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)： T7334 指導(dǎo)教師： （論文）摘要汽車(chē)焊裝生產(chǎn)線及焊裝夾具是汽車(chē)車(chē)身生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，它對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)制造水平起著至關(guān)重要的作用，直接影響汽車(chē)生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)使汽車(chē)產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來(lái)越快，汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)越來(lái)越個(gè)性化，對(duì)汽車(chē)焊裝線的需求量巨大，必須自行設(shè)計(jì)適合我國(guó)國(guó)情的汽車(chē)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(chē)；前圍；夾具；設(shè)計(jì)AbstractAs the key equipment for the production of automobile bodywork, the automobile assembly-welding line and welding jig are 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 automobile 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 abilities 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11.1課題的來(lái)源及意義11.2 焊裝夾具國(guó)內(nèi)外研究概況11.3 夾具設(shè)計(jì)的基本理論及方法21.4汽車(chē)焊裝夾具發(fā)展趨勢(shì)31.5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52.1 焊裝夾具的基本概念52.2 焊接夾具的基本作用與要求52.2.1焊裝夾具的基本作用52.2.2 對(duì)焊裝夾具的基本要求62.3 焊裝線發(fā)展過(guò)程及目前的現(xiàn)狀62.4生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)焊裝夾具設(shè)計(jì)的影響72.5投資額度及車(chē)間廠房結(jié)構(gòu)和面積對(duì)車(chē)身裝焊夾具設(shè)計(jì)的影響72.6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(chē)車(chē)身零部件分析及對(duì)夾具的要求103.1汽車(chē)車(chē)身零部件的特點(diǎn)103.2 微型車(chē)前圍焊接夾具設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的主要要求113.2.1 前圍各個(gè)零件的主要定位方式113.2.2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133.2.3裝焊夾具的設(shè)計(jì)精度取決于車(chē)身產(chǎn)品分總成的裝焊精度133.3夾具設(shè)計(jì)中部件的自由度限制原則143.4定位銷(xiāo)、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)154.1 目前焊接夾具的一般設(shè)計(jì)流程154.2一套完整夾具包含的內(nèi)容和主要的定位方式164.2.1 焊裝夾具組成164.3夾具零件目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建庫(kù)194.3.1基板194.3.2 L板及H腿194.3.3 安裝板工藝要求204.3.4 定位塊及壓頭標(biāo)準(zhǔn)214.3.5 夾緊臂214.3.6 墊片224.3.7 定位銷(xiāo)224.3.8 螺釘與基準(zhǔn)銷(xiāo)23第五章 夾具中的結(jié)構(gòu)245.1 手動(dòng)夾緊器四連桿機(jī)構(gòu)10245.2 一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)結(jié)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)245.3 氣動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)及氣缸的選取265.5 焊接拼臺(tái)的管路機(jī)構(gòu)275.5.1 確定拼臺(tái)管道類型275.5.2 氣路原理圖的設(shè)計(jì)275.6前圍夾具的總成圖及工作過(guò)程285.6.1前圍分總成夾具總成圖及工作過(guò)程285.6.2前圍總成焊裝夾具總成圖及工作過(guò)程29結(jié)束語(yǔ)31致謝32參考文獻(xiàn)33第一章 緒論汽車(chē)車(chē)身制造是汽車(chē)制造業(yè)中的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，隨著我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)汽車(chē)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(chē)車(chē)身是經(jīng)過(guò)沖壓、焊接、涂裝、總裝這四個(gè)主要工藝過(guò)程生產(chǎn)出來(lái)的，焊裝作為汽車(chē)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(chē)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(chē)有限公司“東風(fēng)小康車(chē)身焊裝夾具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工程”項(xiàng)目中汽車(chē)微型車(chē)前圍焊裝夾具的設(shè)計(jì)，通過(guò)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(chē)車(chē)身焊裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)展開(kāi)研究。1.1課題的來(lái)源及意義汽車(chē)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有特殊地位和作用，汽車(chē)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(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)水平的重要標(biāo)志。隨著汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，加快了汽車(chē)產(chǎn)品的更新?lián)Q代步伐，汽車(chē)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和制造周期越來(lái)越短。2006年，國(guó)內(nèi)汽車(chē)廠家共推出117款轎車(chē)、SUV和MPV新車(chē)型。增加新車(chē)型沖壓模具和焊接工裝夾具雖必不可少，但汽車(chē)換型最主要的是改造焊接生產(chǎn)線。在汽車(chē)制造業(yè)中，汽車(chē)焊裝夾具在汽車(chē)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(chē)的生產(chǎn)規(guī)模、效率和生產(chǎn)質(zhì)量。車(chē)身焊裝是車(chē)身制造的重要組成部分，它是將已經(jīng)沖壓成形的車(chē)身零件在夾具上定位夾緊后，通過(guò)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(chē)身的過(guò)程。目前，國(guó)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(chē)行業(yè)的日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)又不允許國(guó)內(nèi)的汽車(chē)生產(chǎn)廠家用國(guó)產(chǎn)的裝備進(jìn)行試驗(yàn)，只好成套引進(jìn)，使得國(guó)內(nèi)接裝備生產(chǎn)廠家近年來(lái)與國(guó)外水平的差距越來(lái)越大。國(guó)內(nèi)汽車(chē)焊接生產(chǎn)水平與國(guó)外逐漸接近，而國(guó)內(nèi)焊接裝備制造水平與國(guó)外差距卻逐漸加大，提高我國(guó)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(guó)內(nèi)外研究概況中國(guó)的汽車(chē)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(guó)汽車(chē)制造業(yè)的工藝水平，特別是焊接工裝夾具水平，顯得越來(lái)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(guó)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(guó)眾多的汽車(chē)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(chē)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(lái)越受到限制，其設(shè)計(jì)生產(chǎn)的周期較長(zhǎng)，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(lái)。這種現(xiàn)狀很大程度制約了我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)焊接工藝水平的提高，延長(zhǎng)了新車(chē)型研發(fā)的周期。在世界先進(jìn)國(guó)家的汽車(chē)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。在國(guó)內(nèi)對(duì)焊接夾具的系統(tǒng)研究不夠重視，汽車(chē)焊接夾具的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)更是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。在我國(guó)現(xiàn)有的所有引進(jìn)車(chē)型中, 焊接夾具幾乎無(wú)一例外全部依賴進(jìn)口。焊接夾具開(kāi)發(fā)的滯后狀態(tài)嚴(yán)重制約了我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。這與國(guó)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(kāi)發(fā)重眼前利益, 輕長(zhǎng)遠(yuǎn)打算。我國(guó)不少科研部門(mén)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(yáng)牡機(jī)制造公司、成都飛機(jī)制造公司和一汽、東風(fēng)等國(guó)內(nèi)著名汽車(chē)大集團(tuán)都是其中的佼佼者。由于國(guó)產(chǎn)焊裝起點(diǎn)都不高,批量不大,與西方汽車(chē)大國(guó)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(guó)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(chē)身焊裝線的主流發(fā)展趨勢(shì)。而且在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和汽車(chē)大國(guó),焊裝的研制開(kāi)已形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的新興工業(yè)部門(mén)焊裝的開(kāi)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(chē)車(chē)身車(chē)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(chē)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(chē)焊接夾具是一項(xiàng)利潤(rùn)豐厚的智力型產(chǎn)品,占一個(gè)車(chē)身車(chē)型開(kāi)發(fā)費(fèi)用的1/6左右。按目前國(guó)際上一個(gè)轎車(chē)車(chē)身正常開(kāi)發(fā)費(fèi)用5000-8000萬(wàn)美元計(jì)算,焊接夾具至少占800萬(wàn)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。1.3 夾具設(shè)計(jì)的基本理論及方法經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,在汽車(chē)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(chē)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(chē)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(guò)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](méi)有進(jìn)行可靠的定位而發(fā)生定位不準(zhǔn)的問(wèn)題。要對(duì)薄板柔性件進(jìn)行可靠定位,必須有更為有效的夾具設(shè)計(jì)理論來(lái)支持?！癗-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?！癗-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(N3)對(duì)絕大部分薄板件加工過(guò)程,其最主要的尺寸問(wèn)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(zhǎng)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13mm 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(zhǎng)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(chē)焊裝夾具發(fā)展趨勢(shì)目前，中國(guó)汽車(chē)有市場(chǎng)兩個(gè)特點(diǎn)：一是有很高的增長(zhǎng)率，二是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。汽車(chē)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)越來(lái)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(chē)行業(yè)過(guò)去采用那種大批量單車(chē)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(lái)越多地應(yīng)用在汽車(chē)生產(chǎn)中，概括起來(lái)，目前汽車(chē)焊裝夾具的發(fā)展顯現(xiàn)以下兩方面的特點(diǎn)3：（1）車(chē)身焊接夾具設(shè)計(jì)的智能化趨勢(shì)車(chē)身焊接夾具的設(shè)計(jì)受車(chē)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(zhǎng)，設(shè)計(jì)工作量大，設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜，在一定程度上制約了汽車(chē)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(kù)、實(shí)例知識(shí)庫(kù)、領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)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(chē)型的開(kāi)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)焊接生產(chǎn)中獲得了大量應(yīng)用。隨著機(jī)器人自動(dòng)化成套焊裝系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，我國(guó)汽車(chē)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(chē)有限公司“東風(fēng)小康微型車(chē)”項(xiàng)目微型車(chē)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(guò)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(guò)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(chē)身沖壓件在一定工藝裝備中定形、定位并夾緊，組合成車(chē)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(guò)程稱為裝焊過(guò)程。焊裝過(guò)程中所使用的夾具稱為焊裝夾具 （圖2.1）。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(chē)身制造中的重要環(huán)節(jié)之一，它直接影響車(chē)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(chē)身制造的核心工作。焊裝夾具就是為了保證車(chē)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(chē)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(wèn)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(kāi)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(kāi)敞性的部分，以改善夾具的開(kāi)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(guò)程及目前的現(xiàn)狀焊裝線發(fā)展經(jīng)過(guò)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(chē)的發(fā)明及開(kāi)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(chē)的需求和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，為了滿足這種市場(chǎng)要求，汽車(chē)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(chē)品味要求的不同，多品種小批量的生產(chǎn)越來(lái)越成為汽車(chē)生產(chǎn)的主流，因此對(duì)工裝設(shè)備的柔性要求越來(lái)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(chē)；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(chē)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(chē)車(chē)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(chē)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(chē)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(wàn)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：T21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(lái)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。2.5投資額度及車(chē)間廠房結(jié)構(gòu)和面積對(duì)車(chē)身裝焊夾具設(shè)計(jì)的影響車(chē)身焊接的投資額度及車(chē)間廠房結(jié)構(gòu)和面積是車(chē)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(wèn)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(guò)程中，在三維數(shù)模中，用焊鉗模擬在夾具平臺(tái)上焊接過(guò)程，如圖2.3夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中，焊鉗干涉性模擬。圖2.3 焊鉗干涉性模擬圖微型車(chē)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/mm12346焊點(diǎn)中心到板邊最小距離/mm812182530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)要求的前提下焊點(diǎn)距離盡可能大些，在焊縫長(zhǎng)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(chē)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/mm12346焊二層板的最小點(diǎn)距/mm1525304060圖2.4 微型車(chē)前圍零件焊點(diǎn)分布圖-33-第三章 汽車(chē)車(chē)身零部件分析及對(duì)夾具的要求3.1汽車(chē)車(chē)身零部件的特點(diǎn)汽車(chē)車(chē)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也就是說(shuō)它們大都為薄板件，對(duì)焊接夾具設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，有以下特點(diǎn)7。（1)結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，構(gòu)圖困難汽車(chē)車(chē)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(chē)身的零件通常是經(jīng)過(guò)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(guò)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(chē)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(chē)車(chē)身產(chǎn)品圖以空間三維坐標(biāo)來(lái)標(biāo)注尺寸，為了表示覆蓋件在汽車(chē)上的位置和便于標(biāo)注尺寸，我國(guó)的汽車(chē)車(chē)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)是:前后方向(Y向)以汽車(chē)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(chē)對(duì)稱中心為0，左右不分正負(fù)。3.2 微型車(chē)前圍焊接夾具設(shè)計(jì)制造過(guò)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(xiāo)孔2加緊位置1移動(dòng)銷(xiāo)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(xiāo)孔4移動(dòng)銷(xiāo)孔3夾緊位置3夾緊位置2移動(dòng)銷(xiāo)孔2移動(dòng)銷(xiāo)孔1圖3.2前圍前板圖定位方式加緊位置1定位孔銷(xiāo)1夾緊位置2定位銷(xiāo)孔2夾緊位置7夾緊位置8夾緊位置6定位銷(xiāo)孔6夾緊位置4定位銷(xiāo)孔7定位銷(xiāo)孔5定位銷(xiāo)孔3手動(dòng)銷(xiāo)孔定位銷(xiāo)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(chē)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(chē)前圍總成焊接夾具時(shí)應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。車(chē)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(guò)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(wú)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(chē)身焊裝夾具上,板狀定位較多，定位板一般用Q235 鋼板，厚度為1219mm。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(chē)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3001500N。通過(guò)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(guò)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(chē)身產(chǎn)品分總成的裝焊精度 車(chē)身產(chǎn)品零合件的精度取決于車(chē)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(chē)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(xiāo)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(guò)程，定位銷(xiāo)位置精度要求控制在0.02mm以內(nèi)，定位銷(xiāo)表面淬火處理，硬度HRC 4045。定位型面、底座等位置精度控制在0.02mm，定位板、壓頭厚度不小于19mm，擋塊表面需要熱處理，硬度HRC 4045。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(chē)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(chē)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(xiāo)和定位面的形式，限制其6個(gè)自由度。支承對(duì)薄板來(lái)說(shuō)是必不可少的，可消除由于工件受夾緊力作用而引起的變形。合理的過(guò)定位使零件消除變形和回彈，保證定位更穩(wěn)定。對(duì)于過(guò)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(guò)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(xiāo)、定位塊三維可調(diào)原則微型車(chē)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(chē)身表面的空間形狀及車(chē)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(guò)程中存在沖壓零合件無(wú)法落料的風(fēng)險(xiǎn)，因此，在設(shè)計(jì)前圍總成夾具過(guò)程中，我們要求定位銷(xiāo)、定位塊等定位元件三維可調(diào)，保證在X、Y、Z三個(gè)方向上均可以調(diào)整。通過(guò)增加墊片調(diào)整Y方向。通過(guò)增加墊片調(diào)整X方向。螺母調(diào)節(jié)定位銷(xiāo)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(guò)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(chē)車(chē)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(chē)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(lái)分，車(chē)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(xiāo)座306：定位銷(xiāo)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工作零件夾緊器鏈接零件輔助零件定位快壓塊定位銷(xiāo)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(xiāo)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(zhǎng)度、孔數(shù)、孔距、厚度直徑、長(zhǎng)度(1)工作零件：與車(chē)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(chē)身型面：壓塊夾緊定位面；定位銷(xiāo)定位車(chē)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(xiāo)的安裝與車(chē)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(xiāo)式、兩節(jié)旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)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(guó)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(lái)分，車(chē)身焊接夾具通常由定位塊、壓塊、定位銷(xiāo)、夾緊氣缸、連桿、壓轉(zhuǎn)臂、限位塊、支座、墊片、螺栓、基準(zhǔn)銷(xiāo)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(xiāo)分為固定銷(xiāo)、移動(dòng)銷(xiāo)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(xiāo)、移動(dòng)銷(xiāo)和旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)4.3夾具零件目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建庫(kù)為適應(yīng)汽車(chē)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。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?。?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?。（圖4.4）基板長(zhǎng)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，常用的高度可以劃分為三種規(guī)格50mm、70mm、90mm,（但根據(jù)車(chē)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(guò)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(guò)程中需要使用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)試每個(gè)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)后，通過(guò)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(zhǎng)度墊片主要的有兩種規(guī)格，長(zhǎng)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(xiāo)定位銷(xiāo)是定位車(chē)身部件的重要方式，一般定位銷(xiāo)與白件的孔配合，定位銷(xiāo)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(zhǎng)度一般首先保證伸出工件5-10mm,長(zhǎng)度一般選取為15mm、20mm、25mm三個(gè)系列，盡量選用長(zhǎng)度大于20的長(zhǎng)銷(xiāo)。定位銷(xiāo)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(xiāo)的安裝一般要與銷(xiāo)座配合，銷(xiāo)座的尺寸長(zhǎng)度根據(jù)夾具尺寸的需要，寬度與定位塊類似16mm，19mm。銷(xiāo)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(xiāo)座尺寸或通過(guò)倒角。（圖4.10）防止干涉倒角處理伸出零件9.00mm圖4.10 銷(xiāo)與銷(xiāo)座4.3.8 螺釘與基準(zhǔn)銷(xiāo)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)?；鶞?zhǔn)銷(xiāo)一般選用圓柱銷(xiāo)，長(zhǎng)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊，如圖5.1b 所示為四連桿松開(kāi)狀態(tài)，通常由一限位擋塊來(lái)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(kāi)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，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(kāi)。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(xiāo)結(jié)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最常用的車(chē)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(kāi)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(xiāo)結(jié)構(gòu)及其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖BC2= =103.12為固定值。BC1取決于氣缸的行程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(lái)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(kāi)角度。假定C1AC2=,A、B之間的水平、垂直間距為X 、Y ，則AC2= AC2=-arctan-arctan-arccos=-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(kāi)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(guò)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(kāi)角度。各點(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(guò)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(lái)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(chē)身板件的壓力在500N 左右，現(xiàn)場(chǎng)壓縮空氣壓力：0.40.6MPa,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23 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(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件、國(guó)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(wèn)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)夤埽苑乐癸w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。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(lái)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(kāi)，所有的活動(dòng)銷(xiāo)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(kāi)控制的氣路總數(shù)，也就是回路氣管的組數(shù)。回路組數(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(lái)確定。一般控制閥均采用三位四通手動(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(guó)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(kāi)，所有的活動(dòng)銷(xiāo)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(wú)效；在有夾具打開(kāi)或夾緊的先后順序影響到操作時(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(kāi)始11。5.6前圍夾具的總成圖及工作過(guò)程5.6.1前圍分總成夾具總成圖及工作過(guò)程圖5.4前圍分總成焊裝夾具示意圖工作過(guò)程：（1）將零件1安放在205、207部件上通過(guò)205上的固定銷(xiāo)，207上的手動(dòng)移動(dòng)銷(xiāo)定位后，通過(guò)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(xiāo)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(guò)209、203上的定位孔定位后，通過(guò)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(guò)電阻焊焊鉗將所有焊點(diǎn)焊完，所有部件上氣缸松開(kāi)，將手動(dòng)移動(dòng)銷(xiāo)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(guò)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(guò)程：（1）首先將部件201、202、209、211上的氣動(dòng)移動(dòng)銷(xiāo)頂出，通過(guò)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(guò)部件205、206上的定位銷(xiāo)定位，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(xiāo)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(xiāo)深入零件定位孔，保證零件孔同心。（5）通過(guò)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(xiāo)最后收回同時(shí)卸下零件總成。結(jié)束語(yǔ)本次設(shè)計(jì)主要學(xué)習(xí)了總成裝焊夾具設(shè)計(jì)過(guò)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(chē)生產(chǎn)的工藝過(guò)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(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己對(duì)四年來(lái)學(xué)習(xí)的各門(mén)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?？傊?，通過(guò)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(jué)得是對(duì)個(gè)人綜合能力的培養(yǎng)，這對(duì)今后的工作和學(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(jī)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(kāi)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.2004.112莫澤文，劉正華.柔性焊接夾具的設(shè)計(jì)及制造.汽車(chē)工藝與材料，2009.5.3文廣南.淺議汽車(chē)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(chē)車(chē)身焊裝生產(chǎn)線和焊裝夾具簡(jiǎn)介.2007.15熊曉萍. 汽車(chē)車(chē)身焊接夾具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)淺析. 現(xiàn)代制造工程.2005.16楊握全.汽車(chē)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(chē)車(chē)身焊接夾具的設(shè)計(jì) 新技術(shù)新工藝 2001.88周志強(qiáng). 羅來(lái)軍.汽車(chē)覆蓋件焊裝夾具設(shè)計(jì)參數(shù)庫(kù)的開(kāi)發(fā) 機(jī)械設(shè)計(jì) 2002. 9袁正濤. 焊接夾具M(jìn). 機(jī)械工業(yè)出版社. 1975年6月 10陳衛(wèi)國(guó).汽車(chē)車(chē)身焊裝夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)研究 2007.511呂毅.周華. 汽車(chē)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