【文章內(nèi)容簡介】 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式裝焊夾具等。 汽車車身 裝焊 夾具的設計是 一項涉及面 很 廣 的綜合性技術，在設計時首先要確定生產(chǎn)綱領 、投資額度及車間廠房結構、面積等；掌握 產(chǎn)品結構， 熟悉產(chǎn)品技術條件要求，明確夾具設計技術標準， 通曉工藝要求。只有做到 上述內(nèi)容 ，才能對焊接夾具進行全方位的設計 ，才能設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 。 生產(chǎn)綱領對焊裝夾具設計的影響 年生產(chǎn)綱領決定了夾具的設計節(jié)拍，工位的 生產(chǎn)節(jié)拍由夾具動作時間、裝配時間、焊接時間、搬運時間等組成。 以東風小康焊裝線為例： 生產(chǎn)綱領： 1 萬臺 /年 工作制度：兩班制，全年工作 244 天，每班工作時間 8 小時。 生產(chǎn)節(jié)拍： T＝ 21 分 /臺 （ T=244 天 *2 班 *8 小時 *60分 /10000 輛 *=21） 生產(chǎn)節(jié)拍： T=夾具動作時間 +工作時間（裝配時間 +焊接時間 +搬運時間） 由上述時間我們不難看出生產(chǎn)綱領決定了生產(chǎn)節(jié)拍，而夾具的自動化水 平將很大程度上影響到生產(chǎn)綱領。因此，我們在對夾具設計時，必須考慮生產(chǎn)綱領來設計夾具，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。 焊點工藝分布對焊接夾具設計的影響 在夾具設計的時候，需要重點考慮的一個問題就是焊點工藝分布，考慮焊接夾xxxxxxx本科畢業(yè)設計說明書 9 具的可操作性，夾具不能與焊機焊接有干涉，因此在夾具設計過程中，在三維數(shù)模中，用焊鉗模擬在夾具平臺上焊接過程。圖 22示。 圖 22 微型車車門焊點方向復雜，所以應當選用較為合適的焊鉗極臂。 在保證接頭強度和技術要求的前提下應盡可能減小搭邊寬度，以減輕結構重量。為 保證焊點質(zhì)量，對焊點中心離邊板最小尺寸要求，可參考表 21。 表 21 焊接結構鋼時焊點中心到板邊的距離 一個焊件厚度 /mm 1 2 3 4 6 焊點中心到板邊最小距離 /mm 8 12 18 25 30 xxxxx： RH06 左車門總成補焊夾具 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 高車門的強度，而且還可以獲得較高的精度。在生產(chǎn)過程中，車門外板、車門 內(nèi)板和各種加強板首先由各種不同厚度的薄鋼板沖壓成形，然后車門外板和車 門內(nèi)板分別與各種加強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板等零件焊接而成；內(nèi)板總成一般由內(nèi)板、內(nèi)板加強板、 門鎖加強板、鉸鏈加強板、玻璃導軌、防撞梁等零件焊接而成。 表 焊接結構鋼時的點距 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 焊裝夾具的組成 汽車焊接夾具通常由夾具地板、定位裝置、夾緊機構、測量系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)等五大部分組成。 ①夾具地板 夾具地板是焊接夾具的基礎元件，它的精度直接影響定位機構的準確性，因此對工作平面的平面度和表面粗糙度均有嚴格的要求。夾具自 身測量裝置的基準是建立在夾具地板上，因此在設計夾具地板時，應留有足夠的位置來設立測量裝置的基準槽，以滿足實際測量的需要。另外，在不影響定位機構裝配和定位槽建立的情況下，應盡可能采用框架結構，這樣可以節(jié)約材料、減輕夾具自重，這一點對流水線上的隨行夾具尤為重要。 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。 1)因焊接夾具使用頻率極高，所以定位元件應具有足夠的剛性和硬度，以保證在更換修整期的精度。 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 ，定位機構應盡可能設計成組合可調(diào)式的。 3)標準化設計。因汽車結構區(qū)別較大，尤其是重、中、輕、微型車，所以應根據(jù)車型分別指定汽車焊接夾具標準，以適應不同車型的需要。 4)定位元件可選用厚度為 16mm、 18mm、 20mm 三種尺寸的鋼板，統(tǒng)一備料。另外，定位元件的熱處理應在夾具調(diào)試合格后進行，但應準確記錄更改數(shù)據(jù)，并相應修整xxxxxxx本科畢業(yè)設計說明書 11 夾具資料，使之符合調(diào)試合格狀況，為今后制造提供準確資料。 ③夾緊機構 汽車焊接夾具的夾緊機構以快速夾緊機構和氣動夾緊機構為主?？焖賷A緊機構具有以下優(yōu)點： 1)結構簡單、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。 2)快速夾緊器根據(jù)需要可幾個串聯(lián)或并聯(lián)在一起使用，達到二次夾緊或多點夾緊的目的。另外對定位精度較低的焊件能實現(xiàn)夾緊和定位同時進行，消除了專用定位元件。它還能通過轉(zhuǎn)換其機構組成發(fā)揮更多作用，應用范圍較廣。 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。 4)同氣缸配套使用，可實現(xiàn)手動、氣動混用，保證了流水線正常運行。 ④輔助機構 輔助機構在焊接過程中發(fā)揮著重要作用。下面介紹三種常用輔助機構。 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）。這樣的系統(tǒng)可解決或克服焊機少的缺陷，因為當焊機不動，電纜長度有限時，轉(zhuǎn)動夾具可使焊點移動到焊鉗的工作區(qū)域進行焊接，使焊接工作方便輕松地進行，保證焊接質(zhì)量。另外，為保證夾具在裝夾、拆卸時能處于穩(wěn)定工況，還應設計止動裝置。 圖 23 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)示意圖 xxxxx： RH06 左車門總成補焊夾具 12 2)翻轉(zhuǎn)機構 如圖 24 所示，當焊點處于中間位置時，如果用 X 型焊鉗進行點焊，則焊鉗無法伸進，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 的勞動強度大。所以設計夾具時，可將其設計成可翻轉(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，大大降低了勞動強度。在設計翻轉(zhuǎn)夾具時需要設計止動機構，以防止夾具自動回復原位造成事故。 圖 24 需翻轉(zhuǎn)焊接總成 3)反作用焊接機構 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，是普通 X型焊和 C型焊無法焊接的，一般是采用反作用點焊進行焊接。在使用反作用點焊時，夾具中心需配置有反作用焊臂（見圖 25），反作用焊臂應具有一定的穩(wěn)定性和剛性，在裝夾 焊件和取出焊件時，反作用焊臂應能旋轉(zhuǎn)讓位。 圖 25 反作用焊臂系統(tǒng) xxxxxxx本科畢業(yè)設計說明書 13 ⑤測量機構 利用夾具本身設計測量機構是提高夾具設計和制造精度的重要措施。在傳統(tǒng)的夾具設計中，夾具合格的標準是利用實際沖壓件進行裝配組合來檢驗的，但由于沖壓件不可能十分準確，部件總成更有累計誤差，所以車身焊接總成的精度必然不高，很難達到設計要求。有不少廠家使用三坐標測量儀進行檢驗，可它對一些結構復雜的定位元件仍然無法測量。通過實踐證明，利用夾具自身測量機構與三坐標測量儀配合使用，可大大提高焊接夾具的精度。 （ 1）基準 面和基準槽。 測量機構的基準面為夾具地板的工作表面；基準槽是在夾具地板上設計兩條相互垂直的十字交叉槽，其結構如圖 26。槽子的位置可由實際需要確定。 圖 26 測量基準體系 （ 2）測量器具。測量器除常規(guī)量具、三坐標測量儀外，還需設計專用量塊和方箱 （如圖 27） 圖 27 測量示意圖 xxxxx： RH06 左車門總成補焊夾具 14 （ 1）定位元件的倒角應在測量、調(diào)試合格后進行加工，即保留測量點； （ 2）測量器使用要得當，防止人為誤差造成的假象。若能使用三坐標測量儀時，可進行對比檢查。 車身焊裝生產(chǎn)現(xiàn)代化是直接體現(xiàn)了汽 車生產(chǎn)制造水平的先進性，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，當代汽車，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)效率增長迅速，市場競爭更加激烈。因而要求汽車裝焊技術發(fā)展與之相適應。國內(nèi)目前較好水平差距甚遠，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)組織集團化，管理科學化，焊裝夾具專業(yè)化，裝焊生產(chǎn)線機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。盡快使我國的汽車生產(chǎn)水平趕上發(fā)達國家的先進水平，使我國的汽車工業(yè)與國際市場接軌。 本章小結 只要充分建立了車身 裝焊夾具的標準件庫與模塊化功能單元庫，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“設計師”軟件，對夾具組成作定性化與定量化處理、評判，關鍵在于突破實現(xiàn)“鑒于經(jīng)驗 (實例 )的推理和鑒于知識的修改” 這類的程序設計， 即可實現(xiàn)半智能化或智能化的夾具設計。 xxxxxxx本科畢業(yè)設計說明書 15 第 3 章 夾具的主要設計流程及參數(shù) 目前焊接夾具的一般設計流程 圖 31 建立零件總成裝配文件 調(diào)入總成圖零件文件 設計零件定位方式 通過草圖或建模繪制定位部件 完成所有零件定位部件 繪制連接板等輔助零件 檢查部件之間是否干涉 設計拼臺，基板 檢查焊槍是否干涉 完成夾具控制系統(tǒng)的安裝 完成部件二維圖紙 準備 結束 是 否 是 否 xxxxx： RH06 左車門總成補焊夾具 16 一套完整夾具包含的內(nèi)容和主要的定位方式 焊裝夾具組成 汽車車身焊裝夾具設計屬于專用夾具設計的范疇，盡 管各類車身焊接夾具的結構形式、復雜程度和零件數(shù)量不同，但按功能來分，車身焊接夾具通常由工作零件、夾緊器、固定零件、輔助零件組成，如圖 32 所示。 圖 32 xxxxxxx本科畢業(yè)設計說明書 17 表 31 夾具零件的結構圖夾具零件的屬性 組成結構信息 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要求，有時還直接確定焊接結構的外形。工作部件主要有三類： 定位塊 —— 定位車身型面：壓塊 —— 夾緊定位面；定位銷 —— 定位車身的孔，一般壓點的數(shù)量 N ≤定位點的數(shù)量 M，且壓塊與定位塊是一一對應的。定位銷的安裝與車身零件上孔的位置是相適應的。 (2)夾緊器：實現(xiàn)夾具的夾緊動作，由氣缸或手動夾緊器驅(qū)動，保證定位元件與薄板 件緊密接觸，同時保證薄板件在焊接時位置不會應焊接和裝配受力而發(fā)生變化。根據(jù)零件斷面結構及設計要求不同，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。 (3)固定零件：用以承裝工作零件和夾緊器，或使夾具安裝固定在工作臺上，是夾具安裝和檢驗的基礎。這類零件通常做成標準化結構，供設計者根據(jù)需要進行合理選用，可以分為固定式、旋轉(zhuǎn)式兩種。圖示 33 基板。 xxxxx： RH06 左車門總成補焊夾具 18 圖 33 基板 (4)輔助零件：緊固連接或完成輔助功能的零件，通常是國標件和按照行業(yè)標準設計企業(yè)標準件。 按各部分的名稱來分，車身焊接夾具通常 由定位塊、壓塊、定位銷、夾緊氣缸、連桿、壓轉(zhuǎn)臂、限位塊、支座、墊片、螺栓、基準銷等組成。 夾具設計中對同一零件可能有不同的結構形式，如定位銷分為固定銷、移動銷幾種，其中移動式有旋轉(zhuǎn)、直線移動等種類。 圖 34 固定銷和旋轉(zhuǎn)銷 夾具零件目前的行業(yè)標準化建庫 xxxxxxx本科畢業(yè)設計說明書 19 為適應汽車改型快、研制周期短的發(fā)展要求，在進行夾具的具體結構設計時應盡可能多的采用標準化元件。在焊裝生產(chǎn)線的設計中，大量系列化的標準件的使用，可極大縮短生產(chǎn)線的設計與制造周期。 基板 基板一般由槽鋼與鋼板焊接而成，槽鋼多采用 1 1 1 25b等，鋼板厚度多采用 t=20mm 或 t=25mm。對于小夾具或滑臺等可采用 t=3040mm 的鋼板焊接而成，對于總拼接夾具以及頂蓋焊裝夾具，其滑臺及支架可采用矩形方管與鋼板焊接而成。基板的設計尺寸應充分考慮加工工藝性，以及吊裝、運輸?shù)确奖阈浴τ诒咎讑A具基板只需要加工頂?shù)變擅?，寬度不得大?2020mm，能夠運輸?shù)淖畲髮挾取? 圖 35 L 板及 H 腿 L 板是固定在基板或 H 腿上的，用以連接支板、夾緊臂及定位塊等專用支座。其高度自 100mm 至 500mm 之間，每 個 50mm 劃為 2類 9 種規(guī)格，已