汽車車身焊接夾具設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 學(xué)生姓名： 系 別： 材 料 工 程 系 專 業(yè)： 材料成型與控制工程 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： T733－4 指導(dǎo)教師： （論文） 摘要 汽車焊裝生產(chǎn)線及焊裝夾具是汽車車身生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，它對(duì)汽車生產(chǎn)制造水平起著至關(guān)重要的作用，直接影響汽車生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。隨著

2、我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)使汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，汽車車身設(shè)計(jì)越來越個(gè)性化，對(duì)汽車焊裝線的需求量巨大，必須自行設(shè)計(jì)適合我國國情的汽車焊裝線，努力提高設(shè)計(jì)和制造能力。本文設(shè)計(jì)了焊裝夾具部件，對(duì)夾具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型簡(jiǎn)化，以前圍總成工位為重點(diǎn)，對(duì)焊裝夾具的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討和優(yōu)化設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 汽車；前圍；夾具；設(shè)計(jì) Abstract As the key equipment for the production of automobile bodywork, the automobile assembly-welding line and welding jig are

3、important for the automobile production level, and directly affects the production pattern, production efficiency and production quality. Accompanying the rapid development of our nations automobile industry,the competition of automobile market becomes drastic, it makes the updating speed of automob

4、ile product more and more quickly, and the design of automobile bodywork more individuality, the needing of automobile assembly-welding lines become more and more large. The automobile assembly-welding lines which fit the situation of our country must be indigenous, and the design and manufacture ab

5、ilities must be improved. In this paper, the model of movement machine of jig is predigested, the process design and optimization design by an example of the front wall is probed into. Key words: Automobile; Front wall; Jig; Design 目 錄 第一章 緒論 1 1.1課題的來源及意義 1 1.2 焊裝夾具國內(nèi)外研究概況 1 1.3 夾具設(shè)計(jì)的基

6、本理論及方法 2 1.4汽車焊裝夾具發(fā)展趨勢(shì) 3 1.5本文主要工作 4 第二章 焊接工藝分析在夾具設(shè)計(jì)中影響 5 2.1 焊裝夾具的基本概念 5 2.2 焊接夾具的基本作用與要求 5 2.2.1焊裝夾具的基本作用 5 2.2.2 對(duì)焊裝夾具的基本要求 6 2.3 焊裝線發(fā)展過程及目前的現(xiàn)狀 6 2.4生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)焊裝夾具設(shè)計(jì)的影響 7 2.5投資額度及車間廠房結(jié)構(gòu)和面積對(duì)車身裝焊夾具設(shè)計(jì)的影響 7 2.6焊點(diǎn)工藝分布對(duì)焊接夾具設(shè)計(jì)的影響 7 第三章 汽車車身零部件分析及對(duì)夾具的要求 10 3.1汽車車身零部件的特點(diǎn) 10 3.2 微型車前圍焊接夾具設(shè)計(jì)制造過程中的

7、主要要求 11 3.2.1 前圍各個(gè)零件的主要定位方式 11 3.2.2焊接結(jié)構(gòu)零件在零件裝配到夾具上時(shí)所受的夾持力與料厚關(guān)系 13 3.2.3裝焊夾具的設(shè)計(jì)精度取決于車身產(chǎn)品分總成的裝焊精度 13 3.3夾具設(shè)計(jì)中部件的自由度限制原則 14 3.4定位銷、定位塊三維可調(diào)原則 14 第四章 夾具的主要設(shè)計(jì)流程及參數(shù) 15 4.1 目前焊接夾具的一般設(shè)計(jì)流程 15 4.2一套完整夾具包含的內(nèi)容和主要的定位方式 16 4.2.1 焊裝夾具組成 16 4.3夾具零件目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建庫 19 4.3.1基板 19 4.3.2 L板及H腿 19 4.3.3 安裝板工藝要

8、求 20 4.3.4 定位塊及壓頭標(biāo)準(zhǔn) 21 4.3.5 夾緊臂 21 4.3.6 墊片 22 4.3.7 定位銷 22 4.3.8 螺釘與基準(zhǔn)銷 23 第五章 夾具中的結(jié)構(gòu) 24 5.1 手動(dòng)夾緊器——四連桿機(jī)構(gòu)[10] 24 5.2 一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)——擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 24 5.3 氣動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)及氣缸的選取 26 5.5 焊接拼臺(tái)的管路機(jī)構(gòu) 27 5.5.1 確定拼臺(tái)管道類型 27 5.5.2 氣路原理圖的設(shè)計(jì) 27 5.6前圍夾具的總成圖及工作過程 28 5.6.1前圍分總成夾具總成圖及工作過程 28 5.6.2前圍總成焊裝夾具總成圖及工作過程 29 結(jié)束語

9、31 致謝 32 參考文獻(xiàn) 33 第一章 緒論 汽車車身制造是汽車制造業(yè)中的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，隨著我國汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)汽車焊裝線的需求量巨大，對(duì)其質(zhì)量上的要求也日益提高。汽車車身是經(jīng)過沖壓、焊接、涂裝、總裝這四個(gè)主要工藝過程生產(chǎn)出來的，焊裝作為汽車生產(chǎn)的四大工藝之一，其技術(shù)、設(shè)備、生產(chǎn)布局、自動(dòng)化水平、柔性化水平等對(duì)整個(gè)汽車生產(chǎn)的作用至關(guān)重要。本文基于UG軟件，結(jié)合東風(fēng)渝安汽車有限公司“東風(fēng)小康車身焊裝夾具設(shè)計(jì)開發(fā)工程”項(xiàng)目中汽車微型車前圍焊裝夾具的設(shè)計(jì)，通過虛擬設(shè)計(jì)的思想，同時(shí)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論，針對(duì)汽車車身焊裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)展開研究。 1.1課題的

10、來源及意義 汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有特殊地位和作用，汽車工業(yè)能極大地帶動(dòng)和促進(jìn)其它工業(yè)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并且成為顯示一個(gè)國家工業(yè)發(fā)達(dá)水平的重要標(biāo)志。隨著汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，加快了汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代步伐，汽車新產(chǎn)品的開發(fā)和制造周期越來越短。2006年，國內(nèi)汽車廠家共推出117款轎車、SUV和MPV新車型。增加新車型沖壓模具和焊接工裝夾具雖必不可少，但汽車換型最主要的是改造焊接生產(chǎn)線。在汽車制造業(yè)中，汽車焊裝夾具在汽車焊裝線投入中占有相當(dāng)大的比例，焊裝夾具的設(shè)計(jì)制造直接影響汽車的生產(chǎn)規(guī)模、效率和生產(chǎn)質(zhì)量。 車身焊裝是車身制造的重要組成部分，它是將已經(jīng)沖壓成形的車身

11、零件在夾具上定位夾緊后，通過點(diǎn)焊、凸焊、CO2保護(hù)焊、釬焊以及粘接工藝（主要是電阻點(diǎn)焊）裝配成為白車身的過程。目前，國內(nèi)的焊接裝備生產(chǎn)廠家綜合技術(shù)實(shí)力不足，不具備設(shè)計(jì)制造高水平的成套焊裝線的能力，面對(duì)汽車行業(yè)的日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)又不允許國內(nèi)的汽車生產(chǎn)廠家用國產(chǎn)的裝備進(jìn)行試驗(yàn)，只好成套引進(jìn)，使得國內(nèi)接裝備生產(chǎn)廠家近年來與國外水平的差距越來越大。國內(nèi)汽車焊接生產(chǎn)水平與國外逐漸接近，而國內(nèi)焊接裝備制造水平與國外差距卻逐漸加大，提高我國焊裝線及焊裝夾具自主設(shè)計(jì)和制造水平迫在眉睫。 1.2 焊裝夾具國內(nèi)外研究概況 中國的汽車制造業(yè)已有50年的歷史，只是在近幾年中才得到了飛速的發(fā)展。相比之下，我國汽車制造

12、業(yè)的工藝水平，特別是焊接工裝夾具水平，顯得越來越不適應(yīng)這種快速發(fā)展速度的要求。這種現(xiàn)象的存在，原因在于在我國機(jī)械加工行業(yè)的傳統(tǒng)習(xí)慣中，焊接制造工藝的地位不高。在中國眾多的汽車制造生產(chǎn)廠家中，焊接工裝夾具通常采用的是專用工裝夾具，它是針對(duì)一道或幾道特定的焊接工藝而配備的。隨著目前汽車生產(chǎn)小批量、個(gè)性化的發(fā)展趨勢(shì)，這類工裝的使用就越來越受到限制，其設(shè)計(jì)生產(chǎn)的周期較長，場(chǎng)地占用較大，重復(fù)使用率較低的缺點(diǎn)充分的暴露出來。這種現(xiàn)狀很大程度制約了我國汽車制造業(yè)焊接工藝水平的提高，延長了新車型研發(fā)的周期。在世界先進(jìn)國家的汽車制造業(yè)，對(duì)廣泛使用的焊接工裝夾具已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行合理選用即可[1]。

13、 在國內(nèi)對(duì)焊接夾具的系統(tǒng)研究不夠重視，汽車焊接夾具的開發(fā)設(shè)計(jì)更是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。在我國現(xiàn)有的所有引進(jìn)車型中, 焊接夾具幾乎無一例外全部依賴進(jìn)口。焊接夾具開發(fā)的滯后狀態(tài)嚴(yán)重制約了我國汽車工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。這與國外的技術(shù)封鎖有關(guān)但更主要的是我們重引進(jìn)輕研究開發(fā)重眼前利益, 輕長遠(yuǎn)打算。我國不少科研部門和制造單位從事了這項(xiàng)有益的作, 如機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計(jì)研究院、沈陽牡機(jī)制造公司、成都飛機(jī)制造公司和一汽、東風(fēng)等國內(nèi)著名汽車大集團(tuán)都是其中的佼佼者。由于國產(chǎn)焊裝起點(diǎn)都不高,批量不大,與西方汽車大國相比水平還有待在實(shí)踐中進(jìn)一步提高。 在世界先進(jìn)發(fā)達(dá)國家，焊接工藝及柔性焊接生產(chǎn)線備受關(guān)注，特別是柔性焊裝生產(chǎn)線

14、適應(yīng)不同產(chǎn)量、不同生產(chǎn)率、不同自動(dòng)化程度、不同工廠環(huán)境的特點(diǎn)，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)是車身焊裝線的主流發(fā)展趨勢(shì)。而且在工業(yè)發(fā)達(dá)國家和汽車大國,焊裝的研制開已形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的新興工業(yè)部門焊裝的開發(fā)與設(shè)計(jì)已形成子標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化人們能夠緊隨汽車車身車型更新?lián)Q代的步伐,及時(shí)地為新產(chǎn)品提供相應(yīng)的焊接生產(chǎn)線為汽車廠家早上批量占領(lǐng)市場(chǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)裝備保證,爭(zhēng)得了寶貴時(shí)間。應(yīng)該看到汽車焊接夾具是一項(xiàng)利潤豐厚的智力型產(chǎn)品,占一個(gè)車身車型開發(fā)費(fèi)用的1/6左右。按目前國際上一個(gè)轎車車身正常開發(fā)費(fèi)用5000-8000萬美元計(jì)算,焊接夾具至少占800萬美元以上。它真正的材料費(fèi)用是很低的，大部分是在設(shè)計(jì)制作費(fèi)用上。

15、 1.3 夾具設(shè)計(jì)的基本理論及方法 經(jīng)過多年的發(fā)展,在汽車焊裝夾具的分析和設(shè)計(jì)方面已經(jīng)形成了較為系統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)的基本理論。如N-2-1 定位原理，形閉合和力閉合，螺旋理論等。N-2-1 定位原理車用焊裝夾具設(shè)計(jì)屬于專用夾具設(shè)計(jì)的范疇,其中包括定位元件,夾緊元件,連接元件,骨架及緊固元件等基本組成部分,設(shè)計(jì)中最重要的部分是定位元件的設(shè)計(jì),往常設(shè)計(jì)時(shí)大多采用六點(diǎn)定位,即“3-2-1”定位原理。對(duì)于車身零件,定位夾具除了具備限制零件剛體運(yùn)動(dòng)的基本功能外,還必須能夠限制過多的工件變形。如果還是用普通的六點(diǎn)定位的話,工件將因?yàn)闆]有進(jìn)行可靠的定位而發(fā)生定位不準(zhǔn)的問題。要對(duì)薄板柔性件進(jìn)行可靠定位,必須有更

16、為有效的夾具設(shè)計(jì)理論來支持。 “N-2-1”定位原理是一種新的定位原理,該定位原理與廣泛應(yīng)用于剛性件的“3-2-1”定位原理相比更適用于薄板件的定位。我們可以根據(jù)“N-2-1”定位原理,提出夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)算法,即利用有限元分析和非線性規(guī)劃方法去找到最優(yōu)的“N”定位點(diǎn),以使得薄板件的總體變形最小。 “N-2-1”定位原理認(rèn)為[2]: （1）第一基準(zhǔn)面上所需的定位點(diǎn)數(shù)為N(N≥3) 對(duì)絕大部分薄板件加工過程,其最主要的尺寸問題是薄板件法向方向上的變形,甚至其自重所引起的變形就不容忽視。有關(guān)分析表明,對(duì)一塊長寬各400mm,厚1mm的薄板,用“3-2-1”原理定位,在其自重作用下就可能產(chǎn)生1~

17、3mm 的平均變形。因此,對(duì)于薄板件而言,最合理的夾具系統(tǒng)是要求其第一基準(zhǔn)面上存在多于三個(gè)定位點(diǎn)去限制這一方向上的零件變形。 （2） 第二、第三基準(zhǔn)面所需的定位點(diǎn)為二個(gè)和一個(gè) 在第二、第三基準(zhǔn)面上分別需要二個(gè)和一個(gè)定位點(diǎn)去限制薄板件的剛體運(yùn)動(dòng)。二個(gè)和一個(gè)定位點(diǎn)是完全足夠的,因?yàn)閷?shí)際加工所產(chǎn)生的力通常不會(huì)作用在這兩個(gè)基準(zhǔn)面上,以避免彎曲和翹曲。更進(jìn)一步的分析表明,第二基準(zhǔn)面上的兩個(gè)定位點(diǎn)應(yīng)布置在薄板件較長的邊上。這是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)定位點(diǎn)間距盡可能大時(shí),零件將更穩(wěn)定,同時(shí)還可以更好的彌補(bǔ)零件表面或定位元件的安裝誤差。 （3） 禁止在正反兩側(cè)同時(shí)設(shè)置定位點(diǎn) 必須強(qiáng)調(diào)禁止在工件正反兩側(cè)同時(shí)設(shè)置定位

18、點(diǎn),因?yàn)樯踔翗O小的幾何缺陷都可能導(dǎo)致薄板件相對(duì)巨大的撓度和潛在的不穩(wěn)定或翹曲。 1.4汽車焊裝夾具發(fā)展趨勢(shì) 目前，中國汽車有市場(chǎng)兩個(gè)特點(diǎn)：一是有很高的增長率，二是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)越來越集中在產(chǎn)品的更新?lián)Q代上，面對(duì)如此快速的產(chǎn)品更新，汽車行業(yè)過去采用那種大批量單車型專機(jī)生產(chǎn)模式已不太適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展的要求。因此多品種的柔性化生產(chǎn)也越來越多地應(yīng)用在汽車生產(chǎn)中，概括起來，目前汽車焊裝夾具的發(fā)展顯現(xiàn)以下兩方面的特點(diǎn)[3]： （1）車身焊接夾具設(shè)計(jì)的智能化趨勢(shì) 車身焊接夾具的設(shè)計(jì)受車身零件結(jié)構(gòu)形狀、焊接工藝、焊接方法、焊接設(shè)備等多種因素的影響和制約，設(shè)計(jì)周期長，設(shè)計(jì)工作量大，設(shè)計(jì)過

19、程復(fù)雜，在一定程度上制約了汽車柔性化的發(fā)展方向。隨著AI技術(shù)和CAD技術(shù)的飛速發(fā)展，探索其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和規(guī)律，建立一個(gè)具有零部件庫、實(shí)例知識(shí)庫、領(lǐng)域知識(shí)庫和推理規(guī)則的智能化系統(tǒng)，對(duì)于提高設(shè)計(jì)效率，縮短新車型的開發(fā)周期具有較大的實(shí)用價(jià)值。 （2）自動(dòng)化、柔性化程度普遍提高趨勢(shì) 汽車制造的個(gè)性化、批量化、高效率和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求，使汽車焊裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化、柔性化程度日益提高。由于焊接機(jī)器人可以提高焊裝生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，保證焊接質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)了車身裝焊的柔性化、自動(dòng)化生產(chǎn)方式的有效手段，這樣焊接機(jī)器人在汽車焊接生產(chǎn)中獲得了大量應(yīng)用。隨著機(jī)器人自動(dòng)化成套焊裝系

20、統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，我國汽車焊裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化、柔性化程度將顯著提高。 1.5本文主要工作 本文以東風(fēng)渝安汽車有限公司“東風(fēng)小康微型車”項(xiàng)目微型車前圍總成焊裝夾具的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，對(duì)焊裝夾具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，并對(duì)前圍1序分總成工位夾具方案設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了探討和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)焊點(diǎn)的分布與數(shù)量進(jìn)行分析隨后在夾具實(shí)際設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行了驗(yàn)證和應(yīng)用。 4 第二章 焊接工藝分析在夾具設(shè)計(jì)中影響 2.1 焊裝夾具的基本概念 把車身沖壓件在一定工藝裝備中定形、定位并夾緊，組合成車身組件、合件、分總成及總成，同時(shí)利用焊接的方法使其形成整體的過程稱為裝焊過程。焊裝過程中所使用的夾具稱為焊裝夾具 （圖2.1）。

21、 圖2.1 某工位焊裝夾具 2.2 焊接夾具的基本作用與要求 裝配焊接是車身制造中的重要環(huán)節(jié)之一，它直接影響車身質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，提高裝配精度和焊接質(zhì)量是車身制造的核心工作。焊裝夾具就是為了保證車身的裝配精度、提高生產(chǎn)率。 2.2.1焊裝夾具的基本作用 （1）給車身的部件定位、夾緊，保證裝配精度。 （2）保證焊接工藝能正常進(jìn)行。（如焊接變位機(jī)），保證裝焊質(zhì)量。 （3）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，降低產(chǎn)品成本。 2.2.2 對(duì)焊裝夾具的基本要求 （1）保證產(chǎn)品的形狀和尺寸精度符合圖紙和技術(shù)條件要求。這是夾具設(shè)計(jì)的首要問題。在裝配時(shí)，夾具必須使被裝配的零件或部件

22、獲得正確的位置和可靠的夾緊，并且在焊接時(shí)它能夠防止和減少焊件產(chǎn)生變形。 （2）保證焊接工藝能順利進(jìn)行，夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)開敞，工人操作方便，焊接設(shè)備容易接近工作位置，必要時(shí)可在夾具上切去影響開敞性的部分，以改善夾具的開敞性。 （3）保證有良好的可操作性，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。 （4）盡量低的制造成本，為此所設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，制造和維修應(yīng)容易，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，對(duì)易損件便于更換。盡量少用可拆卸的活動(dòng)夾具元件[4]。 2.3 焊裝線發(fā)展過程及目前的現(xiàn)狀 焊裝線發(fā)展經(jīng)過四個(gè)階段，即手工操作階段、半自動(dòng)化階段、自動(dòng)化階段、柔性化階段。隨著焊裝線的發(fā)展，焊裝機(jī)器人大量應(yīng)用，焊裝線

23、的自動(dòng)化、柔性化程度日益加深，并且有向智能化發(fā)展的趨勢(shì)[5]。 （1）手工操作階段 隨著汽車的發(fā)明及開始商品化，相應(yīng)的工裝設(shè)備也被需求，由于批量和技術(shù)原因，設(shè)備簡(jiǎn)陋，主要為手工操作階段。 （2）半自動(dòng)化階段 技術(shù)的提高和批量的增大，對(duì)工裝設(shè)備的要求也隨之提高，為保證生產(chǎn)時(shí)間和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，在關(guān)鍵位置及繁重勞動(dòng)位置采用自動(dòng)化。 （3）自動(dòng)化階段 對(duì)汽車的需求和質(zhì)量的要求越來越高，為了滿足這種市場(chǎng)要求，汽車生產(chǎn)進(jìn)入自動(dòng)化階段。 （4）柔性化階段 隨消費(fèi)者對(duì)汽車品味要求的不同，多品種小批量的生產(chǎn)越來越成為汽車生產(chǎn)的主流，因此對(duì)工裝設(shè)備的柔性要求越

24、來越高，焊裝線的柔性表現(xiàn)在兩個(gè)方面：全面柔性，即能生產(chǎn)各種不同規(guī)格的車；替換柔性，即生產(chǎn)線上的某一部分出現(xiàn)故障，只要降低生產(chǎn)仍可工作。 車身焊裝夾具種類繁多，根據(jù)對(duì)象不同有小型裝焊夾具、分總成裝焊夾具、總成裝焊夾具等；根據(jù)工作位置是否變化有固定式裝焊夾具和移動(dòng)式裝焊夾具等。 汽車車身裝焊夾具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及面很廣的綜合性技術(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定生產(chǎn)綱領(lǐng)、投資額度及車間廠房結(jié)構(gòu)、面積等；掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，熟悉產(chǎn)品技術(shù)條件要求，明確夾具設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通曉工藝要求。只有做到上述內(nèi)容，才能對(duì)焊接夾具進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)，才能設(shè)計(jì)出滿足工藝要求的裝焊夾具，才能保證車身整體骨骼精度及各項(xiàng)功能。 2.4生產(chǎn)綱

25、領(lǐng)對(duì)焊裝夾具設(shè)計(jì)的影響 年生產(chǎn)綱領(lǐng)決定了夾具的設(shè)計(jì)節(jié)拍，工位的生產(chǎn)節(jié)拍由夾具動(dòng)作時(shí)間、裝配時(shí)間、焊接時(shí)間、搬運(yùn)時(shí)間等組成。 以東風(fēng)小康焊裝線為例： 生產(chǎn)綱領(lǐng)：1萬臺(tái)/年 工作制度：兩班制，全年工作244天，每班工作時(shí)間8小時(shí)。 生產(chǎn)節(jié)拍：T＝21分/臺(tái) （T=244天*2班*8小時(shí)*60分/10000輛*0.9=21） 生產(chǎn)節(jié)拍：T=夾具動(dòng)作時(shí)間+工作時(shí)間（裝配時(shí)間+焊接時(shí)間+搬運(yùn)時(shí)間） 由上述時(shí)間我們不難看出生產(chǎn)綱領(lǐng)決定了生產(chǎn)節(jié)拍，而夾具的自動(dòng)化水平將很大程度上影響到生產(chǎn)綱領(lǐng)。因此，我們?cè)趯?duì)夾具設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)來設(shè)計(jì)夾具，保證能夠在生產(chǎn)

26、節(jié)拍內(nèi)完成該夾具上所有作業(yè)內(nèi)容。 2.5投資額度及車間廠房結(jié)構(gòu)和面積對(duì)車身裝焊夾具設(shè)計(jì)的影響 車身焊接的投資額度及車間廠房結(jié)構(gòu)和面積是車身夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其決定焊接夾具的自動(dòng)化水平、柔性化、通用化程度、分總成焊接夾具及焊裝線夾具的工位分布、吊運(yùn)夾具的合理編排、零合件的輸送方式等。 在夾具工位布置時(shí)，我們必須考慮的一個(gè)因素就是廠房的面積結(jié)構(gòu)，我們需要結(jié)合廠房的面積結(jié)構(gòu)合理的布置和安排夾具的工位數(shù)量、體積及結(jié)構(gòu)形式等，廠房結(jié)構(gòu)、工藝布置等也是我們?cè)趭A具設(shè)計(jì)初始階段應(yīng)該考慮的。 2.6焊點(diǎn)工藝分布對(duì)焊接夾具設(shè)計(jì)的影響 在夾具設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)問題就是焊點(diǎn)工藝分布，考慮焊接夾具的

27、可操作性，夾具不能與焊機(jī)焊接有干涉，因此在夾具設(shè)計(jì)過程中，在三維數(shù)模中，用焊鉗模擬在夾具平臺(tái)上焊接過程，如圖2.3夾具設(shè)計(jì)過程中，焊鉗干涉性模擬。 圖2.3 焊鉗干涉性模擬圖 微型車前圍焊點(diǎn)方向復(fù)雜，所以應(yīng)當(dāng)選用較為合適的焊鉗極臂。 在保證接頭強(qiáng)度和技術(shù)要求的前提下應(yīng)盡可能減小搭邊寬度，以減輕結(jié)構(gòu)重量。為保證焊點(diǎn)質(zhì)量，對(duì)焊點(diǎn)中心離邊板最小尺寸要求，可參考表2.1。 表2.1 焊接結(jié)構(gòu)鋼時(shí)焊點(diǎn)中心到板邊的距離[6] 一個(gè)焊件厚度/mm 1 2 3 4 6 焊點(diǎn)中心到板邊最小距離/mm 8 12 18 25 30 焊點(diǎn)的距離應(yīng)該選擇適當(dāng)，在滿足焊縫強(qiáng)度和技術(shù)

28、要求的前提下焊點(diǎn)距離盡可能大些，在焊縫長度一定的范圍內(nèi)，焊點(diǎn)布置越多，點(diǎn)距越小，分流越大，焊點(diǎn)核心尺寸越小，反而降低了焊縫強(qiáng)度。車身裝焊合理點(diǎn)距如表2.2所示。 表2.2 焊接結(jié)構(gòu)鋼時(shí)的點(diǎn)距[6] 一個(gè)焊件的厚度/mm 1 2 3 4 6 焊二層板的最小點(diǎn)距/mm 15 25 30 40 60 圖2.4 微型車前圍零件焊點(diǎn)分布圖 -33- 第三章 汽車車身零部件分析及對(duì)夾具的要求 3.1汽車車身零部件的特點(diǎn) 汽車車身一般由外覆蓋件、內(nèi)覆蓋件和骨架件組成，覆蓋件的鋼板厚度一般為0.8-1.2mm范圍內(nèi)，骨架件的鋼板厚度多為1.2-2.5mm也就

29、是說它們大都為薄板件，對(duì)焊接夾具設(shè)計(jì)來說，有以下特點(diǎn)[7]。 （1)結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，構(gòu)圖困難 汽車車身都是由薄板沖壓件焊接而成的空間殼體，為了造型美觀和殼體具有一定的剛性組成車身的零件通常是經(jīng)過拉延成型的空間曲面體，結(jié)構(gòu)形狀相當(dāng)復(fù)雜。 （2)剛性差，易變形 經(jīng)過成型的薄板沖壓件有一定的剛性，但和機(jī)械加工件相比，剛性要差得多，而且單個(gè)的大型沖壓件容易變形，只有焊接成車身殼體后，才具有較強(qiáng)的剛性。 （3）以空間三維坐標(biāo)標(biāo)注尺寸 汽車車身產(chǎn)品圖以空間三維坐標(biāo)來標(biāo)注尺寸，為了表示覆蓋件在汽車上的位置和便于標(biāo)注尺寸，我國的汽車車身一般每隔 200mm 或 400mm劃一坐標(biāo)網(wǎng)線，3個(gè)坐標(biāo)的基準(zhǔn)

30、是:前后方向(Y向)——以汽車前輪中心為0往前為負(fù)值, 往后為正值；上下方向(Z向)——以縱梁上平面為0，往上為正值，往下為負(fù)值；左右方向（X向）—— 以汽車對(duì)稱中心為0，左右不分正負(fù)。 3.2 微型車前圍焊接夾具設(shè)計(jì)制造過程中的主要要求 3.2.1 前圍各個(gè)零件的主要定位方式 加緊位置2 移動(dòng)銷孔2 加緊位置1 移動(dòng)銷孔1 定位孔2 定位孔1 圖3.1前圍側(cè)板工藝圖 夾緊位置4 夾緊位置1 移動(dòng)銷孔4 移動(dòng)銷孔3 夾緊位置3 夾緊位置2 移動(dòng)銷孔2 移動(dòng)銷孔1 圖3.2前圍前板圖定位方式 加緊位置1 定位孔銷1 夾緊位置2 定

31、位銷孔2 夾緊位置7 夾緊位置8 夾緊位置6 定位銷孔6 夾緊位置4 定位銷孔7 定位銷孔5 定位銷孔3 手動(dòng)銷孔 定位銷孔4 夾緊位置5 夾緊位置3 圖3.3前圍后板的主要定位方式 圖3.4總成零件的三維造型 由于微型車前圍總成焊接裝配的零合件有多個(gè)，它們的裝配和焊接應(yīng)按工藝要求的順序逐步進(jìn)行，定位和夾緊是分別單獨(dú)的或是一批批聯(lián)動(dòng)的進(jìn)行，故在設(shè)計(jì)微型車前圍總成焊接夾具時(shí)應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。車身前圍焊裝夾具大都以沖壓件的曲面外型、在曲面上經(jīng)過整形的平臺(tái)、拉延和壓彎成型的臺(tái)階、外部邊緣、裝配用孔和工藝孔定位, 這就在很大程度上決定了它的定位元件形狀比較特殊,很

32、少能用標(biāo)準(zhǔn)元件。焊接夾具上要分別對(duì)各被焊工件進(jìn)行定位,并使其不互相干涉，在設(shè)置定位元件時(shí)要充分利用工件裝配的相互依賴關(guān)系作為自然的定位支承。有的工件焊接成封閉體，無法設(shè)置定位支承，可要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)沖平臺(tái)、翻邊作為定位控制點(diǎn)，總之，對(duì)于要求不嚴(yán)格的裝配，盡量不使用焊接夾具。車身焊裝夾具上,板狀定位較多，定位板一般用Q235 鋼板，厚度為12～19mm。定位塊間距既要保證定位精度，又要保證焊鉗伸入的方便性。定位件按坐標(biāo)標(biāo)注尺寸，標(biāo)注公差車身沖壓件裝配后，使用電阻焊接，工件不受扭轉(zhuǎn)力矩，當(dāng)工件的重力與點(diǎn)焊時(shí)加壓方向一致,焊接壓力足以克服工件的彈性變形，并仍能保持準(zhǔn)確的裝配位置與定位基準(zhǔn)貼合，此時(shí)可

33、以省去夾緊機(jī)構(gòu)。焊接通常在兩個(gè)工件間進(jìn)行，夾緊點(diǎn)一般都比較多，電阻焊是一種高效焊接工藝，為減少裝卸工件的輔助時(shí)間，夾緊應(yīng)采用高效快速裝置和多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。對(duì)于薄板沖壓件，夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)作用在支承點(diǎn)上，只有對(duì)剛性很好的工件才允許作用在幾個(gè)支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)，以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準(zhǔn)。 3.2.2焊接結(jié)構(gòu)零件在零件裝配到夾具上時(shí)所受的夾持力與料厚關(guān)系 夾持力一般要求在300～1500N。通過裝配定位使焊接合件在夾具中形成一個(gè)剛性型腔，并使它們的尺寸穩(wěn)定的保持在相應(yīng)的坐標(biāo)系中，以抵抗沖壓件在裝配搭接上所產(chǎn)生的變形。在通過點(diǎn)焊時(shí)，要克服焊接變形力和機(jī)械沖擊力。同時(shí)操作人員也必須嚴(yán)格按工

34、藝要求焊接，以避免產(chǎn)生點(diǎn)焊順序不一致造成的變形、超差等焊接質(zhì)量不合格現(xiàn)象。 對(duì)于薄板沖壓件，夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)作用在支承點(diǎn)上，只有對(duì)剛性很好的工件才允許作用在幾個(gè)支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)，以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準(zhǔn)。夾緊力主要用于保持工件裝配的相對(duì)位置，克服工件的彈性變形，使其與定位支承或?qū)щ婋姌O貼合，對(duì)于1.2mm厚度以下的鋼板，貼合間隙不大于0.8mm，每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力一般在300-750N范圍內(nèi)；對(duì)于1.5-2.5mm之間的沖壓件，貼合間隙不大于1.5mm每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力在500-1500N范圍內(nèi)[8]。 3.2.3裝焊夾具的設(shè)計(jì)精度取決于車身產(chǎn)品分總成的裝焊精度 車身產(chǎn)

35、品零合件的精度取決于車身產(chǎn)品沖壓件的自身精度和裝焊夾具的制造精度。只有兩者的精度得到保證，在調(diào)試及生產(chǎn)中才能提高夾具的操作性和產(chǎn)品的質(zhì)量。在車身焊接分總成出現(xiàn)超差時(shí)，工藝人員才能容易地對(duì)夾具、沖模的各環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)調(diào)修正。 根據(jù)夾具中各部分所起的作用不同，其制造精度也不盡相同。定位部件應(yīng)有較高的制造精度；夾緊部件、底座則應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。故在設(shè)計(jì)中所選用的定位導(dǎo)向板、支承板、定位銷等部件制造精度的要求較高，而設(shè)計(jì)的底板、角支座均有較高的強(qiáng)度和剛度。 在本夾具設(shè)計(jì)過程，定位銷位置精度要求控制在0.02mm以內(nèi)，定位銷表面淬火處理，硬度HRC 40～45。定位型面、底座等位置精度控制在0.02

36、mm，定位板、壓頭厚度不小于19mm，擋塊表面需要熱處理，硬度HRC 40～45。 3.3夾具設(shè)計(jì)中部件的自由度限制原則 在設(shè)計(jì)車身裝焊夾具時(shí)，設(shè)計(jì)宗旨就是限制6個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的自由度，這種限制不僅依靠夾具的定位夾緊裝置，而且依靠制件之間的相互制約關(guān)系。因此，只有正確認(rèn)識(shí)薄板沖壓件產(chǎn)生的形變和回彈等裝焊生產(chǎn)的特點(diǎn)，同時(shí)又正確理解了同位法則定位方法，才能設(shè)計(jì)出合理裝焊夾具。同位法則定位方法的原理就是總是能夠使零件放置到夾具上的同一位置。那么，針對(duì)車身零件特點(diǎn)，從定位原則看，首先要使零件在夾具上固定，可采用定位銷和定位面的形式，限制其6個(gè)自由度。支承對(duì)薄板來說是必不可少的，可消除由于工件受夾緊力作

37、用而引起的變形。合理的過定位使零件消除變形和回彈，保證定位更穩(wěn)定。對(duì)于過定位產(chǎn)生裝配位置上的干涉，只要在調(diào)整夾具時(shí)認(rèn)真修磨支承面，其過定位引起的不良后果是可以控制在允許范圍內(nèi)的[7]。 3.4定位銷、定位塊三維可調(diào)原則 微型車前圍總成零件的外形尺寸大，定位元件及夾緊壓頭形狀復(fù)雜，制造難度大，很難做成整體結(jié)構(gòu)，是由一個(gè)個(gè)部裝、定位板、定位塊及壓頭塊構(gòu)成，保證車身表面的空間形狀及車身骨骼精度，這些部裝在裝配時(shí)，調(diào)整工作量比較大。由于沖壓零合件孔位精度狀態(tài)往往不穩(wěn)定，如果將定位元件做成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)過程中存在沖壓零合件無法落料的風(fēng)險(xiǎn)，因此，在設(shè)計(jì)前圍總成夾具過程中，我們要求定位銷、定位塊等

38、定位元件三維可調(diào)，保證在X、Y、Z三個(gè)方向上均可以調(diào)整。 通過增加墊片調(diào)整Y方向。 通過增加墊片調(diào)整X方向。 螺母調(diào)節(jié)定位銷Z方向。 。 圖3.5 定位元件三維可調(diào) 第四章 夾具的主要設(shè)計(jì)流程及參數(shù) 4.1 目前焊接夾具的一般設(shè)計(jì)流程 建立零件總成裝配文件 調(diào)入總成圖零件文件 設(shè)計(jì)零件定位方式 通過草圖或建模繪制定位部件 完成所有零件定位部件 繪制連接板等輔助零件 檢查部件之間是否干涉 設(shè)計(jì)拼臺(tái)，基板 檢查焊槍是否干涉 完成夾具控制系統(tǒng)的安裝 完成部件二維圖紙 準(zhǔn)備 結(jié)束 是 否 是 否

39、 4.2一套完整夾具包含的內(nèi)容和主要的定位方式 4.2.1 焊裝夾具組成 汽車車身焊裝夾具設(shè)計(jì)屬于專用夾具設(shè)計(jì)的范疇，盡管各類車身焊接夾具的結(jié)構(gòu)形式、復(fù)雜程度和零件數(shù)量不同，但按功能來分，車身焊接夾具通常由工作零件、夾緊器、固定零件、輔助零件組成，如圖所示（圖4.1） 301：H支板 302：L支板 303：安裝版 304：連接塊 305：銷座 306：定位銷 307：定位塊 308: 定位塊 309：壓轉(zhuǎn)臂 310：連接板 701：氣缸 圖4.1 夾具零件的結(jié)構(gòu)圖 表4.1 夾具零件的屬性 組成結(jié)構(gòu)信息 零件信息 屬性值

40、 工作零件 夾緊器 鏈接零件 輔助零件 定位快 壓塊 定位銷 夾緊氣缸 連桿 連接板 壓轉(zhuǎn)臂 限位塊 支座 墊片 螺栓、基準(zhǔn)銷 L型、U型 L型、U型 圓形、菱形 工作行程、缸徑 鉸支點(diǎn)距離 安裝孔間水平距離、垂直距離 安裝孔間水平距離、垂直距離 孔數(shù)、垂直距離 高度 長度、孔數(shù)、孔距、厚度 直徑、長度 (1)工作零件：與車身零件直接接觸的零件，是夾具的核心零件，它確定被裝配薄板件在夾具中的位置，從而保證被裝配的薄板件間相互位置符合技術(shù)要求，有時(shí)還直接確定焊接結(jié)構(gòu)的外形。工作部件主要有三類： 定位塊——定位

41、車身型面：壓塊——夾緊定位面；定位銷——定位車身的孔，一般壓點(diǎn)的數(shù)量N ≤定位點(diǎn)的數(shù)量M，且壓塊與定位塊是一一對(duì)應(yīng)的。定位銷的安裝與車身零件上孔的位置是相適應(yīng)的。 (2)夾緊器：實(shí)現(xiàn)夾具的夾緊動(dòng)作，由氣缸或手動(dòng)夾緊器驅(qū)動(dòng)，保證定位元件與薄板件緊密接觸，同時(shí)保證薄板件在焊接時(shí)位置不會(huì)應(yīng)焊接和裝配受力而發(fā)生變化。根據(jù)零件斷面結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要求不同，可以分為一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷式、兩節(jié)旋轉(zhuǎn)銷式和手動(dòng)四連桿式三種。 (3)固定零件：用以承裝工作零件和夾緊器，或使夾具安裝固定在工作臺(tái)上，是夾具安裝和檢驗(yàn)的基礎(chǔ)。這類零件通常做成標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，供設(shè)計(jì)者根據(jù)需要進(jìn)行合理選用，可以分為固定式、旋轉(zhuǎn)式兩種[10]。 圖

42、4.2 基板 (4)輔助零件：緊固連接或完成輔助功能的零件，通常是國標(biāo)件和按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件。 按各部分的名稱來分，車身焊接夾具通常由定位塊、壓塊、定位銷、夾緊氣缸、連桿、壓轉(zhuǎn)臂、限位塊、支座、墊片、螺栓、基準(zhǔn)銷等組成。 夾具設(shè)計(jì)中對(duì)同一零件可能有不同的結(jié)構(gòu)形式，如定位銷分為固定銷、移動(dòng)銷幾種，其中移動(dòng)式有旋轉(zhuǎn)、直線移動(dòng)等種類（圖4.3）。 圖4.3 固定銷、移動(dòng)銷和旋轉(zhuǎn)銷 4.3夾具零件目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建庫 為適應(yīng)汽車改型快、研制周期短的發(fā)展要求，在進(jìn)行夾具的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)化元件。在焊裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)中，大量系列化的標(biāo)準(zhǔn)件的使用，可

43、極大縮短生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與制造周期。 4.3.1基板 基板一般由槽鋼與鋼板焊接而成，槽鋼多采用10#、12#、14#、16#、20#、25b#等，鋼板厚度多采用t=20mm或t=25mm。對(duì)于小夾具或滑臺(tái)等可采用t=30-40mm的鋼板焊接而成，對(duì)于總拼接夾具以及頂蓋焊裝夾具，其滑臺(tái)及支架可采用矩形方管與鋼板焊接而成。基板的設(shè)計(jì)尺寸應(yīng)充分考慮加工工藝性，以及吊裝、運(yùn)輸?shù)确奖阈浴?duì)于本套夾具基板只需要加工頂?shù)變擅?，寬度不得大?000mm，能夠運(yùn)輸?shù)淖畲髮挾取＃▓D4.4） 基板長度小于2000mm,厚度選取t=25mm的板料。 圖4.4 基板示意圖 4.3.2 L板及H腿 L板

44、是固定在基板或H腿上的，用以連接支板、夾緊臂及定位塊等專用支座。其高度自100mm至500mm之間，每個(gè)50mm劃為2類9種規(guī)格，已形成標(biāo)準(zhǔn)。（圖4.5） H腿支架 L板 圖4.5 工件與基板面尺寸較大時(shí)需要在L支板與基板之間使用H腿 4.3.3 安裝板工藝要求 安裝板大部份都為非標(biāo)準(zhǔn)件，其本身并不直接定位工件，板的材料一般使用Q235A，依據(jù)合同及技術(shù)協(xié)議其厚度分為16mm及19mm兩種規(guī)格。為了方便氣缸的擺動(dòng)以及防止與氣缸碰撞其吊耳處應(yīng)適當(dāng)去除。（圖4.6） 吊耳處應(yīng)適當(dāng)去除 圖4.6 安裝板 4.3.4 定位塊及壓頭標(biāo)準(zhǔn) 定位塊毛配已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)件，常用的高度

45、可以劃分為三種規(guī)格50mm、70mm、90mm,（但根據(jù)車身零件的不同可以調(diào)整），寬度已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)可以化為兩準(zhǔn)規(guī)格16mm、19mm。材料常常采用45#使用數(shù)控加工，表面發(fā)藍(lán)。表面加工成型后表面高頻淬火HRC38-42。(圖4.7) 圖4.7 定位塊 4.3.5 夾緊臂 在普通加緊單元中夾緊臂夾緊力不得小于300N，當(dāng)夾緊單元為雙級(jí)夾緊臂時(shí)，第一級(jí)氣缸直徑為63mm,第二級(jí)汽缸直徑為50mm,此外，當(dāng)夾緊單元為雙加緊臂且分為支板和夾緊臂時(shí)，支板側(cè)汽缸直徑為63mm，夾緊臂側(cè)氣缸直徑為50mm。（圖4.8） 圖4.8 壓臂 4.3.6 墊片 墊片一般與定位塊配合使用，因?yàn)閁G

46、設(shè)計(jì)中所有設(shè)計(jì)都為理想狀態(tài)，夾具的零件在機(jī)加工中會(huì)出現(xiàn)誤差，安裝中也會(huì)出現(xiàn)誤差，零件在沖壓過程中也會(huì)出現(xiàn)偏差，這些誤差都是不可避免的，所以在安裝的過程中需要使用三坐標(biāo)測(cè)量儀測(cè)試每個(gè)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)后，通過增減墊片調(diào)整坐標(biāo)誤差。墊片厚度一般有兩種規(guī)格t=0.5mm及t=1.0一般而言一組墊片的厚度為3mm,有四片墊片組成（0.5+0.5+1.0+1.0=3mm），寬度配合定位塊的尺寸，寬度分為兩種規(guī)格16mm及19mm。長度墊片主要的有兩種規(guī)格，長度為50mm，25mm。墊片的加工一般采用多板料焊接后采用線切割的加工方式[10]。（圖4.9） 圖4.9 墊片的標(biāo)準(zhǔn) 4.3.7 定位銷 定位

47、銷是定位車身部件的重要方式，一般定位銷與白件的孔配合，定位銷的直徑一般比工件相應(yīng)孔減0.2mm-0.5mm,形狀根據(jù)工件上的空的形狀，長度一般首先保證伸出工件5-10mm,長度一般選取為15mm、20mm、25mm三個(gè)系列，盡量選用長度大于20的長銷。定位銷的材料一般選用45#鋼，前部高頻淬火，硬度為HRC42-45，發(fā)黑處理，表面粗糙度要達(dá)到0.8。定位銷的安裝一般要與銷座配合，銷座的尺寸長度根據(jù)夾具尺寸的需要，寬度與定位塊類似16mm，19mm。銷座的使用一般要考慮到是否與工件干涉，如果遇到干涉可以改變銷座尺寸或通過倒角。（圖4.10） 防止干涉倒角處理 伸出零件9.00mm 圖

48、4.10 銷與銷座 4.3.8 螺釘與基準(zhǔn)銷 夾具安裝中使用的螺釘一般為內(nèi)六角螺釘，為了方便安裝直徑盡量選用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。基準(zhǔn)銷一般選用圓柱銷，長度一般大于20mm，直徑為8mm。 第五章 夾具中的結(jié)構(gòu) 5.1 手動(dòng)夾緊器——四連桿機(jī)構(gòu)[10] 手動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)(圖5.1a)是利用四連桿機(jī)構(gòu)自鎖的原理來實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊，如圖5.1b 所示為四連桿松開狀態(tài)，通常由一限位擋塊來限制AB繞A點(diǎn)向下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去，此時(shí)機(jī)構(gòu)打開角度最大。當(dāng)推動(dòng)手柄AB 直至四連桿運(yùn)動(dòng)到圖5.1c 的狀態(tài)，即AB 運(yùn)動(dòng)至垂直位置，由壓桿CD 的結(jié)構(gòu)形式將限制AB 的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)壓桿CD 將工件壓緊，此時(shí)夾緊力最大，

49、且機(jī)構(gòu)處于自鎖狀態(tài)，只有對(duì)手柄施加外力產(chǎn)生力矩，才能破壞機(jī)構(gòu)自鎖,使夾緊件松開。 圖5.1四連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 5.2 一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)——擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最常用的車身焊裝夾具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖5.2 所示。夾緊氣缸活塞桿的直線運(yùn)動(dòng)推動(dòng)壓轉(zhuǎn)臂繞A點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)氣缸繞連接板上的旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化為一擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。AC1B是氣缸壓緊狀態(tài)即活塞桿伸出時(shí)的狀態(tài)，AC2B是氣缸打開狀態(tài)即活塞桿縮回時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)氣缸縮回時(shí)，BC2沿活塞桿方向的距離為定值97，則 圖5.2 一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)及其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 BC2= =103.12為固定值。BC1取

50、決于氣缸的行程S，假設(shè)氣缸的工作行程為S ， 由于氣缸壓緊時(shí)需預(yù)留5mm 的行程來保證氣缸的輸出力， 則 BC1=。由于壓轉(zhuǎn)臂繞A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，所以AC1=AC2 ，∠C1AC2為壓轉(zhuǎn)臂的打開角度。 假定∠C1AC2=θ,A、B之間的水平、垂直間距為X 、Y ，則 AC2= AC2= θ=π-arctan-arctan-arccos θ=π-arctan-arctan- arccos 它是焊裝夾具設(shè)計(jì)中要確定的一個(gè)關(guān)鍵變量，決定了氣缸行程的選擇。它的值必須保證夾具處于打開狀態(tài)時(shí)，焊接件上、下料有足夠的運(yùn)動(dòng)空間。夾具設(shè)計(jì)過程中，選擇合適的A點(diǎn)位置及氣缸行程，保證夾具合理的打開角度。各

51、點(diǎn)位置的優(yōu)化選擇已有一些優(yōu)化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，能有效地減少設(shè)計(jì)中的反復(fù)調(diào)整過程，大大提高效率。 5.3 氣動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)及氣缸的選取 本輪罩工位采用氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，需選擇合適的氣缸類型、缸徑等。氣動(dòng)夾緊是利用工業(yè)壓縮空氣為動(dòng)力來夾緊工件，其夾緊力大小為： 由杠桿平衡原理有： （5.1） (5.2) 式中 T-夾緊力，N P-實(shí)際使用氣缸壓力，Mpa F-氣缸作用

52、力，N D-氣缸缸徑，mm 圖5.3氣缸示意圖 夾具設(shè)計(jì)中，一旦選定氣缸，的比值就決定壓塊的夾緊力。一般應(yīng)保證定位型面對(duì)車身板件的壓力在500N 左右，現(xiàn)場(chǎng)壓縮空氣壓力：0.4~0.6MPa,一般保證在0.5MPa以上。 對(duì)單桿雙作用氣缸，其理論輸出力(即氣缸壓緊力) FOUT=,氣缸縮回拉力,其中D代表缸徑大小，R代表?xiàng)U徑大小，P代表實(shí)際使用壓力。 以63 缸徑氣缸為例，使用壓力為0.5MPa 時(shí)，為保證對(duì)工件500N 的壓力，的值應(yīng)小于3，實(shí)際中這個(gè)比值在2~3 之間。 當(dāng)選定氣缸，確定氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式后，設(shè)計(jì)其它各個(gè)自制件，選擇符合功能要求外購件、標(biāo)

53、準(zhǔn)件、國標(biāo)件等，完成各單元的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。各組件在設(shè)計(jì)中必須裝配在一起，并能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，這樣才能發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)在靜態(tài)、動(dòng)態(tài)狀態(tài)下的存在問題。 5.5 焊接拼臺(tái)的管路機(jī)構(gòu) 5.5.1 確定拼臺(tái)管道類型 拼臺(tái)氣路管道的類型有硬管和軟管兩種。 （1）軟管：主氣路和各回路采用外徑12mm 的軟管，氣缸與回路連接的氣管采用外徑8mm 的阻燃?xì)夤?，以防止飛濺的焊渣燒穿氣管，引起漏氣。 （2）硬管：一般主氣路和各回路采用的是鍍鋅三分管，外徑20.5mm 左右，有時(shí)主氣路根據(jù)用戶或氣壓要求可以用鍍鋅四分管，外徑25mm左右； 5.5.2 氣路原理圖的設(shè)計(jì) 氣路原理圖的設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是焊接工藝方案。

54、根據(jù)工藝方案中定下的拼臺(tái)上需要焊接的零件，焊接先后次序及焊點(diǎn)位置等來設(shè)計(jì)氣路。氣路原理圖在設(shè)計(jì)上必須實(shí)現(xiàn)夾具的定位夾緊，能滿足拼臺(tái)焊接的需求。安全性也是氣路原理圖設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，有頂升機(jī)構(gòu)的拼臺(tái)必須設(shè)計(jì)有效的安全回路，保證在所有的夾緊氣缸都打開，所有的活動(dòng)銷都縮回后，頂升機(jī)構(gòu)才能頂起舉升零件。 氣路原理圖設(shè)計(jì)有如下幾個(gè)步驟： （1）確定回路組數(shù)：根據(jù)產(chǎn)品的焊接要求及焊接次序等條件，確定拼臺(tái)上需要分開控制的氣路總數(shù)，也就是回路氣管的組數(shù)?；芈方M數(shù)越少越好，這樣操作簡(jiǎn)單，容易控制。 （2）確定控制閥：每組回路氣管由一個(gè)控制閥控制，控制閥的類型根據(jù)產(chǎn)品焊接及其定位要求來確定。一般控制閥均采

55、用三位四通手動(dòng)閥，也有特殊情況下（小的散件焊接，需單獨(dú)控制，回路中氣缸數(shù)少的情況），采用小型控制閥控制，如二位五通手拉閥。 （3）確定管路類型：根據(jù)用戶要求和拼臺(tái)上設(shè)計(jì)的夾具布置情況，確定所用氣管類型。主要有硬管和軟管兩種類型。硬管類型除了氣缸與各回路連接的分氣路所用到的是進(jìn)口軟管外，其余的管路均為硬管；軟管類型所用到的氣管均是進(jìn)口或國產(chǎn)的軟管。 （4）設(shè)計(jì)安全回路：拼臺(tái)上有頂升機(jī)構(gòu)或者夾具的操作順序影響到安全的，必須設(shè)計(jì)安全回路，確保工人誤操作時(shí)的人身安全。有頂升機(jī)構(gòu)，則應(yīng)保證所有夾緊氣缸打開，所有的活動(dòng)銷均縮回，頂升機(jī)構(gòu)才能頂起，否則頂升機(jī)構(gòu)的控制閥無效；在有夾具打開或夾緊的先后順序影

56、響到操作時(shí)，后動(dòng)作的夾具必在先動(dòng)作的夾具動(dòng)作完成后才能開始[11]。 5.6前圍夾具的總成圖及工作過程 5.6.1前圍分總成夾具總成圖及工作過程 圖5.4前圍分總成焊裝夾具示意圖 工作過程： （1）將零件1安放在205、207部件上通過205上的固定銷，207上的手動(dòng)移動(dòng)銷定位后，通過205、207部件上的氣缸升起、壓頭、定位塊夾緊固定零件1。 （2）將零件2安裝在206部件上的旋轉(zhuǎn)銷定位后，氣缸頂起壓頭與定位塊將零件1與零件2夾緊。 （3）將零件3、零件5通過209、203上的定位孔定位后，通過204、208部件上的壓頭與定位塊將零件3、5與零件1夾緊。 （4）將

57、零件4、零件6安放在部件211、201上后，211、201部件上的氣缸升起，壓頭將零件4、6與零件1壓緊同時(shí)將零件固定。210、202部件手動(dòng)夾緊器防止零件被壓變形。 （5）通過電阻焊焊鉗將所有焊點(diǎn)焊完，所有部件上氣缸松開，將手動(dòng)移動(dòng)銷取出后，將零件總成卸下。 5.6.2前圍總成焊裝夾具總成圖及工作過程 零件2 零件3 零件1 零件4 圖5.5前圍總成焊裝夾具示意圖 工作過程： （1）首先將部件201、202、209、211上的氣動(dòng)移動(dòng)銷頂出，通過零件上的孔將零件安裝到部件上。 （2）將零件1安放在部件205、206上，通過部件205、206上的定位銷定

58、位，氣缸升起部件205、206上的定位塊、壓頭將其壓緊。 （3）將零件4安放在部件204、207上同時(shí)將部件204、207上的壓臂手動(dòng)先前推至接近零件4，將部件204、207上的旋轉(zhuǎn)銷插入零件4上的定位孔，氣缸升起將零件4定位，同時(shí)壓頭與定位塊將零件4夾緊固定。 （4）部件201、202、209、211上氣缸移動(dòng)銷深入零件定位孔，保證零件孔同心。 （5）通過電阻焊將零件上所有焊點(diǎn)焊完后，204、205、206、207部件上的氣缸首先收回、其次是203、208上的氣缸收回，最后201、202、209、211部件上的氣動(dòng)移動(dòng)銷最后收回同時(shí)卸下零件總成。 結(jié)束語 本次設(shè)計(jì)主

59、要學(xué)習(xí)了總成裝焊夾具設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)方法、流程及關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)夾具設(shè)計(jì)有了一定的接觸與認(rèn)識(shí)，也了解到了汽車生產(chǎn)的工藝過程，設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則和夾具的柔性化的綜合運(yùn)用，受益匪淺。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己對(duì)四年來學(xué)習(xí)的各門課程有了進(jìn)一步的理解，知識(shí)得到了系統(tǒng)化，同時(shí)自己在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，學(xué)習(xí)到了焊接夾具的設(shè)計(jì)知識(shí)，但在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)上存在許多不足之處，還需要不斷學(xué)習(xí)和完善，以適應(yīng)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的緊密結(jié)合。特別是，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)使零部件相對(duì)于整體結(jié)構(gòu)更趨于優(yōu)化和實(shí)用。 總之，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)察研究，收集資料，閱讀文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)方案，分析比較，在綜合能力上得到了訓(xùn)練，我覺得是對(duì)個(gè)人綜合能力的培養(yǎng)，這對(duì)今后的工作

60、和學(xué)習(xí)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師教授和教授的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。上述成績的獲得與指導(dǎo)老師的辛勤勞動(dòng)及耐心指導(dǎo)是分不開的，值此論文完成之際，特別向?qū)熤乱灾孕牡母兄x和崇高的敬意。 參考文獻(xiàn) [1]楊偉.新型焊接工裝夾具.現(xiàn)代制造.2004.11 [2]莫澤文，劉正華.柔性焊接夾具的設(shè)計(jì)及制造.汽車工藝與材料，2009.5. [3]文廣南.淺議汽車焊接夾具的設(shè)計(jì)制作.焊接技術(shù).1996.4. [4]趙靜.張俊華.李春植.鄧早春.汽車車身焊裝生產(chǎn)線和焊裝夾具簡(jiǎn)介.2007.1 [5]熊曉萍. 汽車車身焊接夾具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)淺析. 現(xiàn)代制造工程.2005.1 [6]楊握全.汽車裝焊技術(shù)及夾具設(shè)計(jì)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社1996. [7]韓根云.汽車車身焊接夾具的設(shè)計(jì) 新技術(shù)新工藝 2001.8 [8]周志強(qiáng). 羅來軍.汽車覆蓋件焊裝夾具設(shè)計(jì)參數(shù)庫的開發(fā) 機(jī)械設(shè)計(jì) 2002. [9]袁正濤. 焊接夾具[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社. 1975年6月 [10]陳衛(wèi)國.汽車車身焊裝夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)研究 2007.5 [11]呂毅.周華. 汽車焊接拼臺(tái)上的氣路系統(tǒng)設(shè)計(jì)及管路布置淺談 Equipment Manufactring Technology No.3， 2008