【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)計說明書 1 第 1 章 緒論 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、活動范圍最廣泛、運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)品想汽車那樣對人類社會產(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，直至18 世紀(jì)發(fā)明了動力機(jī)械后，才出現(xiàn)了機(jī)動車。 汽車是重要的交通運輸工具，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，其實力足以左右整個國民經(jīng)濟(jì)的動向?？梢詳嘌裕瑳]有那個國民經(jīng)濟(jì)部門完全與汽車無關(guān)。 汽車工業(yè)的發(fā)展無疑會促使各行各業(yè)的繁榮興旺，帶動整個國民經(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)展的黃金時代。那時，汽車已成為社會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。社會對汽車的大量需求，使汽車結(jié)構(gòu) 、性能和制造工藝的改進(jìn)和各項研究蓬勃發(fā)展。 同時，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重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，完成這兩個環(huán)節(jié)的工藝過程離不開裝配夾具和焊裝夾具。 汽車焊裝夾具的設(shè)計 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)計制造是實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 ,同時也是提高勞動生產(chǎn)率、改善勞動條件、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 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、檢測和維修，必須對夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，否則， 無法進(jìn)行測量。車身總裝夾具有 3個裝配基準(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，最后將 3大部分組合起來，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 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、拉延和壓xxxxxxx本科畢業(yè)設(shè)計說明書 3 彎成型的臺階，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各被焊工件進(jìn)行定位，并使其不互相 干涉，在設(shè)計定位元件時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)計時預(yù)沖平臺、翻邊作為定位控制點，總之，對于要求不嚴(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 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 與點焊時加壓方向一致，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，此時可以省去夾緊機(jī)構(gòu)。 焊接通常在兩個工件間進(jìn)行，夾緊點一般都比較多，電阻焊是一種高效焊接工藝，為減少裝卸工人的輔助時間，夾緊應(yīng)采用高效快速裝置和多點聯(lián)動機(jī)構(gòu)。 對于薄板沖壓件，夾緊力作用點應(yīng)作用在支承點上，只有對剛性很好的工作才允許作用在幾個支承點所組成的平面內(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，對于 厚度以下的 鋼板，貼合間隙不大于 ，每個夾緊點的夾緊力一般在 ；對于 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 每個夾緊點的夾緊力在 。 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、三點夾緊橋，可以同時夾緊不同高度的兩個位置的工件。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、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 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，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 柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá) 25um。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級，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，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。 xxxxxxx本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 汽車焊裝夾具計算機(jī)輔助設(shè)計的可行性和趨勢 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。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)具有以下幾個特點： 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)計時應(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，建立一套統(tǒng)一的汽車焊裝線設(shè)計標(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)計時，根據(jù)實際尺寸 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，原標(biāo)準(zhǔn)件仍可繼續(xù)使用。 ③在整個汽車焊裝生產(chǎn)線夾具的設(shè)計中，通用相似零部件的使用非常多，設(shè)計時只需選用若干個通用元部件任意組合成一個獨立的定位夾緊單元，再由若干個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決定了焊裝夾具進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計的可行性。 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 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）減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率，改 善勞動條件，降低產(chǎn)品成本。 xxxxxxx本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 對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)計的首要問題。在裝配時，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，對易損件便于更換。盡量少用可拆卸的活動夾具元件。 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焊、縫焊、 MAG 焊，還有用 CuSi3 焊絲的 MIG 銅釬焊 (尤其對鍍鋅板結(jié)構(gòu) )。 (4)裝焊夾具 多為過定位設(shè)計、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。 焊裝線發(fā)展過程及目前的現(xiàn)狀 焊裝線發(fā)展經(jīng)過四個階段，即手工操作階段、半自動化階段、自動化階段、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，焊裝線的自動化、柔性化程度日益加深，并且有向智能化發(fā)展的趨勢 [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）半自動化階段 技術(shù)的提高和批量的增大，對工裝設(shè)備的要求也隨之提高，為保證生產(chǎn)時間和xxxxx： RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 8 減輕勞動強(qiáng)度，在關(guān)鍵位置及繁重勞動位置采用自動化。 （ 3）自動化階段 對汽車的需求和質(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)入自動化階段。 （ 4）柔性化階段 隨消費者對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)對象不同有小型裝焊夾具、分總成裝焊夾