【正文】 械后，才出現(xiàn)了機(jī)動車。 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。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。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。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。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。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。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。 如圖 12 所示。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。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。 ；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。 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。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。 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。 ，同一板上的定位銷孔間的尺寸公差為177。老線改造時，原標(biāo)準(zhǔn)件仍可繼續(xù)使用。焊裝過程中所使用的夾具稱為焊裝夾具。 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。 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。 （ 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。 (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。 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。 （ 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。只有做到 上述內(nèi)容 ，才能對焊接夾具進(jìn)行全方位的設(shè)計 ，才能設(shè)計出滿足工藝要求的裝焊夾具，才能保證車身 整體骨骼精度及各項功能 。因此，我們在對夾具設(shè)計時，必須考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)來設(shè)計夾具，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。 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。 表 焊接結(jié)構(gòu)鋼時的點距 一個焊件的厚度 /mm 1 2 3 4 6 焊二層板的最小點距 /mm 15 25 30 40 60 汽車焊接夾具通常由夾具地板、定位裝置、夾緊機(jī)構(gòu)、測量系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)等五大部分組成。 ②定位裝置 定位裝置中的零部件通常有固定銷、插銷、擋鐵、 V型塊，以及根據(jù)焊件實際形狀確定的定位塊等。因汽車結(jié)構(gòu)區(qū)別較大，尤其是重、中、輕、微型車，所以應(yīng)根據(jù)車型分別指定汽車焊接夾具標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)不同車型的需要。快速夾緊機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點： 1)結(jié)構(gòu)簡單、動作迅速，從自由狀態(tài)到 夾緊僅需幾秒鐘，符合大批量生產(chǎn)需要。 3)配以螺紋調(diào)節(jié)壓塊，可糾正焊件變形，保證焊點搭邊能緊密配合，不產(chǎn)生脫焊、虛焊現(xiàn)象，提高焊接質(zhì)量。 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 在夾具地板和夾具支 撐中布置如圖 3 所示的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，可使夾具體在平面上做360 度旋轉(zhuǎn)（為使轉(zhuǎn)動靈活輕巧還配備有滾動軸承）。所以設(shè)計夾具時，可將其設(shè)計成可翻轉(zhuǎn)夾具，使焊件能向兩邊翻轉(zhuǎn) 90 度，焊件平面處于豎直位置，這樣工人只要將焊槍處于水平位置便可焊接，大大降低了勞動強(qiáng)度。 圖 25 反作用焊臂系統(tǒng) xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 ⑤測量機(jī)構(gòu) 利用夾具本身設(shè)計測量機(jī)構(gòu)是提高夾具設(shè)計和制造精度的重要措施。 （ 1）基準(zhǔn) 面和基準(zhǔn)槽。測量器除常規(guī)量具、三坐標(biāo)測量儀外，還需設(shè)計專用量塊和方箱 （如圖 27） 圖 27 測量示意圖 xxxxx： RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 14 （ 1）定位元件的倒角應(yīng)在測量、調(diào)試合格后進(jìn)行加工，即保留測量點； （ 2）測量器使用要得當(dāng)，防止人為誤差造成的假象。國內(nèi)目前較好水平差距甚遠(yuǎn)，尤其是車身的焊裝還較落后，必須要求盡快的實現(xiàn)生產(chǎn)組織集團(tuán)化，管理科學(xué)化，焊裝夾具專業(yè)化，裝焊生產(chǎn)線機(jī)械化和自動化才能保證車身的焊裝質(zhì)量和生產(chǎn)數(shù)量。 圖 32 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 17 表 31 夾具零件的結(jié)構(gòu)圖夾具零件的屬性 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 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 L 型、 U 型 L 型、 U 型 圓形、菱形 工作行程、缸徑 鉸支點距離 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 長度、孔數(shù)、孔距、厚度 直徑、長度 (1)工作零件：與車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，有時還直接確定焊接結(jié)構(gòu)的外形。根據(jù)零件斷面結(jié)構(gòu)及設(shè)計要求不同，可以分為一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷式、兩節(jié)旋轉(zhuǎn)銷式和手動四連桿式三種。 xxxxx： RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 18 圖 33 基板 (4)輔助零件：緊固連接或完成輔助功能的零件，通常是國標(biāo)件和按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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。對于本套夾具基板只需要加工頂?shù)變擅?，寬度不得大?20xxmm，能夠運輸?shù)淖畲髮挾取榱朔奖銡飧椎臄[動以及防止與氣缸碰撞其吊耳處應(yīng)適當(dāng)去除。 圖 38 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 21 夾緊臂 在普通加緊單元中夾緊臂夾緊力不得小于 300N，當(dāng)夾緊單元為雙級夾緊臂時，第一級氣缸直徑為 63mm,第二級汽缸直徑為 50mm,此外，當(dāng)夾緊單元為雙加緊臂且分為支板和夾緊臂時，支板側(cè)汽缸直徑為 63mm，夾緊臂側(cè)氣缸直徑為 50mm。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。銷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座尺寸或通過倒角。圖 41 是焊裝夾具計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)信息流向與總體控制方案。最后，進(jìn)行夾具的組裝，并根據(jù)一定的規(guī)則和算法評價選擇最優(yōu)的夾具設(shè)計方案，繪制出整個夾具設(shè)計的工程圖。由于汽車車身是由薄板焊接而成的，焊裝過程中需要保證其空間定位 的穩(wěn)定性，因此，傳統(tǒng)的六點定位原理不再適用于汽車車身裝焊夾具設(shè)計。重點討論夾具元件數(shù)據(jù)庫、圖形庫以及夾具設(shè)計結(jié)果數(shù)據(jù)庫和夾具設(shè)計算法庫的構(gòu)造方法； ③焊裝夾具元部件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。汽車焊裝夾具與通用的機(jī)加工夾具存在顯著的差別，它的加工對象是薄板柔性件這一特殊的零件，它不僅要滿足精確定位的共性要 求，還要充分考慮薄板柔性件的易變形性，以適應(yīng)于汽車產(chǎn)品的高質(zhì)量要求。當(dāng)工件放在平面上，這即是三點支撐；而用銷軸的支撐都是線支撐，相當(dāng)于二點支撐，球面上的支撐相當(dāng)于一點支撐?！?N21”定位原理是適用于薄板柔性件夾具設(shè)計的定位原理，它要求：工件第一基準(zhǔn)面上所需的定位點數(shù)為 N(N≥ 3)，第二、第三基準(zhǔn)面所需的定位點為 2 個和 1 個。 夾具定位點優(yōu)化設(shè)計算法 在“ N21”定位原理中，第一基準(zhǔn)面上的定位點 N 一般 大于 3，但這并不意味著 N越大越好。目前二維有限元的應(yīng)用已十分成熟，國內(nèi)外都有較多的研究和實例，并出現(xiàn)了 DEFORM、 FORGE MARC 等商品化軟件。在不考慮沖壓導(dǎo)致的薄板件的殘余應(yīng)變和加工硬化的條件下，用靜態(tài)線性有限元分析去找出工件的變形。 Wi是薄板表面上第 i個節(jié)點在該處法方向的節(jié)點變形。圖 所示是某汽車門框焊接示意圖，按現(xiàn)有的夾具定位夾持進(jìn)行焊接，焊后尺寸波動較大，經(jīng)分析增加兩個夾持點，焊后尺寸波動明顯減小。焊裝夾具的計算機(jī)輔助設(shè)計大部分工作是將標(biāo)準(zhǔn)化元件重新組合的過程，也就是將焊接夾具中普遍具有不同功能的元件，如定位塊支架、壓緊塊支架、導(dǎo)向座、工作臺、工作臺支架等抽出來，預(yù)先設(shè)計成通用的標(biāo)準(zhǔn)化系列元部件，在設(shè)計時，設(shè)計者根據(jù)需要調(diào)用這些元部件任意組合構(gòu)成一套xxxxx： RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 28 夾具。 定位元件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計 由于汽車裝焊過程中常用的定位方式是孔定位和型面定位，所以定位元件有定位板和定位銷兩種。如圖。為了使元件的制造和調(diào)整方便，我們常將定位板和本體分別設(shè)計，這減小了定位板尺寸，避免整體靠模銑加工。若沖壓件斷面形狀龐大，同一方向上有兩個或兩個以上位置需要定位時，為便于裝配時的調(diào)整，考慮將定位板設(shè)計成分離式結(jié)構(gòu)。 夾緊件與沖壓件接觸部分的形狀也是由該位置沖壓件的 CAD 數(shù)據(jù)決定。 )和尺寸加工精度來保證夾緊件的工作 精度。 xxxxx： RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 30 圖 44 標(biāo)準(zhǔn)化工作為夾具的設(shè)計、制造和維修帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益。 汽車焊裝夾具計算機(jī)輔助設(shè)計包括兩個方面的內(nèi)容：一是裝夾方案設(shè)計、夾具元件的選取與布局設(shè)計，即從夾具工程數(shù)據(jù)庫中選取相應(yīng)的夾具元件，對于沒有的元件進(jìn)行購買或設(shè)計制造；二是夾具設(shè)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(yīng)的搜索關(guān)鍵詞，在夾具工程數(shù)據(jù)庫中對所需的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行搜索，若匹配，則在元件庫中進(jìn)行搜索，若沒有夾具元件與其功能要求匹配，則 進(jìn)行專用件設(shè)計，并將專用件及時添加到元件庫中。 汽車焊裝夾具設(shè)計分析與評價的目標(biāo)主要體現(xiàn)為 5 個方面，圖 是可重構(gòu)夾具設(shè)計分析評價目標(biāo)。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(zhǔn)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(yīng)用尤其廣泛。傳統(tǒng)的氣壓驅(qū)動焊鉗及交變電流焊機(jī)由于焊接精 度差、焊接不穩(wěn)定等 缺點已不能適應(yīng)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(jìn)行處理以確定xxxxx： RH06 左車門總成補(bǔ)焊夾具 34 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(jìn)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(jìn)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(xué)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(jìn)行焊裝過程 的偏差分析 。又進(jìn)一步將有限元分析與統(tǒng)計分析相結(jié)合， 提出力學(xué)偏差仿真模型，研究了零件偏差與裝配偏差之間的關(guān)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(bǔ)焊夾具 36 第 6 章 氣壓傳動 由于此工位全部是電阻電焊，且無強(qiáng)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(yīng)市場需求的重要條件之一。 汽車焊接夾具的設(shè)計成功 ,提高了焊接的焊接 精度和焊接的可靠性 ,為汽車制造業(yè)打下了良好的 基礎(chǔ)。一般而 言 , 每個工件 , 可以先按一般夾具中剛體定位原則 設(shè)置定位點 (定位點可以用夾具上的定位元件來實 現(xiàn) , 也可以用與它搭接的另外工件上的搭接面來實 現(xiàn) ), 如果是主要工件 , 這樣設(shè)置出來用夾具上的定 位元件來實現(xiàn)的定位點就是夾具的主要定位點。 這樣做至少有兩個好處 : (1) 在工件加工有誤差或夾具 制造有誤差的情況下 , 可通過調(diào)整輔助定位元件 , 滿