【正文】 le directly affect the tempo, and body welding quality, this to the jig designer39。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。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。 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 III 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 is the car will have a direct impact on the quality of the sales of cars, today39。 Automobile body。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(zhǎng)。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。那時(shí)，汽車已成為社會(huì)生活中不可缺少的交通工具。在國(guó)家的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)展的過程中，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。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)。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。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。 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。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。 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)。其中帶補(bǔ)償?shù)穆菪龏A緊器最為常用。另外也可以按照夾緊的型面加工特殊的夾緊頭。5um ，夾具支承面的垂直度達(dá)到 ，平行度高達(dá)。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)。定位板是夾具的核心單元之一，起支撐定位的作用。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。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。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。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。 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。 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。（如焊接變位機(jī)），保證裝焊質(zhì)量。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。盡量少用可拆卸的活動(dòng)夾具元件。 (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。 （ 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(jiǎn)陋，主要為手工操作階段。 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。 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)。圖 22示。 表 21 焊接結(jié)構(gòu)鋼時(shí)焊點(diǎn)中心到板邊的距離 一個(gè)焊件厚度 /mm 1 2 3 4 6 焊點(diǎn)中心到板邊最小距離 /mm 8 12 18 25 30 xxxxx： RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 10 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。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。 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)盡可能設(shè)計(jì)成組合可調(diào)式的。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xxxxxxx本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 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。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。 ④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。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。 圖 24 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。有不少?gòu)S家使用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x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。槽子的位置可由實(shí)際需要確定。 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(zhǎng)迅速，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。 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(kù)與模塊化功能單元庫(kù)，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)。定位銷的安裝與車身零件上孔的位置是相適應(yīng)的。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。 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。對(duì)于小夾具或滑臺(tái)等可采用 t=3040mm 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。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)。材料常常采用 45使用數(shù)控加工，表面發(fā)藍(lán)。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。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(dá)到 ?；鶞?zhǔn)銷一般選用圓柱銷，長(zhǎng)度一般大于 20mm，直徑為 8mm。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。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。焊裝夾具定位可靠是穩(wěn)健設(shè)計(jì)的保證； ②焊裝夾具工程數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。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(kù)，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)。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)。有關(guān)分析表明，對(duì)一塊長(zhǎng)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 1~3mmxxxxx： RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 26 的平均變形。第二基準(zhǔn)面上的兩定位點(diǎn)應(yīng)布置在薄板件較長(zhǎng)的邊上，這是因?yàn)椋阂皇怯捎趦啥ㄎ稽c(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。我們采用有限元分析法確定定位點(diǎn) N的大小和位置。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。 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。 ②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)； ③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)。如果這些約束影響較大，在有限元分析時(shí)就必須考慮這些因素。設(shè)計(jì)者的組合水平是焊 接夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的成敗的關(guān)鍵，標(biāo)準(zhǔn)化元部件是焊接夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，兩者互為因果、不可偏費(fèi)。 ，尺寸公差為 0~﹣ ，這樣才能保證工件的孔定位精度。 圖 43 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(shè)計(jì)成移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，如在自動(dòng)化程度不高、手工操作中設(shè) 計(jì)成活動(dòng)銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便；在大批量、自動(dòng)化生產(chǎn)線上可設(shè)計(jì)成以氣缸做動(dòng)力源的移動(dòng)銷結(jié)構(gòu)。 )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(cè)量，而且在更換新車型時(shí)定位塊仍可以以原支架上的定位孔為基準(zhǔn)。夾緊機(jī)構(gòu)根據(jù)需要可以采用氣動(dòng)和手動(dòng)兩種。在保證正常工作的情況下，盡量將其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、統(tǒng)一化。若夾緊件與沖壓件接觸部分的傾斜角大于 15176。標(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)，如定位銷、支架、檔塊等。 夾具設(shè)計(jì)過程中，主要根據(jù)零件的焊裝工藝需要，在一定的焊接設(shè)備條件下，按照“ N21”定位原理對(duì)所要焊接的零件進(jìn)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(zhǔn)確性。這樣，結(jié)構(gòu)作為功能的實(shí)現(xiàn)形式，就存在著一個(gè)由“功能”到“結(jié)構(gòu)”的映射關(guān)系。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(guān)系、位置關(guān)系和連接關(guān)系。然后，根據(jù)這個(gè)方案選定所需的夾具元件并進(jìn)行夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。xxxxxxx本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 33 第 5 章 國(guó)內(nèi)外研究和工程運(yùn)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(fù)雜、尺寸精度要求高的鋼板沖壓、焊接結(jié)構(gòu)。目前車門焊接生產(chǎn)線都采用柔性生產(chǎn)線以實(shí)現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的自動(dòng)化，工業(yè)機(jī)器人大量應(yīng)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(dòng)化水平及生產(chǎn)效率，同時(shí)使生產(chǎn)更具有柔性，焊接質(zhì)量也得到了保證。 隨著中國(guó)汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，這迫使汽車制造商生產(chǎn)出性價(jià)比高， 類型多樣，質(zhì)量可靠的汽車來滿足消費(fèi)者的需要，而做到這一點(diǎn)，采用先進(jìn)的 汽車生產(chǎn)線是關(guān)鍵，車門的焊接生產(chǎn)線是整個(gè)生產(chǎn)線的一部分，也應(yīng)該體現(xiàn)現(xiàn) 代汽車生產(chǎn)的要求。 （一）面向制造的偏差分析。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。 （二）面向設(shè)計(jì)的偏差分析。考慮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。在蒙特卡洛計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，提出有限元和隨機(jī)數(shù) 的方法，對(duì)薄板件裝配誤差進(jìn)行分析。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(duì)比了在ＥＡＶＳ中所提供的泰勒 級(jí)數(shù)展開和蒙特卡洛兩者偏差分析方法的計(jì)算方法和優(yōu)缺點(diǎn)。 車門類型及功能要求 車門是車身上相對(duì)獨(dú)立的部件，與車身 組成一個(gè)有機(jī)的整體。 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。根據(jù)如下圖和表中 H2 長(zhǎng)度、 B 長(zhǎng)度和打開角度選擇氣缸行程，同時(shí)根據(jù) H2 與 B的比值來選擇缸徑。過去，國(guó)內(nèi)汽車焊裝夾具多采用傳統(tǒng)的手工方法進(jìn)行設(shè)計(jì)效率低，周期長(zhǎng)，隨著敏捷制造、柔性生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的逐步實(shí)施和采用，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已不能滿足先進(jìn)焊接生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的