常用的金属结构产品装配方法与注意事项

1.装配前的准备

装配前的准备工作是装配工艺的重要组成部分。充分、细致的准备工作是高质量、高效率地完成装配工作的有力保证。装配前的准备工作，通常包括以下几个方面：

（1）熟悉产品图样和工艺规程 产品图样和工艺规程是整个装配工作的主要依据，通过熟悉图样和工艺规程，应达到以下目的：

1）了解产品的用途、特性、结构特点、数量和装配技术要求，并依此确定装配方法。

2）了解各零件间的位置关系、连接形式、装配尺寸和精度，选择好定位基准和装配夹具类型。

3）了解各零件的数量、材质及其特性。

（2）划分部件 金属结构产品是一个独立而完整的总体，由数量不等的零件和部件构成。零件是组成产品的基本件，由若干零件组成一个可独立装配的、相对完整的结构称为部件。

对于大型、复杂的金属结构产品，通常是将总体分成若干个部件，将各部件装配或焊接后，再进行总装。这样，可以减少总装时间，减少许多不利的焊接位置，扩大自动焊、半自动焊的应用，减少高空作业，改善施工条件，提高装配效率，保证装配质量。同时，也有利于实现装配工作机械化。

划分部件时应考虑下列几点：

1）尽量使划分出的部件有一个比较规则、完整的轮廓形状。

2）部件之间的连接处不宜太复杂，以便于总装时的定位、夹紧和测量。

3）部件装配后，能有效地保证装配质量。

大型金属构件设计图样中，已表明了部件划分的形式，只有在设计未规定的情况下，冷作工可以根据产品特点和施工条件，考虑部件划分问题。

（3）装配现场的设置 装配工作场地应尽量选择在起重机械的工作区间内，而且场地应平整、清洁、便于安置装配工作台或装配胎具。零件堆放要整齐，便于取用，人行道应畅通，还要保证运输车辆通行无阻。

在装配场地周围，应选择适当的位置安置工具箱、焊机、气割设备，同时根据装配需要配置其他设备，如钳工台和台虎钳等。

（4）工具、量具、夹具和吊具的准备 装配前，应备齐装配中常用的工具、量具、夹具和吊具。常用的工具有大锤、锤子、錾子、手砂轮、撬杠、扳手及各种划线用工具等。常用的量具有钢卷尺、钢直尺、水平尺、吊线锤、直角尺及各种检验零件定位的样板等。装配中常用的夹具本章已有介绍，此处不再赘述。

此外，装配前还要根据不同结构的具体情况，准备或制作一些专用的工具、夹具和胎具。

（5）零、部件预检和防锈蚀 产品装配前，对于从上道工序转来或从零件库中领取的零、部件及装配中所使用的辅助材料，都要进行核对和检查，以便于装配工作的顺利进行。零、部件预检的主要内容有：

1）按图样和工艺文件检查零、部件的形状、尺寸和材质。

2）查对零、部件的数量。

3）核对焊条等辅助材料的规格、型号与工艺要求是否相符。

4）按工艺规定，检查螺栓、螺母等辅助零件的规格、材质。

装配前还要对零部件连接处的表面进行去毛刺、除锈等清理工作，并在清理后，按技术要求进行防锈处理。对于零部件在装配后难于施行清理、防锈处理的部位，也应在装配前采取措施。

（6）安全措施 在装配工作中，大部分属于多工种联合作业，涉及不安全的因素很多。因此，安全措施尤为重要，必须在装配前的准备工作中予以充分的考虑。例如，氧气瓶和乙炔瓶要放在离人行道和火源较远的地方；消防用具要放在取用方便的地方；所有的吊具要进行严格的检查；接电的地方要有预防触电的措施；高空作业的安全带要经过严格的检查等。

2.装配方式与支承形式

（1）装配方式 金属结构件的装配方式按装配时的结构位置划分，主要有正装、倒装和卧装。正装和倒装又称立装，如图5-2所示。所谓正装，是指工件在装配中所处的位置，与其使用时位置相同，图5-2a所示的铁道车辆总装，就是采用的正装方式。倒装是指工件在装配中所处的位置与其使用时的位置相反，图5-2b所示的翻斗车车体装配，就是采用将车体倒置过来，以车体敞口平面与工作台接触的倒装法。卧装是指将工件按其使用位置垂直旋转90°，使它的侧面与工作台相接触而进行装配，图5-2c所示的多头钻的床身装配，就采用了卧装的方式。

一个工件采用何种方式进行装配，一般可以从下列几方面考虑：

1）有利于达到装配要求，保证产品的质量。

2）所选的装配方式，应使工件在装配中较容易地获得稳定的支承。例如，顶部大、底部小的工件一般采用倒装；细高的工件一般采用卧装。

3）所选的装配方式，应有利于工件上各零件的定位、夹紧和测量，以保证装配质量。

4）所选的装配方式，应有利于装配中及装配后的焊接和其他连接。

5）所选的装配方式，应与装配场地的大小、起重机械的能力等工作条件相适应。

选定了工件的装配方式以后，即可根据工件的结构特点、数量和装配技术要求等因素，确定工件在装配中的支承形式。

（2）工件的支承形式 工件在装配中的支承形式，分为装配平台支承和装配胎架支承。

1）装配平台装配平台一般水平放置，而且它的工作表面要求达到一定的平直度。冷作工常用的装配平台有以下几种：

①铸铁平台。铸铁平台由一块或多块经过表面加工的铸铁制成，它坚固耐用，工作表面精度较高。为了便于夹紧工件和进行某些作业，铸铁平台上有许多通孔或沟槽，可用于零件加工和结构的装配。

图5-2 装配方式

a）正装 b）倒装 c）卧装

②钢结构平台。钢结构平台由厚钢板和型钢组合而成，有时也将厚钢板直接铺在平整的地面上，构成简易的钢结构平台。它的工作表面一般不经切削加工，所以平直度比铸铁平台差，常用于拼接钢板或装配精度要求不高的工件。

③导轨平台。导轨平台由一些导轨安装在混凝土基础上制成，每条导轨的上表面都经过切削加工，并有紧固工件用的螺栓沟槽，主要用于装配大型工件。

④水泥平台。水泥平台用钢筋混凝土制成。平台上预埋一些拉环、柱桩和交叉设置的扁钢，作为装配中固定工件用。这种平台多用于大型工件的装配。

⑤电磁平台。电磁平台的主体用钢板和型钢制成，在平台内安置许多电磁铁，通电后，可将工件吸附在平台上。电磁平台多用于板材的拼接，因为电磁铁对钢板的吸附作用能有效地减少焊接变形。

2）装配胎架。若工件结构不适于以装配平台作支承（如船舶、飞机和各种容器等）时，就需制造装配胎架来支承工件，进行装配。

装配胎架按其功能分为通用胎架和专用胎架。图5-3a所示为装配圆筒形工件的通用胎架，由两根辊筒平行地装在固定支架上构成，辊筒间保持一定距离。在装配不同直径的圆筒形工件时，均可用它来对工件进行支承定位。

图5-3b所示为装配油罐罐顶的专用胎架。模板构成胎架支承工作面，通过放样得出实际形状，然后加工而成。这样的专用胎架，只适用于一种形状、尺寸的工件装配使用。较为复杂的结构（如船舶分段），其装配胎架结构也较复杂，胎架的制作往往要消耗较多的工时和材料。

由于计算机应用在金属结构制造中不断深入，目前已出现通用式活络支柱式胎架，可以根据数学放样提供的数据，调节支柱的高度。纵横排列的大量支柱，可形成平面或任何形状的曲面，作结构装配的支承面。

图5-3 装配胎架

a）装配圆筒形工件的通用胎架 b）装配油罐罐顶的专用胎架

装配胎架应符合下列要求：

①胎架工作面的形状，应与工件被支承部位的形状相适应。

②胎架结构应便于在装配时对工件实施定位、夹紧等操作。

③胎架上应画出中心线、位置线、水平线和检验线等，以便于装配时对工件进行校正和检验。

④胎架必须安置在坚固的基础之上，并具有足够的强度和刚度，以避免在装配过程中基础下沉或胎架变形。

3.零件的定位

根据零件的具体情况，灵活地运用六点定位规则，来确定适宜的定位方法，以完成工件上各零件的定位，是装配工作的一项主要内容。装配时常用的定位方法有划线定位、样板定位、定位元件定位三种。

（1）划线定位 划线定位是利用在零件表面、装配平台、胎架上画出工件的中心线、接合线、轮廓线等作为定位线，来确定零件间的相互位置。

图5-4所示为利用划在零件表面的定位线，进行零件定位的两个例子。图5_-4a所示是以划在工件底板上的中心线和接合线作定位线，来确定槽钢、立板和三角形加强板的位置；图5-4b所示是利用大圆筒盖板上的中心线和小圆筒上的等分线（也常称其为中心线），来确定两者的相对位置。

“地样装配法”是划线定位的一种典型应用形式。它是将构件的装配样图按1∶1的实际尺寸，直接绘在装配平台上，然后根据零件间接合线的位置进行装配。“地样装配法”主要适用于桁架或框架（如建筑结构框架、船舶肋骨框架等）装配。如图5-5所示是利用“地样装配法”装配钢桁架，装配时，先在平台上画出桁架的地样，如图5-5a所示；然后依照地样将零件组合起来，如图5-5b所示。

如图5-6a所示为多瓣球形封头，可采用地样装配。装配时，在平台上划出封头俯视图上、下口线和接缝线，在下口线的外圆周焊上辅助定位挡铁，然后将封头瓣片底边紧靠挡铁，并对准下口线，用直尺或吊线锤检验上口边缘的位置，使其对准平台上的上口线，如图5-6b所示，这样依次将各瓣片定位，并加临时支撑，再定位焊组装。(www.xing528.com)

图5-4 画线定位举例

a）以工件底板上的中心线和接合线作定位线 b）以中心线来确定两者的相对位置

图5-5 钢桁架的地样装配

a）画出桁架的地样 b）装配

图5-6 多瓣球形封头的地样装配

1—挡铁 2—吊线锤 3—平台

（2）样板定位 样板定位是指根据工件形状，制作相应的样板，作为空间定位线，来确定零件间的相对位置。装配时对零件的各种角度位置，通常采用样板定位。图5-7所示为斜T形结构的装配，根据斜T形结构立板的倾斜度，预先制作样板。装配时在立板和平板接合位置确定后，即以样板来确定立板的倾斜度，使其得到完全定位。

断面形状对称的结构（如屋架、梁、柱等），可采用样板定位的特殊形式——仿形复制装配进行装配定位。如图5-8a所示为简单钢桁架部件装配应用仿形复制装配的示例。在平台上先装配角钢和连接板，如图5-8b所示，连接板和角钢间用定位焊固定后，成为单面结构，以此作为仿形样板进行装配定位，即可复制出相同的单面结构，如图5-8c所示。当一批构件单面结构装配完后，再分别在每个单面结构上装配另一角钢，如图5-8d所示。从而完成整个部件的装配。

图5-7 样板定位

图5-8 仿形复制装配

（3）定位元件定位 定位元件定位是用一些特定的定位元件（如板块、角钢、圆钢、曲边模板等）构成空间定位点或定位线，来确定零件的位置。这些定位元件，根据不同元件的定位需要，可以固定在工件或装配台上，也可以是活动的。

如图5-9所示为在装配大圆筒外部钢带圈时，在大圆筒外表面焊上若干定位挡板，以这些挡板为定位元件，确定加强带圈在大圆筒上的高度位置。

如图5-10所示是推土机弓形架装配时的定位方法，以销轴作定位元件，既能控制弓形架的开口尺寸，又能使弓形架处于同一平面位置。

如图5-11所示为三节圆筒对接时，将工字钢置于三节圆筒之下，以工字钢两翼边棱为定位线，控制对接圆筒的同轴度，同时保持两圆筒在装配中的稳定。

图5-9 挡板定位

图5-10 销轴定位

图5-11 圆筒对接用工字钢定位

上述三种定位方法，在装配定位时，可以单独使用，也可以同时使用，互为补充，以方便定位操作和保证定位准确。还应指出，装配时一个零件的定位、夹紧和测量，往往是交替进行并互相影响的。因此，熟练地掌握测量技术和灵活地确定夹紧方法，是准确而迅速地进行零件定位的重要保证。

4.零件的夹紧

在金属结构件的装配中，零件的夹紧主要是通过各种装配夹具实现的。为获得较好的夹紧效果和装配质量，进行零件夹紧时，必须对所用夹具的类型、数量、作用位置及夹紧方式等作出正确、合理的选择。以图5-12所示在圆筒外壁装配钢带圈为例，假定圆筒与带圈均由中等厚度钢板制成，带圈分两段装配，因带圈变形而使带圈与圆筒间有较大缝隙，这时，对它的夹紧方法可作以下分析：

（1）夹具类型 根据此类夹紧部位，选择弓形螺旋夹具、杠杆夹具、夹板楔条夹具均可。由假定条件（板厚、缝隙）可知，此类夹具需要较大的夹紧力，而且工作位置高，夹具质量应轻；同时使用数量多，要求夹具能自锁。根据上述条件，对可选用的三种夹具作综合比较，显然选用夹板楔条夹具较好。

（2）夹具数量和作用位置 夹具的数量，应根据所装配的带圈长度，本着既能使带圈与圆筒外壁处处贴合，又使夹具数量尽可能少的原则来确定。夹具的作用位置，则要根据带圈与圆筒间的缝隙情况来考虑：若缝隙变化均匀，如图5-12a所示，夹具作用位置可均匀分布；若缝隙变化不均匀，夹紧后易出现局部不贴合，如图5-12b所示，则应在局部存在间隙处增设夹具。

（3）夹紧的方式 装配第一段钢带圈夹紧时，可采取以带圈中间为始点，向两侧进行的方式；也可以从带圈的一端夹起，逐步向另一端推移。但不能从带圈两端向中间夹紧，以免将各处缝隙都推挤到带圈中间位置而无法消除。装配第二段时，因要使两段带圈对接，故只能采取从对接端向另一端夹紧的方式。

此外，若夹紧后出现局部不贴合现象，而要增加夹具时，应将增加夹具处两侧已夹紧的夹具，在带圈可活动的一侧松开，使带圈有活动的余地，再行夹紧。

5.胎型装配法

在金属结构装配中，当一种工件数量较多，内部结构又不很复杂时，可将工件装配所用的各定位元件、夹具和装配胎架，三者组合为一个整体，构成装配胎型。利用装配胎型进行装配，可以显著地提高装配工作效率，保证装配质量，减轻劳动强度，同时也易于实现装配工作的机械化和自动化。

越野车门柱踏脚结构，由踏脚、前侧门柱、中间门柱和后侧门柱组成，如图5-13a所示。其装配胎型由定位挡铁、肘式螺旋压紧器和平板胎架构成，如图5_-13b所示。首先装配踏脚，将踏脚置于胎架上，用挡铁和螺旋压紧器定位并固定，然后装配三个门柱，各门柱均用挡铁定位，分别用肘式螺旋压紧器压紧，再将门柱踏脚结合处用定位焊固定。

图5-12 夹具作用位置

a）夹具作用位置可均匀分布 b）在局部存在间隙处增设夹具

图5-13 越野车门柱踏脚的装配

a）门柱踏脚结构 b）装配胎型

1—前侧门柱 2—中间门柱 3—踏脚 4—后侧门柱

当工件装配要求不高，各零件定位又较容易时，可以采用无夹具的装配胎型进行装配。

例如，图5-14所示为床头架的装配，其装配胎型上没有装配夹具，装配时用定位挡铁确定各管件的位置，挡铁同时起夹紧作用，并依靠各零件自重，使其与胎型平面贴紧。

6.装配时定位焊的一般要求

定位焊用于固定各焊接零件间的相互位置，以保证整个结构件得到正确的几何形状和尺寸。定位焊缝一般比较短小，焊接过程中易产生焊接缺陷。如定位焊缝作为正式焊缝而留在焊接结构内，对所使用的焊条及操作技术要求，应与正式焊缝完全一样。当发现定位焊缝有缺陷时，应该铲掉重新焊接，不允许缺陷留在焊缝内。

进行定位焊时应注意下列事项：

图5-14 床头架的装配

1—床头架 2—挡铁

1）定位焊的起头和结尾处应平缓。若过陡时，容易在正式焊接的焊缝中造成未焊透、夹渣等缺陷。

2）焊件在正式焊接时若需预热，则定位焊时亦应进行预热（预热温度与正式焊接时相同）。

3）定位焊为间断焊，工件温度比正式焊接时要低，因热量不足，而易产生未焊透，故焊接电流应比正式焊接时高10%～15%。

4）定位焊的焊缝尺寸一般可按表5-1选用。但在个别情况下，可适当增加定位焊的焊缝尺寸和数量。

表5-1 定位焊缝的参考尺寸 （单位：mm）

5）在焊缝交叉处和焊缝方向急剧变化处，不可进行定位焊，应离开50mm左右进行定位焊。

6）经强制装配的结构，其定位焊缝长度应根据具体情况适当加大。

7）在低温下焊接时，定位焊缝易开裂，应尽量避免强制装配后进行定位焊，且定位焊缝长度也应适当加大。必要时，可采用碱性低氢型焊条，而且定位焊后尽快正式焊接，并焊满整个焊缝，避免中途停顿和间隔时间过长。