多功能、全位置焊件支架的创新设计与制作

江灏源，朵 丛

（1．昆明理工大学机电工程学院，云南昆明650093；2．云南机电职业技术学院，云南昆明650203）

多功能、全位置焊件支架的创新设计与制作

江灏源1，2，朵 丛2

（1．昆明理工大学机电工程学院，云南昆明650093；2．云南机电职业技术学院，云南昆明650203）

设计制作了符合多种焊接方法及位置的新型多功能、全位置焊件支架。该支架可以在较小的固定空间进行多种焊接方法、不同焊接位置的焊接操作，解决了焊接专业学生及技术人员在操作过程中焊件难以固定、支架无法移动、灵活性差等问题，还能进一步改进夹具、支架、整合夹头，具有较大升级空间。

焊接；设计；支架

0 设计背景

焊件支架是各类专业院校学生以及焊接从业人员在学习技术、提升技能过程中必不可少的设备，也是各类焊接制造企业用于焊接产品焊接工艺评定不可或缺的装置。在高、中职院校，技校，企业等焊接培训，生产单位都配置有各式各样的焊件支架。

不同的焊接方法与焊接位置，如板对接的平、立、横、仰位，再如管对接的垂直固定、水平固定、45°斜位固定，对焊件支架均有不同的要求。在各类技能大赛中，对焊接工件空间位置的高度、设置障碍管的间距等也有一定的要求，这就要求必须配备相应的焊件支架对被焊工件的空间位置进行夹持固定，以满足焊接操作时对焊接工件空间位置限制的要求。

1 焊接支架现状

在实际生产中，有的焊件支架为节约成本采用混凝土预埋方式进行固定，在解决造价问题的同时却产生了弊端，如固定式支架无法移动、灵活性较差、场地占用大；此外固定式焊件支架操作高度及方向也不可变，在焊接人员身高、体重、习惯、个体差异比较大的情况下，每个人的操作高度、方向都不尽相同，在这样的条件下想要获得高质量的焊缝较为困难。

用于教学的焊件支架多为简易式，虽然解决了固定式焊件支架的弊端，但其外形难看、分支较多，支架重心不稳，更换夹具和焊件过于繁琐、实用性差，并且在操作过程中容易发生碰头、相互干涉等问题。

2 创新设计必要性

随着焊接技术的飞速发展，对焊接人员技能的要求越来越高、越来越全面，单一焊接方法、种类、项

目、位置的焊接技术教学和培训已无法满足需求。为了丰富培训和内容，满足生产需要，适应技术发展要求，急需设计一种具备多功能、可全位置操作的焊件支架，从而实现在一个较小的固定空间也能进行不同焊接方法、项目、位置的焊件支架。

3 设计思路

（1）新设计的焊件支架需要满足板对接、管对接的七种空间焊件固定位置。

（2）焊件支架在焊接操作中必须保持稳定以及被夹焊件的牢固。

（3）焊件支架结构应紧凑，便于使用时的装拆。

（4）操作者身体条件各不相同，焊件支架还需考虑可调性。

综合以上因素，多功能、全位置焊件支架在同类支架中有较大的发展和进步空间，使焊件支架更具有实用性、灵活性、艺术性、经济性、安全性及人性化的功能性要求，且节约场地（3～4 m2）、制作材料低廉。通过不断更换、更新夹头，能够满足目前所有焊接技能竞赛、培训以及教学项目。

4 焊件支架构造设计

如图1所示，焊件支架包括有：金属底座1，通过法兰盘2安装于底座上的直立的钢管主支架3，自下而上套装于主支架上的定位支架4、备用支架5、活动支架6，可安装于活动支架上的夹具7。底座1的主要作用是稳定重心，防止在焊接过程中焊接人员的倚靠、敲打使焊件脱落或支架倾倒。定位支架4是槽钢型支架，主要作用是焊前对板材、管材焊件进行装配和定位。备用支架5主要是作为某些特殊焊接要求预留。活动支架6如图2所示，包括内端套装于主支架3上、外端带有半圆定位盘6a的横杆6b、通过螺栓6e安装于定位盘上的调节杆6c，在定位盘6a的底边中心及沿半圆圆周开设有定位孔6d，调节杆为底端带槽口及连接孔的圆管，调节杆的圆管部分开设有安装孔6f。将调节杆的槽口卡入定位盘，用螺栓穿过调节杆的连接孔和定位盘不同角度的定位孔6d，将调节杆选择固定在定位盘的不同角度上，使焊件中轴线发生变化。所述夹具可根据实际需求设计制作不同结构和作用的夹具。本焊件支架配置了如图3～图6所示的四种夹具。板夹具7a如图3所示，梅花夹头7b如图4所示，大管夹具7c如图5所示，小管夹具7d如图6所示。板夹具7a、梅花夹头7b、大管夹具7c、小管夹具7d均为常用结构的夹具。无论何种夹具，其底端均带有安装杆7e，将安装杆插入调节杆的圆管中，从安装孔6f旋入锁紧螺钉6g，将夹具固定[1]。

图1 焊件支架结构Fig.1Weldment bracket structure diagram

图2 活动支架Fig.2Movable bracket

焊件支架的钢管主支架高1 500 mm，可满足各种比赛项目的需要，焊件能够在250～1 450 mm内自由升降及旋转，全方位无死角，如图7所示。制作焊件支架材料均为生产、实习常用材料，单个焊接支架造价不超过3 500元。材料清单如表1所示。

5 结论

该焊件支架可以在较小的固定空间进行多种焊接方法、不同焊接位置的焊接操作，解决了焊接专业学生及技术人员在操作过程中焊件难以固定、

支架无法移动、灵活性差等实际问题，还能进一步改进夹具，改装焊件支架、整合多配备夹头，具有较大的升级空间。

图3 板夹具Fig.3Plate jig

图4 梅花夹头Fig.4Plum blossom chuck

图5 大管夹具Fig.5Pipe clamp

图6 小管夹具Fig.6 Tubular fixture

图7 焊接支架实物Fig.7Welding bracket material

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

[1]朵丛，江灏源.一种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

江灏源（1983—），男，讲师，学士，主要从事机械制造方面的教学和科研工作。