【正文】 ignment of the design of automobile’s front door inner panel weldinginstallation, I researched the vehicle structure and assembly characteristics, and established weldinginstallation production system’s process. According to the principle of designing automobile and the method of controlling welding assembling accuracy , automobile’s front door inner panel weldinginstallation was systematically designed . After analyzing the welding process of door inner plate, designing substrate, install board ,connection board, positioning original, clamping institution , rotating mechanism, I choosed the appropriate cylinder、 L board 、 cylindrical pin and diamond pin. Positioned by pits and bosses on the parts stamped by their own and clamped by pneumatic clamping mechanism， the designs of welding assembling fixture of windows reinforcing plate、impactproof stem、 automobile inner door panel were pleted. Key Words： Inner Door 。針對(duì)轎車(chē)前車(chē)門(mén)內(nèi)板焊裝夾具的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，研究了車(chē)門(mén)的結(jié)構(gòu)和裝配特點(diǎn)，制定了焊裝生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程。 本科學(xué)生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 轎車(chē)前門(mén)內(nèi)板焊裝夾具設(shè)計(jì) 系部名稱(chēng)： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)： 教授 The Graduation Design for Bachelor39。 以車(chē)門(mén)為例，車(chē)門(mén)內(nèi)板的焊裝質(zhì)量更直接地影響整個(gè)車(chē)身的裝配精度，這只能用合格的焊裝夾具來(lái)解決。 利用零件本身沖壓出來(lái)的凸臺(tái)和凹坑進(jìn)行定位，氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊， 完成了門(mén)窗加強(qiáng)板、防撞桿、車(chē)門(mén)內(nèi)板三個(gè)件焊裝夾具的總體設(shè)計(jì)。 Clamping Institution。因裝夾是在焊裝夾具上完成的，所以?shī)A具在整個(gè)焊接流程中起著重要作用。合理的設(shè)計(jì)焊裝夾具是保證焊接質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低車(chē)身制造成本的根本途徑。總而言之，汽車(chē)裝焊夾具在汽車(chē)制造技術(shù)中處著舉足輕重的地位，因此設(shè)計(jì)出合理而先進(jìn)的焊裝夾具對(duì)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展有著實(shí)際的意義。但由于我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)起步較晚，集團(tuán)化程度不高，其產(chǎn)量，質(zhì)量與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大的差距，因此面臨著國(guó)際汽車(chē)發(fā) 展浪潮的機(jī)遇和壓力。尤其是汽車(chē)裝焊工藝方面自動(dòng)化程度很低，專(zhuān)業(yè)人才緊缺。通過(guò)裝焊、鉚接和機(jī)械聯(lián)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。其中夾具的定位部分需用車(chē)身產(chǎn)品的 CAD 數(shù)模進(jìn)行數(shù)控加工，使沖壓件在裝配時(shí)很好地與夾具定位面相吻合，以利于焊后的車(chē)身符合主模型。在焊裝過(guò)程中，由于薄板剛性差、易變形，為了保證零部件之間正確的相對(duì)位置和焊接間隙，必須通過(guò)焊裝夾具將其固定。在夾具使用過(guò)程中，如果發(fā)生偏移，磨損等現(xiàn)象，將導(dǎo)致零部件扭曲變形，出現(xiàn)定位偏差，引起焊接間隙的變動(dòng)，最終導(dǎo)致裝配尺寸誤差和構(gòu)件受力狀態(tài)的惡化，直接影響到白車(chē)身的質(zhì)量。軟件包括安裝調(diào)試手冊(cè)、調(diào)整圖等；如果按照設(shè)計(jì)流程來(lái)分，又可以分為概念設(shè)計(jì)階段、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)優(yōu)化設(shè)計(jì)階段。目前，在汽車(chē)制造業(yè)中，車(chē)身制造質(zhì)量最好的是日本，其次是德國(guó)和美國(guó)，與他們相比，我國(guó)在這方面存在著較大差距，而工裝設(shè)計(jì)制造水平不高是其中重要的原因。 4 第 2 章 汽車(chē)車(chē)身焊裝技術(shù) 白車(chē)身的概念 車(chē)身是轎車(chē)的最大總成（各種車(chē)型車(chē)身占的比例不同），重量和制造成本約 占整車(chē)的 40％～ 60％ 。 圖 車(chē)身裝配的多層次體 系機(jī)構(gòu) 白車(chē)身（ BodyinWhite）的制造涉及薄板沖壓成形、自動(dòng)裝配、焊接及檢測(cè)多個(gè)領(lǐng)域，其制造質(zhì)量顯著影響到整車(chē)的性能，并直接關(guān)系到汽車(chē)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，所以在很大程度上代表了一個(gè)國(guó)家的制造水平。我國(guó)汽車(chē)工業(yè)隨著多年發(fā)展已形成相當(dāng)規(guī)模，但與世界先進(jìn)水平還有很大差距。但從整體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)裝備制造水平尚不能滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的需要，因?yàn)檫@種狀況使很多關(guān)鍵技術(shù)過(guò)分依賴(lài)國(guó)外，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中不可避免地被定位于低端，掌握不了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。在大規(guī)模生產(chǎn)階段，尺寸變化的主要原因是工藝過(guò)程的變化，最經(jīng)常出現(xiàn)的尺寸變化是均零件干涉 模具修磨 沖壓參數(shù) 工件回彈 定位因素 焊接次序 材料性能 焊接規(guī)程 定位元件磨損 夾具設(shè)計(jì)不合理 定位單元失效 夾緊力影響 運(yùn)輸 勞動(dòng)態(tài)度 熟練程度 沖壓尺寸偏差 焊接變形 夾具影響 操作者的影響 白車(chē)身尺寸偏差 6 值變動(dòng)，不規(guī)則跳動(dòng)及方差的變化，或三者的組合。 綜上所述，車(chē)身制造偏差控制 基本上可分為生產(chǎn)啟動(dòng)階段和生產(chǎn)過(guò)程的偏差控制。 車(chē)身結(jié)構(gòu)主要包括：車(chē)身殼體、車(chē)門(mén)、車(chē)窗、車(chē)前板 制件、車(chē)身內(nèi)外裝飾件和車(chē)身附件、座椅以及通風(fēng)、暖氣、冷氣、空氣調(diào)節(jié)裝置等等。車(chē)門(mén)通過(guò)鉸鏈安裝在車(chē)身殼體上，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，是保證車(chē)身的使用性能的重要部件。在現(xiàn)代汽車(chē)上常常裝有無(wú)線電收放機(jī)和桿式天線，在有的汽車(chē)車(chē)身上還裝有無(wú)線電話(huà)機(jī)、電視機(jī)或加熱食品的微小爐和小型電冰箱等附屬設(shè)備。 如圖 是焊裝夾具工藝設(shè)計(jì)流程 。樣車(chē)拆解過(guò)程中，根據(jù)焊點(diǎn)數(shù)量，由節(jié)拍計(jì)算工位數(shù)量。從焊接工作內(nèi)容上，原則上點(diǎn)焊與弧焊應(yīng)分別在不同工位上進(jìn)行，除非弧焊或點(diǎn)焊工作量小，并應(yīng)在夾具方案設(shè)計(jì)書(shū)中提出弧焊防護(hù)裝置。 焊鉗的選型 焊點(diǎn)分組工作完成后即可進(jìn)行焊鉗選型，確定焊點(diǎn)組的數(shù)量即焊鉗的最小數(shù)量，根據(jù)工件的形狀及尺寸確定焊鉗的形式（ C 型 ,X 型）及喉深、開(kāi)檔、行程、電極形狀，焊鉗的吊掛形式（橫吊、縱吊、轉(zhuǎn)環(huán)）根據(jù)焊點(diǎn)位置和操作位置確定。焊鉗選型時(shí)，喉深與喉寬除考慮焊接部位外，還應(yīng)對(duì)周?chē)缮嫖?、可預(yù)見(jiàn)的夾具干涉及焊鉗本身的 9 吊環(huán)、氣缸、轉(zhuǎn)盤(pán)等進(jìn)行考慮。工藝卡還要對(duì)每一動(dòng)作計(jì)算時(shí)間，以驗(yàn)證是否滿(mǎn)足節(jié)拍要求。要充分考慮混線生產(chǎn)的可能性，在夾具設(shè) 計(jì)任務(wù)書(shū)和工藝設(shè)備選型上盡可能柔性化。按照工藝流程在線旁布置小件的模式，從節(jié)約成本的角度看是不可取的。 車(chē)身焊裝夾具的結(jié)構(gòu)、定位及夾緊的特點(diǎn) 車(chē)身焊裝夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 車(chē)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(cè)和維修，必須對(duì)夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，否則，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。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)。定位塊按坐標(biāo)標(biāo)注尺寸，不注公差。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 ，貼合間隙不大于 ，每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力一般在 300750N 范圍內(nèi)；對(duì)于 之間的沖壓件，貼合間隙不大于 ,每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力在 5003000N 范圍內(nèi)。為控制車(chē)身焊接變形，焊接夾具定位件結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮方便調(diào)整車(chē)身焊接變形和焊接后收縮量的變化。值得注意的是，車(chē)身匹配的相關(guān)零件接一般不希望也不允許有較大的強(qiáng)制變形。5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到 ， 平行度高達(dá) 。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用 CAD 技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶(hù)使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶(hù)用三維實(shí)體組裝夾具。而汽車(chē)車(chē)身的制造尺寸偏差直接影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量，根據(jù)世界汽車(chē)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)走勢(shì)的夾具和制造技術(shù)的進(jìn)步。 12 第 3章 車(chē)門(mén)內(nèi)板焊接設(shè)備 電阻焊的分類(lèi) 電阻焊又稱(chēng)接觸焊，是汽車(chē)裝焊工藝中最主要的焊接方法之一，尤其是汽車(chē)車(chē)身、廂體、輪圈等焊接采用最多，如一輛轎車(chē)至少 5000 多個(gè)電阻電焊焊點(diǎn)，焊縫長(zhǎng)達(dá) 40m以上。再閉合開(kāi)關(guān) K，接通焊接變壓器，變壓器次級(jí)電流經(jīng)焊機(jī)機(jī)臂、電極，流經(jīng)被焊件。 1 變壓器 2 電極 3 板件 4 熔化核心 圖 點(diǎn) 焊原理圖 圖 點(diǎn)焊過(guò)程循環(huán)圖 （ a）加壓 （ b）通電 （ c）斷電 （ d）退壓 圖 點(diǎn)焊的焊接過(guò)程 縫焊 縫焊又稱(chēng)滾焊，它是 點(diǎn)焊發(fā)展而來(lái)的，就焊點(diǎn)形成的本質(zhì)來(lái)說(shuō)，與點(diǎn)焊基本相同，圖 為縫焊過(guò)程的原理示意圖 。焊點(diǎn)與焊點(diǎn)間的間距，可以按要求進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)相鄰焊點(diǎn)距離很小，熔核相互搭接三分之一時(shí)，則形成強(qiáng)固密封焊縫。 S工件連續(xù)移動(dòng)距離 （ a）縫焊 (b)縫焊焊接循環(huán) 圖 縫焊原理示意圖 對(duì)焊 對(duì)焊是將焊件分別夾緊于左、右兩個(gè)鉗口（電極）內(nèi)；通常左鉗口固定于機(jī)架上的定座板上，右鉗口則固定于可沿機(jī)架臺(tái)面上的導(dǎo)軌左右移動(dòng)的座板上。電阻焊的主要優(yōu)點(diǎn)為： (1)與熔焊方怯比， 電阻焊為內(nèi)部熱源，冶金過(guò)程簡(jiǎn)單 ；且加熱集中，熱影響區(qū)較窄，易于 蕕得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。通用點(diǎn)焊機(jī)焊接速度可達(dá) 60 點(diǎn) ／ min，快速點(diǎn)焊機(jī)可選 600 點(diǎn) /min。 (5)按軟盤(pán)指示，且易于保證氣密。 (2)設(shè)備較復(fù)雜，功率大，投資較多。 (4)點(diǎn)焊與縫焊多采用措接接頭，增加了構(gòu)件的質(zhì)量，焊縫受力時(shí)會(huì)有附加力矩，使承載條件變化，降低了焊接接頭的承載能力。 (1)材料導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性：材料的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性決定熱源強(qiáng)度和熱場(chǎng)的分布，從而決定了焊點(diǎn)的形狀、尺寸、結(jié)晶特點(diǎn)及近縫區(qū)組織變化。例如，焊接耐熱合金，所用焊機(jī)功率并不大，但必須選用高溫 16 硬度高的電極材料和高壓力的焊機(jī)，因而浪費(fèi)了一部分電功率（因通用焊機(jī)的電極壓力與電功率成正比），或限制了可焊件的最大厚度 。點(diǎn)焊、縫焊熱循環(huán)主要特點(diǎn)為加熱迅速（有時(shí)競(jìng)達(dá)到每秒 l 萬(wàn) — 10 萬(wàn)度），冷卻快，最高溫度高（大于熔化溫度），而且高溫停留時(shí)間短， 17 因此材料在這循環(huán)過(guò)程中可能因組織轉(zhuǎn)變不完善或某些成分的分解、擴(kuò)散來(lái)不及完成而出現(xiàn)在一般熱處理中不應(yīng)出現(xiàn)的組織。這些材料焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制工藝過(guò)程有關(guān)參數(shù)，采用較復(fù)雜工藝措施。 低碳鋼的焊接 低碳鋼的焊 接低碳鋼因電阻率比銅大 8～ 10 倍，要求焊機(jī)功率不很大；塑性溫度區(qū)寬，易于獲得應(yīng)有 塑性變形，不需要很高的電極壓力（ F．比輕臺(tái)金低），結(jié)晶溫度 區(qū)窄，高溫塑性良好，線膨脹系數(shù)不很高，因而熱裂紋傾向小，碳元素與微量元素低，無(wú)高熔點(diǎn)氧化物，一般不會(huì)出現(xiàn)淬火組織或夾雜物，因此，點(diǎn)焊、縫焊中不需采用復(fù)雜工藝措施，焊接質(zhì)量良好，但對(duì)冷軋低碳鋼薄板，在用軟規(guī)范點(diǎn)焊時(shí)，會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間加熱使核心周?chē)鸁嵊绊憛^(qū)擴(kuò)大，晶粒長(zhǎng)大及軟化區(qū)變明顯，所以當(dāng)接頭強(qiáng)度要求較高時(shí)，不宜采用過(guò)長(zhǎng)的脈沖時(shí)間加熱。但涂油不能過(guò)厚。 縫焊前定位點(diǎn)焊的規(guī)范小于正式點(diǎn)焊規(guī)范。 低碳鋼板厚度增大時(shí)，困難增多，因?yàn)椋? 18 (1)板厚增大，焊件剛性增大，壓力分流則增加，因而板件間難以貼合良好。 (4)核心金屬熔化量增大，冷卻時(shí)收縮量增加。但功率增大不但使電能消耗量增大，而且可能使焊件與電極表面過(guò)熱，反而限制了電極壓力提高。電阻焊機(jī)除了制造簡(jiǎn)單，成本低，使用方便．工作可靠穩(wěn) 定，維修容易等基本要求之外，還應(yīng)具有： (1)焊機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛性好，不致因加壓而使焊件變形、錯(cuò)位，甚至拉開(kāi)等； (2)焊接回路有良好適應(yīng)性，能滿(mǎn)足零件形狀尺寸的基本要求。各程序間應(yīng)有連鎖裝置及安全措施，以穩(wěn)定焊接質(zhì)量。 固定式點(diǎn)焊機(jī)：固定式點(diǎn)焊機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖 和圖 所示，它主要由一次回路系統(tǒng)（開(kāi)關(guān)，電源調(diào)節(jié)節(jié)裝置，一次線圈），二次回路系統(tǒng)（二次線圈，上下機(jī)臂，上下電極夾，上下電極），加壓系統(tǒng)（氣缸，電磁閥等）和機(jī)體等組成。其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖. （ a） （ b） （ c） （ a） 手動(dòng)式 1夾具 2手動(dòng)焊槍 3工件 （ b） 反作用式 1反作用焊槍 2擋板 3工件 4夾具 （ c） 懸掛式 1焊鉗 2工件 3平衡錘 圖 移動(dòng)式點(diǎn)焊機(jī)示意圖 (1)手動(dòng)式：由于手動(dòng)式焊槍是靠人的力量進(jìn)行加壓，因此點(diǎn)焊壓力小，一般用于薄件、非受力部位焊點(diǎn)或定