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畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
設(shè)計(jì)(論文)題目: 汽車車輪輪罩焊裝夾具設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車與交通學(xué)院
專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-2班
學(xué) 生 姓 名: 李加林
導(dǎo) 師 姓 名: 石美玉
開 題 時(shí) 間: 2011年3月11日
指導(dǎo)委員會審查意見:
簽字: 年 月 日
SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
學(xué)生姓名
李加林
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
車輛工程07-2 班
指導(dǎo)教師姓名
石美玉
職稱
教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是√否
題目名稱
汽車車輪輪罩焊裝夾具設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、課題研究現(xiàn)狀
國內(nèi)外對汽車焊裝夾具的設(shè)計(jì)進(jìn)行了多方面的研究,1988年,Youcef-Toumi等人提出一種關(guān)于薄板鋼件的夾具分析的方法,研究了用于平板和殼體的三點(diǎn)和四點(diǎn)夾具定位系統(tǒng),該方法沒有考慮薄板變形減少問題;1991年,Menassa和DeVies提出基于“3-2-1”定位方案的使工件第一基準(zhǔn)面法向變形量最小的夾具定位布置,但沒有考慮夾具的特征;1996年,Cai、Hu和Yuan在采用變分法確定傳統(tǒng)“3-2-1定位”夾具定位點(diǎn)位置的基礎(chǔ)上,針對柔性車身薄板零件易變形的特點(diǎn)提出了“N-2-1定位”法,在薄板件法方向即第一基準(zhǔn)面應(yīng)用多于3個(gè)定位點(diǎn)來限制工件多余變形,利用有限元分析和非線性規(guī)劃方法找到最優(yōu)的定位點(diǎn)數(shù)“N”。陳猛,郭鋼等人在2001年提出汽車焊接夾具CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)并開發(fā)了三維汽車焊裝夾具CAD系統(tǒng);周至強(qiáng)、羅來軍和林忠欽在2002年采用模塊化設(shè)計(jì)和參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)開發(fā)了汽車覆蓋件焊裝夾具設(shè)計(jì)參數(shù)庫等;歲波等在2003提出采用樹狀模型與關(guān)系模型來描述車身裝焊工藝信息的混合建模方法,并在此數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上借助人機(jī)交互式三維仿真平臺,建立了白車身虛擬裝焊可視化工藝信息模型;2005年,劉海江,羅生斌針對國內(nèi)汽車企6華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文業(yè)中白車身焊接機(jī)器人作業(yè)順序不合理的問題,采用啟發(fā)式的節(jié)約算法,有效的解決了機(jī)器人規(guī)劃中的最短路問題,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人路徑的優(yōu)化;2006年,熊曉萍等提出將知識工程技術(shù)引入到傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)中,有效地支持車身焊接夾具智能化CAD技術(shù)的快速實(shí)現(xiàn)。
(1)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)輔助汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)是最早的把計(jì)算機(jī)應(yīng)用于汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)工作的階段,但目前仍有不少焊裝夾具設(shè)計(jì)企業(yè)應(yīng)用這種設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用這種設(shè)計(jì)方法時(shí),計(jì)算機(jī)本身沒有任何智能行為,僅僅是一種輔助工具。設(shè)計(jì)夾具的經(jīng)驗(yàn)和知識靠設(shè)計(jì)人員來掌握。夾具的檢測、調(diào)整等工作也由專業(yè)人員來完成。
(2)交互式夾具設(shè)計(jì)
最初的交互式設(shè)計(jì)系統(tǒng)是由設(shè)計(jì)人員簡單應(yīng)用CAD軟件的圖形功能,建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)夾具元件數(shù)據(jù)庫,設(shè)計(jì)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇元件,并裝配成夾具。隨后開發(fā)的CAFD系統(tǒng)建立了定位方法選擇、工件信息檢索等模塊,大大提高了CAFD系統(tǒng)的實(shí)用性。這些都是基于二維平臺開發(fā)的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,三維繪圖成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的有力工具。多數(shù)三維繪圖軟件都建立了標(biāo)準(zhǔn)件庫,同時(shí)允許用戶建立自己的元件庫。這為交互式夾具設(shè)計(jì)提供了更好的平臺。
交互式夾具設(shè)計(jì)步驟以傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)步驟為基礎(chǔ)。首先根據(jù)工件特征、工序信息及夾具信息,調(diào)用有關(guān)的程序和數(shù)據(jù)協(xié)助技術(shù)人員來完成夾具的定位方案、導(dǎo)向方案、夾緊方案的設(shè)計(jì),并通過人機(jī)交互的方式完成各功能元件和部件的選擇和設(shè)計(jì)。然后進(jìn)入三維繪圖環(huán)境,采用人工交互的方式進(jìn)行參數(shù)化驅(qū)動,以獲得尺寸滿足要求的零件和部件,裝配后繪出裝配圖和零件圖。
交互式夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)適合于開發(fā)新產(chǎn)品和需要加工新工件、沒有已有夾具信息可以利用的情況。對于大多數(shù)制造業(yè)企業(yè)來說,待加工的工件相似性高,因此要設(shè)計(jì)的夾具只需要在尺寸或結(jié)構(gòu)上進(jìn)行部分修改,這就使夾具設(shè)計(jì)中重復(fù)性工作多,需要繁瑣的人工繪圖工作。如何充分利用已有夾具信息成為CAFD系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
(3)基于成組技術(shù)的焊裝夾具設(shè)計(jì)
成組技術(shù)(GT)是上個(gè)世紀(jì)50年代由前蘇聯(lián)學(xué)者c.n米特洛夫首先提出來的,當(dāng)時(shí)稱作“成組加工”,主要用于機(jī)械零件的機(jī)加工。60年代中期,英國的Burbidge提出了生產(chǎn)流程分析原理,以找到工藝相似的零件組,建立與之對應(yīng)的制造單元,從而使企業(yè)的物流路線和生產(chǎn)流程更趨合理。由此而使成組工藝進(jìn)一步發(fā)展成為一種把生產(chǎn)技術(shù)與組織管理揉合成一體的綜合技術(shù)即成組技術(shù)。它是將工程技術(shù)與管理技術(shù)集于一體的生產(chǎn)組織管理方法,它利用產(chǎn)品零件間的相似性對零件分類成組,然后根據(jù)每組零件所特有的相似特征為同組零件找出相對統(tǒng)一的最佳處理方法,從而在基本不改變原有工藝和設(shè)備的條件下,取得提高效率、節(jié)省資源、降低生產(chǎn)成本的目的。該設(shè)計(jì)方法是通過成組技術(shù)的編碼系統(tǒng),對夾具庫中原有的相似的夾具單元做相應(yīng)的調(diào)整,從而適應(yīng)新的工作的加工要求。若無法選擇相似的夾具時(shí),就可以使用生成式夾具設(shè)計(jì)方法,產(chǎn)生新的夾具設(shè)計(jì)方案,將新產(chǎn)生的夾具編碼添加到夾具庫中,為下次設(shè)計(jì)作參考用。
(4)可重構(gòu)焊裝夾具設(shè)計(jì)
上世紀(jì)末,一些學(xué)者提出了可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMS,ReconfigurableManufacturingSystem)其關(guān)鍵技術(shù)是可重構(gòu)生產(chǎn)技術(shù),追求的目標(biāo)是快速響應(yīng)市場、占有市場,可重構(gòu)制造系統(tǒng)是一種能適應(yīng)市場需求的產(chǎn)品變換,按系統(tǒng)規(guī)劃的要求,以重排、重復(fù)利用、革新組元或子系統(tǒng)的方式,快速調(diào)整制造過程、制造功能和制造生產(chǎn)能力的一類新型可變制造系統(tǒng)。它是基于可利用的現(xiàn)有的或可獲得的新設(shè)備和其他組元、可動態(tài)組態(tài)的新一代制造系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)的區(qū)別在于:企業(yè)可隨時(shí)根據(jù)產(chǎn)品變化,由產(chǎn)品工藝過程變化驅(qū)動、快速進(jìn)行組態(tài)規(guī)劃和重構(gòu)。
焊裝夾具結(jié)構(gòu)可重構(gòu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對焊裝夾具零部件進(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)。焊裝夾具的重構(gòu)大部分工作是將標(biāo)準(zhǔn)化元件重新組合的過程,也就是將焊裝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、工作臺支架等抽出來,預(yù)先設(shè)計(jì)成通用的標(biāo)準(zhǔn)化系列元部件,在重構(gòu)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)成一套夾具。一套夾具重構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理,主要取決于設(shè)計(jì)者的組合水平,更主要的是通用化標(biāo)準(zhǔn)元件的編制設(shè)計(jì)程度,編制越多越細(xì),設(shè)計(jì)時(shí)越得心應(yīng)手。設(shè)計(jì)者的組合水平是焊裝夾具重構(gòu)設(shè)計(jì)的成敗的關(guān)鍵,標(biāo)準(zhǔn)化元部件是焊裝夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),兩者互為因果、不可偏費(fèi)。
汽車焊裝夾具的重構(gòu)可分為3個(gè)步驟:夾具重構(gòu)方案設(shè)計(jì);夾具元部件設(shè)計(jì);夾具重構(gòu)組裝與評價(jià)。
汽車焊裝夾具可重構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)研究有以下幾點(diǎn):
(i)焊裝夾具重構(gòu)定位可靠性設(shè)計(jì)方法。
(ii)焊裝夾具工程數(shù)據(jù)庫的建立。
(iii)焊裝夾具元部件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。
(iv)焊裝夾具重構(gòu)設(shè)計(jì)方案與綜合評價(jià)。
2、選題的目的和意義
汽車車身制造是汽車制造業(yè)中的一項(xiàng)系統(tǒng)工程,隨著我國汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展,對汽車焊裝線的需求量巨大,對其質(zhì)量上的要求也日益提高。汽車車身是經(jīng)過沖壓、焊接、涂裝、總裝這四個(gè)主要工藝過程生產(chǎn)出來的,焊裝作為汽車生產(chǎn)的四大工藝之一,其技術(shù)、設(shè)備、生產(chǎn)布局等對整個(gè)汽車生產(chǎn)的作用至關(guān)重要。汽車焊裝夾具在汽車焊裝線上占有相當(dāng)大的比例,焊裝夾具的設(shè)計(jì)制造直接影響汽車的生產(chǎn)規(guī)模、效率和生產(chǎn)質(zhì)量。
近年來,汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步非常快。各汽車廠家為了在激烈的市場競爭中生存下來,不斷推出具有高技術(shù)含量的新產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)控制的高自動化水平的無人焊裝線在國外先進(jìn)的汽車廠已普遍采用,上下料為自動輸送機(jī)和機(jī)器人,車身全部是機(jī)器人焊接,生產(chǎn)人員主要從事質(zhì)檢、維護(hù)和管理工作。電弧釬焊工藝取代了二氧化碳電弧焊。車身焊裝是車身制造的重要組成部分,它是將已經(jīng)沖壓成形的車身零件在夾具上定位夾緊后,通過點(diǎn)焊、凸焊、CO2保護(hù)焊、釬焊以及粘接工藝(主要是電阻點(diǎn)焊)裝配成為白車身的過程。目前,國內(nèi)的焊接裝備生產(chǎn)廠家綜合技術(shù)實(shí)力不足,不具備設(shè)計(jì)制造高水平的成套焊裝線的能力,面對汽車行業(yè)的日益激烈的競爭又不允許國內(nèi)的汽車生產(chǎn)廠家用國產(chǎn)的裝備進(jìn)行試驗(yàn),只好成套引進(jìn),使得國內(nèi)焊接裝備生產(chǎn)廠家近年來與國外水平的差距越來越大。國內(nèi)汽車焊接生產(chǎn)水平與國外逐漸接近,而國內(nèi)焊接裝備制造水平與國外差距卻逐漸加大,提高我國焊裝線及焊裝夾具自主設(shè)計(jì)和制造水平迫在眉睫。
二、設(shè)計(jì)(論文)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容:
1.選題的背景、目的及意義;
2.焊裝夾具設(shè)計(jì)方法步驟研究;
3.汽車車輪輪罩焊裝工藝分析;
4.焊裝夾具的夾緊位置及定位方式;
5.焊裝夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
6.CAD繪制夾具圖紙;
7.撰寫設(shè)計(jì)說明書。
擬解決的主要問題:
1.夾具的定位方式及夾緊位置;
2.夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
3.CAD繪制夾具圖紙。
三、技術(shù)路線(研究方法)
確定輔助機(jī)構(gòu)
確定定位基板
確定定位裝置
撰寫設(shè)計(jì)說明書
CAD繪制夾具圖紙
確定定位基準(zhǔn)
定位方式設(shè)計(jì)
夾緊方式設(shè)計(jì)
夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
焊裝夾具方案設(shè)計(jì)
焊裝工藝分析
工件工藝分析
查閱資料,前期準(zhǔn)備
分析設(shè)計(jì)任務(wù)書
確定夾緊機(jī)構(gòu)
四、進(jìn)度安排
(1)知識準(zhǔn)備、調(diào)研、收集資料、完成開題報(bào)告 第1~2周(2.28~3.11)
(2)整理資料、提出問題、撰寫說明書草稿、汽車車輪輪罩焊裝工藝分析 第3~5周(3.14~4.1)
(3)理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題、解決問題,分析焊裝夾具的夾緊位置及定位方式,焊裝夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),CAD繪制夾具裝配草圖等部分設(shè)計(jì)內(nèi)容,中期檢查 第6~8周(4.4~4.22)
(4)改進(jìn)完成設(shè)計(jì),改進(jìn)完成設(shè)計(jì)說明書,指導(dǎo)教師審核,學(xué)生修改 第9~12周(4.25~5.20)
(5)評閱教師評閱、學(xué)生修改 第13周(5.23~5.27)
(6)畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯 第14周(5.30~6.3)
(7)畢業(yè)設(shè)計(jì)修改 第15~16周(6.6~6.17)
(8)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周(6.20~6.24)
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見:
簽字: 年 月 日