【正文】 的設計、制造和維修帶來了很大的經(jīng)濟效益。 焊 裝 夾 具 計 算 機 輔 助 設 計 方 案 評 價汽車焊裝夾具計算機輔助設計包括兩個方面的內(nèi)容：一是裝夾方案設計、夾具xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書31元件的選取與布局設計，即從夾具工程數(shù)據(jù)庫中選取相應的夾具元件，對于沒有的元件進行購買或設計制造；二是夾具設計方案分析與評價。這就是對夾具結(jié)構(gòu)最基本“功能”的要求。將其作為相應的搜索關鍵詞，在夾具工程數(shù)據(jù)庫中對所需的結(jié)構(gòu)單元進行搜索，若匹配，則在元件庫中進行搜索，若沒有夾具元件與其功能要求匹配，則進行專用件設計，并將專用件及時添加到元件庫中。汽車焊裝夾具設計分析與評價的目標主要體現(xiàn)為 5 個方面，圖 是可重構(gòu)夾具設計分析評價目標。車身制件是薄板沖壓件，具有在法向上易變形的特征，必須采用在第一基準面上的定位點數(shù)大于 3 的“N21”定位原理，定位效果不僅取決于定位點的數(shù)量，而且取決于定位點的布置形式。其中，焊接作為車門生產(chǎn)中的主要工藝，起著非常重要的作用，而點焊在車門焊接中的應用尤其廣泛。傳統(tǒng)的氣壓驅(qū)動焊鉗及交變電流焊機由于焊接精 度差、焊接不穩(wěn)定等缺點已不能適應新材料的焊接要求。其偏差是 車門制造綜合偏差的主要來源之一，直接影響車門的開合以及外表面整體尺寸 精度。針對車門柔性件裝配特xxxxx：RH06 左車門總成補焊夾具34點，系統(tǒng)分析了車門裝配偏差的來源，并利用主成 分分析法對測量數(shù)據(jù)進行處理以確定偏差來源，從而提出車門偏差一般的診斷 分析方法。對車門總成焊接精度的影響因素進行分析，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)分析焊接總成、包邊總成 及鉸鏈焊接總成中存在的質(zhì)量問題，提出解決方案并對調(diào)試結(jié)果進行驗證。隨著基于柔性薄板特性的裝配偏差分析技術(shù)的 深入研究，很多學者在裝配偏差建模方法上做了一些有效的探索。采用理想零件有限元模型進行焊裝過程 的偏差分析。又進一步將有限元分析與統(tǒng)計分析相結(jié)合， 提出力學偏差仿真模型，研究了零件偏差與裝配偏差之間的關系，并用敏感系數(shù)法克服了有限元分析中直接蒙特卡洛計算量太大的弊端，建立了裝配過程中 偏差敏感系數(shù)矩陣，提高了仿真計算的效率。因此，探討汽車車門裝配 工藝，對提高車門制造水平有很重要的意義。 車門一般都是有車門本體和車門附件組成。xxxxx：RH06 左車門總成補焊夾具36第 6 章 氣 壓 傳 動 氣 缸 選 擇由于此工位全部是電阻電焊，且無強磁場干擾和本身壓臂尺寸，選擇 SMC 公司的 CK1A 系列氣缸。焊裝是汽車制造的四大工藝之一，焊裝生產(chǎn)系統(tǒng)的快速高效建造是汽車制造業(yè)快速響應市場需求的重要條件之一。根據(jù)如下圖和表中 H2 長度、B 長度和打開角度選擇氣缸行程，同時根據(jù) H2 與 B 的比值來選擇缸徑。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 高車門的強度，而且還可以獲得較高的精度。車門類型及功能要求 車門是車身上相對獨立的部件，與車身組成一個有機的xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書35整體。提出了數(shù)字薄板裝配方法，分析了確定性定位和偏差分析，對比了在ＥＡＶＳ中所提供的泰勒 級數(shù)展開和蒙特卡洛兩者偏差分析方法的計算方法和優(yōu)缺點。在蒙特卡洛計算方法的基礎上，提出有限元和隨機數(shù) 的方法，對薄板件裝配誤差進行分析?？紤]了薄板件在焊接裝配中的變形情況，提出了一維偏置梁 單元模型，利用偏置有限元單元分析了一維情況下零件偏差、工具偏差及裝配 順序?qū)ρb配偏差的影響。（二）面向設計的偏差分析。把車門裝配 偏差歸結(jié)為三種：零件沖壓偏差，夾具偏差和焊槍偏差，并分析了各種偏差的 產(chǎn)生原理以及減小偏差的方法。（一）面向制造的偏差分析。隨著中國汽車市場競爭越來越激烈，這迫使汽車制造商生產(chǎn)出性價比高， 類型多樣，質(zhì)量可靠的汽車來滿足消費者的需要，而做到這一點，采用先進的 汽車生產(chǎn)線是關鍵，車門的焊接生產(chǎn)線是整個生產(chǎn)線的一部分，也應該體現(xiàn)現(xiàn) 代汽車生產(chǎn)的要求。目前車門焊接生產(chǎn)線都采用柔性生產(chǎn)線以實現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的自動化，工業(yè)機器人大量應用于車門柔性焊裝線，其使用不僅提高了零部件生產(chǎn)的自動化水平及生產(chǎn)效率，同時使生產(chǎn)更具有柔性，焊接質(zhì)量也得到了保證。xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書33第 5 章 國內(nèi)外研究和工程運用現(xiàn)狀 車 門 焊 裝 技 術(shù) 與 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 車門是汽車白車身結(jié)構(gòu)的重要組成部分，也是形狀復雜、尺寸精度要求高的鋼板沖壓、焊接結(jié)構(gòu)。然后，根據(jù)這個方案選定所需的夾具元件并進行夾具的計算機輔助設計。在上一步功構(gòu)映射所形成的描述夾具結(jié)構(gòu)體的功能裝配圖中，記錄并描述了裝配單元的層次關系、位置關系和連接關系。這樣，結(jié)構(gòu)作為功能的實現(xiàn)形式，就存在著一個由“功能”到“結(jié)構(gòu)”的映射關系。夾具設計過程中，主要根據(jù)零件的焊裝工藝需要，在一定的焊接設備條件下，按照“N21”定位原理對所要焊接的零件進行定位和夾緊，限制工件必要的自由度及保證定位的可靠性和準確性。標準件指那些出現(xiàn)頻率很高，形狀、結(jié)構(gòu)、功能非常典型的零部件或機構(gòu)，如定位銷、支架、檔塊等。若夾緊件與沖壓件接觸部分的傾斜角大于 15176。在保證正常工作的情況下，盡量將其結(jié)構(gòu)簡單化、統(tǒng)一化。夾緊機構(gòu)根據(jù)需要可以采用氣動和手動兩種。)來保證定位板的定位精度，這種方式便于夾具的裝配、調(diào)整和測量，而且在更換新車型時定位塊仍可以以原支架上的定位孔為基準。圖 43xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書29在車身裝焊過程中，若銷的固定位置防礙了工件的裝卸，就必須將銷設計成移動式結(jié)構(gòu)，如在自動化程度不高、手工操作中設計成活動銷，結(jié)構(gòu)簡單、方便；在大批量、自動化生產(chǎn)線上可設計成以氣缸做動力源的移動銷結(jié)構(gòu)。尺寸公差為0~﹣，這樣才能保證工件的孔定位精度。設計者的組合水平是焊接夾具計算機輔助設計的成敗的關鍵，標準化元部件是焊接夾具設計的基礎，兩者互為因果、不可偏費。如果這些約束影響較大，在有限元分析時就必須考慮這些因素。②計算在重力作用下 F(x)的大小，如果 F(x)太大，則應該調(diào)整支撐點的間隔，使 F(x)控制在一定的范圍內(nèi)；③依次去掉支撐點 1,2,…，每次去掉一個支撐點，計算在重力作用下 F(x)的大小，比較可得到對沖壓件影響最小的支撐點。F(x)是用于優(yōu)化的目標函數(shù)，定義為節(jié)點在薄板表面法向變形的平方和。定位元件是剛性點接觸，可以限制薄板在接觸點處的一個或一個以上自由度。我們采用有限元分析法確定定位點 N 的大小和位置。第二基準面上的兩定位點應布置在薄板件較長的邊上，這是因為：一是由于兩定位點間距盡可能大時，零件更穩(wěn)定；二是可以更好地彌補零件表面或定位元件的安裝誤差。有關分析表明，對一塊長寬各 400mm，厚 1mm 的薄板，用“321”原理定位，在其自重作用下可能產(chǎn)生1~3mm 的平均變形。要使其完全固定，需要加上 6 個支撐，如在水平面(XOY 平面)內(nèi)布置 3 個支持點，在一個垂直面(XOZ 平面)內(nèi)布置 2 個支撐點，在另一個垂直面(YOZ 平面)內(nèi)布置 1 個支撐點。根據(jù)夾具設計方案中得到的功能需求，搜索夾具工程數(shù)據(jù)庫，這實際上是夾具設計中功能結(jié)構(gòu)關系映射，發(fā)現(xiàn)已有的元部件，進行夾具方案設計；由于方案可能不止一種，因此應對這些方案進行評價以選出最優(yōu)的方案，評價包括：定位的確定性，夾具的可制造性、夾具的可裝配性等方面進行綜合評價。焊裝夾具定位可靠是穩(wěn)健設計的保證；②焊裝夾具工程數(shù)據(jù)庫的建立。夾具布局方案設計可參考以前類似零件焊裝夾具設計方案。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位置，以此作為夾具設置的基礎；下一步便是夾具位置的合理布置，這也是方案設計中的關鍵，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、組合關系、焊裝順序以及焊點布置，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、準確地完成整個焊裝過程?；鶞输N一般選用圓柱銷，長度一般大于 20mm，直徑為 8mm。定位銷的材料一般選用 45鋼，前部高頻淬火，硬度為 HRC4245，發(fā)黑處理，表面粗糙度要達到 。墊片厚度一般有兩種規(guī)格t= 及 t= 一般而言一組墊片的厚度為 3mm,有四片墊片組成（+++=3mm ） ，寬度配合定位塊的尺寸，寬度分為兩種規(guī)格 16mm 及19mm。材料常常采用 45使用數(shù)控加工，表面發(fā)藍。其高度自 100mm 至 500mm 之間，每個 50mm 劃為 2 類 9 種規(guī)格，已形成標準。對于小夾具或滑臺等可采用 t=3040mm 的鋼板焊接而成，對于總拼接夾具以及頂蓋焊裝夾具，其滑臺及支架可采用矩形方管與鋼板焊接而成。夾具設計中對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、移動銷幾種，其中移動式有旋轉(zhuǎn)、直線移動等種類。這類零件通常做成標準化結(jié)構(gòu)，供設計者根據(jù)需要進行合理選用，可以分為固定式、旋轉(zhuǎn)式兩種。定位銷的安裝與車身零件上孔的位置是相適應的。 本 章 小 結(jié)只要充分建立了車身裝焊夾具的標準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“設計師”軟件，對夾具組成作定性化與定量化處理、評判，關鍵在于突破實現(xiàn)“鑒于經(jīng)驗(實例)的推理和鑒于知識的修改” 這類的程序設計， 即可實現(xiàn)半智能化或智能化的夾具設計。車身焊裝生產(chǎn)現(xiàn)代化是直接體現(xiàn)了汽車生產(chǎn)制造水平的先進性，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，當代汽車，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。槽子的位置可由實際需要確定。有不少廠家使用三坐標測量儀進行檢驗，可它對一些結(jié)構(gòu)復雜的定位元件仍然無法測量。圖 24 需翻轉(zhuǎn)焊接總成3)反作用焊接機構(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，是普通X 型焊和 C 型焊無法焊接的，一般是采用反作用點焊進行焊接。另外，為保證夾具在裝夾、拆卸時能處于穩(wěn)定工況，還應設計止動裝置。④輔助機構(gòu)輔助機構(gòu)在焊接過程中發(fā)揮著重要作用。另外對定位精度較低的焊件能實現(xiàn)夾緊和定位同時進行，消除了專用定位元件。另外，定位元件的熱處理應在夾具調(diào)試合格后進行，但應準確記錄更改數(shù)據(jù)，并相應修整夾具資料，使之符合調(diào)試合格狀況，為今后制造提供準確資料。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，定位機構(gòu)應xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書11盡可能設計成組合可調(diào)式的。夾具自身測量裝置的基準是建立在夾具地板上，因此在設計夾具地板時，應留有足夠的位置來設立測量裝置的基準槽，以滿足實際測量的需要。表 21 焊接結(jié)構(gòu)鋼時焊點中心到板邊的距離xxxxx：RH06 左車門總成補焊夾具10一個焊件厚度/mm 1 2 3 4 6焊點中心到板邊最小距離/mm 8 12 18 25 30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 高車門的強度，而且還可以獲得較高的精度。圖 22 示。以東風小康焊裝線為例：生產(chǎn)綱領：1 萬臺/年工作制度：兩班制，全年工作 244 天，每班工作時間 8 小時。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式裝焊夾具等。（1）手工操作階段隨著汽車的發(fā)明及開始商品化，相應的工裝設備也被需求，由于批量和技術(shù)原因，設備簡陋，主要為手工操作階段。(4)裝焊夾具多為過定位設計、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。盡量少用可拆卸的活動夾具元件。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。 （如焊接變位機） ，保證裝焊質(zhì)量。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)濟性，提高裝配精度和焊接質(zhì)量是車身制造的核心工作。由此可見，汽車焊裝夾具的特點決定了焊裝夾具進行計算機輔助設計的可行性。在夾具設計時，根據(jù)實際尺寸需要在標準庫中調(diào)用標準圖庫即可。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)格設計成系列的標準件。為適應汽車改型快、研制周期短的發(fā)展要求，在進行夾具的具體結(jié)構(gòu)設計時應盡可能采用標準化元件。壓板使焊件的定位基準與定位板緊密接觸，保持焊接過程中焊件位置不發(fā)生變動。支座是夾具的基礎單元，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確性。5um；瑞士 EROEA 柔性夾具的重復定位精度高達 25um。高精度夾具的定位孔距精度高達 177。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。 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。 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，并仍能保持準確的裝配位置與定位基準貼合，此時可以省去夾緊機構(gòu)。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。 如圖 11 所示。而采用焊裝夾具可以精確地對裝配零件進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