【正文】 械后，才出現(xiàn)了機(jī)動(dòng)車(chē)。 汽車(chē)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。社會(huì)對(duì)汽車(chē)的大量需求，使汽車(chē)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。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(chē)體。汽車(chē)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。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。車(chē)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。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。 如圖 12 所示。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(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 4 每個(gè)夾緊點(diǎn)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(duì)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?xún)?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(jì)說(shuō)明書(shū) 5 汽車(chē)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(chē) 焊裝夾具有 5 大類(lèi) 200 多種，通常由支座、定位板、壓板、銷(xiāo)軸、夾緊器及限位塊等組成。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(chē)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。 汽車(chē)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(chē)焊裝線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系具有重要的意義。 ，同一板上的定位銷(xiāo)孔間的尺寸公差為177。老線改造時(shí)，原標(biāo)準(zhǔn)件仍可繼續(xù)使用。焊裝過(guò)程中所使用的夾具稱(chēng)為焊裝夾具。 焊裝夾具的基本作用 （ 1）給車(chē)身的部件定位、夾緊，保證裝配精度。 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。 （ 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。 (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。 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。 （ 3）自動(dòng)化階段 對(duì)汽車(chē)的需求和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，為了滿(mǎn)足這種市場(chǎng)要求，汽車(chē)生產(chǎn)進(jìn)入自動(dòng)化階段。只有做到 上述內(nèi)容 ，才能對(duì)焊接夾具進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì) ，才能設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足工藝要求的裝焊夾具，才能保證車(chē)身 整體骨骼精度及各項(xiàng)功能 。因此，我們?cè)趯?duì)夾具設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)來(lái)設(shè)計(jì)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(shí)的點(diǎn)距 一個(gè)焊件的厚度 /mm 1 2 3 4 6 焊二層板的最小點(diǎn)距 /mm 15 25 30 40 60 汽車(chē)焊接夾具通常由夾具地板、定位裝置、夾緊機(jī)構(gòu)、測(cè)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(xiāo)、插銷(xiāo)、擋鐵、 V型塊，以及根據(jù)焊件實(shí)際形狀確定的定位塊等。因汽車(chē)結(jié)構(gòu)區(qū)別較大，尤其是重、中、輕、微型車(chē)，所以應(yīng)根據(jù)車(chē)型分別指定汽車(chē)焊接夾具標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)不同車(chē)型的需要?？焖賷A緊機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)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(diǎn)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(dòng)靈活輕巧還配備有滾動(dòng)軸承）。所以設(shè)計(jì)夾具時(shí)，可將其設(shè)計(jì)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(dòng)強(qiáng)度。 圖 25 反作用焊臂系統(tǒng) xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 ⑤測(cè)量機(jī)構(gòu) 利用夾具本身設(shè)計(jì)測(cè)量機(jī)構(gòu)是提高夾具設(shè)計(jì)和制造精度的重要措施。 （ 1）基準(zhǔn) 面和基準(zhǔn)槽。測(cè)量器除常規(guī)量具、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x外，還需設(shè)計(jì)專(zhuān)用量塊和方箱 （如圖 27） 圖 27 測(cè)量示意圖 xxxxx： RH06 左車(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 14 （ 1）定位元件的倒角應(yīng)在測(cè)量、調(diào)試合格后進(jìn)行加工，即保留測(cè)量點(diǎn)； （ 2）測(cè)量器使用要得當(dāng)，防止人為誤差造成的假象。國(guó)內(nèi)目前較好水平差距甚遠(yuǎn)，尤其是車(chē)身的焊裝還較落后，必須要求盡快的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)組織集團(tuán)化，管理科學(xué)化，焊裝夾具專(zhuān)業(yè)化，裝焊生產(chǎn)線機(jī)械化和自動(dòng)化才能保證車(chē)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(jì)說(shuō)明書(shū) 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(xiāo) 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(xiāo) L 型、 U 型 L 型、 U 型 圓形、菱形 工作行程、缸徑 鉸支點(diǎn)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(zhǎng)度、孔數(shù)、孔距、厚度 直徑、長(zhǎng)度 (1)工作零件：與車(chē)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(shí)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(jì)要求不同，可以分為一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)式、兩節(jié)旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)式和手動(dòng)四連桿式三種。 xxxxx： RH06 左車(chē)門(mén)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(guó)標(biāo)件和按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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。對(duì)于本套夾具基板只需要加工頂?shù)變擅妫瑢挾炔坏么笥?20xxmm，能夠運(yùn)輸?shù)淖畲髮挾?。為了方便氣缸的擺動(dòng)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(jì)說(shuō)明書(shū) 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(jí)夾緊臂時(shí)，第一級(jí)氣缸直徑為 63mm,第二級(jí)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(shí)，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(xiāo)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(xiāo)座尺寸或通過(guò)倒角。圖 41 是焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(píng)價(jià)選擇最優(yōu)的夾具設(shè)計(jì)方案，繪制出整個(gè)夾具設(shè)計(jì)的工程圖。由于汽車(chē)車(chē)身是由薄板焊接而成的，焊裝過(guò)程中需要保證其空間定位 的穩(wěn)定性，因此，傳統(tǒng)的六點(diǎn)定位原理不再適用于汽車(chē)車(chē)身裝焊夾具設(shè)計(jì)。重點(diǎn)討論夾具元件數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形庫(kù)以及夾具設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)和夾具設(shè)計(jì)算法庫(kù)的構(gòu)造方法； ③焊裝夾具元部件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。汽車(chē)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(duì)象是薄板柔性件這一特殊的零件，它不僅要滿(mǎn)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(chē)產(chǎn)品的高質(zhì)量要求。當(dāng)工件放在平面上，這即是三點(diǎn)支撐；而用銷(xiāo)軸的支撐都是線支撐，相當(dāng)于二點(diǎn)支撐，球面上的支撐相當(dāng)于一點(diǎn)支撐?！?N21”定位原理是適用于薄板柔性件夾具設(shè)計(jì)的定位原理，它要求：工件第一基準(zhǔn)面上所需的定位點(diǎn)數(shù)為 N(N≥ 3)，第二、第三基準(zhǔn)面所需的定位點(diǎn)為 2 個(gè)和 1 個(gè)。 夾具定位點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)算法 在“ N21”定位原理中，第一基準(zhǔn)面上的定位點(diǎn) 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(guó)內(nèi)外都有較多的研究和實(shí)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(gè)節(jié)點(diǎn)在該處法方向的節(jié)點(diǎn)變形。圖 所示是某汽車(chē)門(mén)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(dòng)較大，經(jīng)分析增加兩個(gè)夾持點(diǎn)，焊后尺寸波動(dòng)明顯減小。焊裝夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)大部分工作是將標(biāo)準(zhǔn)化元件重新組合的過(guò)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(tái)、工作臺(tái)支架等抽出來(lái)，預(yù)先設(shè)計(jì)成通用的標(biāo)準(zhǔn)化系列元部件，在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)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(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 28 夾具。 定位元件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) 由于汽車(chē)裝焊過(guò)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(xiāo)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(jì)，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(gè)或兩個(gè)以上位置需要定位時(shí)，為便于裝配時(shí)的調(diào)整，考慮將定位板設(shè)計(jì)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(lái)保證夾緊件的工作 精度。 xxxxx： RH06 左車(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 30 圖 44 標(biāo)準(zhǔn)化工作為夾具的設(shè)計(jì)、制造和維修帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益。 汽車(chē)焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是裝夾方案設(shè)計(jì)、夾具元件的選取與布局設(shè)計(jì)，即從夾具工程數(shù)據(jù)庫(kù)中選取相應(yīng)的夾具元件，對(duì)于沒(méi)有的元件進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)或設(shè)計(jì)制造；二是夾具設(shè)計(jì)方案分析與評(píng)價(jià)。這就是對(duì)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(kù)中對(duì)所需的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行搜索，若匹配，則在元件庫(kù)中進(jìn)行搜索，若沒(méi)有夾具元件與其功能要求匹配，則 進(jìn)行專(zhuān)用件設(shè)計(jì)，并將專(zhuān)用件及時(shí)添加到元件庫(kù)中。 汽車(chē)焊裝夾具設(shè)計(jì)分析與評(píng)價(jià)的目標(biāo)主要體現(xiàn)為 5 個(gè)方面，圖 是可重構(gòu)夾具設(shè)計(jì)分析評(píng)價(jià)目標(biāo)。車(chē)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(diǎn)數(shù)大于 3 的“ N21”定位原理，定位效果不僅取決于定位點(diǎn)的數(shù)量，而且取決于定位點(diǎn)的布置形式。其中，焊接作為車(chē)門(mén)生產(chǎn)中的主要工藝，起著非常重要的作用，而點(diǎn)焊在車(chē)門(mén)焊接中的應(yīng)用尤其廣泛。傳統(tǒng)的氣壓驅(qū)動(dòng)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(diǎn)已不能適應(yīng)新材料的焊接要求。其偏差是 車(chē)門(mén)制造綜合偏差的主要來(lái)源之一，直接影響車(chē)門(mén)的開(kāi)合以及外表面整體尺寸 精度。針對(duì)車(chē)門(mén)柔性件裝配特點(diǎn)，系統(tǒng)分析了車(chē)門(mén)裝配偏差的來(lái)源，并利用主成 分分析法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以確定xxxxx： RH06 左車(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 34 偏差來(lái)源，從而提出車(chē)門(mén)偏差一般的診斷 分析方法 。對(duì)車(chē)門(mén)總成焊接精度的影響因素進(jìn)行分析，根據(jù)檢測(cè)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(wèn)題，提出解決方案并對(duì)調(diào)試結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)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(guò)程 的偏差分析 。又進(jìn)一步將有限元分析與統(tǒng)計(jì)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(jì)算量太大的弊端，建立了裝配過(guò)程中 偏差敏感系數(shù)矩陣，提高了仿真計(jì)算的效率。因此，探討汽車(chē)車(chē)門(mén)裝配 工藝，對(duì)提高車(chē)門(mén)制造水平有很重要的意義。 車(chē)門(mén)一般都是有車(chē)門(mén)本體和車(chē)門(mén)附件組成。 xxxxx： RH06 左車(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 36 第 6 章 氣壓傳動(dòng) 由于此工位全部是電阻電焊，且無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)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(chē)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(chē)制造業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的重要條件之一。 汽車(chē)焊接夾具的設(shè)計(jì)成功 ,提高了焊接的焊接 精度和焊接的可靠性 ,為汽車(chē)制造業(yè)打下了良好的 基礎(chǔ)。一般而 言 , 每個(gè)工件 , 可以先按一般夾具中剛體定位原則 設(shè)置定位點(diǎn) (定位點(diǎn)可以用夾具上的定位元件來(lái)實(shí) 現(xiàn) , 也可以用與它搭接的另外工件上的搭接面來(lái)實(shí) 現(xiàn) ), 如果是主要工件 , 這樣設(shè)置出來(lái)用夾具上的定 位元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的定位點(diǎn)就是夾具的主要定位點(diǎn)。 這樣做至少有兩個(gè)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(guò)調(diào)整輔助定位元件 , 滿(mǎn)