焊接结构生产课程项目化教改示例优化

4.2.1　轴承座图样识读

①　学习目标

1.了解焊接结构的基本知识；

2.熟悉焊接结构的基本构件；

3.熟悉焊接结构图的识读方法；

4.掌握焊缝符号及焊缝的标注方法。

②　任务描述

轴承座在焊接结构的基本构件中属于机器部件结构，其结构如图4－1所示，主要轴承套管，支板，肋板，底板拼焊而成，支座的功用是起支承作用。通过识读本图，了解装配图中各焊缝标注方法的含义，分析轴承座的结构，完成轴承座各组成零件的图形绘制。

图4－1　轴承座

③　知识准备

一、焊接结构的基本知识

（一）焊接結構的特點

1.焊接结构的优点焊接结构之所以得到如此广泛的应用，是因为用焊接方法制造的金属结构与其他方法相比具有一系列的优点。

（1）通过焊接可将多种不同形状与厚度的钢材（或其他金属材料）连接起来，也可将不同种类金属材料（铸钢件、锻压件等）连接起来，从而使焊接结构的材料分布、性能的匹配更合理。需要指出，选择焊接结构的金属材料应尽可能采用焊接性良好的材料，当Wc超过0.30%或某些合金钢为了获得优质接头时，必须采用特殊的工艺措施。

（2）焊接是一种金属原子间的连接，刚性大、整体性好。焊接接头的强度一般可与母材相等，能够承受基体金属所能承受的各种载荷的作用。

（3）用焊接方法制造各种零件或结构可节省大量的金属材料。焊接结构中各个零件间是直接连接，不需要附加的连接件。将铸造、锻造结构改为焊接结构或铸—焊、锻—焊联合结构，是合理利用材料和节约能源的重要途径。

（4）用焊接（切割）加工的零件（毛坯）或部件，加工量少，甚至不经机械加工就可投入使用。劳动量少，生产率高，加工周期短。

（5）与其他加工方法相比，生产焊接结构一般不需要大型、贵重的设备，因而兴建焊接结构制造厂（车间）时设备投资较少，投产快，对产品的生产规模适应性强，而且更换产品规格、品种也较方便。

（6）焊接特别适用于几何尺寸大而材料分散的制品，可将大型、复杂的结构分解为许多小零件或部件分期加工，然后通过焊接连成整个结构，“以小拼大”，解决其他加工方法难于制造乃至无法加工的机器结构，这是解决大型、复杂结构件加工的一个重要途径。

2.焊接结构存在的问题焊接结构的不足之处大多反映在焊接接头上的问题，主要有以下几个方面：

（1）由于接头外形尺寸突变及可能存在的各种焊接缺陷，造成构件几何上的不连续性，从而引起应力集中、承载面积减小，形成断裂源，裂纹的扩展难于控制。

（2）焊接接头中可能存在脆化区、软化区、各种劣质区，显示出力学性能上的不均匀性。这是由于焊接工艺特点，接头部分的成分和组织与母材的差异所致。

（3）焊接过程中，局部不均匀加热会产生复杂的热应力，导致焊接变形与残余应力的产生。

焊接接头是焊接结构的基本要素，同时在许多情况下它又是焊接结构上的薄弱环节。为了设计和制造出优质的焊接接头，关键要做到以下几点：

①合理地设计，正确地选择材料。

②采用适宜的焊接设备和制订正确的焊接工艺。

③有良好的焊接技艺以及严格的质量控制。

（二）焊接結構基本構件

焊接结构有多种分类方法，如按板厚不同，分薄板结构和中厚板结构；按零件毛坯或原材料加工工艺不同，分为板（轧材）焊结构、冲焊结构、锻焊结构和铸焊结构；按原材料种类分为钢、铝及其合金和钛及其合金结构等等。较好反映焊接结构设计和生产特点的分类，是根据结构承载、工作条件和结构的特征来分类。

1.梁在一个或两个主平面内承受弯矩的构件，它是焊接结构中最主要的构件之一。例如作为起重机金属结构的关键件，通常拼焊成工字梁和箱形梁。梁是高层楼房钢结构及工业厂房钢结构框架的主要部分，还是各种机器结构的基本受弯构件。

2.柱轴心受压和偏心受压（带有纵向弯曲）的构件。轴心受拉和偏心受拉的构件称为拉杆，其设计计算与柱类似，而无需考虑整体失稳问题。柱和梁一起组成厂房及高层房屋的钢骨架。

3.桁架和塔桅结构承受弯矩并由许多杆件组成的大跨度结构属于桁架结构，用于大跨度工业及民用建筑（如飞机库、大型公共建筑物金属结构），还用于大跨度桥式起重机、门式起重机、装载桥及桥梁等。塔桅结构如广播电视塔（兼作大气监测塔、旅游瞭望塔）、高压输变电铁塔、石油钻井塔、火箭发射塔等。

4.板壳结构用作承受内压、要求密闭的焊接容器，包括压力容器、锅炉、管道等。还有大型壳体构造物，如大型储罐（石油储罐、煤气柜等）、成套冶金设备壳体结构（高炉炉壳、热风炉、除尘器、洗涤塔、转炉炉体以及钢水包壳等）、水泥窑炉炉壳、大型水轮发电机蜗壳、运送液体或液化气体的罐车罐体等。另一类壳结构用作运输装备，有船体（超级油轮是最大的焊接结构）、军用舰艇、客车车箱、汽车箱体及深潜器等。

5.机器结构这些结构或零件是机器的一部分，要满足工作机器的各项要求，如工作载荷是冲击或交变载荷，还常要求耐磨、耐蚀和耐高温等。常见的机器结构包括机器的机体、机座、床身及大型机器零件（如滚筒、齿轮、轴等）。

二、机械图样

机械工程图样是工程界技术语言，机械图样主要有零件图和装配图。

（一）零件图零件是组成机器或部件的基本单位。零件图是用来表不零件的结构形状、大小及技术要求的图样，是直接指导制造和检验零件的重要技术文件。

（二）装配图表达机器或部件的图样。机器或部件都是由若干零件按一定的相互位置、联接方式、配合性质组合而成的装配体，因此，装配图也是表达装配体的图样。

（三）零件图与装配图的区别

通过识读上面两张图样，可以发现图样中的区别，主要区别如下：

1.相同之处：

（1）都有视图进行结构表达；

（2）都采用正等投影法进行视图表达；

（3）都有尺寸；

（4）都有技术要求和标题栏。

2.不同之处

（1）零件图表达零件的详细内容图纸，包括零件的所有尺寸、公差、形位公差，热处理要求，表面粗糙度等要求，可以完成全部的加工。

（2）装配图表达总成的各零件装配关系、装配技术要求、重要的配合尺寸、总体轮廓尺寸等。

（3）零件图中零件的结构均需表达清楚，如倒角；装配图中零件的这些小结构可以省略不表达。

（4）装配图中有零件序号、明细栏，零件图中没有此项内容。

（四）零部件划分

任何机械设备或产品都是由若干零件和部件组成。根据规定的技术要求将有关的零件结合成部件，或将有关的零件和部件结合成机械设备或产品的过程称为装配，前者称为部件装配，后者称为总装配。

一台机械产品往往由上千至上万个零件所组成，为了便于组织装配工作，必须将产品分解为若干个可以独立进行装配的装配单元，以便按照单元次序进行装配并有利于缩短装配周期。装配单元通常可划分为五个等级。

1.零件是组成机器的最小单元，由整块金属或其它材料制成的。大部分零件都是预先装成合件、组件和部件再进入总装。

2.合件（套件）合件是比零件大一级的装配单元。下列情况皆属合件（套件），企业称合件为焊件或组焊件。

（1）两个以上零件，是由不可拆卸的联接方法（如铆、焊、热压装配等）联接在一起。

（2）少数零件组合后还需要合并加工，如齿轮减速箱体与箱盖、柴油机连杆与连杆盖，都是组合后镗孔的，零件之间对号入座，不能互换。

（3）以一个基准零件和少数零件组合在一起。

3.组件组件是一个或几个合件与若干个零件的组合。

4.部件部件是一个基准件和若干个组件、合件和零件组成。如主轴箱、走刀箱等。

5.机械产品它是由上述全部装配单元组成的整体。

三、焊缝符号表示方法

焊接图是焊接施工所用的工程图样。要看懂施工图，就必须了解各焊接结构中焊缝代号及其标注方法。焊缝代号是在图样上用技术制图方法表示的焊缝基本形式和尺寸采用一些符号来表示的方法。

为了简化图样，统一焊接施工图上的标注代号，国家标准GB／T324－2008规定了焊缝符号的表示方法。焊缝符号一般由基本符号和指引线组成，必要时可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸及数据。

（一）焊縫符號組成

1.基本符号表示焊缝横截面的基本形式或特征。见表4－2。

表4－2　常用焊接的基本符号

2.基本符号的组合标注双面焊焊缝或接头时，基本符号可以组合使用。见表4－3

表4－3　基本符号的组合

3.补充符号用来补充说明有关焊缝或接头的某此特征（诸如表面形状、衬垫、焊缝分布、施焊地点等），如表4－4所示。

表4－4　补充符号

（二）基本符號和指引綫的位置規定

指引线由箭头线和基准线（实线和虚线）组成，如图4－2所示。基本符号与基准线的相对位置，如图4－3所示

——基本符号在实线侧时，表示焊缝在箭头侧

——基本符号在虚线侧时，表示焊缝在非箭头侧

——对称焊缝允许省略虚线；

——在明确焊缝分布位置的情况下，有些双面焊缝也可省略虚线；

图4－2　指引线的画法

图4－3　基本符号与基准线的相对位置

（三）焊縫代號標注規則和焊縫尺寸規定

1.标注规则尺寸的标注方法参见图4－4

——横向尺寸标注在基本符号的左侧；

——纵向尺寸标注在基本符号的右侧；

——坡口角度、坡口面角度、根部间隙标注在基本符号的上侧或下侧；

——相同焊缝数量标注在尾部；

——当尺寸较多不易分辨时，可在尺寸数据前标注相应的尺寸符号。

当箭头线方向改变时，上述规则不变。

图4－4　尺寸标注方法

2.尺寸规定必要时，可以在焊缝符号中标注尺寸，尺寸符号参见表4－5

确定焊缝位置的尺寸不在焊缝符号中标注，应将其标注在图样上。

在基本符号的右侧无任何尺寸标注又无其他说明时，意味着焊缝在工件的整个长度方向上是连续的。

在基本符号的左侧无任何尺寸标注又无其他说明时，意味着对接焊缝应完全焊透。

塞焊缝、槽焊缝带有斜边时，应标注其底部的尺寸。

表4－5　尺寸符号的含义及标注位置（摘自GB／T324－2008）

3.尾部标注内容的次序尾部需要标注的内容较多时，可参照如下次序排列：

——相同焊缝数量；

——焊接方法代号（按照GB／T 5185规定），常见焊接方法表示代号见表4－6

——缺欠质量等级（按照GB／T 19418规定）

——焊接位置（按照GB／T16672规定）

——焊接材料（如按照相关焊接材料标准）

——其他

每个款项应用斜线“／”分开。

表4－6　焊接方法表示代号

四、识图方法

图样是工程的语言，读懂和理解图样是进行施工的必要条件。焊接结构是以钢板和各种型钢为主体组成的，因此表达钢结构的图样就有其特点，掌握了这些特点就容易读懂焊接结构的施工图，从而正确地进行结构件的加工。

（一）焊接结构图的特点

1.一般钢板与钢结构的总体尺寸相差悬殊，按正常的比例关系是表达不出来的，往往需要通过板厚来表达板材的相互位置关系或焊缝结构，因此在绘制板厚、型钢断面等小尺寸图形时，是按不同的比例夸大画出来的。

2.为了表达焊缝位置和焊接结构，大量采用了局部剖视和局部放大视图，要注意剖视和放大视图的位置和剖视的方向。

3.为了表达板与板之间的相互关系，除采用剖视外，还大量采用虚线的表达方式，因此，图面纵横交错的线条非常多。

4.连接板与板之间的焊缝一般不用画出，只标注焊缝代号。但特殊的接头形式和焊缝尺寸应该用局部放大视图来表达清楚，焊缝的断面要涂黑，以区别焊缝和线材。

5.为了便于读图，同一零件的序号可以同时标注在不同的视图上。

（二）焊接结构图的识读方法焊接结构施工图的识读一般按以下顺序进行：

1.总体了解。阅读标题栏，了解产品名称、材料、质量、设计单位等，核对一下各个零部件的图号、名称、数量、材料等，确定哪些是外购件（或库领件），哪些为锻件、铸件或机加工件。

2.读视图。先看总图，后看部件图，最后再看零件图；装配图先看零件明细表，确定是钢板还是型钢；然后再看图，有剖视图的要结合剖视图，弄清大致结构，然后按投影规律逐个零件阅读，弄清每个零件的材料、尺寸及形状。

3.分析连接方法。分析定位尺寸、装配尺寸等，看清各零件之间的连接方法、焊缝尺寸、坡口形状，是否有焊后加工的孔洞、平面等

4.分析尺寸精度及技术要求。装配图里面较为简单的零件通常直接在装配图中表示，这样就会涉及到加工符号、加工精度等信息，粗糙度：粗糙度决定了使用要求，同时也限定了加工方法的要求。精度：比如一个要素（一个装轴承的内孔）的尺寸、位置、形状公差及其粗糙度要求，会隐含对它的加工工艺要求（磨削）。热处理：热处理使得加工可行，性能达到了使用要求。表面处理：表面处理一般会在技术要求里面提出。未标注的精度（公差）在国家标准里面都有规定，有的图纸技术要求里面会写明。

④　教学实施

1.准备工作

（1）轴承座装配图纸准备

（2）空白图纸、绘图工具准备

2.操作步骤

（1）分发装配图纸，班级分组，每个小组发放一张图纸。

（2）判断下发的图纸是零件图还是装配图？

（3）误读图纸的基本信息，分析视图，明确结构特征。

（4）分析零件之类的连接形式，说明焊缝代号含义。

（5）根据图纸确定零件明细，并绘制零件图。

3.质量检查

（1）同学们将自己的绘制的图纸以CAD或PPT形式进行展示。

（2）通过识读装配图，能描述结构的组成形式并能绘制零件图，能描述零件图与装配图的区别，能描述焊缝代号的含义。

⑤　考核评价

评分标准见表4－7如下

⑥　教学小结

本次教学任务是轴承座图样的误读，了解焊接结构的基本知识，熟悉焊接结构的基本构件；熟悉焊接结构图的识读方法，理解焊缝符号的含义。

⑦　拓展练习

1.对接接头的焊缝形式如图4－5a所示，焊缝代号标注如图4－5b所示。试说明其焊缝代号的含义。

图4－5　对接焊缝标注实例

a）对接焊缝　b）焊缝代号标注

2.T形接头的焊缝形式如图4－6a所示，焊缝代号标注如图4－6b所示。试说明其焊缝代号的含义。

图4－6　T形接头焊缝标注实例

a）T形接头焊缝　b）焊缝代号标注

3.角接接头的焊缝形式如图4－7a所示，角接焊缝代号标注如图4－7b所示。试说明其焊缝代号的含义。

图4－7　角接焊缝标注实例

a）角接焊缝　b）焊缝代号标注

4.2.2　轴承座零件下料

①　学习目标

1.了解砂轮切割、气割和等离子下料的基本知识；

2.掌握火焰切割基本知识和安全防护知识；

3.掌握等离子切割原理和使用方法；

4.熟悉数控等离子切割先进下料方法。

②　任务描述

根据项目的图纸，从明细表可以看出材料清单，同时，同学们也各自都绘制了轴承座所需材料零件图，根据材料明细和零件图样，完成材料准备。清单见下表4－8所示

表4－8　材料清单

③　知识准备

在现代焊接结构生产中，随着计算机信息技术日益普及，采用AutoCAD、Pro／E、Solidworks等软件进行结构设计，不仅可显示部件的平面图形（包括断面图、剖视图、局部视图），还可根据需要显示其三维图形，检查设计图形的正确性和相互干涉，而不再需要放样工序。如果采用现代先进的数控自动切割机下料，则可完全省略划线、放样等工序。

目前大多数数控切割机配备基于PC机的高性能数控系统，结合相应的软件，可将计算机辅助设计的图样通过移动存储器或企业局域网直接输入到数控系统，自动转换成数据文件和控制程序，完成自动切割。因此在现代化焊接生产企业中，划线与放样工序基本上由数控切割机所取代。

一、砂轮切割

（一）切割原理

砂轮切割是利用高速旋转的薄片砂轮与钢材摩擦产生的热量，将切割处的钢材变成“钢花”喷出形成割缝的工艺。砂轮切割简捷，效率高，操作简单，因而广泛应用于切割角钢、槽钢、扁钢、刚管等型材，尤其适用于切割不锈钢、轴承钢等各种合金钢。

如图4－8所示为应用广泛的可移动式砂轮切割机，通常使用的砂轮片直径为300～400 mm，厚度为3 mm，砂轮转速达2 900 r／min，切割线速度60 m／s。为防止砂轮破裂，采用有纤维的增强砂轮片。整个动力头和砂轮中心可根据切割需要进行调节和旋转，其旋转可通过手柄来实现，手柄上还装有开关，用以控制电动机的运行。

图4－8　可移动式砂轮切割机

1—可转夹钳　2—底座　3—中心调整机构　4—切割动力头　5—开关　6—砂轮

可转夹钳根据切割需要，可调节其与砂轮主轴的夹角（0°～45°），调整时，只要松开内六角螺钉，拔出定位销，钳口就能以支点螺钉为圆心旋转到所需要的角度。在底座下装有四个滚轮，这样整个砂轮切割机便可移动。

切割时将型材装在可转夹钳上，并夹紧，打开手柄上的开关，驱动电动机，通过带传动，砂轮片作高速旋转，待砂轮转速达到一定时，操纵手柄进行切割。开始切割时，由于砂轮与型材处在磨削状态，其摩擦热的温度还未达到材料的熔点，这时用力不能过猛。否则极易造成砂轮崩裂；待其温度到达熔点后，再均匀进给便可完成切割。

（二）切割注意事項

1.切割机工作时务必要全神贯注，不但要保持头脑清醒，更要理性的操作电动工具。严禁疲惫、酒后或服用兴奋剂、药物之后操作切割机。

2.电源线路必须安全可靠，严禁私自乱拉，小心电源线摆放，不要被切断。使用前必须认真检查设备的性能，确保各部件完好。

3.穿好合适的工作服，不可穿过于宽松的工作服，更不要戴首饰或留长发，严禁戴手套及袖口不扣而操作。

4.加工的工件必须夹持牢靠，严禁工件装夹不紧就开始切割。

5.严禁在砂轮平面上，修磨工件的毛刺，防止砂轮片碎裂。

6.切割时操作者必须偏离砂轮片正面，并戴好防护眼镜。

7.严禁使用已有残缺的砂轮片，切割时应防止火星四溅，并远离易燃易爆物品。

8.装夹工件时应装夹平稳牢固，防护罩必须安装正确，装夹后应开机空运转检查，不得有抖动和异常噪声。

9.中途更换新切割片或砂轮片时，不要将锁紧螺母过于用力，防止锯片或砂轮片崩裂发生意外。

10.必须稳握切割机手把均匀用力垂直下切，而且固定端要牢固可靠。

11.不得试图切锯未夹紧的小工件或带棱边严重的型材。

12.不得进行强力切锯操作，在切割前要待电机转速达到全速即可。

13.不允许任何人站在锯后面，停电、休息或离开工作地时，应立即切断电源。

14.锯片未停止时不得从锯或工件上松开任何一只手或抬起手臂。

15.护罩未到位时不得操作，不得将手放在距锯片15厘米以内。不得探身越过或绕过锯机，操作时身体斜侧45度为宜。

16.设备出现抖动或出现有不正常声音，应立刻停止检查；维修或更换配件前必须先切断电源，并等锯片完全停止。

17.使用切割机如在潮湿地方工作时，必须站在绝缘垫或干燥的木板上进行。

18.加工完毕应关闭电源，并做好设备及周围场地的清洁。

二、氧乙炔手工切割（气割）

（一）氣割前的準備

1.工作场地、设备及工具检查

气割前要认真检查工作场地是否符合安全生产和气割工艺的要求，检查整个气割系统的设备和工具是否正常，检查乙炔瓶、回火防止器工作状态是否正常。使用射吸式割炬时，应将乙炔胶管拔下，检查割炬是否有射吸力，若无射吸力，不得使用。将气割设备连接好，开启乙炔瓶阀和氧气瓶阀，调节减压器，将乙炔和氧气压力调至需要的压力。

2.工件的准备及其放置

去除工件表面污垢、油漆、氧化皮等。工件应垫平、垫高，距离地面一定高度，有利于熔渣吹除。工件下的地面应为非水泥地面，以防水泥爆溅伤人、烧毁地面，否则应在水泥地面上遮盖石棉板等。

3.确定气割工艺参数

根据工件的厚度正确选择气割工艺参数、割炬和割嘴规格，准备好后，开始点火并调整好火焰性质（中性焰）及火焰长度。然后试开切割氧调节阀，观察切割氧气流（风线）的形状。切割氧气流应是挺直而清晰的圆柱体，并要有适当的长度，这样才能使切口表面光滑干净、宽窄一致。如风线形状不规则，应关闭所有的阀门，用通针修理割嘴内表面，使之光洁。

（二）氣割操作技術

1.操作姿势

气割时，先点燃割炬，调整好预热火焰，然后进行气割。气割操作姿势因个人习惯而不同。初学者可按基本的“抱切法”练习，如图4－9所示。手势如图4－10所示。

图4－9　抱切法姿势

图4－10　气割时的手势

操作时，双脚里八宇形蹲在工件一侧右臂靠住右膝，左臂空在两脚之间，以便在切割时移动方便，右手把住割炬手把，并以大拇指和食指把住预热调节阀，以便于调整预热火焰和当回火时及时切断预热氧气。左手的拇指和食指把住开关切割氧调节阀，其余三指平稳托住射吸管，掌握方向。上身不要弯得太低，呼吸要有节奏，眼睛应注视割件和割嘴，并着重注视割曰前面割线。一般从右向左切割。整个气割过程中，割炬运行要均匀，割炬与工件间的距离保持不变。每割一段移动身体时要暂时关闭切割氧调节阀。

2.气割操作

（1）点火

点燃火焰时，应先稍许开启氧气调节阀，再开乙炔调节阀，两种气体在割炬内混合后，从割嘴喷出，此时将割嘴靠近火源即可点燃。点燃时，拿火源的手不要对准割嘴，也不要将割嘴指向他人或可燃物，以防发生事故。刚开始点火时，可能出现连续的放炮声，原因是乙炔不纯，应放出不纯的乙炔，重新点火。如果氧气开的太大，会导致点不着火的现象，这时可将氧气阀关小即可。火焰点燃后，调节火焰性质和预热火焰能率，与气割的要求相一致。如图4－11所示。

（2）起割

开始气割时，首先用预热火焰在工伴边缘预热，待呈亮红色时（既达到燃烧温度），慢慢开启切割氧气调节阀。若看到铁水被氧气流吹掉时，再加大切割氧气流，待听到工件下面发出“噗、噗”的声音时，则说明已被割透。这时应按工件的厚度，灵活掌握气割速度，沿着割线向前切割。

（3）气割过程

气割时火焰焰心离开割件表面的距离为3～5 mm，割嘴与割件的距离，在整个气割过程中保持均匀。手工气割时，可将割嘴沿气割方向后倾20°～30°，以提高气割速度。气割质量与气割速度有很大关系。气割速度是否正常，可以从熔渣的流动方向来判断，熔渣的流动方向基本上与割件表面垂直。当切割速度过快时，熔渣将成一定角度流出，既产生较大后拖量。当气割较长的直线或曲线割缝时，一般切割300～500 mm后需移动操作位置。此时应先关闭切割氧调节阀，将割炬火焰离开割件后再移动身体位置。继续气割时，割嘴一定要对准割缝的切割处，并预热到燃点，再缓慢开启切割氧。切割薄板时，可先开启切割氧，然后将割炬的火焰对准切割处继续气割。如图4－12所示。

图4－11　火焰的选择图

图4－12　切割操作示意图

a）气割间隙　b）气割角度

（4）停割

气割要结束时，割嘴应向气割方向后倾一定角度，使钢板下部提前割开，并注意余料的下落位置，这样，可使收尾的割缝平整。气割结束后，应迅速关闭切割氧调节阀，并将割炬抬高，再关闭乙炔调节阀，最后关闭预热氧调节阀。

（5）回火处理

在气割时，若发现鸣爆及回火时，应迅速关闭乙炔调节阀和切割氧调节阀，以防氧气倒流人乙炔管内并使回火熄灭。

3.气割安全注意事项

（1）每个氧气减压器和乙炔减压器上只允许接一把焊炬或一把割炬。

（2）必须分清氧气胶管和乙炔胶管，GB 9448－88中规定，氧气胶管为黑色，乙炔胶管为红色。新胶管使用前应将管内杂质和灰尘吹尽，以免堵塞割嘴，影响气流流通。

（3）氧气管和乙炔管如果横跨通道和轨道，应从它们下面穿过（必要时加保护套管）或吊在空中。

（4）氧气瓶集中存放的地方，10 m之内不允许有明火，更不得有弧焊电缆从瓶下通过。

（5）气割操作前应检查气路是否有漏气现象。检查割嘴有无堵塞现象，必要时用通针修理割嘴。

（6）气割工必须穿戴规定的工作服、手套和护目镜。

（7）点火时可先开适量乙炔，后开少量氧气，避免产生丝状黑烟，点火严禁用烟蒂，避免烧伤手。

（8）气割储存过油类等介质的旧容器时，注意打开人孔盖，保持通风。在气割前做必要的清理处理，如清洗、空气吹干，化验缸内气体是否处于爆炸极限之内，同时做好防火、防爆以及救护工作。

（9）在容器内作业时，严防气路漏气，暂时停止工作时，应将割炬置于容器外，防止漏气发生爆炸、火灾等事故。

（10）气割过程中，发生回火时，应先关闭乙炔阀，再关闭氧气阀。因为氧气压力较高，回火到氧气管内的现象极少发生，绝大多数回火倒袭是向乙炔管方向蔓延。只有先关闭乙炔阀，切断可燃气源，再关闭氧气阀，回火才会很快熄灭。

（11）气割结束后，应将氧气瓶和乙炔瓶阀关紧，再将调压器调节螺钉拧松。冬季工作后应注意将回火防止器内的水放掉。

（12）工作时，氧气瓶、乙炔瓶间距应在3 m以上。

（13）气割时，注意垫平、垫稳钢板等，避免工件割下时钢板突然倾斜，伤人以及碰坏割嘴。

三、等离子切割

等离子弧切割是目前在工业生产中应用最广的电弧切割方法。它是利用等离子弧的高温熔化被切割金属材料，并由高速的等离子气流吹除熔化金属，实现切割的工艺方法。

（一）等離子弧切割原理

等离子弧切割是利用特殊结构的割枪产生的高温等离子弧及高速气流共同作用的结果。割枪的基本结构如图4－13所示，首先在钨极与喷嘴之间建立辅助电弧，将部太离子气电离，再在钨极与工件之间引燃主电弧，这种电弧也称转移型等离子弧。高温高速等离子气流可瞬间熔化被割金属，并同时将其吹除而形成切口。

等离子弧切割与传统的气割相比，具有能量集中、切割变形小、切割起始端不需要预热等优点。尤其是空气等离子弧切割问世以来，使这种切割工艺更具机动、灵活、生产成本低、安全、环保等突出的优越性。在焊接结构生产中，等离子弧切割是一种值得推广的热切割方法。

图4－13　等离子弧割枪的基本结构

1—喷嘴　2—钨极　3—离子气流　4—等离子射流　5—金属熔化　6—吹除的熔化金属

（二）等離子弧切割工藝方法

1.普通等离子弧切割普通等离子弧切割是一种传统的等离子切割方法，通常采用单一的氮气作为离子气和切割气，喷嘴外围不用保护气。其特点是离子气流和切割气流从同一个喷嘴喷出，结构比较简单。

2.双层气流等离子弧切割其割枪喷嘴外围再加一个环形保护气罩，通以与切割气流同轴的保护气流。这种保护气流对离子气流和切割区起保护作用，改善了切口的质量，尤其是在切割不锈钢和铝合金时，作用比较明显，其次还能略为提高切割速度。目前，市场上销售的标准等离子弧割枪大多数采用双层气流保护的结构形式。常用的保护气体有氮气、空气、水、氩－氢混合气体等。

3.水再压缩空气等离子弧切割水再压缩空气等离子弧切割也称注水等离子切割，这种切割方法是将空气等离子弧在靠近喷嘴出口处再用旋转水流加以压缩，使能量密度得到进一步提高的等离子弧切割法。即向等离子弧喷水，可使其进一步压缩，弧柱热量更为集中，提高了切口的平行度和垂直度。同时还加快了切割速度，减少了切口底边的结瘤。

4.空气等离子弧切割空气等离子切割是采用压缩空气作为离子气的一种切割方法。空气等离子弧切割的特点是，压缩空气在电弧高温的作用下，被迅速分解和电离，生成的氧与被割金属产生放热化学反应，加快了切割速度。被充分电离的空气热焓值高，也有助于提高切割速度。另外，空气是自然资源，成本低。因此，空气等离子弧切割是一种经济的热切割方法，现已被普遍推广使用。

5.精细等离子弧切割精细等离子弧切割是采用纯氧作为离子气和特殊结构的割枪，实现精密高速切割的一种热切割方法。具有切割速度快、切割表面平直、光洁、底边无粘渣等特点。

6.数控等离子弧切割（新技术应用）数控等离子弧切割是一项发展迅速的新技术，它所产生的温度为一般电弧的5－6倍，其切割速度是氧气切割的3～6倍。切割质量好，可切割的材料种类多，尤其擅长于切割薄板。随着等离子技术的发展，等离子切割机也能切割较厚的钢板，如瑞典ESAB公司制造的数控等离子切割机可切割4～30 mm厚的金属板材，配以水池既能取得稳定的割弧和防止污染的良好效果。上海船舶工艺研究所采用美国海宝公司的HPR400型电源的数控等离子切割机具有优质、高速、高效率、低成本、长寿命等优良品质，可切割32 mm厚的碳钢，切割不锈钢和铝板可达50 mm，若附加辅助电源，切割厚度可达75 mm。

④　教学实施

1.准备工作

（1）下料工具及量具

准备砂轮切割机，割炬，等离子切割机，直尺、划针、样冲和手锤

（2）准备好图纸。

2.操作步骤

（1）轴承套管下料

轴承套管采用是无缝钢管，采用砂割切割下料，直接切取即可，如图4－14。

图4－14　轴承套管

（2）底板。底板是轴承座的基础，由于底板的边缘不与其他构件相接，应该保证长度和宽度尺寸，下料时保证外形尺寸，首先应在钢板上划线，并在划出的界线上定点打出样冲眼作为下料标记。采用学校半自动等离子切割机切割，预先留出切割余量，下料划线尺寸线每边预留2 mm。如图4－15。

图4－15　底板

（3）支板和肋板，通过划线后采用等离子切割，基本支板的弧形接口可以采用气割，预留余量3 mm。如图4－16，4－17所示。

图4－16　支板

图4－17　肋板

（4）每组将切割的板材清理干净，用粉笔编好序号。

3.检查

每组对材料的尺寸交互检查，对于不合格的给出整改建议。

⑤　考核评价

评分标准见表4－9

⑥　教学小结

本次教学任务是轴承座零件的下料，了解砂轮切割、气割和等离子下料的基本知识，掌握等离子切割原理和使用方法，完成轴承座零件的下料。

⑦　拓展练习

1.金属材料的下料有哪些方法？各适用于什么情况？

2.金属气割应具备哪些基本条件？

3.金属气割与等离子弧切割有何本质上的不同？

4.2.3　轴承座装配

①　学习目标

1.了解有关焊接结构装配的基本条件及工艺方法；

2.掌握焊接结构件装配工具的使用方法；

3.掌握装配中定位的基本方法；

4.熟悉装配中测量的基本方法。

图4－18　轴承座

②　任务描述

通过前面的学习，已完成了轴承座材料的加工任务，接下来的任务是将已准备的轴承座材料，制定合理的装配工序，完成轴承座的装配，如图4－18所示。

③　知识准备

装配是将加工好的零、部件按产品图样和技术要求，采用适当工艺方法连接成部件或整个产品的工艺过程；装配是金属焊接结构制造工艺中很重要的一道工序，装配工作的质量好坏直接影响着产品的最终质量，而且装配工序的工作量大，工艺也较复杂，约占整个产品制造工作量的30%～40%。所以，选择正确的装配方法和合理的装配工艺，提高装配工作的效率和质量，在缩短产品制造工期、降低生产成本、提高企业经济效益、保证产品质量等诸方面，都具有重要的意义。

一、装配基本条件

在金属结构的装配中，将零件装配成部件的过程称为部件装配，简称部装；将零件或部件装配成最终产品的过程称为总装。通常装配后的部件或整体结构直接送入焊接工序，但有些产品先要进行部件装配焊接，经矫正变形后再进行总装。无论何种装配方案，都需要对零件进行定位、夹紧和测量，这就是装配的三个基本条件。

（一）定位

定位就是确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。

（二）夾緊

夹紧是借助通用或专用夹具等外力将已定位的零件加以固定的过程。图1－19中翼板与腹板间的相对位置确定后，是通过调节螺杆来实现夹紧的。

（三）測量

测量是指在装配过程中，对零件间的相对位置和各部件尺寸进行一系列的技术测量，从而鉴定定位的正确性和夹紧力的效果，以便调整。

图4－19所示为工字梁在平台6上的装配。两翼板4的相对位置由腹板3和挡铁5定位，工字梁端部由挡铁7定位；翼板与腹板间相对位置确定后，通过调节螺杆1实现夹紧；定位夹紧后，需要测量两翼板的相对平行度、腹板与翼板的垂直度（用90°角尺8测量）和工字梁高度尺寸等项指标。

图4－19　工字梁的装配

1—调节螺杆　2—垫铁　3—腹板　4—翼板　5、7—挡铁　6—平台　8—90°角尺

上述三个装配基本条件相辅相成，缺一不可。若没有定位，夹紧就变成无的放矢；若没有夹紧，就不能保证定位的准确性和可靠性；而若没有测量，也无法判断并保证装配的质量。

零件的正确定位，不一定与产品设计图上的定位一致，而是从生产工艺的角度，考虑焊接变形后的工艺尺寸，如图4－20所示的槽形梁，设计尺寸应保持两槽板平行，而在考虑焊接收缩变形后，工艺尺寸为204 mm，使槽板与底板有一定的角度，正确的装配应按工艺尺寸进行。

二、装配中的定位

（一）定位基準

在结构装配过程中，必须根据一些指定的点、线、面来确定零件或部件在结构中的位置，这些作为依据的点、线、面称为定位基准。

图4－20　槽形梁工艺尺寸

图4－21　容器上各接口的位置

图4－21所示容器上各接口间的相对位置，是以轴线和组装面M为定位基准确定的。装配接口Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在简体上的相对高度是以M面为定位基准来确定的；各接口的横向定位则以筒体轴线为定位基准。

（二）定位基準的選擇

合理地选择定位基准，对于保证装配质量、安排零部件装配顺序和提高装配效率均有重要影响。选择定位基准时，应着重考虑以下几点：

1.装配定位基准尽量与设计基准重合，这样可以减少基准不重合所带来的误差。比如，各种支承面往往是设计基准，可将它作为定位基准；各种有公差要求的尺寸，如孔心距等也可作为定位基准。

2.同一构件上与其他构件有连接或配合关系的各个零件，应尽量采用同一定位基准，这样能保证构件安装时与其他构件的正确连接和配合。

3.应选择精度较高，又不易变形的零件表面或边棱作为定位基准，这样能够避免由基准面、线的变形造成的定位误差。

4.所选择的定位基准应便于对装配中的零件进行定位与测量。

在确定定位基准时，应综合生产成本、生产批量、零件精度要求和劳动强度等因素。例如，以已装配的零件为基准，可以大大简化工装的设计和制造过程，但零件的位置、尺寸一定会受已装配零件的装配精度和尺寸的影响。如果前一零件的尺寸精度或装配精度低，则后一零件的装配精度也低。

（三）定位的基本方法

在焊接生产中，通常根据零件的具体情况选择零件的定位方法，常用的定位方法有划线定位、样板定位、挡铁定位、胎夹具定位等，下面分别进行介绍。

1.划线定位

划线定位装配法是利用在零件表面或装配台表面划出工件的中心线、接合线、轮廓线等作为定位线，来确定零件间的相互位置，以定位焊固定进行装配。

图4－22a所示为支撑座的定位装配，支撑座由底板、槽钢、侧板和肋板组成。首先以底板为划线定位基准面，按支撑座的图样要求，在底板上划出中心线和接合线作为定位基准线，以确定槽钢、侧板和三角形加强肋板的位置。图4－22b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。

图4－22　划线定位装配示例

2.样板定位

样板定位装配法是利用样板来确定零件的位置、角度等，然后夹紧并经定位焊完成装配的装配方法。样板定位常用于钢板与钢板之间的角度装配和容器上各种管口的装配。

图4－23所示为斜T形结构的样板定位装配，根据斜T形结构立板的斜度，预先制作样板，装配时，在立板与平板接合线位置确定后，即用样板来确定立板的倾斜度，使其得到准确定位后实施定位焊。

图4－24所示为管子的定位装配，在工件上常利用样板定位装配管接头。

3.定位元件定位

用一些特定的定位元件（如板块、角钢、销轴等）构成空间定位点来确定零件的位置，并用装配夹具夹紧装配的方法称为定位元件定位装配法。它不需要划线、装配效率高、质量好，适用于批量生产。

图4－25所示为筒体端部加装加强圈的定位装配，在圆筒外表面焊上若干定位挡铁，以这些挡铁为定位元件确定加强圈在圆筒上的高度位置，并用弓形螺旋夹紧器将加强圈与筒体壁夹紧密贴，定位焊牢，完成加强圈装配。

图4－23　样板定位装配斜T形结构

图4－24　样板定位装配管接头

工形构件是由两块翼板和一块腹板装配组成的，当单件和小批量生产时，可采用挡铁定位装配的方法，如图4－26所示。首先，将两块翼板和一块腹板矫平、矫直，然后将翼板放在平台上，划出腹板的位置线并按位置线在两翼板上焊上定位挡铁。再把腹板吊装到一块翼板上，利用直角尺检测腹板与翼板的垂直度，并以定位焊固定。最后将T形构件翻转吊装到另一块翼板上，利用直角尺检测腹板与翼板的垂直度，并以定位焊固定。

图4－25　加强圈挡铁定位装配图

图4－26　工形构件挡铁定位装配

4.胎夹具定位

对于批量生产的焊接结构，当需装配的零件数量较多，内部结构又不是很复杂时，可将工件装配所用的各定位元件、夹紧元件和装配胎架组合为一个整体，构成胎夹具。

图4－27所示双臂角杠杆焊接结构，它由三个轴套和两个臂杆组成。工件定位装配时，臂杆之间的角度和三轴孔之间的位置通过两个插销和定位销钉定位；两臂杆的水平高度位置和中心线位置通过带有挡铁的定位支承板确定；两端轴套的高度通过调整垫片定位，然后夹紧并进行定位焊。它的装配全部利用定位器定位后完成，装配质量可靠、生产率高。

图4－27　双臂角杠杆的定位装配

三、装配中的测量

测量是检验定位质量的一个工序，装配中的测量包括：正确、合理地选择测量基准；准确地完成零件定位所需要的测量项目。装配中的测量项目主要有线性尺寸、平行度、垂直度、同轴度及角度等。

（一）測量基準

测量中，为衡量被测点、线、面的尺寸和位置精度而选作依据的点、线、面称为测量基准。当设计基准、定位基准、测量基准三者合一时，可以有效地减小装配误差。一般情况下，多以定位基准作为测量基准。当以定位基准作测量基准不利于保证测量的精度或不便于测量操作时，就应本着能使测量准确、操作方便的原则，重新选择合适的点、线、面作为测量基准。

（二）各種項目的測量

1.线性尺寸的测量线性尺寸(www.xing528.com)

是指焊件上被测点、线、面与测量基准间的距离。线性尺寸的测量是最基础的测量项目，其他项目的测量往往是通过线性尺寸的测量来间接进行的。线性尺寸的测量，主要是利用各种刻度尺（卷尺、盘尺、钢直尺等）来完成，特殊场合利用激光测距仪来进行。构件的某些线性尺寸，有时因受构件形状等因素的影响，不能直接用尺测量，而需要借助其他量具测量。如图4－28b所示。

2.平行度的测量主要有下列两个测量项目

（1）相对平行度的测量相对平行度是指工件上被测的线（或面）相对于测量基准线（或面）的平行度。测量相对平行度，通常是在被测的线（或面）上选择较多的测量点（避免由于零件不直造成误差），与被测量工件的基准线（或面）上的对应点进行线性尺寸的测量，若尺寸相等即平行，如图4－28a所示。

图4－28　线性测量

a）测量角钢间的相对平行度　b）间接测量工件高度

（2）水平度的测量水平度就是衡量零件上被测的线（或面）是否处于水平位置。许多金属结构件制品，在使用中要求有良好的水平度。例如桥式起重机的运行轨道，就需要良好的水平度，否则，将不利于起重机在运行中的控制，甚至引起事故。施工装配中常用水平尺、软管水平仪、水准仪、经纬仪等量具或仪器来测量零件的水平度。

①水平尺测量时，将水平尺放在工件的被测平面上，查看水平尺上玻璃管内气泡的位置，如在中间即达水平。使用水平尺时要轻拿轻放，要避免工件表面的局部凹凸不平影响测量结果。

②软管水平仪是由一根较长的橡皮管（或尼龙管），两端各接一根玻璃管所构成，管内注入液体。加注液体时要从一端注入，防止管内有空气。测量时，观察两玻璃管内的水面高度是否相同（如图4－29所示）。软管水平仪通常用来测量较大结构的水平度。

图4－29　用软管水平仪测量水平度

③水准仪由望远镜水准器和基座等组成，利用它测量水平度不仅能衡量各测点是否处于同一水平，而且能给出准确的误差值，便于调整。图4－30是用水准仪来测量球罐柱脚水平的例子。球罐柱脚上预先标出基准点，把水准仪安置在球罐柱脚附近，用水准仪测试。如果水准仪测出各基准点的读数相同，说明各柱脚处于同一水平面；若不同，则可根据由水准仪读出的误差值调整柱脚高低。

图4－30　用水准仪测量水平度

a）水准仪的结构　b）用水准仪测量球罐柱脚水平

（3）垂直度的测量

①相对垂直度的测量相对垂直度是指工件上被测的直线（或面）相对于测量基准线（或面）的垂直度。很多产品在装配工作中对其垂直度的要求是十分严格的。例如高压电线铁塔等呈棱锥形的结构，往往由多节组成。装配时，技术要求的重点是每节两端面与中心线垂直。只有每节的垂直符合技术要求之后，才有可能保证总体安装的垂直度。

尺寸较小的工件可以利用90°角尺直接测量；当工件尺寸很大时，可以采用辅助线测量法，即用刻度尺作为辅助线测量直角三角形的斜边长。例如，两直角边各为1 000 mm，根据勾股定理计算，则斜边长应为1 414.2 mm，以此类推。另外，也可用直角三角形直角边与斜边之比值为3∶4∶5的关系来测定。

对于一些桁架类结构上某些部位的垂直度难以直接测量时，可采用间接测量法测量。图4－31是对塔类桁架进行端面与中心线垂直度间接测量的例子。首先过桁架两端面的中心拉一钢丝，再将桁架置于测量基准面上，并使钢丝与基准面平行。然后用90°角尺测量桁架两端面与基准面的垂直度，若桁架两端面垂直于基准面，必同时垂直于桁架中心线。

图4－31　用间接测量法测量相对垂直度

②铅垂度的测量铅垂度是指测定工件上线或面是否与水平面垂直。常使用吊线锤与经纬仪。采用吊线锤时，将线锤吊线拴在支杆上，测量工件与吊线之间的距离来测铅垂度。

当结构尺寸较大而且铅垂度要求较高时，可采用经纬仪来测量铅垂度。经纬仪主要由望远镜、垂直度盘、水平度盘和基座等组成，它可测角、测距、测高、测定直线、测铅垂度等。图4－32是用经纬仪测量球罐柱脚的铅垂度实例。先把经纬仪安置在柱脚的横轴方向上，目镜上十字线的纵线对准柱脚中心线的下部，将望远镜上下微动观测。若纵线重合于柱脚中心线，说明柱脚在此方向上垂直，如果发生偏离，就需要调整柱脚。然后，用同样的方法把经纬仪安置在柱脚的纵轴方向观测，如果柱脚中心线在纵轴上也与纵线重合，则柱脚处于铅垂位置。

图4－32　经纬仪及其应用

a）经纬仪的结构　b）经纬仪测量球罐柱脚的铅垂度

（4）同轴度的测量　同轴度是指工件上具有同一轴线的几个零件，装配时其轴线的重合程度。测量同轴度的方法很多，这里介绍一种常用的测量方法。图4－33为三节圆筒组成的筒体，测量它的同轴度时，可在各节圆筒的端面安上临时支撑，在支撑中间找出圆心位置并钻出直径为20～30 mm的孔，然后由两外端面中心拉一根细钢丝，使其从各支撑孔中通过，观测钢丝是否处于各孔中间，测得其同轴度。

（5）角度的测量　装配中，通常是利用各种角度样板测量零件间的角度。图4－34是利用角度样板测量角度的实例。

装配测量除上述常用项目外，还有斜度、挠度、平面度等一些测量项目。需要强调的是，测量量具的精确、可靠性也是保证测量结果准确的直接因素。因此，在装配测量中，应注意保护量具不受损坏，并经常定期检验其精度的正确性。

图4－33　在圆筒内拉钢丝测同轴度

图4－34　角度的测量

④　教学实施

1.装配前准备

（1）焊接设备：NBC－400型半自动CO2气体保护焊焊机

（2）焊丝牌号：H08Mn2SiA，直径为1.2

（3）CO2气瓶：纯度≥99.5%（体积分数）

（4）零件：底板，轴承套管，支板，肋板。

（5）工具：气体流量计、钢丝刷、锤子、钢丝钳、常用锉刀、活扳手、台虎钳、台式砂轮、角向磨光机。

图4－35　划线定位装配

2.操作步骤

（1）划装配基准线

由图样可以看出，底板是装配基准，底板的中心线为装配基准线，因此在装配前应在底板上划出基准线，即划出底板的两条中心线和支板和肋板的装配界线和定位线，如图4－35所示。

（2）底板和支板的装配定位

将支板按底板划好的装配定位线和图样要求装配在底板上，装配时，用90度角尺检查支板的垂直度。确定好位置后进行定位焊。定位焊时的焊接参数与正式焊接相同。定位焊后清除焊缝上的焊渣，用90度角尺测量焊件的垂直度。

（3）肋板的装配

支板与底板定位焊后，安装肋板的时候注意与支板的垂直度，并用90度角尺检验。

（4）轴承管套的装配

肋板定位焊后，安装轴承管套，需要保证轴承管套中心线与底板的平行，通过管套两边测量保证水平。

⑤　考核评价

表4－10　评分标准

⑥　教学小结

本次教学任务是轴承座的装配，了解有关焊接结构装配的基本条件及工艺方法；掌握装配中定位的基本方法；熟悉装配中测量的基本方法。

⑦　拓展练习

1.如何正确选择定位基准？

2.如何正确选择焊接结构的装配－焊接顺序？

3.常用的零件定位方法有哪些？各适用于哪些结构？

4.2.4　轴承座焊接

①　学习目标

1.了解焊接工装的作用、分类和基本组成。

2.熟悉焊接工装夹具定位器的定位原理和使用方法。

3.了解焊接变位机械的作用、分类和基本组成。

4.熟悉焊工变位机械的作用。

②　任务描述

图4－36　轴承座示意图

焊接如图4－36所示轴承座，针对轴承座焊缝位置较多的结构特点，请选择合适的焊接变位设备，以将所焊产品的各种焊接位置调整为最佳的平焊位置。先焊接支板、肋板、底板、轴承套管再分别与支板、肋板组焊接。为使焊接位置始终处于平焊位置，则必须采用焊接变位机。选择合适的焊接变位机，需要了解所焊产品的各种焊接位置，明确需要变换的焊接位置，确定变位机的功能。用焊接变位机焊接轴承座，要完成轴承座在变位机上的正确装夹，焊接时按操作技术和安全技术操作变位机，使焊接位置始终处于最佳位置。

③　知识准备

装配—焊接工艺装备是在焊接结构生产的装配与焊接过程中起配合及辅助作用的夹具、机械装置或设备的总称，简称焊接工装。其中夹具主要包括定位器、夹紧器、推拉装置等；机械装置或设备主要包括焊件变位机、焊机变位机、焊工变位机等。在现代焊接结构生产中，积极推广和使用与产品结构相适应的焊接工装，对提高产品质量，减轻焊接工人的劳动强度，加速焊接生产实现机械化、自动化进程等诸方面起着非常重要的作用。

一、装配—焊接工艺装备的作用及特点

（一）焊接工裝的作用

焊接结构生产全过程中，纯焊接所需作业工时仅占全部加工工时的25%～30%，其余是用于备料、装配及其他辅助工作。这些工作影响了焊接结构生产进度，特别是伴随高效率焊接方法的应用，这种影响日益突出。解决好这一问题的最佳途径，是大力推广使用机械化和自动化程度较高的焊接工装。

焊接工装的正确选用，是生产合格焊接结构的重要保证。除解决上述谈到的对生产进度影响外，其主要作用还表现在如下几方面：

1.准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和装配时的划线工作。减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和互换性。

2.有效地防止和减小焊接变形，从而减轻了焊接后的矫正工作量，达到减少工时消耗和提高劳动生产率的目的。

3.能够保证最佳的施焊位置。焊缝的成形性优良，工艺缺陷明显降低，焊接速度提高，可获得满意的焊接接头。

4.采用焊接工装，实现以机械装置取代装配零部件的定位、夹紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件。

5.可以扩大先进工艺方法和设备的使用范围，促进焊接结构生产机械化和自动化的综合发展。

（二）焊接工裝的分類

焊接工装的形式多种多样，以适应品种繁多、工艺性复杂、形状尺寸各异的焊接结构生产的需要。焊接工装可按其功能、适用范围或动力源等进行分类。

1.装配—焊接夹具主要是对工件进行准确定位和可靠夹紧作用。功能单一，结构简单，多由定位元件、夹紧元件和夹具组成。手动夹具便于携带和挪动，适于现场安装或大型金属结构的装配和焊接生产使用。

2.焊件变位机又称焊接变位器。焊件被夹持在可变位的台（架）上，该变位台（架）由机械传动机构使其在空间变换位置，适于结构比较紧凑、焊缝短而分布不规则的焊件装配和焊接时使用。

3.焊机变位机又称焊接操作机。焊机或焊接机头通过该机械实现平移、升降等运动，使之到达施焊位置并完成焊接。可以和焊件变位机配合使用，完成焊件变位有困难的大型金属结构的焊接。

4.焊工变位机又称焊工升降台。由机械传动机构实现升降，将焊工送至施焊位置。适用于高大焊接产品的装配、焊接和检验等工作。

5.焊接辅助装置或设备是一般不与焊件直接接触，但又密切为焊接服务的各种装置，如焊丝处理、焊剂回收、焊剂垫等装置以及各类吊具、地面运输设备、起重机、运输机等。

6.专用工装是指只适于一种焊件的装配和焊接。多用于有特殊要求或大批量生产的场合。

7.通用工装又称万能工装。一般不需调整即能适用于各种焊件的装配或焊接，其结构简单，如定位器、夹紧器等。

8.半通用工装介于专用与通用工装之间，适用于同一系列但不同规格产品的装配或焊接，使用前需作适当调整。

9.组合式工装具有万能性质，但必须在使用前将各夹具元件重新组合才能适用于另一种产品的装配与焊接。

10.手动工装靠工人手臂之力去推动各种机构实现焊件的定位、夹紧或运动，适于夹紧力不大、小件、单件或小批量生产场合。

11.气动工装利用压缩空气作动力源，气压一般在1 MPa以内，传动力不大，适用于快速夹紧和变位场合。

12.液动工装是用液体压力作动力源，传动力大且平稳，但速度较慢，成本高，适用于传动精度高、工作要求平稳、尺寸紧凑的场合。

13.电磁工装是利用电磁铁产生的磁力作动力源来夹紧焊件，用于夹紧力要求小的场合。

14.电动机工装是利用电动机的扭矩作动力去驱动传动机构，可实现各种动作，效率高、省力、易于自动化，适于批量生产。

（三）焊接工裝的特點

焊接工装夹具是将焊件准确定位并夹紧，用于装配和焊接的工艺装备。在焊接结构生产中，用来装配进行定位焊的夹具，称为装配夹具；专门用来焊接的夹具，称为焊接夹具；既用于装配又用于焊接的夹具，称为装配焊接夹具。以上几类夹具统称为焊接工装夹具。焊接工装夹具由装配——焊接工艺和焊接结构的形式决定，其具有以下特点：

1.由于焊件一般是由多个零件组焊而成的，这些零件的装配和定位焊在焊接工装夹具上需按顺序进行，因此，零件的定位和夹紧是单独进行的。

2.焊接零件不是都需要刚性固定。焊接过程中，为了减小或消除焊接变形，要求工装夹具对某些零件给予反变形或者进行刚性固定，甚至允许某些零件在某一方向上能够自由伸缩。

3.装配焊接后工件的结构尺寸增大，质量增加，形状变得复杂，所以增加了焊接工装夹具拆卸的难度。

4.焊接工装夹具受力复杂。例如，焊接时承受焊接应力，夹紧时承受焊件的重力，甚至还有装配时承受锤击力等。

5.焊接工装夹具尺寸一般较大，装配夹具和装焊夹具上的夹紧点、定位点较多，因此设计难度较大。

6.焊接工装夹具主要用来保证结构连接件的相对位置精度和整体结构的形状精度。

二、焊件变位机

焊件变位机械有焊接回转台、焊接翻转机、焊接滚轮架及焊接变位机等，其作用是支承焊件并使焊件回转和倾斜，使焊缝处于水平或船形等易于施焊的位置。

（一）回轉臺

焊接回转台是将工件绕垂直轴或倾斜轴回转的焊件变位机械。其工作台一般处于水平或固定在某一倾角位置，形成专用的变位机械。工作台能保证焊速回转，且均匀可调。通常回转台适用于高度不大、有环形焊缝的焊接或封头的切割工作。

图4－37是几种定向回转台的结构形式，图a是在工作台上安放小型焊件，它只需10W的电动机转动台面，就可使焊件生产率提高5～10倍；图b回转台承载能力为500 kg，可用人工移位，操作灵活；图c是一种可倾斜的简化型回转台，用于焊接小型焊件；图d是较为常用的水平回转台，载重量可达8 t。

图4－37　几种定向回转台

（二）焊接翻轉機

焊接翻转机是将工件绕水平轴翻转或倾斜，使之处于有利装焊位置的焊件变位机械。焊接生产中将沉重的工件翻转到最佳施焊位置是比较困难的，使用车间现有的起重设备不仅费时，增加劳动强度，还可能出现意外事故。采用翻转机工作可以提高生产效率，改善结构焊接的质量。焊接翻转机主要适用于梁、柱、框架及椭圆容器等长形工件的装配和焊接。常见的焊接翻转机有头尾架式、框架式、链条式和转环式等多种。

1.头尾架式翻转机

这种翻转机由主动的头架与从动的尾架组成、带主动卡盘的头架固定，带从动卡盘的尾架可移动，它们之间的距离根据所支承工件的长度进行调节。图4－38是一种典型的头尾架式翻转机，在头架1的枢轴上装有工作平台2、卡盘3或专用夹紧器。头架为固定式安装驱动机构，可以按翻转或焊接速度转动，并且能自锁于任何位置，以便获得最佳焊接位置。尾架6可以在轨道上移动，枢轴可以伸缩，便于调节卡盘与焊件间的位置。该翻转机最大载重量为4 t，加工工件直径1 300mm。头尾架翻转机的不足之处是工件由两端支承，翻转时在头架端要施加扭转力，因而不适用于刚性小、易挠曲的工件。安装使用时应注意使头尾架的两端枢轴在同一轴线上，减小扭转力。对于较短的工件装焊时，可采取不用尾架，单独使用头架固定翻转。

图4－38　头尾架式翻转机

1—头架　2—工作台　3—卡盘　4—锁紧装置5—调节装置　6—尾架台车　7—制动装置　8—焊件

2.框架式翻转机

图4－39是一台可升降的框架式翻转机。支承与夹持工件的是框架，焊件装卡在回转框架2上，框架两端安有两个插入滑块中的回转轴。滑块可沿左右两支柱1和3上下移动，动力由电动机7、减速器6带动丝杠旋转，进而使与滑块固定在一起的丝杠螺母升降。框架2的回转是由电动机4经减速器5带动光杠上的蜗杆（可上下滑动）旋转，使与它啮合的蜗轮及与蜗轮刚性固定的框架旋转，实现工件的翻转。为了转动平衡要求框架和工件合成重心线与枢轴中心线重合。

图4－39　升降框架翻转机

1、3—支柱　2—回转框架　4、7—电动机　5、6—减速器

在只能绕一个水平轴线回转的框架内，安装另一个回转框架，使两框架的回转轴实现正交，焊件可在两个平面内回转，就形成了如图4－40所示的多轴式焊接翻转机。多用于小型焊件调整到最佳焊接的位置。

图4－40　多轴式翻转机

3.转环式翻转机

将工件夹紧固定在由两个半圆环组成的支承环内，并安装在支承滚轮上，依靠摩擦力或齿轮传动方式翻转的机构，称为环式焊接翻转机。图4－41是一种适用于长度和重量都相当大、非圆、截面又不对称的和梁式构件焊接的转环式翻转机。它具有水平和垂直两套夹紧装置，可用以夹紧和调整工作位置，使支承环处于平衡状态。两半圆环对中是采用销钉定位，并用锁紧装置锁紧，支承该轮安放在支承环外面的滚轮槽内，滚轮轴两侧装有两根支撑杆。电动机经减速后带动支承环上的针轮传动系统，使支承环旋转。

图4－41　转环式翻转机

生产中应用转环式翻转机时应注意以下几点：

（1）正确安放焊件，使其重心尽可能与转环的中心重合。

（2）支承环的位置应以不影响焊件的正常焊接工作为准。

（3）采用电磁闸瓦制动装置时，应避免因支承环的偏心作用而自行旋转。

（4）一般采用两个支承环同时担负对焊件的支承，一个为主动环，一个为被动环。

图4－42　链条式翻转机

4.链条翻转机

链条翻转机主要用于经装配定位焊后自身刚度很强的梁柱等，如n形、I形和口形截面焊件的翻转变位，其结构形式如图4－42所示。工作时，主动链轮带动链条上的工件翻转变位；从动链轮上装有制动器，以防止焊件自重而产生的滑动；无齿链轮用以拉紧链条，防止焊件下沉。链条翻转机的结构简单，工件装卸迅速，但使用时应注意因翻转速度不均而产生的冲击作用。

5.液压双面翻转机

图4－43是12 t液压双面翻转机结构，工作台1可向两面倾斜90°，并可停留在任意位置。液压双面翻转机的结构及工作特点是，在台车底座的中央设置举升液压缸2，上端与工作台1铰接。当工作台倾斜时，先由四个辅助液压缸带动四个推拉式销轴4动作，两个拉出，两个送进。然后向举升液压缸供油，推动工作台绕销轴转动倾斜。使用时为防止焊件倾倒，焊件应坚固在工作台面上。

图4－43　液压双面翻转机

1—工作台　2—翻转液压缸　3—台车底座　4—推拉式销轴

6.焊接滚轮架

焊接滚轮架是借助主动滚轮与工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械，主要应用于筒形工件的装配和焊接。根据产品需要，适当调整主、从动轮的高度，还可进行锥体、分段不等径回转体的装配和焊接。焊接滚轮架按结构形式不同有以下几种类型：

（1）长轴式滚轮架　这种滚轮架（见图4－44）的驱动装置布置在一侧，与一排长轴滚轮相连，另一排长轴滚轮从动。为适应不同直径筒体的焊接，从动轮与驱动轮之间的距离可以调节。由于支承的滚轮较多，适用于长度大的薄壁筒体，而且筒体在回转时不易打滑，能较方便地对准两节筒体的环形焊缝。

图4－44　长轴式滚轮架

1—电动机　2—联轴器　3—减速器　4—齿轮对　5—轴承　6—主动滚轮　7—公共轴　8—从动滚轮

（2）组合式滚轮架这是一种由电动机传动的主动轮对与一个或几个从动轮对组合而成的滚轮架结构，每对滚轮都是独立地固定在各自的底座上。生产中，选用滚轮对的多少可根据焊件的重量和长度确定。焊件上的孔洞和凸起部位，可通过调整滚轮位置避开。此滚轮架使用方便灵活，对焊件的适应性强，是目前焊接生产中应用最广泛的一种结构形式。

图4－45是承载能力可达50 t，由一对主动和一对从动滚轮组成的组合式焊接滚轮架。每对滚轮的轮距是可调的，当滚轮中心距调为1 000 mm时，适用于直径为1 000～1 200 mm筒体的焊接；当滚轮中心距为1 500 mm时，适用于2 000～3 000 mm筒体的焊接。

（3）自调式滚轮架自调式滚轮架从结构形式上看，仍属于组合式滚轮架一类，其主要的特点是可根据工件的直径自动调节滚轮的中心距，适应在一个工作地点装配和焊接不同直径筒体的生产，如图4－46所示。

此类滚轮架的滚轮对数多，对工件产生的轮压小，可避免工件表面产生冷作硬化现象或压出印痕。在滚轮摆架上设有定位装置，并可绕其固定心轴自由摆动，左右两组滚轮可以通过摆架的摆动固定在同一位置上。从动滚轮架是台车式结构，可在轨道上移行，根据工件长度方便地调节与主动滚轮架的距离，扩大其使用范围。

（4）履带式滚轮架　图4－47是一种履带式滚轮架的结构形式。工作时，大面积的履带与焊件相接触，接触长度可达到工件圆周长度的1／6～1／3，有利于防止薄工件的变形，且传动平稳。适用于轻型、薄壁大直径的焊件及有色金属容器。此种滚轮架不足之处是工件容易产生螺旋形轴向窜动。

图4－45　组合式滚轮架

1—从动轮底座　2—从动滚轮　3—主动轮底座　4—主动滚轮

图4－46　自调式滚轮架

图4－47　履带式滚轮架

焊接滚轮架的滚轮结构形式见表4－11。其中，金属材料的滚轮多用铸钢和合金球墨铸铁制作，表面热处理硬度约为50HRC，滚轮直径一般在200～700mm之间。使用时，可根据滚轮的特点以及适用范围进行选择。

表4－11　滚轮结构及特点

（三）焊件變位機

变位机是综合了上述翻转（或倾斜）和回转功能于一身的变位机械。翻转和回转分别由两根轴驱动，夹持工件的工作台除能绕自身轴线回转外，还能绕另一根轴作倾斜或翻转。因此，可将焊件上各种位置的焊缝调整到水平或“船形”易施焊位置。根据结构形式和承载能力的不同，组成不同的焊件变位机如下：

1.伸臂式焊件变位机此种变位机主要用于手工焊筒形工件的环缝自动焊。为防止变位机的侧向倾覆以及不使整机结构尺寸过大，其载重量一般设计为1 t，最大不超过3 t。

伸臂式焊件变位机的工作特点是，带有T形沟槽的工作台3，由电动机1经过回转机构2带动回转，并按照工作台的回转速度规范调整，以充分满足不同焊接速度的需求。在工作台回转机构中安装了测速发电机和导电装置，测速发电机可以进行回转速度反馈，使工作台能以稳定的焊接速度回转，以便获得优良的焊缝成形。导电装置的作用是防止焊接电流通过轴承、齿轮等各级机械传动装置时造成电弧灼伤，影响设备的精度和寿命。旋转伸臂4通过电动机7、皮带传动机构6以及伸臂旋转减速器5传动旋转。伸臂旋转时，其空间轨迹为圆锥面，因此，在改变工件的倾斜位置的同时将伴随着工件的升高或下降，以满足获得最佳施焊位置的需求，如图4－48所示。

图4－48　伸臂式焊件变位机

1、7—电动机　2—工作台回转机构　3—工作台　4—旋转伸臂5—伸臂旋转减速器　6—皮带传动机构　8—底座

2.座式焊件变位机座式焊件变位机的结构特点是工作台连同回转机构支承在两边的倾斜轴上，工作台以焊速回转，倾斜轴通过机械传动或液压缸多在140°范围内恒速倾斜。此种变位机对工件生产的适应性较强，承载能力可达50 t，在焊接结构生产中应用最为广泛。

图4－49是一种常用的座式焊件变位机的结构形式。通过变位机的回转机构3使焊件在工作台4上获得不同的回转速度。回转机构传动系统采用了能均匀调速的直流电动机驱动，并经齿轮对6和蜗轮蜗杆5减速，可保证工作时能均匀调节回转速度。工作台面上刻有以回转轴为中心的几圈圆环线，作为安装基准用来校正焊件在工作台上的安装位置，加快焊件安装速度。倾斜机构2采用手动蜗轮蜗杆1的传动方式。图a是座式焊件变位机结构，图b是焊件变位机倾斜45°时焊接环形角焊缝的示意图。需要指出的是，当在变位机上焊接环形焊缝时，应根据工件直径与焊接速度计算出工作台回转速度；当变位机仅考虑工件变位，而无焊速要求时，工作台的回转及倾翻速度可根据工件几何尺寸及其重量加以确定。

图4－49　座式焊件变位机及应用

1—手动蜗轮蜗杆　2—倾斜机构　3—回转机构　4—工作台　5—蜗轮蜗杆　6—齿轮对

3.双座式焊件变位机此类焊件变位机的结构特点是工作台座落在“U”形架上，“U”形架座落在两侧机座上，工作台以恒速或以焊接速度绕水平轴转动。双座式焊件变位机是为了获得较高的稳定性和较大的承载能力而设计制造的，特别适用于大型和重型工件的焊接变位。图4－50是一台用于球形封头装配焊接的双座式变位机，电动机5驱动回转传动机构6带动工作台7回转；电动机2驱动翻转传动机构3通过翻转框架4带动工作台倾斜翻转。由于工作台位于转轴中心线的下面，为了减小倾斜翻转时传动系统所受的阻力，在变位机右侧转轴上装有可调的平衡重10。工件置于工作台可动部分上面，且用四个螺旋定位与夹紧装置固定。这种变位机的两套传动系统都采用蜗轮蜗杆传动系统减速，通过交换齿轮调速，故调速范围很大。

应用焊接变位机进行焊接生产时，应根据工件的重量、固定在工作台上工件的重心距离、台面的高度、重心偏心距等因素选择适当吨位的变位机。使用焊接变位机时应注意以下几个问题：

（1）注意对变位载荷能力的校核，防止超载运行而产生的各种不良后果。更换工件时，尤其是严重偏心或重心较高的工件，应该校核最大回转力矩和最大倾斜力矩。

（2）注意调节工作台回转速度或倾斜速度，使之符合焊接速度的要求；回程（变位）时可适当提高转速，以便提高变位效率。

（3）恰当配接导电装置，电刷磨损后应及时更换。不能随意将焊接电缆搭在机架上，以防焊接电流通过轴承等传动副，破坏传动性能（可能引起打弧），损伤滚动体。

（4）注意因变位机倾斜运动而引起焊接位置（施焊高度）的变化。当工件尺寸较大时，焊工可能难以适应各条焊缝的施焊高度。这时，可提供专用焊工升降平台或是采用地坑来降低工件的相对高度。

（5）注意对倾斜角度的控制，必要时应在机体上增加机械限位措施。

图4－50　双座式焊件变位机

1—机架　2、5—电动机　3—翻转传动机构　4—翻转框架　6—回转传动机构7—工作台　8—工件（封头）　9—定位与夹紧装置　10—平衡重

三、焊机变位机械

在生产中，焊机变位机常与焊件变位机配合使用，可以完成多种焊缝，如纵缝、环缝、对接焊缝、角焊缝及任意曲线焊缝的自动焊接工作，也可以进行工件表面的自动堆焊和切割工艺。

（一）焊接操作機

1.平台式操作机

平台式操作机的基本结构形式是将焊接机头1放置在平台2上，可在平台的专用轨道上作水平移动。如图4－51所示，平台安装在立架3上且可沿立架升降。立架座落在台车4上，台车沿地轨运行。平台式操作机有单轨式和双轨式两种类型，为防止倾覆，单轨式须在车间的墙上或柱上设置另一轨道（见图4－51a）；双轨式放在台车上或支架上放置配重5平衡（见图4－51b），以增加操作机工作的稳定性。平台操作机主要用于筒形容器的外纵缝和外环缝的焊接。焊接外纵缝时，容器横放置平台下固定不动，焊机在平台上沿专用轨道以焊接速度移动完成焊接。当焊接外环缝时，焊机固定，容器放置滚轮架上回转完成焊接。台车的移动可以调整平台与容器之间的位置，使容器吊装方便。一般平台上还设置起重电葫芦，目的是吊装焊丝、焊剂等重物，从而保证生产的连续性。

图4－51　平台式操作机示意图

a）单轨式　b）双轨式
1—焊接机头　2—平台　3—立架（柱）　4—台车　5—配重

2.悬臂式操作机

如图4－52所示，此种操作机的焊接机头1安装在悬臂2的一端并可沿悬臂移动，悬臂安装在立柱3上，可绕立柱回转和沿立柱升降。焊机可随悬臂用台车4沿地轨5作纵向运动。当它与焊件翻转装置（如焊接滚轮架）配合使用时，可以焊接不同直径容器的纵、环焊缝。应当指出的是，生产中采用立柱及台车沿地轨运动作为焊接速度是不恰当的，因地轨的纵向运动仅用作调整悬臂与容器之间的相对位置。

图4－52　悬臂式焊接操作机

1—焊接机头　2—悬臂　3—立柱4—台车　5—地轨

图4－53是另一种形式的悬臂操作机，主要用来焊接容器的内纵和内环缝。悬臂3上面安装有专用轨道。当焊接内纵缝时，可把悬臂放在容器的内壁上，焊机在轨道上移动；当焊接内环缝时，焊机在悬臂上固定，容器依靠滚轮架回转而完成工作。悬臂通过升降机构2与行走台车1相连，悬臂的升降是由手轮通过蜗轮蜗杆机构和螺纹传动机构来实现的。为便于调整悬臂高低和减少升降机构所受的弯曲力矩，安装了平衡锤用以平衡悬臂；行走台车上装有电动机，经减速机构驱动台车后轮，用来调整悬臂与容器之间的位置。

图4－53　悬臂式焊接操作机（二）

1—行走台车　2—升降机构　3—悬臂

3.伸缩臂式操作机

伸缩臂式操作机是在悬臂操作机的基础上发展起来的，其结构也基本相仿。图4－54所示，此类伸缩臂式操作机的工作特点是：

（1）该操作机具有台车11行走，立柱8回转，伸缩臂5伸缩与升降四个运动。作业范围大，机动性强。

（2）操作机的伸缩臂5能以焊速运行，所以与变位机、滚轮架配合，可以完成筒体、封头内外表面的堆焊以及螺纹形焊缝的焊接。

（3）在伸缩臂的一端除安装焊接机头外，还可安装割炬、磨头、探头等工作机头，可完成切割、打磨和探伤等作业，扩大该机的适用范围。

（4）该机可以完成各种工位上内外环缝和内外纵缝的焊接任务。

（5）操作机的各种运动应平稳，无卡楔现象，运动速度应均匀。

图4－54　伸缩臂式焊接操作机

1—升降用电动机　2、12—减速器　3—丝杆　4—导向装置　5—伸缩臂　6—螺母　7—滑座8—立柱　9—定位器　10—柱套　11—台车　13—行走用电动机　14—走轮

4.折臂式操作机

这种操作机的结构特点如图4－55所示，它是横臂2与立柱4通过两节折臂3相连接的，整个折臂可沿立柱升降，因而能方便地将安装在横臂前端的焊接机头移动到所需要的焊接位置上。采用折臂结构还能在完成焊接后及时将横臂从工件位置移开，便于吊运工件。折臂式操作机的不足之处是：由于两节折臂的连接、折臂与横臂的连接以及折臂与立柱的连接均采用铰接的方式，因此导致横臂在工作时不太平稳。

5.门桥式操作机门桥式操作机

是将焊机或焊接机头安装在门桥的横梁上，工件置于横梁下面，门桥跨越整个工件，通过门桥的移动或固定在某一位置后以横梁的上下移动及焊机在横梁上运动来完成高大工件的焊接。图4－56是一种焊接容器用门桥式操作机，它与焊接滚轮架配合可以完成容器纵缝和环缝的焊接。门桥的两立柱2可沿地轨行走，由一台电动机5驱动。通过传动轴带动两侧的驱动轮运行，以保证左右轮的同步。横梁3由另一台电动机4带动两根螺杆传动进行升降。焊机6可沿横梁上的轨道沿长度方向行走。当门桥式操作机仅完成钢板的拼接或平面形的焊接任务时，横梁的高度一般是不可调的，而是依靠焊接机头的调节对准焊缝。门桥式操作机的几何尺寸大，占用车间面积多，因此使用不够广泛，主要适用于批量生产的专业车间。

图4－55　折臂式操作机

1—焊机　2—横臂　3—折臂　4—立柱

图4－56　门桥式操作机

1—走架　2—立柱　3—平台式横梁　4、5—电动机　6—焊接机头

四、焊工变位机

这是改变操作工人工作位置的机械装置，它有多种形式。图4－57是一台移动式液压焊工升降台，负荷为200 kg，工作台离地面高度可在1 700～4 000 mm范围内调节，同时工作台的伸出位置也可改变。底架组成3和立架5都采用了板焊结构，具有较强的刚性且制造方便。使用时，手摇液压泵2可驱动工作台8升降，还可以移动小车的停放位置，并通过支承装置1固定。

图4－57　移动式液压焊工升降台

1—支承装置　2—手摇液压泵　3—底架组成　4—走轮5—立架　6—柱塞液压泵　7—转臂　8—工作台

图4－58为另一种焊工升降台的结构形式，它由底架6、液压缸5、铰接杆4及平台2、3等组成，可使工作台台面从地平面升高7 m，依靠电动液压泵推动顶升液压缸5获得平稳的升降。当工作台升至所需高度后活动平台（即工作台）可水平移出，便于焊工接近工件。此种升降机工作台的负荷量可达300 kg。

图4－58　垂直升降液压焊工升降台

1—活动平台栏杆　2—活动平台　3—固定平台　4—铰接杆　5—液压缸6—底架（泵站）　7—控制板　8—导轨　9—开关箱

必须指出的是，设计和使用焊工升降台时安全至关重要，工作台移动平稳，工作时不应逐渐或突然改变原定位置；其次，还应考虑到装置移动是否灵活、调节方便，快而准确地到达所要求的焊接位置，并具有足够的承载能力。

④教学实施

1.焊前准备

（1）焊接设备：NBC－400型半自动CO2气体保护焊焊机

（2）焊丝牌号：H08Mn2SiA，直径为1.2

（3）CO2气瓶：纯度≥99.5%（体积分数）

（4）焊接：Q235钢板，钢管，螺栓，螺母。

（5）工具：气体流量计、钢丝刷、锤子、钢丝钳、常用锉刀、活扳手、台虎钳、台式砂轮、角向磨光机。

2.变位前准备

（1）明确需要变位的焊接位置

经任务分析，从减小变形及应力的角度考虑，应先焊件2、件3焊缝（图4－59中箭头1指的焊缝），组对好的焊件应置于如图4－60所示位置；件2、件3焊缝焊完后，在同一焊件位置将件1与件2焊缝和件4与件2焊缝（图4－60中箭头2指的焊缝）焊完。

图4－59　焊件初始位置

图4－60　焊件一定变位位置

此时，如图4－59所示焊件位置牌平焊位置的焊缝已焊完，而件1与件2另一面焊缝和件4与件2另一面焊缝处于仰焊位置，因此需要将焊件翻转成如图4－60所示位置，使上述焊缝处于平焊位置（见图4－61箭头2’指的焊缝）。在此焊件位置完成图4－60中箭头2’指的焊缝焊接。

件1与件3焊缝和件4与件3焊缝（见图4－61中箭头3所指焊缝和图4－62中箭头3’所指焊缝）均处于立焊位置。因此，焊件做第二次变位至如图4－62所示位置。在此位置完成4－61中箭头3所指焊缝的焊接。

至此，仅剩图4－62中箭头3’所指焊缝，其处于仰焊位置，需要焊件第三次变位至如图4－62的所示位置。在此位置完成箭头3’所指焊缝的焊接。

图4－61　焊件二次变位位置

图4－62　焊件三次变位位置

（2）选择焊接变位机及装夹焊件初始位置

根据轴承座的各种焊接位置及需要变位的焊接位置和各类焊接变位机功能，选择座式焊接变位机。

焊件定位焊后整体装在变位机回转工作台上。

装配过程：先将定位焊后的焊件固定在变位机回转工作台上，然后转动变位机机构，使回转工作台处于近垂直状态，最后转动变位机回转工作台使焊件至初始位置。

3.操作步骤

按图4－63所示轴承座焊接时初始位置、变位顺序及各次变位后的焊件位置以及焊接工艺焊接焊件。

图4－63　轴承座焊接时初始位置、变位顺序及各次变位后的焊件位置

（1）初始位置

将底板与支板、支板与肋板、轴承套管与支板间的下面角焊缝焊完。

（2）第一次变位

第一次变位顺时针旋转180°，将支板与底板、轴承套管与支板的背面焊缝焊完。

（3）第二次变位

第二次变位逆时针旋转90°，将支板与底板间的焊缝焊完。

（4）终位（第三次变位）

第三次变位顺时针旋转180°，将肋板与底板的另一面焊缝焊完。

（5）焊接参数，见表4－12

表4－12　焊接工艺参数

（6）施焊

⑤考核评价

表4－13　评分标准

⑥　教学小结

本次教学任务是轴承座的焊接，了解焊接工装的作用、分类和基本组成，掌握焊接变位机械的使用。

⑦　拓展练习

1.焊接变位设备分为哪三种？各种设备的作用和功能是什么？

2.什么叫做焊件变位机械？常用的焊件变位机械有哪些？

3.什么叫做焊机变位机械？主要有哪两种？

4.焊接操作机有哪几种？各有什么特点？

5.焊接变位机操作安全操作规程有哪些？

【注释】

[1]戴士弘.职教院校整体教改［M］.北京：清华大学出版社，2012：3－7

[2]徐国.庆职业教育项目课程开发指南［M］.上海：华东师范大学出版社，2011：19

[3]戴士弘.职教院校整体教改［M］.北京：清华大学出版社，2012：80