【正文】 過(guò)去，國(guó)內(nèi)汽車(chē)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(mǎn)足先進(jìn)焊接生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的要求。 車(chē)門(mén)本體通常是由外板總成和內(nèi) 板總成，經(jīng)過(guò)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(chē)門(mén)的強(qiáng)度，而且還可以獲得較高的精度。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(kāi)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)?？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。把車(chē)門(mén)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。 隨著中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，這迫使汽車(chē)制造商生產(chǎn)出性?xún)r(jià)比高， 類(lèi)型多樣，質(zhì)量可靠的汽車(chē)來(lái)滿(mǎn)足消費(fèi)者的需要，而做到這一點(diǎn)，采用先進(jìn)的 汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)是關(guān)鍵，車(chē)門(mén)的焊接生產(chǎn)線(xiàn)是整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的一部分，也應(yīng)該體現(xiàn)現(xiàn) 代汽車(chē)生產(chǎn)的要求。xxxxxxx本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 33 第 5 章 國(guó)內(nèi)外研究和工程運(yùn)用現(xiàn)狀 車(chē)門(mén)焊裝技術(shù)與發(fā)展現(xiàn)狀 車(chē)門(mén)是汽車(chē)白車(chē)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)。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。 夾具設(shè)計(jì)過(guò)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。若夾緊件與沖壓件接觸部分的傾斜角大于 15176。夾緊機(jī)構(gòu)根據(jù)需要可以采用氣動(dòng)和手動(dòng)兩種。 圖 43 在車(chē)身裝焊過(guò)程中，若銷(xiāo)的固定位置防礙了工件的裝卸，就必須將銷(xiāo)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(xiāo)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便；在大批量、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上可設(shè)計(jì)成以氣缸做動(dòng)力源的移動(dòng)銷(xiāo)結(jié)構(gòu)。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)。 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)。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。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。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)。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)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(guò)程。定位銷(xiāo)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 。材料常常采用 45使用數(shù)控加工，表面發(fā)藍(lán)。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。這類(lèi)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。 本章小結(jié) 只要充分建立了車(chē)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(lèi)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)。槽子的位置可由實(shí)際需要確定。 圖 24 需翻轉(zhuǎn)焊接總成 3)反作用焊接機(jī)構(gòu) 在微型車(chē)和轎車(chē)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(wú)法焊接的，一般是采用反作用點(diǎn)焊進(jìn)行焊接。 ④輔助機(jī)構(gòu) 輔助機(jī)構(gòu)在焊接過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。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(shuō)明書(shū) 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。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(lái)設(shè)立測(cè)量裝置的基準(zhǔn)槽，以滿(mǎn)足實(shí)際測(cè)量的需要。圖 22示。 車(chē)身焊裝夾具種類(lèi)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。 (4)裝焊夾具 多為過(guò)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(guò)壓緊使零件適度變形到位， 起到校正尺寸的功能。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。 圖 21 焊接夾具的基本作用與要求 裝配焊接是車(chē)身制造中的重要環(huán)節(jié)之一，它直接影響車(chē)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(chē)身制造的核心工作。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。在焊裝生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)的設(shè)計(jì)與制造周期。定位板是夾具的核心單元之一，起支撐定位的作用。5um ，夾具支承面的垂直度達(dá)到 ，平行度高達(dá)。其中帶補(bǔ)償?shù)穆菪龏A緊器最為常用。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。因此 ,汽車(chē)車(chē)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。在生產(chǎn)線(xiàn)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)。那時(shí)，汽車(chē)已成為社會(huì)生活中不可缺少的交通工具。目前，全世界有幾億輛汽車(chē)在陸地上行駛，并且一每年幾千萬(wàn)輛的速度增長(zhǎng)。 關(guān)鍵詞：焊接夾具；車(chē)身； 設(shè)計(jì)；方法 xxxxxxx本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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。白車(chē)身的焊接的好壞就至關(guān)重要，這就要依靠汽車(chē)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(xiàn)的節(jié)拍和車(chē)身焊裝質(zhì)量，這就對(duì)夾具的設(shè)計(jì)者的專(zhuān)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(chē)身質(zhì)量。 design?？梢詳嘌裕瑳](méi)有那個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)完全與汽車(chē)無(wú)關(guān)。 汽車(chē)車(chē)身是汽車(chē)的重要組成部分，是整個(gè)汽車(chē)零部件的載體，它的重量和制造成本占整車(chē)的 40%60%，他通常是由 300500 多個(gè)具有空間曲面的薄板沖壓。汽車(chē)焊裝夾具的設(shè)計(jì)制造是實(shí)施車(chē)身焊裝工藝的重要裝備之一。焊接夾具上要分別對(duì)各被焊工件進(jìn)行定位，并使其不互相 干涉，在設(shè)計(jì)定位元件時(shí)要充分利用工件裝配的相互依賴(lài)關(guān)系作為自然的定位支承。 對(duì)于薄板沖壓件，夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)作用在支承點(diǎn)上，只有對(duì)剛性很好的工作才允許作用在幾個(gè)支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)，以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準(zhǔn)。 圖 13 焊接夾具的精度控制 焊接夾具精度標(biāo)準(zhǔn)由設(shè)計(jì)單位制定，其中規(guī)定了底板基準(zhǔn)槽和坐線(xiàn)的形態(tài)和精度要求；定位銷(xiāo)和其他定位支承件的尺寸和形位公差要求，承制單位按要求進(jìn)行檢測(cè)、判斷并進(jìn)行調(diào)整，合格后就固定定位銷(xiāo)。誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。支座和基座、定位板和支座之間采用螺釘聯(lián)接，通過(guò)定位銷(xiāo)保證安裝的位置精度?；鶞?zhǔn)銷(xiāo)孔到車(chē)線(xiàn)的尺寸公差為177。 xxxxx： RH06 左車(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 6 第 2 章 焊接工藝分析在夾具設(shè)計(jì)中影響 焊裝夾具的基本概念 把沖壓件在一定工藝裝備中定形、定位并夾緊，組合成車(chē)身組件、合件、分總成及總成，同時(shí)利用焊接的方法使其形成整體的過(guò)程稱(chēng)為裝焊過(guò)程。 （ 3）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改 善勞動(dòng)條件，降低產(chǎn)品成本。 焊裝工裝的特殊性 (1)被裝焊零件多為鈑金沖壓件 (彈性件 )， 故而零件尺寸的穩(wěn)定性受材質(zhì)與沖壓工藝等因素影響較大。 （ 2）半自動(dòng)化階段 技術(shù)的提高和批量的增大，對(duì)工裝設(shè)備的要求也隨之提高，為保證生產(chǎn)時(shí)間和xxxxx： RH06 左車(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 8 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，在關(guān)鍵位置及繁重勞動(dòng)位置采用自動(dòng)化。 生產(chǎn)節(jié)拍： T＝ 21 分 /臺(tái) （ T=244 天 *2 班 *8 小時(shí) *60分 /10000 輛 *=21） 生產(chǎn)節(jié)拍： T=夾具動(dòng)作時(shí)間 +工作時(shí)間（裝配時(shí)間 +焊接時(shí)間 +搬運(yùn)時(shí)間） 由上述時(shí)間我們不難看出生產(chǎn)綱領(lǐng)決定了生產(chǎn)節(jié)拍，而夾具的自動(dòng)化水 平將很大程度上影響到生產(chǎn)綱領(lǐng)。在生產(chǎn)過(guò)程中，車(chē)門(mén)外板、車(chē)門(mén) 內(nèi)板和各種加強(qiáng)板首先由各種不同厚度的薄鋼板沖壓成形，然后車(chē)門(mén)外板和車(chē) 門(mén)內(nèi)板分別與各種加強(qiáng)板焊接裝配而成外板總成和內(nèi)板總成，其中外 板總成一 般由外板和外板加強(qiáng)板等零件焊接而成；內(nèi)板總成一般由內(nèi)板、內(nèi)板加強(qiáng)板、 門(mén)鎖加強(qiáng)板、鉸鏈加強(qiáng)板、玻璃導(dǎo)軌、防撞梁等零件焊接而成。 3)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。它還能通過(guò)轉(zhuǎn)換其機(jī)構(gòu)組成發(fā)揮更多作用，應(yīng)用范圍較廣。 圖 23 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)示意圖 xxxxx： RH06 左車(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 12 2)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 如圖 24 所示，當(dāng)焊點(diǎn)處于中間位置時(shí)，如果用 X 型焊鉗進(jìn)行點(diǎn)焊，則焊鉗無(wú)法伸進(jìn)，喉深也不夠，難以焊接；若用 C 型焊鉗，如果夾具平放，雖能焊接，但工人 的勞動(dòng)強(qiáng)度大。通過(guò)實(shí)踐證明，利用夾具自身測(cè)量機(jī)構(gòu)與三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x配合使用，可大大提高焊接夾具的精度。因而要求汽車(chē)裝焊技術(shù)發(fā)展與之相適應(yīng)。 (2)夾緊器：實(shí)現(xiàn)夾具的夾緊動(dòng)作，由氣缸或手動(dòng)夾緊器驅(qū)動(dòng)，保證定位元件與薄板 件緊密接觸，同時(shí)保證薄板件在焊接時(shí)位置不會(huì)應(yīng)焊接和裝配受力而發(fā)生變化。 圖 34 固定銷(xiāo)和旋轉(zhuǎn)銷(xiāo) 夾具零件目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建庫(kù) xxxxxxx本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 為適應(yīng)汽車(chē)改型快、研制周期短的發(fā)展要求，在進(jìn)行夾具的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)化元件。 圖 36 工件與基板面尺寸較大時(shí)需要在 L支板與基板之間使用 H腿 xxxxx： RH06 左車(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 20 安裝板工藝要求 安裝板大部份都為非標(biāo)準(zhǔn)件，其本身并不直接定位工件，板的材料一般使用Q235A，依據(jù)合同及技術(shù)協(xié)議其厚度分為 16mm 及 19mm 兩種規(guī)格。長(zhǎng)度墊片主要的有兩種規(guī)格，長(zhǎng)度為 50mm， 25mm。 xxxxx： RH06 左車(chē)門(mén)總成補(bǔ)焊夾具 24 第 4 章 汽車(chē)焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)總體控制方案 汽車(chē)焊裝夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)要經(jīng)歷 3 個(gè)步驟：夾具方案設(shè)計(jì)；夾具元部件設(shè)計(jì)；夾具組裝與評(píng)價(jià)。但是，值得注意的是：選擇好的定位點(diǎn)的數(shù)量和位置是焊裝夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 焊裝夾具定位可靠性設(shè)計(jì)方法 美國(guó)汽車(chē)工業(yè)的統(tǒng)計(jì)表明， 72%的車(chē)身制造誤差源于焊裝夾具定位誤差，因此如何有效地減少和控制定位誤差的影響，對(duì)提高焊裝質(zhì)量至關(guān)重要。因此，對(duì)于薄板件而言，最合理的夾具系統(tǒng)是“ N21”定位原理，要求其第一基準(zhǔn)面上存在多于 3 個(gè)定位點(diǎn)，去限制這一方向上的零件變形。 有限元法是一種求解場(chǎng)問(wèn)題的數(shù)值方法，其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是變分原理，核心思想是離散化和分片插值，用網(wǎng)格去逼近所分析的場(chǎng)。 n 是有限元節(jié)點(diǎn)數(shù)，節(jié)點(diǎn)的變形考慮在方程 F(x)里。 圖 42 焊裝夾具結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助 設(shè)計(jì) 焊裝夾具結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對(duì)焊裝夾具零部件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化，以及采用可調(diào)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)沖壓件的形狀、其上定位孔的位置以及裝焊過(guò)程中零件的裝卸順序，可將定位銷(xiāo) 設(shè)計(jì)成為固定式和移動(dòng)式兩種。定位板上的定位面 形狀取決于與相接觸的沖壓件的 CAD數(shù)據(jù)，在制造過(guò)程中為保證定位面的形狀、尺寸精度，常采用數(shù)控加工或靠模加工。一般氣動(dòng)夾緊件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用一節(jié)銷(xiāo)形式，通過(guò)連接銷(xiāo)軸的位置精度 (177。將這些零部件或機(jī)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，實(shí)現(xiàn)夾具結(jié)構(gòu)的通用化和系列化，從而有利于夾具適應(yīng)不同的產(chǎn)品生產(chǎn)要求。