《焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)》系列課件第七單元裝配—焊接工藝裝備1．了解裝配—焊接工藝裝備的作用、分類及選用原則；2．掌握焊接工裝夾具的基本類型及組成；3．掌握焊接變位機械的基本類型及其應(yīng)用；模塊一概述裝配—焊接工藝裝備是焊接結(jié)構(gòu)裝配與焊接生產(chǎn)過程中起配合及輔助作用的工裝夾具、機械裝置或設(shè)備的總稱。裝配—焊接工藝裝備的應(yīng)用對提高產(chǎn)品質(zhì)量、減輕焊接工人的勞動強度、加速焊接生產(chǎn)實現(xiàn)機械化、自動化進程等方面起著非常重要的作用。一、裝配—焊接工藝裝備的地位與作用焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程中，純焊接工作所需要的作業(yè)工時僅占構(gòu)件裝配與焊接工時的25%~30%，其余作業(yè)工時則用于備料、裝配及其他輔助工作。隨著高效率焊接方法的應(yīng)用，這種工時比的差異更為突出。積極推廣使用機械化和自動化程度較高的裝配—焊接工藝裝備，是解決工時比差異的最佳途徑。裝配—焊接工藝裝備的作用主要表現(xiàn)在如下幾方面：1）定位準(zhǔn)確、夾緊可靠，可部分或全部取代下料和裝配時的劃線工作。減小制品的尺寸偏差，提高零件的精度和互換性。2）控制焊接變形，降低焊接后的矯正工作量，達到提高勞動生產(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，可獲得滿意的焊接接頭。4）采用機械裝置進行零部件裝配的定位、夾緊及焊件翻轉(zhuǎn)等繁重的工作，可改善工人的勞動條件。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、裝配—焊接工藝裝備的分類及應(yīng)用按功能分類：裝焊工裝夾具、焊接變位機械、焊接輔助裝置工裝名稱主要形式基本應(yīng)用裝焊工裝夾具定位器主要是對焊件進行準(zhǔn)確的定位和可靠的夾緊夾緊器拉緊及頂撐器裝配胎架工裝名稱主要形式基本應(yīng)用焊接變位機械焊件變位機焊接回轉(zhuǎn)臺將焊件回轉(zhuǎn)或傾斜，使接頭處于水平或船形位置焊接翻轉(zhuǎn)機焊接滾輪架焊接變位機焊機變位機平臺式操作機將焊接機頭或焊槍送到并保持在待焊位置，或以選定的焊接速度沿規(guī)定的軌跡移動焊機懸臂式操作機伸縮臂操作機門架式操作機焊工變位機帶動焊工升降焊接輔助裝置為焊接工作提供輔助性服務(wù)按適用范圍分類

專用工裝適用于某一種焊件的裝配和焊接通用工裝不需調(diào)整即能適用于多種焊件的裝配或焊接組合式工裝使用前需將各夾具元件重新組合才能適用于另一種產(chǎn)品的裝配和焊接按動力源分類手動工裝靠人工完成焊件的定位、夾緊或運動氣動工裝利用壓縮空氣作為動力源液壓式工裝利用液體壓力作為動力源電動工裝電磁工裝利用電磁鐵產(chǎn)生的磁力作為動力源電動工裝利用電動機的扭矩作為動力源三、焊接工裝的組成及選用原則1．焊接工裝的組成焊接工裝的構(gòu)造是由其用途及可實現(xiàn)的功能所決定的。裝配—焊接夾具一般是由定位元件、夾緊元件和夾具體組成。夾具體起連接各定位元件和夾緊元件的作用，有時還起支承焊件的作用。焊接變位機、焊接操作機基本由原動機（力源裝配）、傳動裝置（中間傳動機構(gòu)）和工作機（夾緊元件）三個基本部分組成，并通過機體把它們聯(lián)結(jié)成整體。圖7-1所示是一種典型的夾具裝置。力源裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置，中間傳動機構(gòu)起著傳遞夾緊力的作用，工作時可以通過它改變夾緊作用力的方向和大小，并保證夾緊機構(gòu)在自鎖狀態(tài)下安全可靠；夾緊元件是夾緊機構(gòu)的最終執(zhí)行元件，通過它和焊件受壓表面直接接觸完成夾緊。2．焊接工裝選用的基本原則焊接工裝的選用與焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的各項技術(shù)要求及經(jīng)濟指標(biāo)有著密切的聯(lián)系。其一，焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)類型，在很大程度上決定了選用工藝裝備的經(jīng)濟性、專用化程度、完善性、生產(chǎn)效率及構(gòu)造類型。其二，產(chǎn)品的質(zhì)量、外觀尺寸、結(jié)構(gòu)特征以及產(chǎn)品的技術(shù)等級、重要性等也是選擇工藝裝備的重要依據(jù)。其三，在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝規(guī)程中對工藝裝備的選用有著較明確的要求和說明（零部件有效定位、夾緊、反變形、定位焊、施焊等），這些內(nèi)容對選擇工藝裝備有很強的指導(dǎo)性。除上述之外，還有以下幾點原則：（1）工藝裝備的可靠性主要包括承載能力、結(jié)構(gòu)剛性、夾緊力大小、機構(gòu)的自鎖性、安全防護與制動、結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性等。（2）對制品的適應(yīng)性包括焊件裝卸的方便性、待焊焊縫的可達性、可觀察性、對焊件表面質(zhì)量的破壞性等。（3）焊接方法對夾具的某種特殊要求閃光對焊時，夾具兼作導(dǎo)電體；釬焊時，夾具兼作散熱體。（4）安裝、調(diào)試、維護的可行性主要涉及生產(chǎn)車間的安裝空間、起重能力、力源配備、主要易損件的備件提供方式、車間維護能力、操作者技術(shù)水平等。（5）盡量選用已通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的工藝裝備可減少投資成本并縮短開發(fā)周期。模塊二焊接工裝夾具一、零件在夾具中的定位1．零件在夾具中的定位原理為了確定零件的具體位置，必須消除它對于直角坐標(biāo)系活動的六個自由度。即在圖7-2中所示的沿著X軸、Y軸、Z軸的移動和轉(zhuǎn)動，這樣零件的位置便被確定下來。六點定位原理：在XOY平面內(nèi)的三個支點（1，2，3）使矩形零件受到支托，同時也使其不能繞X軸和Y軸轉(zhuǎn)動，也不能沿Z軸移動，限制了它的三個自由度。我們將該平面稱為定位基準(zhǔn)，通常選擇焊件上最大的表面作為定位基準(zhǔn)。在XOZ平面內(nèi)的兩個支點（4，6）使得零件不能沿Y軸移動和繞Z軸轉(zhuǎn)動，限制了它的二個自由度。我們將該平面稱為導(dǎo)向基準(zhǔn)，通常選擇焊件上最長的表面作為導(dǎo)向基準(zhǔn)。在YOZ平面內(nèi)加置一個支點（5），限制了零件沿X軸移動的可能，于是零件的位置便被確定下來。我們將該平面稱為止推基準(zhǔn)，通常選擇焊件上最短、最窄的表面作為止推基準(zhǔn)。焊件上的六個自由度均被限制的定位稱為完全定位；焊件被限制的自由度少于六個，但仍能保證加工要求的定位稱為不完全定位。在焊接生產(chǎn)中，為了調(diào)整和控制不可避免的焊接應(yīng)力與變形，有些自由度是不宜限制的，故可采用不完全定位的方法。2．定位基準(zhǔn)的選擇在設(shè)計胎夾具時首先應(yīng)根據(jù)焊件的形狀選擇合理的基準(zhǔn)，盡量選用零件表面粗糙度較低的面作為基準(zhǔn)。同時又要使一個基準(zhǔn)具有多種用途以減少基準(zhǔn)的數(shù)量，從而簡化胎夾具的機構(gòu)。因此在選擇基準(zhǔn)時常常將設(shè)計基準(zhǔn)作為定位和測量基準(zhǔn)。零件在裝配—焊接夾具中的定位基準(zhǔn)可以是平面、圓柱面、圓錐面，或者是復(fù)雜零件的復(fù)合表面等。其定位方法如下：1）平面定位。利用擋鐵或支承釘進行定位。2）圓柱面定位。外圓柱面采用V形鐵定位，內(nèi)圓柱面采用定位銷定位。3）圓錐面定位。用短V形鐵定位。二、定位器定位器可作為一種獨立的工藝裝置，也可以是復(fù)雜夾具中的一個基本元件。它的基本任務(wù)是確定所裝配零部件的正確位置。定位器具有多種結(jié)構(gòu)形式，使用時，應(yīng)根據(jù)被定位焊件的結(jié)構(gòu)形式及定位要求進行布置和選擇。1．定位器的構(gòu)造及應(yīng)用（1）擋鐵擋鐵是一種應(yīng)用較廣且結(jié)構(gòu)簡單的定位元件。常見的形式如圖7-3所示。1）固定式擋鐵。其結(jié)構(gòu)如圖7-3a所示，它用來在水平面或垂直平面上定位零件，它也可用焊接方法剛性地固定在夾具上。適用于單一產(chǎn)品且批量較大的焊接生產(chǎn)。2）可拆式擋鐵。如圖7-3b所示，可拆式擋鐵用螺栓固定在平臺上或直接插入夾具體或裝配平臺的錐孔中。適用于單件或多品種焊件的裝配。3）永磁式擋鐵。如圖7-3c所示，為了方便拆卸工件，擋鐵在拔去插銷和移動之后，工件即可方便地取走。4）可退出式擋鐵。如圖7-3d所示，擋鐵可繞鉸鏈轉(zhuǎn)動，靠插銷固定。這樣工件裝配成整體之后，拔去插銷，即可方便地取下工件。（2）支承釘（板），其主要結(jié)構(gòu)形式如圖7-4所示。1）固定式支承釘。如圖7-4a所示，平頭支承釘用來支承已加工過的表面；球頭支承釘用來支承未經(jīng)加工的粗糙不平的毛坯表面或焊件窄小表面的定位；帶齒紋頭的支承釘多用在焊件側(cè)面，以增大摩擦系數(shù)，防止焊件滑動。2）可調(diào)式支承釘。如圖7-4b所示，可調(diào)式支承釘用于焊件表面未經(jīng)加工或表面精度相差較大的情況。采用螺母旋合的方式按需要調(diào)整高度，適當(dāng)補償焊件的尺寸誤差。多用于裝配形狀相同而規(guī)格不同的焊件。3）支承板。如圖7-4c所示，支承板一般用螺釘緊固在夾具體上，可進行側(cè)面、頂面和底面定位，適用于焊件經(jīng)切削加工的平面或較大平面。（3）定位銷釘利用零件上的裝配孔、螺釘孔或螺栓孔及專業(yè)定位孔等內(nèi)表面作為定位基準(zhǔn)時多采用定位銷定位。常見的結(jié)構(gòu)形式如圖7-5所示。1）固定式定位銷。如圖7-5a所示，其末端配合于夾具體上，伸出部分定位工件。2）可拆式定位銷。又稱為插銷，其結(jié)構(gòu)如圖7-5b所示。焊件之間依靠孔進行定位，一般經(jīng)定位焊后拆除該定位銷才能進行焊接。3）可換式定位銷。如圖7-5c所示，它是通過螺紋與夾具體相連接的。大批量生產(chǎn)時，為保證精度須定期維修和更換定位銷。4）可退式定位銷。如圖7-5d所示，采用鉸鏈形式使圓錐形定位銷應(yīng)用后可及時退出，便于焊件的裝上或卸下。（4）V形鐵V形鐵是一種外圓表面定位器，其結(jié)構(gòu)特點是具有兩個成一定角度的斜面，在外力的作用下，圓柱形物體會自動貼緊兩表面，從而確定其位置。V形鐵上兩斜面的夾角一般有60°、90°、120°三種，焊接夾具中V形鐵兩斜面夾角多為90°。常見的V形鐵形式如圖7-6所示。1）固定式V形鐵。如圖7-6a所示，在裝配鉆孔前，用螺釘先定位到胎具上，之后鉆裝配孔。2）可調(diào)節(jié)式V形鐵。如圖7-6b所示，用于同一類型但尺寸有變化的焊件，或用于可調(diào)式夾具中。圖7-6c是V形鐵與螺旋夾緊器配合使用的工作狀態(tài)。（5）定位樣板定位樣板是一種高效的定位器具，在實施定位操作時，只要預(yù)先把定位樣板定位并固定，則零件的定位就非常方便、快捷。定位樣板的高效體現(xiàn)在一個樣板可以對多個零件進行定位，以及可以對一些特殊位置的零件進行定位。有時，一個樣板象一個簡化了的裝配胎具，但其制作卻很簡單，往往現(xiàn)場工人就可制作出一些簡單的定位樣板。如圖7-7所示是定位樣板的例子。2．定位器布置的注意事項定位器一般不應(yīng)作為受力元件，以免損傷它的精度，若必須同時作為受力元件時，應(yīng)適當(dāng)增加它的強度和剛度；定位器不應(yīng)設(shè)置在有礙工人操作的位置，同時還應(yīng)考慮到制品在裝配或焊接后便于從工藝裝備中取出；定位器的工作表面應(yīng)具有良好的耐磨性，以便較長時期地保持定位精度；定位器在磨損或損壞時應(yīng)是容易修復(fù)或更換的。制品中經(jīng)過機械加工的面、孔等原則上都可以作為定位基準(zhǔn)，但它應(yīng)符合定位要求。定位器通常不單獨使用，它們將工件定位，為了使工件在裝配與焊接過程中不發(fā)生移動，常用夾具施力以使工件固定。三、夾緊機構(gòu)夾緊機構(gòu)是裝焊工裝夾具不可缺少的組成部分。它是將所裝配零件在夾具體中保持正確位置的重要工具。某些夾緊機構(gòu)也可單獨用于所裝配零部件的矯正和接頭邊緣的對準(zhǔn)。夾緊裝置一般由動力裝置、中間傳動機構(gòu)和夾緊元件組成。動力裝置是產(chǎn)生原始力的部分；中間傳動機構(gòu)，是用以接受原始力并將它傳遞或轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力的機構(gòu)；夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，通過它與工件受壓面直接接觸而完成夾緊動作。1．手動夾緊機構(gòu)（1）楔形夾緊器楔形夾緊器的結(jié)構(gòu)如圖7-8所示，主要通過斜面移動所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件。用楔條進行裝配，方便靈活速度快。為了確保壓緊工件，楔條應(yīng)能自鎖，因此對楔條斜面角度有一定要求。手動夾緊時一般取6°～8°；氣動或液壓夾緊時，斜楔升角可擴大至15°～30°，為非自鎖式。（2）螺旋夾緊器螺旋夾緊器的結(jié)構(gòu)如圖7-9所示。螺旋夾緊器一般由螺桿、螺母和主體三部分組成，通過螺桿與螺母的相對轉(zhuǎn)動達到夾緊工件的目的。為避免螺桿直接壓緊工件而造成工件表面的壓傷和產(chǎn)生位移，通常在螺桿的端部裝有可以擺動的壓塊。螺旋夾緊器的應(yīng)用如圖7-10所示。（3）偏心輪夾緊器偏心輪是指繞一個與自身幾何中心相對偏移一定距離的回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)的零件。偏心輪旋轉(zhuǎn)時，在某一方向上，回轉(zhuǎn)中心與輪邊緣的距離會發(fā)生變化，利用這一變化來夾緊和松開零件。旋轉(zhuǎn)一次手柄即可壓緊工件，是快速作用式夾緊器。一般情況下，應(yīng)保證偏心輪具有自鎖性，以便施力結(jié)束后能保持壓力。如圖7-11所示是偏心輪夾緊器的例子。（4）杠桿夾緊器如圖7-12所示是一個典型的杠桿夾緊器。當(dāng)向左推動手柄時，間隙s增大，焊件被松開；當(dāng)向右推動手柄時，焊件被夾緊。杠桿夾緊器多與其他夾緊器聯(lián)合使用，形式很多。特點是夾緊動作迅速，可起到增力的作用，適用于大批生產(chǎn)中。設(shè)計時應(yīng)注意其調(diào)節(jié)機構(gòu)及防滑鎖緊裝置。（5）彈簧夾緊器其結(jié)構(gòu)如圖7-133所示。彈簧夾緊器可分板簧與圓柱簧兩種，它也是快速作用式夾具。板簧很適用于薄板件的裝配，板簧厚度為4～8mm。2．氣動（液壓）夾緊機構(gòu)氣動夾緊機構(gòu)是以壓縮空氣為傳力介質(zhì)，推動氣缸活塞與連桿動作，實現(xiàn)對焊件的夾緊作用。氣壓傳動用的氣體工作壓力一般為0.4～0.6MPa。氣動夾緊器具有夾緊動作迅速，夾緊力比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，不污染環(huán)境及有利于實現(xiàn)程序控制等優(yōu)點。液壓夾緊器是以壓力油為傳力介質(zhì)，推動液壓缸活塞與連桿產(chǎn)生動作實現(xiàn)夾緊的。液壓傳動用的液體工作壓力一般為3～8MPa，在輸出力相同的情況下液壓缸尺寸較小，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊。液體有不可壓縮性，故液壓夾緊器夾緊剛度較高且工作平穩(wěn)，夾緊力大，有較好的抗過載能力。液體油有吸振能力，便于頻繁換向。但液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本較高，控制部分復(fù)雜，不適合遠距離操縱。氣動（液壓）夾緊器，除氣缸（或油缸）外，多與連桿、杠桿等組合，如圖7-14所示。3．磁力夾緊機構(gòu)磁力夾具是借助磁力吸引鐵磁性材料的焊件實現(xiàn)夾緊的裝置。按磁力的來源可分為永磁式和電磁式兩種，如圖7-15所示為電磁式夾緊器。磁力夾具的特點是作用迅速，可以多點位同時作用。但其投資較高，而且不適用于厚板及非鐵磁性材料的夾緊。4．真空夾緊機構(gòu)真空夾緊器的基本結(jié)構(gòu)如圖7-16所示。真空夾緊機構(gòu)是利用真空泵抽吸，使夾具內(nèi)腔形成真空，或利用高速壓縮空氣流的噴射抽吸作用形成真空，借助大氣壓力將焊件壓緊的裝置。真空夾緊器主要用于薄壁零件或其他夾緊方法容易產(chǎn)生變形的焊件。5．組合夾具和專用夾具（1）組合式夾具是由一系列可任意組合的裝配平臺，各種形式和規(guī)格的支座、支承、定位器、導(dǎo)向件、緊固件和夾緊器等拼裝而成，是一種可拆卸，又可重新拼裝的工裝夾具。夾具的各種元件采用鍵、銷和螺栓等緊固件聯(lián)接，裝拆靈活方便，適用于單件小批量的生產(chǎn)，或要求試裝的精密部件的裝焊作業(yè)。（2）專用夾具專用夾具是為某一特定形狀的部件或焊件而設(shè)計的裝配—焊接夾具。其特點是夾具體的結(jié)構(gòu)形狀，定位器和夾緊器的布置只是按所裝焊的焊件形狀、尺寸以有形位公差設(shè)計的，這種夾具通常用于大批量生產(chǎn)的流水作業(yè)線中。五、夾具體夾具體是裝焊工裝夾具的基礎(chǔ)，其設(shè)計與制造應(yīng)滿足下列基本要求：（1）夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強度，外形尺寸應(yīng)與所裝配的零件尺寸相配，夾具體的體積應(yīng)盡量緊湊。（2）夾具體的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝焊作業(yè)，焊件裝卸方便且定位可靠。（3）夾具體的安裝基面和導(dǎo)向基面，以有安裝定位器和夾緊機構(gòu)的配合面必須精確加工，并符合設(shè)計圖樣規(guī)定的公差。（4）夾具體的裝焊平臺一般采用鑄造結(jié)構(gòu)，也可采用板焊結(jié)構(gòu)。但焊后必須充分消除應(yīng)力，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。六、拉緊及推撐夾具1．千斤頂千斤頂是最常見的裝配工具，其作用是作為支承，其端面要求加工，調(diào)節(jié)方便，作為夾緊器向工件施力。圖7-17a是機械式千斤頂，它靠螺桿轉(zhuǎn)動而上升或下降，其支承座可固定，鉸接或可拆式地安裝在胎具上。起重力一般為5~100kN，工作效率不高。千斤頂?shù)穆菁y要求自鎖，螺桿用45鋼，端部硬度為40~45HRC，為了使其快速作用，可將螺桿做成反向雙頭螺紋。千斤頂?shù)牡湫徒Y(jié)構(gòu)如圖7-17所示。2．拉緊器用于裝配時拉緊工件，常用的拉緊器多數(shù)是機械式的，其中經(jīng)常使用的是省力的螺栓式拉緊器，如圖7-18和圖7-19所示。它通常由螺栓和杠桿組成，為了快速作用，常用反向雙頭螺桿，它也可由偏心輪—杠桿組成，但行程不大。拉緊器通常適用于鋼板組成的各類結(jié)構(gòu)（如梁、圓筒等）的裝配。如圖7-18所示，為螺栓式拉緊器。如圖7-19所示，為容器或鋼板拉緊器。3．推撐器推撐器的作用與拉緊器相反，因此有些拉緊器只要能保證剛性，稍作改動或加上某些附件，即可作為推撐器。在裝配焊接圓筒形工件時，用于對齊邊緣、張開工件和矯正工件的橢圓變形。此外，還有用氣壓、液壓作為動力所組成的推撐器。圖7-20所示是由六根螺桿及支撐環(huán)組成的推撐器。模塊三焊接變位機械焊接變位機械的主要作用是改變焊件、焊機、焊工的操作位置，以達到和保持最佳施焊條件，同時有利于實現(xiàn)機械化和自動化焊接生產(chǎn)。各種焊接變位機械既可單獨使用，又可相互配套使用。一、焊件變位機械焊件變位機械有焊接回轉(zhuǎn)臺、焊接翻轉(zhuǎn)機、焊接滾輪架及焊接變位機等。其作用是支承焊件并使焊件進行回轉(zhuǎn)和傾斜，使焊縫處于水平或船形等易于施焊的位置。1．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。其工作臺一般處于水平或某一固定傾角。回轉(zhuǎn)臺多采用直流電機驅(qū)動，工作臺能保證以焊接速度回轉(zhuǎn)，且均勻可調(diào)。主要用于回轉(zhuǎn)體焊件的焊接、堆焊與切割。如圖7-21所示為幾種常見的焊接回轉(zhuǎn)臺。

a）固定式回轉(zhuǎn)臺

b）移動式回轉(zhuǎn)臺

c）傾角可調(diào)式回轉(zhuǎn)臺如圖7-22所示為固定式焊接回轉(zhuǎn)臺實物照片。2．焊接翻轉(zhuǎn)機焊接翻轉(zhuǎn)機是使工件繞水平軸轉(zhuǎn)動或使之處于傾斜位置的焊件變位機械。（1）頭尾架式翻轉(zhuǎn)機其結(jié)構(gòu)如圖7-23所示，實物如圖7-24所示。它由提供動力的主動頭架1和從動的尾架6組成，在頭架和尾架上分別有一個卡盤3，用于夾緊焊件。主動頭架可以按焊接速度轉(zhuǎn)動或自鎖于任意位置。從動的尾架小車可以沿軌道移動，以適應(yīng)焊件的長度。調(diào)節(jié)裝置5可以小范圍調(diào)節(jié)頭、尾架卡盤的距離，鎖緊裝置4防止尾架主軸回轉(zhuǎn)，制動裝置7防止小車在工作過程中移動。當(dāng)焊件長度較短時，可以單獨用頭架夾緊，不使用尾架。適用于軸類及筒形和橢圓形焊件的環(huán)縫焊接以及表面堆焊時的旋轉(zhuǎn)變位。頭尾架式翻轉(zhuǎn)機結(jié)構(gòu)如圖7-23所示。1—頭架2—工作臺3—卡盤4—鎖緊裝置5—調(diào)節(jié)裝置6—尾架臺車7—制動裝置8—焊件頭尾架式翻轉(zhuǎn)機的實物照片如圖7-24所示。（2）框架式翻轉(zhuǎn)機其結(jié)構(gòu)如圖7-25所示，實物如圖7-26所示?？煞D(zhuǎn)工作臺2的回轉(zhuǎn)軸安裝在兩端的支架上，并可在支架上作上下移動。4，5，6，7兩套動力系統(tǒng)分別提供工作臺回轉(zhuǎn)和升降的動力。適用于板結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)等較長焊件的傾斜變位，工作臺上還可進行裝配作業(yè)?？蚣苁椒D(zhuǎn)機的結(jié)構(gòu)如圖7-25所示。1、3—立柱2—回轉(zhuǎn)框架4、7—電動機5、6—減速器框架式翻轉(zhuǎn)機的實物照片如圖7-26所示。（3）轉(zhuǎn)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機其結(jié)構(gòu)如圖7-27所示，實物如圖7-28所示。將焊件固定在由兩個半圓環(huán)組成的支承環(huán)內(nèi)，并將環(huán)安裝在支承滾輪上，依靠摩擦力或齒輪傳動方式使環(huán)翻轉(zhuǎn)。適用于裝配定位后自身剛度很強的梁柱類構(gòu)件的轉(zhuǎn)動變位，多用于大型構(gòu)件的組對與焊接。轉(zhuǎn)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機的結(jié)構(gòu)如圖7-27所示。轉(zhuǎn)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機的實物如圖7-28所示。（4）鏈條式翻轉(zhuǎn)機其結(jié)構(gòu)如圖7-29所示，實物如圖7-30所示。工作時主動鏈輪帶動鏈條使鏈輪上的焊件翻轉(zhuǎn)變位，從動輪上安裝有制動器，以防止焊件因自重而產(chǎn)生的滑動。下部的無齒鏈輪用來拉緊鏈條，防止焊件下沉。鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機結(jié)構(gòu)簡單，工件不用固定，裝卸迅速，適用于裝配定位后自身剛度很強的梁柱類構(gòu)件的轉(zhuǎn)動變位。）鏈條式翻轉(zhuǎn)機的結(jié)構(gòu)如圖7-29所示。）鏈條式翻轉(zhuǎn)機的實物如圖7-30所示。（5）液壓雙面推拉式翻轉(zhuǎn)機其結(jié)構(gòu)如圖7-31所示。工作臺1可向兩面傾斜并可停留在任意位置。當(dāng)工作臺傾斜時，先由四個輔助液缸帶動四個推拉式銷軸4動作，兩個拉出，兩個送進。然后向舉升液壓缸供油，推動工作臺繞銷軸轉(zhuǎn)動傾斜。使用時為防止焊件傾倒，焊件應(yīng)緊固在工作臺面上。液壓雙面推拉式翻轉(zhuǎn)機其結(jié)構(gòu)如圖7-31所示。3．焊接流輪架滾輪架是借助焊件與主動滾輪間的摩擦力來帶動圓筒形焊件旋轉(zhuǎn)，從而改變焊縫與焊機相對位置的焊件變位機械。主要應(yīng)用于鍋爐、壓力容器筒體的裝配和焊接。適當(dāng)調(diào)整主、從動滾輪間的高度，還可進行錐體、分段不等徑回轉(zhuǎn)體的焊接。（1）長軸式滾輪架如圖7-32所示的長軸式滾輪架。主動滾輪6由一長軸相連，由電動機1減速后驅(qū)動。為適應(yīng)不同直徑筒體的焊接，從動滾輪與主動滾輪之間的距離可以調(diào)節(jié)。由于支承滾輪較多，適用于較長的薄壁筒體，能方便地對準(zhǔn)兩節(jié)筒體的環(huán)形焊縫。（2）組合式滾輪架如圖7-33所示的組合式滾輪架，其主動滾輪與從動滾輪是分開的，每組滾輪都是相對獨立地安裝在各自的底座上，且每組滾輪的輪距是可調(diào)的。滾輪組的多少可以根據(jù)焊件的重量和長度來確定。若焊件上有孔洞和突出物，可以通過調(diào)整滾輪位置將其避開，因此對焊件適應(yīng)性強，使用靈活方便，是目前焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。（3）自調(diào)式滾輪架如圖7-34所示的自調(diào)式滾輪架，其特點是可以根據(jù)焊件直徑大小來自動調(diào)節(jié)滾輪的中心距，使其在不調(diào)整滾輪支座的情況下，適應(yīng)較大范圍變化的焊件直徑。（4）履帶式滾輪架如圖7-35所示的履帶式滾輪架，這種設(shè)計可使履帶大面積與焊件相接觸，減少了滾輪對焊件的壓力。適合于輕型、薄壁大直徑焊件及有色金屬構(gòu)件的焊接。4．焊件變位機焊件變位機是集翻轉(zhuǎn)（或傾斜）和回轉(zhuǎn)功能于一身的變位機械。翻轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)分別由兩根軸驅(qū)動，夾持焊件的工作臺除能繞自身軸線回轉(zhuǎn)外，還能繞另一根軸傾斜或翻轉(zhuǎn)。因此，可將焊件上各種位置的焊縫調(diào)整到水平或船形易施焊位置。（1）伸臂式焊件變位機伸臂式焊件變位機的結(jié)構(gòu)形式如圖7-36所示，實物如圖7-37所示。主要用于1t以下中小焊件的翻轉(zhuǎn)變位?；剞D(zhuǎn)工作臺1的轉(zhuǎn)動可按照回轉(zhuǎn)速度規(guī)范調(diào)整；旋轉(zhuǎn)伸臂2旋轉(zhuǎn)時，其空間軌跡為圓錐面。在改變焊件傾斜位置的同時將伴隨著焊件的升高或下降，以使焊件獲得最佳施焊位置。伸臂式焊件變位機的結(jié)構(gòu)形式如圖7-36所示。1—回轉(zhuǎn)工作臺2—旋轉(zhuǎn)伸臂3—傾斜軸4—底座伸臂式焊件變位機的實物如圖7-37所示。（2）座式焊件變位機常用的座式焊件變位機的結(jié)構(gòu)形式如圖7-38所示，實物如圖7-39所示。回轉(zhuǎn)工作臺1連同回轉(zhuǎn)機構(gòu)支承在兩邊的傾斜軸2上，工作臺以焊接速度回轉(zhuǎn)，通過扇形齒輪或液壓油缸使傾斜軸能在140°范圍內(nèi)恒速傾斜。此種變位機對焊接生產(chǎn)的適應(yīng)性較強，在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。常用的座式焊件變位機的結(jié)構(gòu)形式如圖7-38所示。1—回轉(zhuǎn)工作臺2—傾斜軸3—扇形齒輪4—機座常用的座式焊件變位機的實物如圖7-39所示。（3）雙座式焊件變位機雙座式焊件變位機的結(jié)構(gòu)形式如圖7-40所示，實物如圖7-41所示。此類焊件變位機的結(jié)構(gòu)特點是工作臺1座落在U形架2上，U形架座落在兩側(cè)機座3上，工作臺以恒速或以焊接速度繞水平軸轉(zhuǎn)動。雙座式焊件變位機是為了獲得較高的穩(wěn)定性和較大的承載能力而設(shè)計制造的，特別適用于大型和重型焊件的焊接變位。雙座式焊件變位機的結(jié)構(gòu)形式如圖7-40所示。1—工作臺2—U形架3—機座4—回轉(zhuǎn)機構(gòu)5—傾斜機構(gòu)雙座式焊件變位機的實物如圖7-41所示。二、焊機變位機械這類機械裝置以改變焊機所處位置為主要任務(wù)。為了適應(yīng)在各種情況下的焊接需要，其類型與結(jié)構(gòu)也是多種多樣的。但其共同特征是：具有可以升降和水平伸縮的橫臂或平臺、立柱回轉(zhuǎn)、臺車可以移動等多種運動，也有不帶臺車而僅使平臺或橫臂繞立柱回轉(zhuǎn)并沿之升降的。1．焊接操作機（1）平臺式操作機焊接機頭1可在平臺2的專用軌道上作水平移動；平臺2安裝在立架3上且可以沿立架升降，以適應(yīng)不同直徑筒體的焊接；立架座落在臺車4上，臺車沿地軌移動，以調(diào)整平臺與焊件之間的位置。平臺式操作機有單軌式和雙軌式兩種，主要用于筒形容器的外縱縫和外環(huán)縫的焊接。平臺式操作機的結(jié)構(gòu)形式如圖7-42所示。1—自動焊機2—操作平臺3—立柱4—配重5—壓重6—臺車單軌式平臺式操作機的實物照片如圖7-43所示。（2）懸臂式操作機懸臂式操作機的的結(jié)構(gòu)形式如圖7-44所示，實物照片如圖7-45所示。它一般是利用懸臂的伸出長度來焊接容器的內(nèi)縱縫和內(nèi)環(huán)縫。懸臂3上安裝有專用軌道，焊機在上行走可焊接內(nèi)縱縫，若焊機固定，而讓容器回轉(zhuǎn)則可焊接內(nèi)環(huán)縫。懸臂式操作機的結(jié)構(gòu)形式如圖7-44所示。1—行走臺車2—升降機構(gòu)3—懸臂懸臂式操作機的實物如圖7-45所示。（3）伸縮臂式操作機其結(jié)構(gòu)如圖7-46所示，實物照片如圖7-47所示。該機具有可以隨臺車11移動，繞立柱8回轉(zhuǎn)，伸縮臂5水平伸縮與垂直升降四個運動；并且伸縮臂能以焊接速度運行，與變位機、滾輪架配合，完成各種工位上內(nèi)外環(huán)縫和內(nèi)外縱縫的焊接；在伸縮臂的一端還可安裝割矩、磨頭、探頭等工作機頭，完成切割、打磨和探傷等作業(yè)，機動性強，作業(yè)范圍大。伸縮臂式操作機的結(jié)構(gòu)如圖7-46所示。1—升降用電動機2、12—減速器3—絲杠4—導(dǎo)向裝置5—伸縮臂6—螺母7—滑座8—立柱9—定位器10—柱套11—臺車13—行走用電動機14—走輪伸縮臂式操作機的實物照片如圖7-47所示。（4）門橋式操作機門橋式操作機是將焊機或焊接機頭安裝在門橋的橫梁上，焊件置于橫梁下面，門橋跨越整個焊件。門橋操作機可以完成三個方向的運動，門橋自身沿軌道的運動、橫梁的升降運動和焊機沿橫梁的移動。圖7-48是一種焊接容器用的門橋式操作機，它與焊接滾輪架配合可以完成容器外縱縫、外環(huán)縫的焊接。門橋式操作機的幾何尺寸大，占用車間面積多，因此使用不夠廣泛，主要適用于批量生產(chǎn)的專業(yè)車間。圖7-48所示，是一種焊接容器用的門橋式操作機。1—走架2—立柱3—平臺式橫梁4、5—電動機6—焊接機頭2．電渣焊立架電渣焊立架是將電渣焊機頭按焊接速度進行提升的裝置。主要用于直縫電渣焊，也可與滾輪架相配合完成環(huán)縫電渣焊。整個立架放在可行走的臺車2上，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多樣性，通常需要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式與尺寸，實際配備一套專用的電渣焊立架，在立架上安裝標(biāo)準(zhǔn)的電渣焊機頭進行焊接。如圖7-49所示為一臺焊接小直徑筒體縱縫的電渣焊立架。1—底座2—臺車3—制動器4—電纜線5—齒條6—回轉(zhuǎn)臺三、焊工變位機械如圖7-50所示的移動式液壓焊工升降臺，使用時將支承裝置1放下，使升降臺不再移動，用手動液壓泵2驅(qū)動工件升降到合適的高度即可工作。如圖7-51所示為一垂直升降液壓焊工升降臺，它由底架6、液壓缸5、鉸接桿4及平臺2、3等組成。依靠電動液壓泵推動頂升液壓缸5獲得平穩(wěn)的升降，液壓缸全部伸出時，可把工作臺舉伸到7m的高度。到達所需高度后，工作臺可水平移出，便于工人接近焊件。四、其他裝置與設(shè)備1．裝焊吊具焊接生產(chǎn)中物體的搬運是必須具備的一種手段，將物體由一個位置搬運到另一個位置，從而實現(xiàn)預(yù)定的工藝流程。吊具就是為搬運各種板材、型鋼和裝焊好的結(jié)構(gòu)件而實施夾緊、搬運的器具，吊具夾緊物體，再與起重設(shè)備配合就可以實現(xiàn)物體的搬運。裝焊吊具按其工作原理不同，可分為機械吊具、磁力吊具和真空吊具三類。（1）機械吊具機械吊具中使用頻繁的是各種撓性件，即起重鏈、麻繩和鋼絲繩，圖7-52所示是三種撓性吊具的簡圖。選用此類吊具應(yīng)注意的是它們的承重量，使用時應(yīng)注意對物體的捆綁方法和捆綁位置。a）鋼絲繩

b）起重鏈

c）麻繩撓性件往往不直接捆綁物體，而是與取物構(gòu)件配合對物體進行吊裝，常用的取物構(gòu)件如圖7-53所示。（2）磁力吊具磁力吊具是利用磁力將鐵磁物體吸牢，從而吊起物體。磁性吊具分為永磁式、電磁式、永磁—電磁式三種。永磁式吊具吸住工件后，靠外力將工件與吊具分開。電磁式吊具靠通電和斷電來產(chǎn)生吸力。永磁—電磁式是利用永磁吸附工件，而用電磁鐵極性的改變來增強或削弱磁力，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。磁力吊具及其應(yīng)用如圖7-54所示。（3）真空吊具真空吊具