【正文】 ，進(jìn)行答辯 。 江蘇科技大學(xué)蘇州理工學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 車用儀表臺裝配 臺 結(jié)構(gòu)設(shè)計 系 部： 機(jī)械系 專業(yè)名稱： 機(jī)械 設(shè)計制造及其自動化 班 級： 11428231 學(xué) 號： 1142830206 作 者 : 龔友林 指導(dǎo)教師 : 徐江敏 2020 年 6 月 2 日 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 車用儀表臺裝配臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 The structure design of the assembly station in the vehicle 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II （理工類）： 江蘇科技大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械 設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： 1142830206 姓 名： 龔 友林 指導(dǎo)教師： 徐江敏 職 稱： 講師 2020 年 11 月 20 日 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） III 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 車用儀表臺裝配臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達(dá)到的指標(biāo)和應(yīng)做的實驗等） 依據(jù)儀表盤支架圖紙完成其三維建模； 依據(jù)設(shè)計需求，參考儀表盤支架模型，設(shè)計出裝配平臺； 裝配平臺設(shè)計合理，符合人機(jī)工程，能夠迅速便捷固定儀表盤支架； 對裝配平臺進(jìn)行重心位置分析 ，確保該平臺不翻倒，對中關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度校核； 設(shè)計完成儀表盤支架在裝配臺上的安裝定位的演示動畫 。 二、 完成后應(yīng)交的作業(yè) (包括各種說明書、圖紙、軟件、譯文等 ) 裝配平臺裝配工程圖及所有自制零件的工程圖，以及三維模型； 完成設(shè)計計算說明書； 畢業(yè)論文一份； 相關(guān)外文翻譯一份 。 四、主要參考資料 (按參考文獻(xiàn)的規(guī)范格式填寫 ) 張曉玲 .實用機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析 [M].北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2020 年 5月； 車洪麒 .非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計實例詳解 [M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020 年 3月 . 劉麗萍 .粗精銑 V型發(fā)動機(jī)箱體 45176。本次設(shè)計的任務(wù)是“車用儀表臺裝配臺結(jié)構(gòu)設(shè)計”，其中，本論文主要敘述了儀表臺裝配臺的總體設(shè)計方案以及相關(guān)的計算，對設(shè)計完成的儀表臺裝配臺的主要 零部件進(jìn)行有限元分析。 在設(shè)計過程中，首先對儀表臺支架進(jìn)行建模，并對它進(jìn)行分析，確定了對儀表臺的裝配方案。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是實現(xiàn)改變儀表臺水平角度的功能，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是實現(xiàn)儀表臺工件能夠?qū)崿F(xiàn) 360176。而限位機(jī)構(gòu)和接油機(jī)構(gòu)是輔助儀表臺裝配過程而設(shè)計的結(jié)構(gòu)。 在裝配臺的總體設(shè)計 過程中，先是由儀表臺底部的尺寸，進(jìn)而確定翻轉(zhuǎn)臺面的初步尺寸，從上到下，從局部到整體，進(jìn)行對每個零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)而確定了車用儀表臺裝配臺的整體結(jié)構(gòu)。然后使用三維建模軟件 SolidWorks 建立裝配臺的三維模型，同時采用有限元分析軟件 ANSYS 對裝配臺的主要零部件進(jìn)行分析并說明。然而在汽車機(jī)械設(shè)計制造行業(yè)，儀表臺、車架等焊接安裝機(jī)構(gòu)件占有相當(dāng)大的比例。為了實現(xiàn)安裝翻轉(zhuǎn)臺機(jī)構(gòu)安裝質(zhì)量的提高，有必要發(fā)展生產(chǎn)新型設(shè)備 ，從而提高生產(chǎn)效率和儀表臺零件安裝的質(zhì)量。目前 儀表 臺 的 一種 傳統(tǒng)方法 是進(jìn)行模塊化 裝配， 就是對 在循環(huán)流水線的不同組成部分的 不同部件 分別 進(jìn)行 裝 配 ，這種循環(huán) 裝配 流水線存在 很多不足之處。在裝配過程中還有可能因為作業(yè)平臺的設(shè)計不合理，操作人員要來回的走動來實現(xiàn)零部件的拿 取和組裝、放置等操作；在整個裝配的過程中，操作人員裝配不同位置的零部件還需要對儀器表盤進(jìn)行不斷的晃動，翻轉(zhuǎn)，這樣不僅裝配過程中這些動作浪費時間，而且操作不方便還容易撞傷或者刮壞表盤。新的加工制造技術(shù)與新的工藝都因運而生。小型化、人機(jī)一體化、智能化、數(shù)字化等新的設(shè)計理念不僅對產(chǎn)品的加工制造有著更為嚴(yán)格的要求，一個好產(chǎn)品的誕生在裝配工藝過程中也起到了至關(guān)重要的作用。尤其是對裝配平臺的設(shè)計提出了更高、更加與時俱進(jìn)的新要求和新理念。這類產(chǎn)品不僅零件尺寸極小，不容易搬運、拿捏，而且因為微笑零部件數(shù)目眾多，在裝配過程中極容易出現(xiàn)漏裝、錯裝、多裝等不良現(xiàn)象。這些裝配過程中出現(xiàn)的問題都導(dǎo)致了車用儀表的裝配在整個整車生產(chǎn)制造周期中屬于耗時最長，廢品率最高的工步。 一般的儀表類產(chǎn)品的裝配主要分為兩大步驟，分別是零部件的裝配以及裝配好之后的校核。相比于傳動的工業(yè)產(chǎn)品，儀器儀表因為其較高的精度要求，裝配的過程中應(yīng)當(dāng)還需要配備完整的裝配工具，如夾具，測量用的量具以及運送 零部件和最后裝配好后的成品所用的運輸工具。為了提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率以及裝配精度和合格度，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)制造、綠色裝配等制造業(yè)提出的眾多對環(huán)境和技術(shù)的要求。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 二十世紀(jì) 80年代末 ,憑借著生產(chǎn)制造過程 中的以過程集成為技術(shù)核心的的并行工程技術(shù)使得產(chǎn)品的生產(chǎn)制造水平進(jìn)一步得到了提高 [1]。并且就在此時有人提出了精益生產(chǎn)、綠色制造、虛擬制造、敏捷制造、數(shù)字化制造等新的概念。虛擬裝配是虛擬制造技術(shù)的核心。而虛擬裝配技術(shù)采用了以計算機(jī)為平臺，利用計算機(jī)模擬仿 真功能對所生產(chǎn)加工的零部件進(jìn)行虛擬的裝配，從而可以檢驗零部件裝配過程中產(chǎn)品的零部件間裝配關(guān)系是否合理。其中包括了對裝配順序的確定，裝配方向的確定以及裝配過程中零件的配合尺寸的選擇和確定等方面的內(nèi)容。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 類似于車用儀表類的微細(xì)零件的裝配時加工制造過程中 出現(xiàn)的一大難題。經(jīng)過幾十年時間的發(fā)展與摸索，工業(yè)界已經(jīng)發(fā)展形成了一套相對完善的微細(xì)零件加工裝配工藝，并且形成了相應(yīng)的工藝規(guī)程。并在微裝配技術(shù)中引進(jìn)了視覺伺服技術(shù)。除此之外還包括毫米級的，亞毫米級的升值是微 米級、納米級的細(xì)微零件的裝配。一般情況下，當(dāng)零件足夠小的時候，重力因素已經(jīng)不是裝配或者定位過程中主要的考慮因素的時候，裝配機(jī)理符合微細(xì)零件裝配機(jī)理。最常用的就是在放大鏡下觀察零件，并且進(jìn)行零件的裝配。但是這僅僅是利用了視覺技術(shù)中的放大技術(shù)，而視覺伺服技術(shù)不僅僅于此，它可以利用現(xiàn)代光學(xué)或者物理學(xué)的原理，將所要裝配的細(xì)微零件放大后，進(jìn)行定位、裝配，有時還可以根據(jù)其系統(tǒng)的特性形成相應(yīng)的閉環(huán)回路，起到檢測或者反饋的作用。這樣的微夾持器裝置不僅可以保證操作者在裝配過程中能夠順利的拿取零件，而且還能保證對零件的自由的移動和定位。 就目前國內(nèi)裝配裝置而言，大部分與國外的類似。翻轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu) 已被用于在實際生產(chǎn) 的各種工件 。這兩種機(jī)構(gòu)所采用的控制原理均是利用點來控制，從而實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的使用，但是一般情況下只能選取 2 點 、 4 點 、 8 點控江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 制 ， 并且在控制過程中以 恒定速度 翻轉(zhuǎn)。翻蓋機(jī) 與 機(jī)器人 聯(lián)機(jī) ， 按照固定的程序?qū)崿F(xiàn)需要的 動作， 載重 負(fù)荷 大多數(shù)都是 在 20? 3000 公斤 之間 。非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備與制造業(yè)在我國起步較晚，與國外同行企業(yè)的技術(shù) 相比 ，在中國生產(chǎn)的國產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的企業(yè)相 對薄弱，質(zhì)量是比不上 ，而且 難以形成持續(xù)的發(fā)展。但是，就目前的裝配裝置而言，大部分裝配裝置尤其是汽車的裝備太操作繁瑣，智能化程度低，工人的工作強(qiáng)度高。 課題研究目標(biāo)和內(nèi)容 本文主要針對儀表臺的裝配過程中實現(xiàn)的翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行裝配臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計。安裝過程中極大的方 便工人師傅有更好的視覺空間來觀察和安裝零部件 ,從而提高儀表臺零件安裝質(zhì)量。并 對裝配平臺進(jìn)行重心位置分析，確保該平臺不翻倒 ； 對 平臺 中關(guān)鍵 零 部件進(jìn)行校核 計算 ； 最后還需要設(shè)計出 參考儀表盤支架模型 結(jié)構(gòu)。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第二章 儀表臺裝配方案的確定 儀表臺支架的分析 一般，汽車鈑金件形狀復(fù)雜、不規(guī)則，定位、支撐、裝夾比較困難，而且剛性較差，在檢測過程中，若變形會引起誤差；一般講覆蓋件的尺寸基準(zhǔn)至于車身坐標(biāo)系中處理。在薄壁件的檢測中，有柔性夾具、按照理論值專門定做的專用夾具和相關(guān)檢具 [2]。本次課題研究是儀表臺支架裝配的問題，需要根據(jù)設(shè)計要求，從總體出發(fā)，慢慢地深入地各個細(xì)小的零部件，綜合分析各個零件之間的聯(lián)系，從而擬定最合理的裝配方案。 所需設(shè)計裝配臺的裝配臺是儀表臺，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。儀表臺主要參數(shù)：總質(zhì)量為 。 根據(jù)以上基本原則，我們要設(shè)計的裝配臺是為裝配儀表臺支架零件服務(wù)的，它的基準(zhǔn)面就應(yīng)該是儀表臺支架的底部，即儀表臺支撐塊底部。 支架的定位：在機(jī)械設(shè)計生產(chǎn)中，使用的定位方式一般都是采用“一面兩銷”的定位方式，這樣可以保證裝配過程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一。 儀表臺支撐塊兩個底部各有一個形似“橢圓形”的定位孔，可以采用兩個圓柱銷作為定位元件，與它配合，從而方便地實現(xiàn)支架零件的拆卸。此時，便實現(xiàn)了“一面兩銷”限位方式。 由于儀表臺支架工件過大，從而不方便調(diào)節(jié)位置。所以進(jìn)行儀表臺裝配臺的設(shè) 計，裝配臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計需滿足 以下設(shè)計要求： 1） 裝配平臺設(shè)計合理，符合人機(jī)工程，能夠迅速便捷固定儀表盤支架； 2） 裝配平臺要能實現(xiàn)運動功能，以便于裝配過程不受場所的限制； 3） 裝配平臺要能夠?qū)崿F(xiàn) 360176。 結(jié)構(gòu)的選擇和主要 參數(shù)的確定 結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)儀表臺形狀和設(shè)計的要求，初步確定儀表臺裝配臺結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該包括五個部分，即翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)、接油機(jī)構(gòu)、移動機(jī)構(gòu)。第一個思路是提出兩者可以采取鉸鏈連接，再采用螺釘使兩者相互連接；第二個思路是兩者或許可以通過一個圓柱銷相互連接；綜合這兩種思路，考慮到儀表臺裝配過程中的穩(wěn)定性，采用第二種思路更為合理。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 31 鉸鏈連接設(shè)計（不合理） 圖 32 圓柱銷連接設(shè)計（合理） 關(guān)于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，提出的思路是采用一個轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上。對這兩種方案進(jìn)行比較，第二種方案更容易采用和實現(xiàn)，第一種方案焊接難度比較大，出現(xiàn)誤差的可能性比較大。轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的支撐裝置，采用了軸承座。關(guān)于支撐體的形狀，曾提過兩個思路，分別是方形鋼管和圓形鋼管。 限位機(jī)構(gòu)的設(shè)計，考慮到儀表臺在實行安裝、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)過程中，需要在一定位置對它進(jìn)行限位，從而實現(xiàn)裝配臺的自鎖，使儀表臺裝配臺在裝配過程更加的穩(wěn)定。此時在裝配平臺底板設(shè)計一個擋塊裝置，使用擋塊將翻轉(zhuǎn)平臺限制與上表面。對與翻轉(zhuǎn)臺限位機(jī)構(gòu)的設(shè)計，提出的初步方 案是在翻轉(zhuǎn)臺上設(shè)計一個支撐柱，將立柱支撐在裝配平臺上。后續(xù)設(shè)計的翻轉(zhuǎn)限位塊，設(shè)計了一定導(dǎo)程，并采用螺釘對翻轉(zhuǎn)臺面翻轉(zhuǎn)限位。旋轉(zhuǎn)時，工人需要在合適的角度進(jìn)行安裝，此時需設(shè)計一個旋轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)。但要使限位銷對旋轉(zhuǎn)平臺實現(xiàn)限位功能，需在轉(zhuǎn)軸裝置一個限位裝置。但考慮到限制裝配臺旋轉(zhuǎn)過程中，在限轉(zhuǎn)的同時實現(xiàn)自鎖格外重要。當(dāng)初相關(guān)設(shè)計如圖 3 34 所示： 圖 33 翻轉(zhuǎn)臺限位立柱（不合理） 圖 34 翻轉(zhuǎn)臺限位塊（合理 ） 接油機(jī)構(gòu)的設(shè)計，是為了解決裝配過程中的漏油問題。后續(xù)設(shè)計的接油盤中心，與轉(zhuǎn)軸靠近，更能夠解決漏油的 問題。 移動機(jī)構(gòu)的設(shè)計，是為了實現(xiàn)裝配臺能夠?qū)崿F(xiàn)運動的要求。裝配臺的底部設(shè)計成一個框架形式。并在長方體框架底部可以安裝兩個定向輪和兩個萬向輪。 主要參數(shù)的確定 儀表臺支架總質(zhì)量 。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第四章 車用儀表臺裝配臺的總體設(shè)計計算 裝配臺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計 翻轉(zhuǎn)臺面的設(shè)計 翻轉(zhuǎn)臺面的設(shè)計主要是根據(jù)儀表臺支架底部框架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計定位。翻轉(zhuǎn)臺面外形設(shè)計成一個“ U”型。翻轉(zhuǎn)臺面的左端設(shè)計一個尾槽，需與支架的后部重 合，這樣才能做到精確定位。翻轉(zhuǎn)臺面上打兩個對稱的限位孔，可以用來插裝定位裝置實現(xiàn)對儀表臺支架的固定。 翻轉(zhuǎn)臺面的設(shè)計要充分考慮到裝配臺質(zhì)量分布均勻、翻轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性以及各部件是否產(chǎn)生干涉等因素。根據(jù)儀表臺的放置位置和方向，初步確定翻轉(zhuǎn)臺面的外廓尺寸。尾槽的長度正好對應(yīng)于儀表臺底部的長度，對支架起到限位的作用。詳細(xì)如圖 4 4 4 4 45 所示： 圖 4— 1 翻轉(zhuǎn)臺面設(shè)計三維圖 凸臺 尾槽 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 42 翻轉(zhuǎn)臺面（左視圖） 圖 4— 3 儀表臺（左視圖） 圖 44 儀表臺（前視圖） 圖 45 儀表臺翻轉(zhuǎn)臺面裝配圖 翻轉(zhuǎn)限位塊螺紋孔 限位孔