刘现存

摘 要 一种用于焊工教学培训的工装装置，主要包含夹持部件、支撑臂、立柱和地线四部分。夹持部件依靠定位及压紧螺栓可实现对板件和管件的夹持;支撑臂和立柱是用于对加持部件固定、高度调节、位置调节等，与夹持部件配合可实现板——板全位置焊接，管子垂直固定、水平固定、45扒阈蔽恢玫暮附樱坏叵呓附踊芈返缌魑榷ù睾富8眯滦凸ぷ敖峁股杓萍虻ソ舸眨眯院褪褂眯阅芰己茫附拥缌骰芈房蒲О踩附又柿課榷ǎ岣吡私萄嘌档男Ч？

关键词 焊工培训 多功能 焊接工装架

中图分类号：U175.3 文献标识码：A

0前言

职业院校、培训机构在焊工培训中，焊接技能培训要进行专项板—板、管—管、管—板的几种位置的焊接操作，一般要配合焊接工装架来完成。焊接工装架一般都是自行设计，现有工装参差不齐、差距较大。有的只是一个铁台子，有的是用槽钢拼凑一个架子，用焊接点固的方法来固定工件，设计粗糙，结构简陋，不能满足规范培训的要求，且效率低下;有的结构不紧凑，零部件多，功能单一，工装刚度不适合等，给使用及管理带来不便;利用工装架作为焊接回路导体是常见工装设计的缺陷，存在着安全和焊接质量问题。本工装设计充分考虑以上各种因素，并经过实用验证，效果良好。

1基本组成及功用

工装架主要有四部分组成：工件夹持部件、支撑臂、立柱、地线。

1.1工件夹持部件

主要有由上、下钳口板、管压紧板及定位轴、回转臂及地线螺母等组成。该部件主要用来固定焊件，并可在支撑臂内360靶莨δ芊治寮谐植课缓凸芗谐植课弧？

板夹持部位为L形钳口结构，有两个垂直方向的钳口，可以在垂直的两个方向安装待焊工件，下钳口板上在两垂直方向上均布五个螺纹孔，用顶紧螺杆旋入其中，用于压紧待焊工件。与管中心线垂直方向的钳口主要用于板的平焊、立焊、仰焊;与管中心线平行方向的钳口主要用于板的平焊、横焊、仰焊，这两个钳口的组合可以满足了板的平焊、立焊、横焊、仰焊四种位置的焊接。

上钳口板上设置为焊接管件的装置，由顶紧螺杆、管件压紧板和管件定位轴组成。管件定位轴限制管件移动，顶紧螺杆旋入管件压紧板的螺纹孔中压紧管件，管件定位轴为圆柱状。

管夹持部位由管定位柱、管压紧板和压紧螺栓组成，借助钳口平板放置管子，压紧螺栓紧固。可满足常用 42～159mm管子的焊接，加持部件可以在支撑臂内360靶墒迪止茏哟怪惫潭ā⑺焦潭ā？5扒阈蔽恢玫暮附印？

地线螺母为紫铜材质，焊接在回转臂上，与地线相连。

钳口平板及压紧板材料为Q235-16，定位柱材料为20钢— 30，连接管材料为 60？的20无缝钢管，压紧螺栓M16？5。

1.2支撑臂

支撑臂由支撑管、套及紧固螺母组成，主要用于支撑、伸缩、固定工件夹持部位。通过夹持部件在支撑管内伸缩，以及支撑臂沿立柱回转、升降确定工件位置，同时给焊工便于操作的位置。可水平360盎刈苤行南呱蹈叨？37～1237mm，能满足各种位置焊接高度。

支撑管材料为 76？的20无缝钢管，套材料为 89？的20无缝钢管，紧固螺栓M16？0。

1.3立柱

立柱由底板、立柱、限位块组成，用于固定工装架和升降工件高度，立柱总高1312mm。底板四角有 20安装孔，可与水泥地面通过地脚螺栓固定连接。限位块是防止焊工在调整支撑臂位置时不规范操作，可能滑落砸伤脚部而设计的安全装置（限位块顶面高度离地312mm，焊接工件离地最低高度大于200mm）。

立柱材料为 79？的20无缝钢管，底板材料为Q235-12。

1.4地线

地线由焊接电缆（50mm2）和电缆线鼻子（电缆两端）组成长约2000mm，用于传导焊接回路电流。一端用紫铜螺栓（M16？0）紧固在工件夹持部位，另一端与焊机地线相连，回路电流可直接从工件夹持部位直接传回焊机，避免了用工装架传导电流的弊端。

2该工装架的设计特点

2.1结构精巧、应用方便、易于推广

工装架结构简单，构思巧妙。L形钳口和管定位组件集合在一起，完成板-板、管子的夹紧定位，一个夹持部位可以实现焊工培训中最广泛的板的四种位置焊接和管子三个位置的焊接，功能实用。如果要拓展功能（如障碍焊等），可以有针对性更换工件夹持部位，方便快捷。工装中压紧螺栓使用同一的规格（M16），方便焊工调节工装。该工装零部件少，制作简单，成本低，易于推广。

2.2坚固耐用、维护方便

在工装设计中还经常存在两个方面的问题，一是未考虑焊接中焊缝修整时会采用錾削的方法剔除焊缝中缺陷，工装架会承受较大的冲击力，如果工装刚度不够会颤动而影响操作，甚至工装变形。二是为保证刚度，设计工装过于笨重，不利于工装调节。实践证明，该工装架采用的板件厚度、无缝钢管直径及壁厚适中，刚度适中，能经得住焊缝修整时的錾削力。在维护方面，由于零部件少而坚固，维护工作少。

2.3回路电流合理、安全可靠

常见焊接工装设计中，一般是采用螺栓压紧工件，部件之间的连接固定也是采用螺栓连接的形式。在工装使用一段时间后会出现压紧工件的螺栓拧紧困难甚至拧不动了，紧固支撑臂的螺栓、螺母螺纹烧蚀严重而失效。通过分析研究，造成原因是焊工习惯把焊接地线夹在工装底座的螺栓上而不是夹在工件上（夹在工件上会影响焊工操作），从而造成工装架传导回路电流。

焊接回路电流如果利用工装架作为回路导电体时，工装各部件都涂有防护漆（钳口部位及管定位柱上的防护漆使用前应清理掉），象该工装两处管与套之间接触部位不能导电。螺栓与工件接触点小，压紧力最大，易于击穿通电;在螺栓压紧过程中，可破坏工件表面氧化皮更易于导电，因此，电流是通过紧固螺栓传导，使用时间较长后会烧坏螺栓及螺纹孔，造成失效。另一方面，利用工装架导电，焊工如果依靠在工装上会有触电危险。

为解决上述两方面的的问题，合理设定焊接回路电流路径，让回路电流通过钳口——回转臂——地线传回焊机，即在夹持部件的回转臂上加装地线，让回路电流通过地线传回到焊机。

2.4焊接过程稳定、确保焊接质量

将地线直接安装在工件夹持部位，回路电流通过电缆传导，电流传导稳定，焊接过程稳定，保证了焊接质量。有效解决了利用工装架作为回路导电体时，工装各部件、紧固螺栓是活动的，存在接触电阻大，导电不稳，还会出现起弧困难、断弧等现象，影响焊接质量的问题。

3结论

本工装夹持部位结构紧凑、能满足常规课题训练要求;工装刚度适中，零部件少，制造成本低;焊接回路电流设计科学，提高了焊接安全性，同时提高了焊接质量稳定性和工装易损部件的使用寿命;工装操作简单，使用性能好，是一种新型实用的焊接工装架。对规范焊工培训教学、提高培训效果具有重要意义，在职业院校及焊接培训机构具有较大的推广价值。