。

圖4 農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具后端頂塊設(shè)計(jì)Fig.4 Design of welding jig back-end piece for agricultural machinery tank

2.4 夾具的連接板和夾緊扳手設(shè)計(jì)

由水箱扁管及夾具底板可設(shè)夾具連接板長(zhǎng)750 mm，寬50 mm，厚12 mm，螺紋孔采用M10；加緊扳手采用較常用的加緊扳手，并做了相應(yīng)的改進(jìn)，利用Pro/E繪圖軟件分別繪制的農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具夾緊扳手三維視圖如5所示。

3 農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具組合裝配

對(duì)上述設(shè)計(jì)的農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具底板、定位塊與頂塊等進(jìn)行組合裝配，最后得到焊接夾具組合裝配結(jié)果如圖6所示，通過(guò)水箱焊接夾具三維圖生產(chǎn)得出水箱焊接夾具CAD圖如7所示

圖5 農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具夾緊扳手設(shè)計(jì)Fig.5Designofweldingjiggripping wrenchforagriculturalmachinerytank

圖6 農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具的組合裝配Fig.6Theassemblycombinationof agriculturalmachinerytankweldingjig

圖7 農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具總圖Fig.7Assemblydrawingofagricultural machinerytankweldingfixture

4 結(jié)論

本文介紹了農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具的目的及夾具設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則，同時(shí)介紹了用Proe及AutoCad進(jìn)行農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具設(shè)計(jì)的一些過(guò)程，其中包括水箱的設(shè)計(jì)、夾具底板的設(shè)計(jì)、夾具的定位塊的設(shè)計(jì)、夾具的后端的設(shè)計(jì)、夾具的連接板的設(shè)計(jì)、加緊扳手的設(shè)計(jì)及最后的組合裝配。焊裝產(chǎn)品設(shè)計(jì)加工過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，建立焊接產(chǎn)品及其夾具模型和加工制造模型，用于模擬焊裝制造過(guò)程，進(jìn)而利用計(jì)算機(jī)技術(shù)檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的焊接夾具設(shè)計(jì)的可行性?；诰W(wǎng)絡(luò)的焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，協(xié)同設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)通用農(nóng)機(jī)水箱焊接夾具成為新的夾具設(shè)計(jì)思路，為其產(chǎn)品化設(shè)計(jì)和推廣提供了借鑒和參考，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)其他同類設(shè)計(jì)信息的高度集成與共享。

［1］肖良，吳泓濤.復(fù)合結(jié)構(gòu)在夾件組焊夾具中的應(yīng)用［J］.電氣制造，2008（11）：34-39

［2］高延杰.鎂鋁合金薄板焊接用簡(jiǎn)易夾具［J］.電焊機(jī)，2010，40（6）：95-97

［3］張飛飛，馬宏偉，柴鵬，.基于結(jié)構(gòu)靜力分析的焊接夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.航天制造技術(shù)，2010（1）：78-81

［4］劉光清.R256418箱體流水線鑄造下芯夾具的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.熱加工工藝，2011（9）：182-185

［5］徐俊生，吳志生，劉翠榮.高速列車組焊柔性化自動(dòng)焊接夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究［J］.電焊機(jī)，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

陳峰（1970-），女，浙江紹興人，碩士，副教授，從事機(jī)械設(shè)計(jì)與理論、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、CAD仿真研究與教學(xué).