RH06左車門總成補(bǔ)焊夾具畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 x xx xx xx xx xx xx xx x 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 RH06RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具左車門總成補(bǔ)焊夾具 RH06 Door Panels left Welding fixture 性性 質(zhì)質(zhì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文畢業(yè)論文 教 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 系 別 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生學(xué)號(hào) xxxxxxx 學(xué)生姓名 xxxxxx 專業(yè)班級(jí) 機(jī)自 xxxx 指導(dǎo)教師 xxxxxx 職 稱 副教授 起止日期 2013 4 1 2013 6 10 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 吉 林 化 工 學(xué) 院 Jilin Institute of Chemical Technology xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 I 摘摘 要要 科技的高速發(fā)展 生活節(jié)奏的加快 道路的暢通 等等各方面的因素為汽車的發(fā) 展和普及創(chuàng)造了可能 隨之而來的就是汽車的品質(zhì)的好壞直接影響汽車的銷量 今天 的汽車行業(yè) 一款好的造型更會(huì)加重汽車價(jià)值的砝碼 更加吸引消費(fèi)者的眼球 然而 一款好的造型到成為一款好車 白車身的加工生產(chǎn)線就起了很大的比重 白車身的焊 接的好壞就至關(guān)重要 這就要依靠汽車的焊裝夾具和好的工藝做保障 焊裝夾具的設(shè) 計(jì)是否合理直接影響生產(chǎn)線的節(jié)拍和車身焊裝質(zhì)量 這就對(duì)夾具的設(shè)計(jì)者的專業(yè)素質(zhì) 和水平提出了新的要求 如果夾具制造企業(yè)中間機(jī)械式的設(shè)計(jì)人員對(duì)焊裝夾具的設(shè)計(jì) 原則的不清就會(huì)影響到最終的車身質(zhì)量 本文針對(duì)RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具的具體設(shè)計(jì) 簡介焊裝生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程 分析了焊裝夾具的設(shè)計(jì)原理 與氣動(dòng)設(shè)計(jì) 最后本文提出了設(shè)計(jì)不足與對(duì)汽車焊裝行 業(yè)發(fā)展的預(yù)測(cè) 關(guān)鍵詞 焊接夾具 車身 設(shè)計(jì) 方法 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 I Abstract Technology of rapid development accelerate the pace of life road unblocked etc all aspects of factors for the development and popularization of car created the possibility Following is the car will have a direct impact on the quality of the sales of cars today s automobile industry in good shape can accentuate more car value of Jordan farmar more attractive to consumers of a good eye however to become a paragraph of modelling of car body in white processing production line and there was a large proportion The welding quality white body it is crucial it will depend on automobile welding installation fixtures and good process to ensure welding assembling fixture design production line is reasonable directly affect the tempo and body welding quality this to the jig designer s professional quality and level if puts forward new requirements for manufacturing enterprise of fixture design personnel to middle mechanical design principle of the welding assembling fixture the not clear will affect the final body quality This paper about RH06 Door Panels left Welding fixture welding installation fixtures the specific design introduction of technological process of welding assembling production systems Analyzed the principle of design welding assembling fixture with pneumatic design Finally this paper puts forward design deficiencies and for car welding industry forecasts Key Words Welding jig Automobile body design Methods xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 III 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 第1 章 緒論 1 1 1 課題的來源及意義 1 1 2 汽車焊裝夾具的設(shè)計(jì) 1 1 2 1 車身焊裝夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2 1 2 2 車身焊裝夾具的定位特點(diǎn) 2 1 2 3 車身焊裝夾具的夾緊特點(diǎn) 3 1 2 4 焊接夾具的精度控制 4 1 3 汽車焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的可行性和趨勢(shì) 5 第2 章 焊接工藝分析在夾具設(shè)計(jì)中影響 6 2 1 焊裝夾具的基本概念 6 2 2 焊接夾具的基本作用與要求 6 2 2 1 焊裝夾具的基本作用 6 2 2 2 對(duì)焊裝夾具的基本要求 7 2 2 3 焊裝工裝的特殊性 7 2 3 焊裝線發(fā)展過程及目前的現(xiàn)狀 7 2 4 生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)焊裝夾具設(shè)計(jì)的影響 8 2 5 焊點(diǎn)工藝分布對(duì)焊接夾具設(shè)計(jì)的影響 8 2 6 焊裝夾具的組成 10 2 7 本章小結(jié) 14 第3 章 夾具的主要設(shè)計(jì)流程及參數(shù) 15 3 1 目前焊接夾具的一般設(shè)計(jì)流程 15 3 2 一套完整夾具包含的內(nèi)容和主要的定位方式 16 3 2 1 焊裝夾具組成 16 3 3 夾具零件目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建庫 18 3 3 1 基板 19 3 3 2 L 板及 H 腿 19 3 3 3 定位塊及壓頭標(biāo)準(zhǔn) 20 3 3 4 夾緊臂 21 3 3 5 墊片 21 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 IV 3 3 6 定位銷 22 3 3 7 螺釘與基準(zhǔn)銷 23 第4 章 汽車焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 24 4 1 焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)總體控制方案 24 4 2 焊裝夾具定位可靠性設(shè)計(jì)方法 25 4 2 1 N 2 1 定位原理 25 4 2 2 夾具定位點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)算法 26 4 3 焊裝夾具結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 27 4 3 1 定位元件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) 28 4 3 2 夾緊元件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) 29 4 4 焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià) 30 4 5 本章小結(jié) 32 5 1 車門焊裝技術(shù)與發(fā)展現(xiàn)狀 33 5 2 車門焊裝偏差分析的研究現(xiàn)狀 33 5 3 車門焊裝工藝分析 34 第6 章 氣壓傳動(dòng) 36 6 1 氣缸選擇 36 6 2 氣路操作圖 38 6 3 氣路原理圖 39 第7 章 結(jié)論與展望 40 7 1 總結(jié) 40 7 2 對(duì)后續(xù)研究工作的展望 42 第8 章 參考文獻(xiàn) 43 致 謝 44 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 第 1 章 緒論 1 1 課題的來源及意義 汽車自19 世紀(jì)末誕生至今100 余年期間 汽車工業(yè)從無到有 以驚人的速度發(fā) 展 寫下了人類近代文明史的重要篇章 汽車是數(shù)量最多 普及最廣 活動(dòng)范圍最廣 泛 運(yùn)輸量最大的重要的現(xiàn)代化陸地交通工具 目前 全世界有幾億輛汽車在陸地上 行駛 并且一每年幾千萬輛的速度增長 可以斷言 沒有哪種機(jī)械產(chǎn)品想汽車那樣對(duì) 人類社會(huì)產(chǎn)生如此廣泛而深遠(yuǎn)的影響 在漫長的歷史歲月中 車輛一直是由人力或畜 力驅(qū)動(dòng) 直至18 世紀(jì)發(fā)明了動(dòng)力機(jī)械后 才出現(xiàn)了機(jī)動(dòng)車 汽車是重要的交通運(yùn)輸工具 是科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志 汽車工業(yè)在世界制造 業(yè)的進(jìn)步中起著重要的作用 其實(shí)力足以左右整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的動(dòng)向 可以斷言 沒有 那個(gè)國民經(jīng)濟(jì)部門完全與汽車無關(guān) 汽車工業(yè)的發(fā)展無疑會(huì)促使各行各業(yè)的繁榮興旺 帶動(dòng)整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 從 汽車開始大批生產(chǎn)至20 世紀(jì)30 年代末 被稱為汽車技術(shù)發(fā)展的黃金時(shí)代 那時(shí) 汽 車已成為社會(huì)生活中不可缺少的交通工具 由于汽車速度提高 道路建設(shè)亦漸趨完善 社會(huì)對(duì)汽車的大量需求 使汽車結(jié)構(gòu) 性能和制造工藝的改進(jìn)和各項(xiàng)研究蓬勃發(fā)展 同時(shí) 汽車工業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)體系中具有一種龍頭的地位 它可以構(gòu)成一種重要的 產(chǎn)業(yè)增長極 帶動(dòng)一大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 在國家的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)展的過程中 受 到國家和地方政府的極大關(guān)注 我國許多省市都希望或曾經(jīng)希望將汽車產(chǎn)業(yè)作為支柱 產(chǎn)業(yè)加以發(fā)展 汽車車身是汽車的重要組成部分 是整個(gè)汽車零部件的載體 它的重量和制造成 本占整車的40 60 他通常是由300 500 多個(gè)具有空間曲面的薄板沖壓 通過裝焊 鉚接和機(jī)械連接等方法而構(gòu)成一個(gè)完整的車體 其中焊接是最主要的連接方法 它直 接影響著車身質(zhì)量 生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 在生產(chǎn)線上有 200 個(gè)左右的裝配工作站進(jìn)行大 批量 快節(jié)奏的焊裝生產(chǎn) 焊裝夾具就是為保證焊件尺寸 提高裝配效率 防止焊接 變形所采用的工藝裝備 汽車焊裝結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中裝配和焊接是兩個(gè)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié) 完 成這兩個(gè)環(huán)節(jié)的工藝過程離不開裝配夾具和焊裝夾具 1 2 汽車焊裝夾具的設(shè)計(jì) 汽車車身大多是通過裝配焊接而成的 在現(xiàn)代汽車工業(yè)中 已廣泛采用機(jī)械 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 2 化 自動(dòng)化的工藝手段進(jìn)行汽車車身的焊裝 汽車焊裝夾具的設(shè)計(jì)制造是實(shí)施車身 焊裝工藝的重要裝備之一 在人工裝焊過程中 由于個(gè)人很難始終如一地保持焊裝 零件的準(zhǔn)確位置 在焊接熱的作用下 焊接后的產(chǎn)品一般都會(huì)發(fā)生變形 從而很難保 證總裝后的技術(shù)要求 而采用焊裝夾具可以精確地對(duì)裝配零件進(jìn)行定位和牢固地夾 緊 不僅可以保證裝配零件的相對(duì)位置 而且在焊接過程中使零件的變形受到一定的 限制 從而大大地減小焊接變形 因此 汽車車身焊裝夾具的使用不僅是保證和提高 產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段 同時(shí)也是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 改善勞動(dòng)條件 降低產(chǎn)品成本的 有效途徑 1 2 1 車身焊裝夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 車身焊裝夾具體積龐大 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 為了便于制造 裝配 檢測(cè)和維修 必須 對(duì)夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解 否則 無法進(jìn)行測(cè)量 車身總裝夾具有 3 個(gè)裝配基準(zhǔn) 底板 左側(cè)圍和右側(cè)圍 在它們的平面上都加工有基準(zhǔn)槽和坐標(biāo)線 定位夾緊組合單元按 各自的基準(zhǔn)槽進(jìn)行裝配 檢測(cè) 最后將 3 大部分組合起來 成為一套完整的夾具 如圖 1 1 所示 圖 1 1 1 2 2 車身焊裝夾具的定位特點(diǎn) 車身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 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 彎成型的臺(tái)階 經(jīng)過修邊的窗口和外部邊緣 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)計(jì)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 A3 A5 號(hào)鋼板 厚度為 12 20mm 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 不注公差 如圖 1 2 所示 圖 1 2 1 2 3 車身焊裝夾具的夾緊特點(diǎn) 車身沖壓件裝配后 多使用電阻焊接 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 為減少裝卸工人的輔助時(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)剛性很好的工作才 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 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 4 大于 1 5mm 每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力在 500 3000N 范圍內(nèi) 夾緊器按照夾緊方向有平面 垂直 45 度夾緊器 按照操作方式有螺栓夾緊 快速夾緊 手柄螺旋夾緊 還有手工 氣動(dòng)或液壓 其中帶補(bǔ)償?shù)穆菪龏A緊器最為 常用 這種夾緊器在懸臂中增加了彈性伸縮 抵消夾緊時(shí)的側(cè)向分力 以補(bǔ)償夾具 本身的變形和插入過程中的間隙 保證夾緊力與受力面垂直 夾緊頭部一般由碳鋼 不銹鋼 尼龍材料制成 以適合不同的工件要求 如果配備兩點(diǎn) 三點(diǎn)夾緊橋 可 以同時(shí)夾緊不同高度的兩個(gè)位置的工件 另外也可以按照夾緊的型面加工特殊的夾 緊頭 圖 1 3 1 2 4 焊接夾具的精度控制 焊接夾具精度標(biāo)準(zhǔn)由設(shè)計(jì)單位制定 其中規(guī)定了底板基準(zhǔn)槽和坐線的形態(tài)和精 度要求 定位銷和其他定位支承件的尺寸和形位公差要求 承制單位按要求進(jìn)行檢 測(cè) 判斷并進(jìn)行調(diào)整 合格后就固定定位銷 隨著機(jī)床加工精度的提高 為了降低 定位誤差 提高加工精度 對(duì)夾具的制造精度要求更高 高精度夾具的定位孔距精 度高達(dá) 0 01mm 5um 夾具支承面的垂直度達(dá)到 0 01mm 300mm 平行度高達(dá) 0 01mm 500mm 德國 demmeler 戴美樂 公司制造的 4m 長 2m 寬的孔系列組合焊 接夾具平臺(tái) 其等高誤差為 0 03mm 精密平口鉗的平行度和垂直度在 5um 以內(nèi) 夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá) 5um 瑞士 EROEA 柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá) 2 5um 機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí) 世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制 造企業(yè) 誠然 為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性 夾具有不同的型號(hào) 以及不同 檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 1 3 汽車焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的可行性和趨勢(shì) 汽車焊裝夾具有 5 大類 200 多種 通常由支座 定位板 壓板 銷軸 夾緊器 及限位塊等組成 支座是夾具的基礎(chǔ)單元 它將夾具固定在焊裝線的基座上面 其 精度直接影響夾具的準(zhǔn)確性 定位板是夾具的核心單元之一 起支撐定位的作用 定位板的制造精度直接影響焊件的焊裝精度和互換性 隨著焊裝線精度和自動(dòng)化程 度的提高 定位板大都采用定位型面與焊件 汽車鈑金件 型面相同的定位方式 即 定位板定位面直接由焊件型面的設(shè)計(jì)數(shù)值采用 NC 加工而成 壓板使焊件的定位基 準(zhǔn)與定位板緊密接觸 保持焊接過程中焊件位置不發(fā)生變動(dòng) 限位塊限制壓板的壓 緊程度 保護(hù)焊件不因壓板壓緊力過大而變形 支座和基座 定位板和支座之間采 用螺釘聯(lián)接 通過定位銷保證安裝的位置精度 汽車焊裝夾具結(jié)構(gòu)具有以下幾個(gè)特點(diǎn) 可以采用大量的標(biāo)準(zhǔn)化元件 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 可極大縮短生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與制造周期 目前汽車工業(yè) 發(fā)達(dá)國家 如美國 日本 韓國 歐盟各國 的汽車發(fā)展速度之所以快 最重要的原 因就是大量系列化標(biāo)準(zhǔn)件的使用 當(dāng)一種新的車型定型后 其生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與制造 幾乎是大量標(biāo)準(zhǔn)件與外購件的堆砌與組合 其中夾具設(shè)計(jì)的系列化 通用化 標(biāo)準(zhǔn) 化達(dá)到 75 焊接工具達(dá) 95 需要設(shè)計(jì)的部分 僅是與產(chǎn)品相關(guān)的專用部件 為 了提高效率 降低成本 并減少不必要的浪費(fèi) 建立一套統(tǒng)一的汽車焊裝線設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)體系具有重要的意義 根據(jù)焊裝夾具的結(jié)構(gòu)性質(zhì) 夾具支座 限位塊 銷軸等均可按一定的尺寸規(guī) 格設(shè)計(jì)成系列的標(biāo)準(zhǔn)件 一般 定位板 壓扳厚度取 16mm 壓板連接板厚度 9mm 銷軸直徑 12h7 基準(zhǔn)銷孔到車線的尺寸公差為 0 1mm 同一板上的定位銷孔間 的尺寸公差為 0 02mm 在夾具設(shè)計(jì)時(shí) 根據(jù)實(shí)際尺寸需要在標(biāo)準(zhǔn)庫中調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)圖 庫即可 這些標(biāo)準(zhǔn)件可先組織人員進(jìn)行加工 按規(guī)格存庫以備裝配選用 老線改造 時(shí) 原標(biāo)準(zhǔn)件仍可繼續(xù)使用 在整個(gè)汽車焊裝生產(chǎn)線夾具的設(shè)計(jì)中 通用相似零部件的使用非常多 設(shè)計(jì) 時(shí)只需選用若干個(gè)通用元部件任意組合成一個(gè)獨(dú)立的定位夾緊單元 再由若干個(gè)功 能和輔助裝置組合成一套完整的焊接夾具 由此可見 汽車焊裝夾具的特點(diǎn)決定了焊裝夾具進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的可行性 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 6 第 2 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 如圖 2 1 所示 圖 2 1 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 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 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 2 2 3 焊裝工裝的特殊性 1 被裝焊零件多為鈑金沖壓件 彈性件 故而零件尺寸的穩(wěn)定性受材質(zhì)與沖 壓工藝等因素影響較大 2 主要零件多為形狀不規(guī)則的曲面件 故用三維坐標(biāo)來描述尺寸關(guān)系 3 被裝焊零件焊接工藝方法主要為電阻點(diǎn)焊 MAG 焊 少量電阻縫焊 T 形接 頭采用電阻凸焊或螺柱焊 近 1O 余年來發(fā)展了薄板激光焊代替點(diǎn)焊 縫焊 MAG 焊 還有用 CuSi3 焊絲的 MIG 銅釬焊 尤其對(duì)鍍鋅板結(jié)構(gòu) 4 裝焊夾具多為過定位設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)也較繁雜 夾具上的定位元件既有 壓緊 一定位 的功能 又有校驗(yàn)零件尺寸的功能 并通過壓緊使零件適度變形到位 起到校正尺寸的功能 5 定位 夾緊單元都為二維或三維方向可調(diào)整 以適應(yīng)鈑金沖壓件批量的不 穩(wěn)定尺寸變化 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)備簡陋 主要為手工操作階段 2 半自動(dòng)化階段 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 8 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)節(jié)拍內(nèi)完成該夾具上所有作業(yè)內(nèi)容 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 2 5 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 圖 2 2 示 圖 2 2 微型車車門焊點(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 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 10 一個(gè)焊件厚度 mm 12346 焊點(diǎn)中心到板邊最小距離 mm 812182530 車門本體通常是由外板總成和內(nèi) 板總成 經(jīng)過涂膠 包邊 焊接 膠合固化 等工藝裝配而成 這樣不但可以提 高車門的強(qiáng)度 而且還可以獲得較高的精度 在生產(chǎn)過程中 車門外板 車門 內(nèi)板和各種加強(qiáng)板首先由各種不同厚度的薄鋼板 沖壓成形 然后車門外板和車 門內(nèi)板分別與各種加強(qiáng)板焊接裝配而成外板總成和 內(nèi)板總成 其中外板總成一 般由外板和外板加強(qiáng)板等零件焊接而成 內(nèi)板總成一 般由內(nèi)板 內(nèi)板加強(qiáng)板 門鎖加強(qiáng)板 鉸鏈加強(qiáng)板 玻璃導(dǎo)軌 防撞梁等零件焊 接而成 表 2 2 焊接結(jié)構(gòu)鋼時(shí)的點(diǎn)距 一個(gè)焊件的厚度 mm 12346 焊二層板的最小點(diǎn)距 mm 1525304060 2 6 焊裝夾具的組成 汽車焊接夾具通常由夾具地板 定位裝置 夾緊機(jī)構(gòu) 測(cè)量系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)等 五大部分組成 夾具地板 夾具地板是焊接夾具的基礎(chǔ)元件 它的精度直接影響定位機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確性 因此 對(duì)工作平面的平面度和表面粗糙度均有嚴(yán)格的要求 夾具自身測(cè)量裝置的基準(zhǔn)是建 立在夾具地板上 因此在設(shè)計(jì)夾具地板時(shí) 應(yīng)留有足夠的位置來設(shè)立測(cè)量裝置的基 準(zhǔn)槽 以滿足實(shí)際測(cè)量的需要 另外 在不影響定位機(jī)構(gòu)裝配和定位槽建立的情況 下 應(yīng)盡可能采用框架結(jié)構(gòu) 這樣可以節(jié)約材料 減輕夾具自重 這一點(diǎn)對(duì)流水線 上的隨行夾具尤為重要 定位裝置 定位裝置中的零部件通常有固定銷 插銷 擋鐵 V 型塊 以及根據(jù)焊件實(shí)際 形狀確定的定位塊等 1 因焊接夾具使用頻率極高 所以定位元件應(yīng)具有足夠的剛性和硬度 以保證 在更換修整期的精度 2 為便于調(diào)整和更換主要定位元件及使夾具具備柔性的混型功能 定位機(jī)構(gòu)應(yīng) xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 盡可能設(shè)計(jì)成組合可調(diào)式的 3 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) 因汽車結(jié)構(gòu)區(qū)別較大 尤其是重 中 輕 微型車 所以應(yīng)根 據(jù)車型分別指定汽車焊接夾具標(biāo)準(zhǔn) 以適應(yīng)不同車型的需要 4 定位元件可選用厚度為 16mm 18mm 20mm 三種尺寸的鋼板 統(tǒng)一備料 另 外 定位元件的熱處理應(yīng)在夾具調(diào)試合格后進(jìn)行 但應(yīng)準(zhǔn)確記錄更改數(shù)據(jù) 并相應(yīng) 修整夾具資料 使之符合調(diào)試合格狀況 為今后制造提供準(zhǔn)確資料 夾緊機(jī)構(gòu) 汽車焊接夾具的夾緊機(jī)構(gòu)以快速夾緊機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)為主 快速夾緊機(jī)構(gòu) 具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 結(jié)構(gòu)簡單 動(dòng)作迅速 從自由狀態(tài)到夾緊僅需幾秒鐘 符合大批量生產(chǎn)需要 2 快速夾緊器根據(jù)需要可幾個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)在一起使用 達(dá)到二次夾緊或多點(diǎn)夾 緊的目的 另外對(duì)定位精度較低的焊件能實(shí)現(xiàn)夾緊和定位同時(shí)進(jìn)行 消除了專用定 位元件 它還能通過轉(zhuǎn)換其機(jī)構(gòu)組成發(fā)揮更多作用 應(yīng)用范圍較廣 3 配以螺紋調(diào)節(jié)壓塊 可糾正焊件變形 保證焊點(diǎn)搭邊能緊密配合 不產(chǎn)生脫 焊 虛焊現(xiàn)象 提高焊接質(zhì)量 4 同氣缸配套使用 可實(shí)現(xiàn)手動(dòng) 氣動(dòng)混用 保證了流水線正常運(yùn)行 輔助機(jī)構(gòu) 輔助機(jī)構(gòu)在焊接過程中發(fā)揮著重要作用 下面介紹三種常用輔助機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 在夾具地板和夾具支撐中布置如圖 3 所示的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 可使夾具體在平面上做 360 度旋轉(zhuǎn) 為使轉(zhuǎn)動(dòng)靈活輕巧還配備有滾動(dòng)軸承 這樣的系統(tǒng)可解決或克服焊機(jī) 少的缺陷 因?yàn)楫?dāng)焊機(jī)不動(dòng) 電纜長度有限時(shí) 轉(zhuǎn)動(dòng)夾具可使焊點(diǎn)移動(dòng)到焊鉗的工 作區(qū)域進(jìn)行焊接 使焊接工作方便輕松地進(jìn)行 保證焊接質(zhì)量 另外 為保證夾具 在裝夾 拆卸時(shí)能處于穩(wěn)定工況 還應(yīng)設(shè)計(jì)止動(dòng)裝置 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 12 圖 2 3 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)示意圖 2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 如圖 2 4 所示 當(dāng)焊點(diǎn)處于中間位置時(shí) 如果用 X 型焊鉗進(jìn)行點(diǎn)焊 則焊鉗無 法伸進(jìn) 喉深也不夠 難以焊接 若用 C 型焊鉗 如果夾具平放 雖能焊接 但工 人的勞動(dòng)強(qiáng)度大 所以設(shè)計(jì)夾具時(shí) 可將其設(shè)計(jì)成可翻轉(zhuǎn)夾具 使焊件能向兩邊翻 轉(zhuǎn) 90 度 焊件平面處于豎直位置 這樣工人只要將焊槍處于水平位置便可焊接 大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度 在設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)夾具時(shí)需要設(shè)計(jì)止動(dòng)機(jī)構(gòu) 以防止夾具自動(dòng)回復(fù) 原位造成事故 圖 2 4 需翻轉(zhuǎn)焊接總成 3 反作用焊接機(jī)構(gòu) 在微型車和轎車底版部位的焊接總成中 如圖 5 所示的中間位置焊點(diǎn) 是普通 X 型焊和 C 型焊無法焊接的 一般是采用反作用點(diǎn)焊進(jìn)行焊接 在使用反作用點(diǎn)焊 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 時(shí) 夾具中心需配置有反作用焊臂 見圖 2 5 反作用焊臂應(yīng)具有一定的穩(wěn)定性和 剛性 在裝夾焊件和取出焊件時(shí) 反作用焊臂應(yīng)能旋轉(zhuǎn)讓位 圖 2 5 反作用焊臂系統(tǒng) 測(cè)量機(jī)構(gòu) 利用夾具本身設(shè)計(jì)測(cè)量機(jī)構(gòu)是提高夾具設(shè)計(jì)和制造精度的重要措施 在傳統(tǒng)的 夾具設(shè)計(jì)中 夾具合格的標(biāo)準(zhǔn)是利用實(shí)際沖壓件進(jìn)行裝配組合來檢驗(yàn)的 但由于沖 壓件不可能十分準(zhǔn)確 部件總成更有累計(jì)誤差 所以車身焊接總成的精度必然不高 很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求 有不少廠家使用三坐標(biāo)測(cè)量儀進(jìn)行檢驗(yàn) 可它對(duì)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜 的定位元件仍然無法測(cè)量 通過實(shí)踐證明 利用夾具自身測(cè)量機(jī)構(gòu)與三坐標(biāo)測(cè)量儀 配合使用 可大大提高焊接夾具的精度 1 測(cè)量機(jī)構(gòu)組成 1 基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)槽 測(cè)量機(jī)構(gòu)的基準(zhǔn)面為夾具地板的工作表面 基準(zhǔn)槽是 在夾具地板上設(shè)計(jì)兩條相互垂直的十字交叉槽 其結(jié)構(gòu)如圖 2 6 槽子的位置可由 實(shí)際需要確定 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 14 圖 2 6 測(cè)量基準(zhǔn)體系 2 測(cè)量器具 測(cè)量器除常規(guī)量具 三坐標(biāo)測(cè)量儀外 還需設(shè)計(jì)專用量塊和 方箱 如圖 2 7 圖 2 7 測(cè)量示意圖 2 實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的問題 1 定位元件的倒角應(yīng)在測(cè)量 調(diào)試合格后進(jìn)行加工 即保留測(cè)量點(diǎn) 2 測(cè)量器使用要得當(dāng) 防止人為誤差造成的假象 若能使用三坐標(biāo)測(cè)量儀 時(shí) 可進(jìn)行對(duì)比檢查 車身焊裝生產(chǎn)現(xiàn)代化是直接體現(xiàn)了汽車生產(chǎn)制造水平的先進(jìn)性 隨著汽車工業(yè) 的發(fā)展 當(dāng)代汽車 特別是小型轎車發(fā)展速度非?？?汽車性能越來越好 無論是 汽車外表和內(nèi)飾系統(tǒng)要求也越來越崗 生產(chǎn)批量和生產(chǎn)效率增長迅速 市場競爭更 加激烈 因而要求汽車裝焊技術(shù)發(fā)展與之相適應(yīng) 國內(nèi)目前較好水平差距甚遠(yuǎn) 尤 其是車身的焊裝還較落后 必須要求盡快的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)組織集團(tuán)化 管理科學(xué)化 焊 裝夾具專業(yè)化 裝焊生產(chǎn)線機(jī)械化和自動(dòng)化才能保證車身的焊裝質(zhì)量和生產(chǎn)數(shù)量 盡快使我國的汽車生產(chǎn)水平趕上發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平 使我國的汽車工業(yè)與國際市 場接軌 2 7 本章小結(jié) 只要充分建立了車身裝焊夾具的標(biāo)準(zhǔn)件庫與模塊化功能單元庫 在確定了夾具 上載零部件數(shù)與姿態(tài)位置后 編制出一種 設(shè)計(jì)師 軟件 對(duì)夾具組成作定性化與 定量化處理 評(píng)判 關(guān)鍵在于突破實(shí)現(xiàn) 鑒于經(jīng)驗(yàn) 實(shí)例 的推理和鑒于知識(shí)的修改 這類的程序設(shè)計(jì) 即可實(shí)現(xiàn)半智能化或智能化的夾具設(shè)計(jì) xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 第 3 章 夾具的主要設(shè)計(jì)流程及參數(shù) 3 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 圖 3 1 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 16 3 2 一套完整夾具包含的內(nèi)容和主要的定位方式 3 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 3 2 所示 圖 3 2 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 表 3 1 夾具零件的結(jié)構(gòu)圖夾具零件的屬性 組成結(jié)構(gòu)信 息 零件信息屬性值 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 圖示 3 3 基板 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 18 圖 3 3 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 3 4 固定銷和旋轉(zhuǎn)銷 3 33 3 夾具零件目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建庫夾具零件目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建庫 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 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 可極大縮短生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與制造周期 3 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?對(duì)于本套夾具基板只需要加工頂?shù)變擅?寬度不 得大于 2000mm 能夠運(yùn)輸?shù)淖畲髮挾?圖 3 5 3 3 2 L 板及H 腿 L 板是固定在基板或 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 3 6 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 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 20 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 3 7 3 3 3 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 3 8 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 3 3 4 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 3 9 3 3 5 墊片 墊片一般與定位塊配合使用 因?yàn)?UG 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 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 22 圖 3 10 墊片標(biāo)準(zhǔn) 3 3 6 定位銷 定位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 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 圖 3 11 銷與銷座 3 3 7 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 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 24 第 4 章 汽車焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 4 1 焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)總體控制方案 汽車焊裝夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)要經(jīng)歷 3 個(gè)步驟 夾具方案設(shè)計(jì) 夾具元部件 設(shè)計(jì) 夾具組裝與評(píng)價(jià) 圖 4 1 是焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)信息流向與總體控 制方案 圖 4 1 在夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)中 首先必須確定夾具的設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 它與 汽車車身的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致 夾具上全部元件的位置都是直接根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)確定的 根據(jù)作業(yè)高度可初步?jīng)Q定夾具底板的高度 即夾具固定位置的高度 其次繪制出焊 裝工件圖 它包括在此夾具上需要焊裝的沖壓件外形以及要求的焊點(diǎn)位置 以此作 為夾具設(shè)置的基礎(chǔ) 下一步便是夾具位置的合理布置 這也是方案設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵 為此必須根據(jù)制訂的工藝方案 清楚地把握沖壓件的空間形狀 組合關(guān)系 焊裝順 序以及焊點(diǎn)布置 合理規(guī)劃夾具的安放位置和大致結(jié)構(gòu) 以保證能夠方便 迅速 準(zhǔn)確地完成整個(gè)焊裝過程 在夾具元部件設(shè)計(jì)中 根據(jù)夾具設(shè)計(jì)方案中得到的功能需求 檢索夾具資源工 程數(shù)據(jù)庫中已有的定位夾緊元件 并設(shè)計(jì)或外購沒有的定位夾緊元件 最后 進(jìn)行 夾具的組裝 并根據(jù)一定的規(guī)則和算法評(píng)價(jià)選擇最優(yōu)的夾具設(shè)計(jì)方案 繪制出整個(gè) 夾具設(shè)計(jì)的工程圖 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 簡而言之 汽車焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的關(guān)鍵支持技術(shù)應(yīng)重點(diǎn)研究以下內(nèi)容 焊裝夾具定位可靠性設(shè)計(jì)方法 夾具布局方案設(shè)計(jì)可參考以前類似零件焊裝 夾具設(shè)計(jì)方案 但是 值得注意的是 選擇好的定位點(diǎn)的數(shù)量和位置是焊裝夾具設(shè) 計(jì)的關(guān)鍵 由于汽車車身是由薄板焊接而成的 焊裝過程中需要保證其空間定位的 穩(wěn)定性 因此 傳統(tǒng)的六點(diǎn)定位原理不再適用于汽車車身裝焊夾具設(shè)計(jì) 分析車身 沖壓件的特點(diǎn) 焊裝夾具設(shè)計(jì)時(shí)要采用超定位的方法 要考慮主定位和輔助定位 主支撐和輔助支撐等多個(gè)定位點(diǎn)和支撐點(diǎn) 焊裝夾具定位可靠是穩(wěn)健設(shè)計(jì)的保證 焊裝夾具工程數(shù)據(jù)庫的建立 包括夾具資源庫和夾具設(shè)計(jì)算法庫 重點(diǎn)討論 夾具元件數(shù)據(jù)庫 圖形庫以及夾具設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)庫和夾具設(shè)計(jì)算法庫的構(gòu)造方法 焊裝夾具元部件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) 進(jìn)行定位元件和夾緊元件的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研 究 焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方案與綜合評(píng)價(jià) 根據(jù)夾具設(shè)計(jì)方案中得到的功能 需求 搜索夾具工程數(shù)據(jù)庫 這實(shí)際上是夾具設(shè)計(jì)中功能 結(jié)構(gòu)關(guān)系映射 發(fā)現(xiàn)已 有的元部件 進(jìn)行夾具方案設(shè)計(jì) 由于方案可能不止一種 因此應(yīng)對(duì)這些方案進(jìn)行 評(píng)價(jià)以選出最優(yōu)的方案 評(píng)價(jià)包括 定位的確定性 夾具的可制造性 夾具的可裝 配性等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià) 4 2 焊裝夾具定位可靠性設(shè)計(jì)方法 美國汽車工業(yè)的統(tǒng)計(jì)表明 72 的車身制造誤差源于焊裝夾具定位誤差 因此 如何有效地減少和控制定位誤差的影響 對(duì)提高焊裝質(zhì)量至關(guān)重要 汽車焊裝夾具 與通用的機(jī)加工夾具存在顯著的差別 它的加工對(duì)象是薄板柔性件這一特殊的零件 它不僅要滿足精確定位的共性要求 還要充分考慮薄板柔性件的易變形性 以適應(yīng) 于汽車產(chǎn)品的高質(zhì)量要求 4 2 1 N 2 1 定位原理 自由物體在空間有 6 個(gè)自由度 即饒 X Y Z 軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng) 要使其完全固 定 需要加上 6 個(gè)支撐 如在水平面 XOY 平面 內(nèi)布置 3 個(gè)支持點(diǎn) 在一個(gè)垂直面 XOZ 平面 內(nèi)布置 2 個(gè)支撐點(diǎn) 在另一個(gè)垂直面 YOZ 平面 內(nèi)布置 1 個(gè)支撐點(diǎn) 這 稱為 6 點(diǎn)定位法 也就是 3 2 1 定位原理 當(dāng)工件放在平面上 這即是三點(diǎn)支 撐 而用銷軸的支撐都是線支撐 相當(dāng)于二點(diǎn)支撐 球面上的支撐相當(dāng)于一點(diǎn)支撐 汽車車身絕大部分是薄板柔性沖壓件 其焊裝過程 其最主要的尺寸問題是薄 xxxxx RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 26 板件法向上的變形 甚至其自重所引起的變形也不容忽視 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 在其自重作用下可能產(chǎn)生 1 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 N 2 1 定位原 理 要求其第一基準(zhǔn)面上存在多于 3 個(gè)定位點(diǎn) 去限制這一方向上的零件變形 N 2 1 定位原理是適用于薄板柔性件夾具設(shè)計(jì)的定位原理 它要求 工件第一 基準(zhǔn)面上所需的定位點(diǎn)數(shù)為 N N 3 第二 第三基準(zhǔn)面所需的定位點(diǎn)為 2 個(gè)和 1 個(gè) 在第二 第三基準(zhǔn)面上分別需要 2 個(gè)和 1 個(gè)定位點(diǎn)去限制薄板件的剛體運(yùn)動(dòng)是 完全足夠的 因?yàn)閷?shí)際焊裝中夾緊力通常不會(huì)作用在這兩個(gè)基準(zhǔn)面方向上 第二基 準(zhǔn)面上的兩定位點(diǎn)應(yīng)布置在薄板件較長的邊上 這是因?yàn)?一是由于兩定位點(diǎn)間距 盡可能大時(shí) 零件更穩(wěn)定 二是可以更好地彌補(bǔ)零件表面或定位元件的安裝誤差 值得強(qiáng)調(diào)的是 在沖壓件的正反兩側(cè)同時(shí)設(shè)置定位點(diǎn)是絕對(duì)不允許的 因?yàn)檫@種情 況下 甚至極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 4 2 2 夾具定位點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)算法 在 N 2 1 定位原理中 第一基準(zhǔn)面上的定位點(diǎn) N 一般大于 3 但這并不意味 著 N 越大越好 實(shí)際上 N 個(gè)定位點(diǎn)的位置同樣起著很重要的作用 我們采用有限 元分析法確定定位點(diǎn) N 的大小和位置 有限元法是一種求解場問題的數(shù)值方法 其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是變分原理 核心思想是 離散化和分片插值 用網(wǎng)格去逼近所分析的場 目前二維有限元的應(yīng)用已十分成熟 國內(nèi)外都有較多的研究和實(shí)例 并出現(xiàn)了 DEFORM FORGE2 MARC 等商品化軟件 根據(jù)有限元網(wǎng)格劃分的基本原則 為薄板沖壓件劃分合適的有限元網(wǎng)格模型 定位 元件是剛性點(diǎn)接觸 可以限制薄板在接觸點(diǎn)處的一個(gè)或一個(gè)以上自由度 假如第一 基準(zhǔn)面上的定位元件不限制薄板件的剛體運(yùn)動(dòng) 則薄板件可能滑動(dòng) 在不考慮沖壓 導(dǎo)致的薄板件的殘余應(yīng)變和加工硬化的條件下 用靜態(tài)線性有限元分析去找出工件 的變形 確定定位點(diǎn)的數(shù)目和位置 首先必須確定定位點(diǎn)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù) 如式 3 7 所示 式中 x 是一個(gè)表示 N 個(gè)設(shè)計(jì)變量或定位元件位置的向量的不同組合 F x 是用 于優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù) 定義為節(jié)點(diǎn)在薄板表面法向變形的平方和 n 是有限元節(jié)點(diǎn)數(shù) 節(jié)點(diǎn)的變形考慮在方程 F x 里 Wi 是薄板表面上第 i 個(gè)節(jié)點(diǎn)在該處法方向的節(jié)點(diǎn) xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 變形 首先假定初始可行的夾具定位布置 然后基于有限元分析計(jì)算目標(biāo)函數(shù) 最 后由非線性優(yōu)化尋求定位點(diǎn)的最佳數(shù)目和布置形式 具體步驟為 按照有限遠(yuǎn)網(wǎng)格劃分原則將工件進(jìn)行網(wǎng)格劃分 在工件的可行位置按一定的 間隔布滿支撐點(diǎn) 并將支撐點(diǎn)進(jìn)行編號(hào) 1 2 3 N 計(jì)算在重力作用下 F x 的大小 如果 F x 太大 則應(yīng)該調(diào)整支撐點(diǎn)的間隔 使 F x 控制在一定的范圍內(nèi) 依次去掉支撐點(diǎn) 1 2 每次去掉一個(gè)支撐點(diǎn) 計(jì)算在重力作用下 F x 的 大小 比較可得到對(duì)沖壓件影響最小的支撐點(diǎn) 去掉這個(gè)點(diǎn) 則這個(gè)工件的支撐點(diǎn) 減少為 N 1 再在這 N 1 個(gè)點(diǎn)中 依次去掉支撐點(diǎn) 比較找出影響最小的點(diǎn)并去掉 將工 件的支撐點(diǎn)減少為 N 2 不斷重復(fù)上一步驟 直到 F x 引起突變或者 F x 的值達(dá)到不能接受的時(shí)候 此時(shí)工件上的定位點(diǎn)數(shù)目和位置就是最優(yōu)的 圖 3 2 所示是某汽車門框焊接示意圖 按現(xiàn)有的夾具定位夾持進(jìn)行焊接 焊后尺寸波動(dòng)較大 經(jīng)分析增加兩個(gè)夾持點(diǎn) 焊 后尺寸波動(dòng)明顯減小 上面的優(yōu)化計(jì)算過程只考慮了薄板件的重力作用 實(shí)際情況 下有可能還需考慮