【正文】 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(shuō)明書(shū) 1 第 1 章 緒論 課題的來(lái)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(wú)到有，以驚人的速度發(fā)展，寫(xiě)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(wàn)輛的速度增長(zhǎng)?？梢詳嘌?，沒(méi)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(zhǎng)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的動(dòng)向?？梢詳嘌?，沒(méi)有那個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門完全與汽車無(wú)關(guān)。 汽車工業(yè)的發(fā)展無(wú)疑會(huì)促使各行各業(yè)的繁榮興旺，帶動(dòng)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。從汽車開(kāi)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(zhǎng)極，帶動(dòng)一大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在國(guó)家的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)展的過(guò)程中，受到國(guó)家和地方政府的極大關(guān)注，我國(guó)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 300500 多個(gè)具有空間曲面的薄板沖壓。通過(guò)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(guò)程離不開(kāi)裝配夾具和焊裝夾具。 汽車焊裝夾具的設(shè)計(jì) 汽車車身大多是通過(guò)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(guò)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(guò)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。 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(wú)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(lái)，成為一套完整的夾具。 如圖 11 所示。 圖 11 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(guò)整形的平臺(tái)、拉延和壓xxxxxxx本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 彎成型的臺(tái)階，經(jīng)過(guò)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(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。車身焊裝夾具上，板狀定位較多，定位板一般用 AA5 號(hào)鋼板，厚度為 1220mm。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 12 所示。 圖 12 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 厚度以下的 鋼板，貼合間隙不大于 ，每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力一般在 ；對(duì)于 之間的沖壓件，貼合間隙不大于xxxxx： RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 4 每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力在 。 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(guò)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 13 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) 177。5um ，夾具支承面的垂直度達(dá)到 ，平行度高達(dá)。德國(guó) demmeler(戴美樂(lè) ),公司制造的 4m 長(zhǎng)、 2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái)，其等高誤差為 177。 ；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) 177。5um ；瑞士 EROEA 柔性?shī)A具的重復(fù)定位精度高達(dá) 25um。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(chéng)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(shuō)明書(shū) 5 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(guò)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(guò)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(guò)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)： ①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(guó)家 (如美國(guó)、日本、韓國(guó)、歐盟各國(guó) )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(gòu)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。 ②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Φ 12h7?；鶞?zhǔn)銷孔到車線的尺寸公差為177。 ，同一板上的定位銷孔間的尺寸公差為177。 。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(kù)中調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)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(kù)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。 ③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(jiàn)，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 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(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。如圖 21 所示。 圖 21 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。 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(shuō)明書(shū) 7 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。 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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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。 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xxxxx： RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 8 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(lái)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(lái)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(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；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