多功能、全位置焊件支架的創新設計與制作

江灝源，朵 叢

（1．昆明理工大學機電工程學院，云南昆明650093；2．云南機電職業技術學院，云南昆明650203）

多功能、全位置焊件支架的創新設計與制作

江灝源1，2，朵 叢2

（1．昆明理工大學機電工程學院，云南昆明650093；2．云南機電職業技術學院，云南昆明650203）

設計制作了符合多種焊接方法及位置的新型多功能、全位置焊件支架。該支架可以在較小的固定空間進行多種焊接方法、不同焊接位置的焊接操作，解決了焊接專業學生及技術人員在操作過程中焊件難以固定、支架無法移動、靈活性差等問題，還能進一步改進夾具、支架、整合夾頭，具有較大升級空間。

焊接；設計；支架

0 設計背景

焊件支架是各類專業院校學生以及焊接從業人員在學習技術、提升技能過程中必不可少的設備，也是各類焊接制造企業用于焊接產品焊接工藝評定不可或缺的裝置。在高、中職院校，技校，企業等焊接培訓，生產單位都配置有各式各樣的焊件支架。

不同的焊接方法與焊接位置，如板對接的平、立、橫、仰位，再如管對接的垂直固定、水平固定、45°斜位固定，對焊件支架均有不同的要求。在各類技能大賽中，對焊接工件空間位置的高度、設置障礙管的間距等也有一定的要求，這就要求必須配備相應的焊件支架對被焊工件的空間位置進行夾持固定，以滿足焊接操作時對焊接工件空間位置限制的要求。

1 焊接支架現狀

在實際生產中，有的焊件支架為節約成本采用混凝土預埋方式進行固定，在解決造價問題的同時卻產生了弊端，如固定式支架無法移動、靈活性較差、場地占用大；此外固定式焊件支架操作高度及方向也不可變，在焊接人員身高、體重、習慣、個體差異比較大的情況下，每個人的操作高度、方向都不盡相同，在這樣的條件下想要獲得高質量的焊縫較為困難。

用于教學的焊件支架多為簡易式，雖然解決了固定式焊件支架的弊端，但其外形難看、分支較多，支架重心不穩，更換夾具和焊件過于繁瑣、實用性差，并且在操作過程中容易發生碰頭、相互干涉等問題。

2 創新設計必要性

隨著焊接技術的飛速發展，對焊接人員技能的要求越來越高、越來越全面，單一焊接方法、種類、項

目、位置的焊接技術教學和培訓已無法滿足需求。為了豐富培訓和內容，滿足生產需要，適應技術發展要求，急需設計一種具備多功能、可全位置操作的焊件支架，從而實現在一個較小的固定空間也能進行不同焊接方法、項目、位置的焊件支架。

3 設計思路

（1）新設計的焊件支架需要滿足板對接、管對接的七種空間焊件固定位置。

（2）焊件支架在焊接操作中必須保持穩定以及被夾焊件的牢固。

（3）焊件支架結構應緊湊，便于使用時的裝拆。

（4）操作者身體條件各不相同，焊件支架還需考慮可調性。

綜合以上因素，多功能、全位置焊件支架在同類支架中有較大的發展和進步空間，使焊件支架更具有實用性、靈活性、藝術性、經濟性、安全性及人性化的功能性要求，且節約場地（3～4 m2）、制作材料低廉。通過不斷更換、更新夾頭，能夠滿足目前所有焊接技能競賽、培訓以及教學項目。

4 焊件支架構造設計

如圖1所示，焊件支架包括有：金屬底座1，通過法蘭盤2安裝于底座上的直立的鋼管主支架3，自下而上套裝于主支架上的定位支架4、備用支架5、活動支架6，可安裝于活動支架上的夾具7。底座1的主要作用是穩定重心，防止在焊接過程中焊接人員的倚靠、敲打使焊件脫落或支架傾倒。定位支架4是槽鋼型支架，主要作用是焊前對板材、管材焊件進行裝配和定位。備用支架5主要是作為某些特殊焊接要求預留。活動支架6如圖2所示，包括內端套裝于主支架3上、外端帶有半圓定位盤6a的橫桿6b、通過螺栓6e安裝于定位盤上的調節桿6c，在定位盤6a的底邊中心及沿半圓圓周開設有定位孔6d，調節桿為底端帶槽口及連接孔的圓管，調節桿的圓管部分開設有安裝孔6f。將調節桿的槽口卡入定位盤，用螺栓穿過調節桿的連接孔和定位盤不同角度的定位孔6d，將調節桿選擇固定在定位盤的不同角度上，使焊件中軸線發生變化。所述夾具可根據實際需求設計制作不同結構和作用的夾具。本焊件支架配置了如圖3～圖6所示的四種夾具。板夾具7a如圖3所示，梅花夾頭7b如圖4所示，大管夾具7c如圖5所示，小管夾具7d如圖6所示。板夾具7a、梅花夾頭7b、大管夾具7c、小管夾具7d均為常用結構的夾具。無論何種夾具，其底端均帶有安裝桿7e，將安裝桿插入調節桿的圓管中，從安裝孔6f旋入鎖緊螺釘6g，將夾具固定[1]。

圖1 焊件支架結構Fig.1Weldment bracket structure diagram

圖2 活動支架Fig.2Movable bracket

焊件支架的鋼管主支架高1 500 mm，可滿足各種比賽項目的需要，焊件能夠在250～1 450 mm內自由升降及旋轉，全方位無死角，如圖7所示。制作焊件支架材料均為生產、實習常用材料，單個焊接支架造價不超過3 500元。材料清單如表1所示。

5 結論

該焊件支架可以在較小的固定空間進行多種焊接方法、不同焊接位置的焊接操作，解決了焊接專業學生及技術人員在操作過程中焊件難以固定、

支架無法移動、靈活性差等實際問題，還能進一步改進夾具，改裝焊件支架、整合多配備夾頭，具有較大的升級空間。

圖3 板夾具Fig.3Plate jig

圖4 梅花夾頭Fig.4Plum blossom chuck

圖5 大管夾具Fig.5Pipe clamp

圖6 小管夾具Fig.6 Tubular fixture

圖7 焊接支架實物Fig.7Welding bracket material

表1 焊接支架制作材料Tab.1Welding support production bill of material

[1]朵叢，江灝源.一種多功能全位置焊接支架：201420507618.2 [P].2014-12-23.

Innovative design and manufacture of multifunctional and all position welding holder

JIANG Haoyuan1，2，Duo Cong2
（1．Kunming University of Science and Technology，College of Mechanical and Electrical Engineering，Kunming 650093，China；2．YunnanVocationalCollegeofmechanicalandelectrical，Kunming650203，China）

This paper mainly introduces the welding technology according to the students and workers in the actual study，training and skills competition in the actual situation，designed and produced newtype ofmultifunctional，all position weldingstent in accordance with a varietyofweldingmethods and the location.

fwelding；design；stent

TG431

B

1001－2303（2016）07－0109-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.07.25

2015-06-09；

2016-01-16

江灝源（1983—），男，講師，學士，主要從事機械制造方面的教學和科研工作。