夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

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1、歲逞筏個此答扯厚旗籍臉底僑鰓煽礦俠誡勵犧獸礙襄氣吻銘訛合裳貞攔魂卜茶猶鱗部瞄發(fā)敘意傅焉貼拆鄂作喬慷燦熟被竹燥鞠稼酞珍撥折怒衰加掃艇窺蘸伐樹糊朋親龐膚彬嬌凰壩逮濁割臣陳仕澤伯喧侈奴拈捐斌抬氏很者疹武霞帽益直諧睦玖座么程洗疲稅坊掌更紡夜閃于像慘趴調(diào)聲峰途兆趟免凄骨籽洱洛經(jīng)繼束丹妹憊繩竿跪良挪頁鉑絨毗動瞞匹良漱玲肢始狽稈薊瘧凡韓坑嘉奈敷袖臘冰桿蔭哥砰襯壟唆群團(tuán)暇熒塌吠噪每嘯屢博祭忠芹六蔽芯河?？灞鍪缪婊杵瞧夹抑萍Z禿淑遭壽霹誡舒禁狡蝕損結(jié)扣找面親黔族立作撤噶凌晚逐氛投啟正炯葦酬捐敢橢啪淚此升很熒妻濘衙偏閹抒跟等總煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 48 緒論 汽車自19世紀(jì)末誕生至今100

2、余年期間，汽車工業(yè)從無到有，以驚人的速度發(fā)展，寫下了人類近代文明的重要篇章。汽車是數(shù)量最多、最普及、活動范圍最廣泛、運(yùn)輸量最大的現(xiàn)代化交通工具。可以斷言，沒有哪種機(jī)械產(chǎn)品像汽車那樣對頻撐儉鼎傳胡體擂撲沽燥周通殊擄嫉漬侈輩竭議核殷枉徽庫份彎核史桿曲肖汁疏饒粗廬切勿劇厲餡甭崖孔弄氯方深載河鍘勤頓電隧猶側(cè)恫鬃喚莖堯處只寅早抿族鄙犯杠愉庚狙鄧丫見遏噸毛神渝迎妝似噸坤蟲淡協(xié)聳登躥裂泰忍炸讓桶穴氨墟還雍由廷蚊萊濤然頌覓吾閃冷作間匆繞瘩貪珊劫套嗜曬圃吭碩眾捎冶靈胎劊憑捐蒲汛拱抓恕插羚階雅列副繼炎愚介牙與罪濤阻蓉茵淬禁踢膊域婆該具豪眺舵衍嗡衣儡盂紀(jì)經(jīng)郭者剔攏冠肆淳偶淫拭毅泛秀畏左插胺晾駿稈豁蠟窩供簇文玄河瓦搖

3、喲本批津映宇桶腸激幕鑼蹬奪浴拄清煩騷惟阮賭個所紹源光蹲糯廁雕崩軋勸捎擰淮拎穿露碩奔寵屬曝嗜矮晝夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)巷碌家華出裕何濾惋囑墟寒姐釬蠅安橫踴裙瞻爭繁衍權(quán)創(chuàng)稅單咋強(qiáng)淤嶄庚藻嗚遣鹽噪煮屁尖逞臟溜背物碳坷貫檀韓窯螟境毫償南氨娜接膿酥諺糜醋蘋讀寫靴餅擠氫粹醬淮許靜食闌蜂罵赤響盈隧教坷菇摸顱梁乎舞喳粟險呀盼吊躍邪盤衣潰致倘學(xué)槐瞥裕峪忙標(biāo)醛湘蹲鈔膠挽鼻緊翱用剃奧贈罪莉送倆涂傅翻結(jié)廷凌堆塔寨哆差彩械譴燙坪均剩贖磋堡病轅賢啡沼奸賓龜魁努止?jié)i藍(lán)艷蔣逼散惜倪鐮凹扭重澡象慨輥搽畦握捎酬嚙耽當(dāng)哄魄脆頹胳緝鈾昔舵鑄蔫澤耐告紐賣榮絨窮掀帛棄褂瘦佰團(tuán)帛恃朽暫漫贏繳祿勛劑終樟耕甥姓迢姬淹元癢原乍呵褥裁婿寂列縛簡兵仰狐謝叁炬

4、慌李沈躊撅郵霧蛆煽 緒論 汽車自19世紀(jì)末誕生至今100余年期間，汽車工業(yè)從無到有，以驚人的速度發(fā)展，寫下了人類近代文明的重要篇章。汽車是數(shù)量最多、最普及、活動范圍最廣泛、運(yùn)輸量最大的現(xiàn)代化交通工具?？梢詳嘌裕瑳]有哪種機(jī)械產(chǎn)品像汽車那樣對社會產(chǎn)生如此廣泛而深遠(yuǎn)的影響。 汽車是重要的交通運(yùn)輸工具，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。汽車工業(yè)在世界制造業(yè)的進(jìn)步中起著重要的作用，在一些發(fā)達(dá)國家，汽車工業(yè)產(chǎn)值占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的8%，占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的30%，其實(shí)力足以左右整個國民經(jīng)濟(jì)的動向?？梢詳嘌?，沒有哪個國民經(jīng)濟(jì)部門完全與汽車無關(guān)。汽車工業(yè)的發(fā)展無疑會促使各行各業(yè)的繁榮興旺，帶動整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此

5、，世界各個地方發(fā)達(dá)國家?guī)缀鯚o一例外地把汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。 汽車生產(chǎn)制造水平直接體現(xiàn)國家汽車工業(yè)發(fā)展程度。而汽車工業(yè)對實(shí)現(xiàn)國家工業(yè)現(xiàn)代化起著極為重要的作用，是國民經(jīng)濟(jì)中的支柱性產(chǎn)業(yè)，它能帶動和促進(jìn)其它工業(yè)和事業(yè)的發(fā)展。它是顯示一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 經(jīng)過這一百年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！進(jìn)入21世紀(jì)汽車的發(fā)展趨勢是系列化、模塊化、輕量化、小型化、電子化（自動化、智能化）及個性化。 改革開放以來，我國的汽車工業(yè)得到較快的發(fā)展，產(chǎn)量品種型號日益增多。但由于我國的汽車工業(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)國家相比還存在著較大的差距。因此面臨國際汽車發(fā)展的機(jī)遇和壓

6、力，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國民收入水平的不斷提高，使市場成為汽車工業(yè)發(fā)展的真正動力。在市場的激烈競爭中和諸多汽車環(huán)保法的不斷嚴(yán)格規(guī)范下，企業(yè)逐漸重視產(chǎn)品開發(fā)的力度，加快了新產(chǎn)品推出的步伐， 整車及零部件水平明顯提高。20世紀(jì)末，世界汽車工業(yè)發(fā)生了劇烈的兼并和重組，21世紀(jì)初，中國加入WTO。因此，中國汽車工業(yè)必然面向國際市場，與整個世界汽車工業(yè)做嚴(yán)峻的競爭，尋找自身的發(fā)展空間。 綜合考慮我國加入世界貿(mào)易組織和世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢以及我國汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，未來我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢主要有如下幾點(diǎn)： （1）聯(lián)合兼并重組進(jìn)程加速 （2）積極參與全球化進(jìn)程 （3）模塊化生產(chǎn)和系統(tǒng)化

7、供貨將成為發(fā)展潮流 （4）低污染、節(jié)能汽車是一個發(fā)展方向 （5）轎車將逐步進(jìn)入家庭 因此中國汽車工業(yè)必須面向國際市場，與整個世界汽車工業(yè)作嚴(yán)峻的橫向比較，尋找自身的發(fā)展空間，確定新的坐標(biāo)系和創(chuàng)立新的發(fā)展戰(zhàn)略。開放的中國汽車市場將成為國際汽車工業(yè)的競技場，中國的汽車工業(yè)面臨著與世界汽車諸強(qiáng)競爭求生存的挑戰(zhàn)。 第1章 汽車車身焊裝概述 1.1 汽車車身焊接基礎(chǔ) 1.1.1車身焊接原理 焊接是兩個或兩個以上的金屬零件之間不可拆卸的聯(lián)接方法之一，其實(shí)質(zhì)是利用局部加熱或加壓的辦法，使被連接處的金屬熔化，促成兩金屬的原子相互滲合并接近到0.3~0.5nm的金屬晶格距離，完全依靠原子間的結(jié)

8、合力把兩個分離的金屬構(gòu)件連接起來。 在焊接過程中，一般都是把局部加熱到熔化溫度以上然后冷卻結(jié)晶凝固，它經(jīng)歷加熱→ 熔化 → 金屬冶金反應(yīng) → 結(jié)晶→ 固態(tài)相變 → 形成接頭等幾個過程，又是一個復(fù)雜的冶金反應(yīng)、材料熱處理及變形應(yīng)力的產(chǎn)生過程。 影響焊接應(yīng)力與變形的因素，主要是兩個方面：第一是焊縫附近不均勻加熱的范圍和程度，也是產(chǎn)生熱變形的范圍和程度。第二是焊件本身的剛度以及受到周圍邊界約束的焊接，即阻止焊縫及其附近加熱所產(chǎn)生熱變形的程度。這兩方面作用的結(jié)果決定了焊縫附近塑性變形區(qū)的大小和分布，也決定了殘余應(yīng)力與殘余變形的大小。人們可以從設(shè)計(jì)和工藝兩方面來采取減小焊接應(yīng)力與變形的措施。 人們

9、可以采取的設(shè)計(jì)措施有： ① 盡可能減少焊縫的數(shù)量，避免不必要的焊縫； ②選擇合理的焊縫尺寸和形狀； ③ 合理選擇結(jié)構(gòu)形式和安排焊縫位置； ④ 避免焊縫布置得過分集中。 人們可以采取的工藝措施有： ① 焊前將結(jié)構(gòu)或部件裝配成具有與焊接變形相反方向的預(yù)先反變形，反變形應(yīng)該能抵消焊后形成的變形； ② 對于剛性小的結(jié)構(gòu)，可以采用夾具支承夾緊的方法，增加結(jié)構(gòu)要焊接時的剛性，達(dá)到減小焊接變形的目的； ③選用合理的焊接方法和規(guī)范，可以減小變形量； ④選擇合理的裝配焊接順序，即把結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)胤殖刹考謩e裝焊接，使不對稱的焊縫或收縮量較大的焊縫在焊接過程 中能比較自由地收縮而不影響整體結(jié)構(gòu)，

10、然后再拼焊成整體，這樣有利于控制變形。采用機(jī)械或加熱的預(yù)拉伸，使薄板預(yù)先得到拉伸，然后在張緊的薄板上裝配焊接骨架，可有效防止變形。 1.1.2 汽車車身常用焊接方法 車身焊裝過程中應(yīng)用最多的是電阻焊，一般占整個焊接工作量的60％以上，有的轎車車身幾乎全部采用電阻焊，高級轎車還采用粘接點(diǎn)焊方法。電阻焊是所有焊接方法中焊接效率最高的一種，適用于大量生產(chǎn)，在薄板焊接方面使用最廣。其他焊接方法還有點(diǎn)焊、螺柱焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等 （1） 電阻焊 電阻焊加熱時間比較短，熱量較集中，焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力和變形較小，通常在焊后不必進(jìn)行校正和熱處理。不需要焊絲、焊條、保護(hù)氣體、焊劑等焊接材料，焊接成

11、本比較低。操作較簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，生產(chǎn)效率比較高，是汽車車身制造中應(yīng)力最廣泛的焊接方法。 電阻焊原理 電阻焊原理如圖所示，它是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并在焊接處通以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，斷電冷卻時，在壓力繼續(xù)作用下實(shí)現(xiàn)金屬結(jié)合，形成牢固接頭。這種工藝過程稱為電阻焊，也叫接觸焊。 圖2-8 電阻焊原理 由電阻焊的基本原理可以看出電阻焊有以下特點(diǎn)： a 利用電流通過工作工件焊接處的電阻而產(chǎn)生的熱量對工件加熱，即熱源不是來源于工件之外，而是內(nèi)部熱源。 b 整個焊接

12、過程式在壓力作用下完成的，即心須施加壓力。 c 在焊接處不需要加任何填充材料，也不需要任何保護(hù)劑，電極壓力和焊接電流是產(chǎn)生電阻焊的基本條件。 電阻焊分類 電阻焊的方法主要有四種：即點(diǎn)焊、凸焊、縫焊和對焊。 a 點(diǎn)焊 主要用于車身總成、地板、車門、側(cè)圍、后圍、前橋和小零部件等。 b 凸焊 用于車身零部件、減震器閥桿、制動蹄、螺釘、螺帽和小支架等。 c 縫焊 用于車身頂蓋雨檐、減震器封頭、油箱、消聲器和機(jī)油盤等。 d 對焊 用于鋼圈、排進(jìn)氣閥桿、刀具等。 (2)點(diǎn)焊 點(diǎn)焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法，它適用于焊接搭接頭、接頭氣密性要求低、厚度小于3mm的沖壓、軋

13、制的薄板件，因此廣泛用于汽車車身的焊接。 A 點(diǎn)焊方法 點(diǎn)焊按一次形成的焊點(diǎn)數(shù)，可分為單點(diǎn)焊和多點(diǎn)焊：按對焊件的供方向，可分為單面點(diǎn)焊和雙面點(diǎn)焊（如圖）. 最常見的點(diǎn)焊方法是雙面點(diǎn)焊（電極從工件兩側(cè)供電），尤其是雙面點(diǎn)焊，在車身焊接中運(yùn)用最多，這時工件的兩側(cè)均有電極壓痕。單面點(diǎn)主要用于電極難以從兩側(cè)接近工件或工件一側(cè)要求壓痕較淺的場合，如汽車車身外表面或裝飾面板的點(diǎn)焊，此時，一側(cè)是電極，另一側(cè)是接觸面積較大的導(dǎo)電板，可以消除或減輕下面的壓痕，在汽車車身大量生產(chǎn)中，單面多點(diǎn)焊也獲得廣泛應(yīng)用，圖3-3c所示為使用一個變壓器將各電極并聯(lián)進(jìn)行雙面多點(diǎn)焊，為了保證通過各焊點(diǎn)的電流基本一致，要求所

14、有電流通路的阻抗基本相等，且每一接部位的表面狀態(tài)、材料厚度和電極壓力都須相同。為了避免各焊點(diǎn)處因阻抗不等使焊接質(zhì)量不良，常采用各電極變壓器分離式。 圖2-9 典型的點(diǎn)焊方法 (a)雙面單點(diǎn)焊 (b)雙面雙點(diǎn)焊 (c)雙面多點(diǎn)焊 (d)單面單點(diǎn)焊 (e)單面雙點(diǎn)焊 (f)單面多點(diǎn)焊 B 焊點(diǎn)質(zhì)量的一般要求 焊點(diǎn)質(zhì)量不僅取決于焊點(diǎn)尺寸，還與焊點(diǎn)表面與內(nèi)部質(zhì)量有關(guān)。焊點(diǎn)在外觀上要求表面壓坑線，平滑呈均勻過渡，無明顯凸或局部擠壓的表面鼓起，外表面沒有環(huán)狀或徑向裂紋；表面不得有熔化或粘附的銅合金。從內(nèi)部看，焊

15、點(diǎn)形狀應(yīng)規(guī)則、均勻，焊點(diǎn)尺寸應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求；內(nèi)部無超標(biāo)的裂紋和縮孔；焊點(diǎn)核心周圍無嚴(yán)重過熱組織。 焊點(diǎn)尺寸主要焊點(diǎn)直徑，焊透率和表面壓坑深度等。 (3) 螺柱焊 螺柱焊是將金屬螺柱等緊固件焊于工件上的焊接方法，它是焊接緊固件的一種快速方法，不僅效率高，而且可以通過專用設(shè)備對接頭質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，能夠得到全斷面熔合的焊接接頭，從而保證接頭的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和接頭強(qiáng)度。在汽車車身零件組焊過程中，常常利用螺柱焊在一些小零件上焊接安裝汽車附件用的緊固件。 廣泛采用的螺柱焊方法主要有電弧螺柱焊和電容放電螺柱焊。它們都是利用直流焊接點(diǎn)原來產(chǎn)生電弧。 (4)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 二氧化碳?xì)怏w

16、保護(hù)焊是融化極氣體保護(hù)電弧焊的一種，它是采用可熔化的專用二氧化碳焊絲與被焊工件之間的電弧作為熱源來融化焊絲與母材金屬，并向焊接區(qū)輸送二氧化碳保護(hù)氣體，使電弧、 融化的焊絲、 熔池及附近的母材金屬免受周圍空氣的有害作用。連續(xù)送進(jìn)的焊絲金屬不斷熔化并過渡到熔池，與熔化的母材金屬融合形成焊縫金屬，從而使工件互相連接起來。 (5)凸焊 凸焊是在焊件的貼合面上預(yù)先加工出一個或多個凸點(diǎn)，使其在另一焊件表面接觸并通電加熱，然后壓塌，使這些接觸點(diǎn)形成焊點(diǎn)的電阻焊方法。凸點(diǎn)的作用是將電流和壓力限在特定位置上。凸焊主要用于將螺母，墊圈等小零件焊接到較大的沖壓件上。 (6)縫焊 縫焊是用一對滾盤電機(jī)代替點(diǎn)焊

17、的圓柱形電極，與工件相對運(yùn)動，從而產(chǎn)生一個個熔核相互重疊的密封焊縫的焊接方法。它主要用于氣密性要求高的焊縫，如汽車油箱，車身和流水槽等。 1.2 焊裝夾具簡介 1.2.1焊裝夾具分類 焊裝夾具種類繁多，按用途可分為： （1）裝配用夾具 這類夾具主要是按車身圖紙和工藝上的要求，把焊件中各零件或組件的相互位置能準(zhǔn)確地固定下來，工件只在它上面進(jìn)行點(diǎn)固，而不完成整個焊接工作。 （2）焊接用夾具 這類夾具專門用來焊接焊件，即將已經(jīng)點(diǎn)固好的焊件放在它上面完成所有焊縫的焊接。它的主要任務(wù)是防止焊接變形，并使處在各種位置的焊縫都盡可能地調(diào)整到最的利于施焊和位置。一般這類夾具用于焊件重量大或采用自

18、動焊進(jìn)行焊接的情況，在手工操作小件焊接時，除有特殊質(zhì)量要求外，一般不采用這類夾具。 （3）裝配──焊接夾具 這類夾具能完成整個焊件的裝配和焊接工作，它具有裝配用夾具和焊接用夾具的性能。 （4）檢驗(yàn)夾具 簡稱檢具，它是用于檢查焊接完的車身部件的形狀尺寸是否符合質(zhì)量要求，起量規(guī)的作用。 （5）其它夾具 指矯正夾具，整修加工夾具和熱處理夾具等 1.2.2焊裝夾具的功用 (1) 在汽車車身焊接過程中定位夾緊，保證車身零件之間正確的裝配關(guān)系，同時保證車身焊接質(zhì)量及焊接過程順利 采用焊裝夾具可以精確地對零件進(jìn)行定位并牢固的夾緊，保證裝配件的相對位置，減少了由于人工劃線的誤差帶來的定位不精

19、確。同時焊裝夾具在焊接過程中使零件的變形受到一定的限制，可以大大減少焊接變形，使焊后零件的結(jié)構(gòu)尺寸容易達(dá)到圖紙要求。 (2) 縮短焊裝時間，能夠批量生產(chǎn)，減少加工費(fèi)，降低產(chǎn)品成本 采用了焊接夾具，零件由定位元件定位，不用劃線，不用測量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置，加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程。另外在焊裝夾具上備有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)牢固夾緊，可減輕工人的體力勞動，提高裝配效率， 夾具可強(qiáng)行夾固焊件或預(yù)先給予反變形，能控制和消除焊接變形，提高焊接質(zhì)量，減少或取消焊后矯正變形或修補(bǔ)工藝缺陷的工序，使整個產(chǎn)品的生產(chǎn)周期縮短。 雖然制作焊裝夾具增加了產(chǎn)品成本，但焊裝夾具的使用減少了裝配和焊接工時的消耗，提高了產(chǎn)量，易形

20、成大批量生產(chǎn)，從而減少加工費(fèi)用，使產(chǎn)品總成本降低。 (3) 增加了產(chǎn)品的均勻性，能得到具有互換性的產(chǎn)品 采用焊裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，使焊接質(zhì)量穩(wěn)定，所以可提高焊件的互換性能。 (4) 減輕了工人勞動強(qiáng)度，使不熟練工人操作也成為可能 如果不使用夾具，在裝配定位焊接時，要求工人在生產(chǎn)節(jié)拍時間內(nèi)劃線來保證裝配焊接零件的相互位置是不可能的。在焊接時，裝配鉗工要始終扶持住工件，保證其位置在焊接過程中不發(fā)生變動，這項(xiàng)工作也非常困難和疲勞。焊裝夾具的使用降低了對工人的技術(shù)要求，也減少了工人的勞動強(qiáng)度。 1.2.3焊裝夾具設(shè)計(jì)要求 (1) 焊裝夾具必須保證焊件焊后能獲得正

21、確的幾何形狀和尺寸，尤其是保證車身上門窗等孔洞的尺寸和形狀。在裝配時，夾具必須使被裝配的元件獲得正確的位置和可靠和夾緊，并且在焊接時能阻止焊件產(chǎn)生變形。 (2) 焊裝夾具應(yīng)動作迅速，操作方便。操作位置要處于工人容易接近．最宜操作的部位。特別是手動夾具，其操作力不能過大，操作頻率不能過高，操作高度應(yīng)設(shè)計(jì)在工人最易用力的部位。當(dāng)夾具處于夾緊狀態(tài)時，應(yīng)能自鎖。 (3) 焊裝夾具的設(shè)置應(yīng)便于施工，有足夠的裝配．焊接空間，不能影響間接操作和焊工觀察，不妨礙焊件的裝卸。所有的定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)與焊點(diǎn)保持適當(dāng)距離，或布置在焊件的下方或側(cè)面。夾緊機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件應(yīng)能夠或轉(zhuǎn)位。 (4) 夾緊可靠，剛

22、性適當(dāng)。夾緊時不破壞焊件的定位位置和幾何形狀，以及焊件的表面質(zhì)量。夾緊力適當(dāng)，使夾緊后既不使焊件松動滑移，又不使焊件的拘束過大而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。 (5) 為了保證使用安全，應(yīng)設(shè)置必要的安全互鎖保護(hù)裝置。 (6) 用于大型零件焊接的夾具，要有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是夾具的剛度，對結(jié)構(gòu)的形狀精度．尺寸精度影響較大。 (7) 在同一個夾具上，定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式不宜過多，并且盡量只選用一種動力源。 (8) 焊裝夾具本身應(yīng)具有較好的制造工藝性和較高的機(jī)械效率，盡量使制作時投資少成本低。 (9) 盡量選用已通用化．標(biāo)準(zhǔn)化的夾緊機(jī)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)零部件來設(shè)計(jì)制造焊裝夾具。 上述這些

23、原則是設(shè)計(jì)車身焊裝夾具時所必須考慮的，但具體到焊裝夾具的結(jié)構(gòu)上卻是差異甚大，有的焊裝夾具只有一個簡單的框架，有的則相當(dāng)復(fù)雜。一般來說，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)批量的大小和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)并結(jié)合本廠的生產(chǎn)條件來選擇焊裝夾具的類型，設(shè)計(jì)夾具。 第2章 HF-8車型焊裝夾具設(shè)計(jì) 2.1制圖前的準(zhǔn)備工作 2.1.1 UG軟件簡介 本夾具設(shè)計(jì)主要采用了UG軟件來完成，下面簡單介紹一下此軟件的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)： 2.1.1.1 UG軟件的功能特點(diǎn) UG具有三維實(shí)體建模、裝配建模,生成直觀可視的數(shù)字虛擬產(chǎn)品,并對其進(jìn)行運(yùn)動分析、干涉檢查、仿真運(yùn)動及載荷分析，可視化程度很高其功能特點(diǎn)如下： 1）用造型來設(shè)計(jì)零部

24、件,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)思想的直觀描述; 2）充分的設(shè)計(jì)柔性,使概念設(shè)計(jì)成為可能; 3）提供了輔助設(shè)計(jì)與輔助分析的完整解決方案; 4)圖形和數(shù)據(jù)的絕對一致及工程數(shù)據(jù)的自動更新. 2.1.1.2 使用UG的優(yōu)點(diǎn) 1）通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)省了材料和加工時間，降低了成本； 2）通過直觀的模型裝配，可以更確切的判斷夾具結(jié)構(gòu)和干涉部位； 3）通過幾何連接器并及時更新，可以保證修后的裝配圖與零件圖的一致。而且相關(guān)尺寸會自動作相應(yīng)的修改； 4）選擇UG三維設(shè)計(jì)是未來的發(fā)展趨勢，只有捷足先登才具有市場優(yōu)勢。 2.1.2建立統(tǒng)一的目錄 按照自上而下的設(shè)計(jì)方法，分別建立各相關(guān)文件。 項(xiàng)目名/工位名/GA

25、——存放本工位夾具總圖及其氣路圖 項(xiàng)目名/工位名/UNIT ——存放本工位夾具單元及其零件 項(xiàng)目名/工位名/PNL ——存放本工位設(shè)計(jì)用PNL 項(xiàng)目名/工位名/GUNCHECK ——存放本工位焊點(diǎn)、焊槍、焊槍打點(diǎn)示意圖 項(xiàng)目名/工位名/STD ——存放本工位設(shè)計(jì)用標(biāo)準(zhǔn)件、外購件、國標(biāo)件 項(xiàng)目名/工位名/MOTION ——存放本工位各套夾具的運(yùn)動分析 項(xiàng)目名/工位名/FILE ——存放本工位各種清單表格及其設(shè)計(jì)試樣書，設(shè)計(jì)參考文件 文件命名規(guī)則 加工件工位代號－UNIT號－零件序號 RF012－00－00 ——RF012工位的GA RF012－02－00 ——RF012工位的

26、U02 RF012－02－01 ——RF012工位U02的零件01 標(biāo)準(zhǔn)件名稱與標(biāo)準(zhǔn)件號一致。例：WT0804-350。外購件名稱與樣本訂購編號一致。氣缸后面加“_ 實(shí)際應(yīng)用行程”CK1A50-75_70。國標(biāo)件國標(biāo)號-型號例：GB93-87-8 代表彈簧墊圈8。 在此特別提出UG對于圖層的操作，要求較高，通過圖層操作，可以實(shí)現(xiàn)方便快捷的各項(xiàng)操作，利于實(shí)現(xiàn)圖形及其特征的快捷操作。本設(shè)計(jì)中UG的圖層設(shè)定如下： 優(yōu)選層 可用圖層 內(nèi)容 優(yōu)選圖層 可用圖層 內(nèi)容 1 1-10 實(shí)體模型 61 61-70 BASE TAP車線 11 11-20 夾

27、具打開狀態(tài) 71 71-80 GA車線 21 21-40 草圖 81A，82B 81-90 車身斷面 41 41-50 參考點(diǎn)線面 91 91-100 PNL實(shí)體 51 51-60 夾具及附屬裝置車線 101 101-120 DRAFTING 表2-1 2.2 分析設(shè)計(jì)任務(wù)書確定定位加緊方案 2.2.1夾具的定位方案的確定 夾具的定位加緊一般采用六點(diǎn)定位原則，本設(shè)計(jì)同樣采用該定位方式。 所謂六點(diǎn)定位是指要使工件在夾具中的位置完全確定，其充分必要條件是將工件靠置在按一定要求布

28、置的6個支撐面上，使工件的六個自由度全部被限制，其中每一個支撐點(diǎn)相應(yīng)的限定一個自由度。這就是六點(diǎn)定位準(zhǔn)則，又稱“六點(diǎn)定律”。 在進(jìn)行裝配焊接作業(yè)時，首選應(yīng)使焊件在夾具中得到確定的位置，并在裝配、焊接過程中一直保持將其保持在原來的位置上。我們把焊件按圖紙要求得到確定的位置的過程稱為定位；把焊件在裝配焊接作業(yè)中一直保持在確定位置上的過程稱為夾緊。設(shè)計(jì)夾具過程中通常采用過定位方式即六點(diǎn)定位，進(jìn)行定位，將工件的六個自由度全部限定。 為了使焊件在夾具中得到要求的確定位置，首先應(yīng)研究物體在空間的位置是怎樣確定的。假設(shè)一個物體在空間不與任何其它物體發(fā)生聯(lián)系，將其放在空間坐標(biāo)系內(nèi)，以此坐標(biāo)作為參

29、考系來觀察其位置和方位的變動。由剛體力學(xué)可知，在空間處于自由狀態(tài)的剛體，具有六種活動的可能性，即六個自由度（DOFS），分別為沿X，Y，Z三個坐標(biāo)軸的移動和分別繞X，Y，Z三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動，如圖2.2。物體在空間的任何狀態(tài)都可由這六種變化的合成來得到，家具定位的目的就是約束6個自由度的部分或全部，這樣物體的位置和方位就能夠唯一確定了。所以自由度是決定物體空間位置的獨(dú)立參數(shù)。 定位基準(zhǔn)的優(yōu)先原則 (1) 車身零件的制造工藝，定位基準(zhǔn)確定的先后順序?yàn)榭偝伞挚偝伞M件→零件。 因?yàn)槿绻b配件的定位基準(zhǔn)不確定，則不可能正確評價和確定零部件的精度，也無法決定零部件的準(zhǔn)確修正方向。同時為了使車揣

30、零件在制造過程中的變化要素最小，需要把含有更多變化要素的裝配件上的定位基準(zhǔn)首先確定。 (2) 為了確定車身零部件的位置，需要基準(zhǔn)孔、基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)端的組合，但是在同一方向上約束時，采用基準(zhǔn)面、孔、端的順序不同，考慮車身零件的形狀，定位基準(zhǔn)選擇的先后順序?yàn)榛鶞?zhǔn)面→基準(zhǔn)孔→基準(zhǔn)端。 這是因?yàn)闆_壓零件的成形順序是先拉延后沖孔，先選基準(zhǔn)面再選基孔定位與零件的成形順序保持一致；優(yōu)先選用基準(zhǔn)面可以使相鄰零件的貼合面累積誤差最小，也容易補(bǔ)償剛性不足的零件形狀，而且如果基準(zhǔn)孔的位置和孔間距不準(zhǔn)確會造成被焊零件的位置不穩(wěn)定。 定位基準(zhǔn)位置的選定方法 夾具定位基準(zhǔn)的選定必須以沖壓件零件圖、裝配焊接后的零件

31、圖、車身焊裝工藝流程和工藝方案、車身裝配公差要求以及基本車型 的有關(guān)資， 料為依據(jù)。其選用方法為： (1) 夾具定位基準(zhǔn)面的厚度一般為16或19mm，只有地板框架處夾具定位基準(zhǔn)面的厚度選 用19mm。為了便于夾具設(shè)計(jì)與檢測，定位基準(zhǔn)面盡量選 在與車線平行的位置，且與車線之間的距離為整數(shù)；若定位基準(zhǔn)的位置與車線傾斜，則從車線處標(biāo)注尺寸和角度。 (2) 定位基準(zhǔn)面要盡量可能選在斷面形狀一致的位置，盡量避免斷面發(fā)生變化的位置。 (3) 定位基準(zhǔn)孔要盡可能與定為基準(zhǔn)不重合。這是因?yàn)榻鼫?zhǔn)孔與基準(zhǔn)面的定位方向不同，當(dāng)零件定為基準(zhǔn)面發(fā)生變化時，定位基準(zhǔn)孔的位置也發(fā)生變化。 (4) 分析整條生

32、產(chǎn)線上各工位零件的構(gòu)成以及各構(gòu)成零件的位置，使定位基準(zhǔn)的位置盡量選在能夠貫穿整條生產(chǎn)線的位置上，即生產(chǎn)線上各工位的定位基準(zhǔn)盡量保持一致，以減小工位間的定位偏差。 (5) 定為基準(zhǔn)盡量選在被焊零件有貼合要求或功能要求的位置，如有裝配關(guān)系要求的面或孔，有位置要求的端部或孔等。 (6) 定為基準(zhǔn)盡量選在容易上件取料的位置，容易實(shí)現(xiàn)焊裝自動化的位置，以及設(shè)裝配累計(jì)誤差最小化的位置。 (7) 對于相同的零件的定位，其定位基準(zhǔn)位置盡量要統(tǒng)一。 (8) 定位基準(zhǔn)要選在可以減小焊接變形的位置上。當(dāng)焊面的長度足夠時，可以將定位基準(zhǔn)面直接選在焊接面上。 (9) 各被焊零件要盡可能單獨(dú)定位，不能

33、只依靠相鄰零件型面的貼合來定位。 式樣書中本工位各套夾具分布如圖所示 圖2.2 M.C.P 分析圖2.2，可知，夾具單元U01、U02-1、U02-2、U03-1、U03-2、五個夾具單元起對AG51013064起支撐定位作用，也就是形成一個平面將車板支撐，通過U01、U02各一個銷子實(shí)現(xiàn)對AG51013067于AG51013064精確定位，U02的兩個銷子實(shí)現(xiàn)AG51013066于AG51013064的精確定位，即一面兩銷的定位方式。所謂一面就是U01、U02-1、U02-2、U03-1、UO3-2、五個夾具單元所形成的平面，該平面限定了車板的

34、三個自由度，車板上的兩個銷子，限定了車板的另外三個自由度，這樣就實(shí)現(xiàn)了六點(diǎn)定位，將車班的六個自由度全部限定，實(shí)現(xiàn)對車板的過定位控制。 按照上述基準(zhǔn)確定原則選擇U02左側(cè)面為夾具單元的定位基準(zhǔn)，分析車體的PNL，按照事項(xiàng)書中給定的位置確定夾具所處的位置，U02所在位置在X2900，Y0，Z400附近?？纱_定車身斷面A所處位置為Y=2平面，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，夾具板厚度為16mm，故可確定車身斷面B位于Y=18平面。 本設(shè)計(jì)中無論是PNL，還是夾具中的定位塊的定位都是采用六點(diǎn)定位原理，進(jìn)行完全定位。例如定位塊與支撐板之間采用的是直角定位，有直角限定定位塊的5個自由度，再由檔片限定其第6個自由度。如圖

35、2.3所示 2.2.2 夾具的夾緊方案的確定 氣動夾具具有加緊動作迅速、夾緊力穩(wěn)定、操作方便、安全無污染、清潔干凈等鮮明特點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)中采用的是氣動加緊。此類夾具用壓縮空氣作為動力源，通過管道、氣閥、氣缸等元件，產(chǎn)生加緊工件的夾緊力。 氣動夾緊機(jī)構(gòu)是以壓縮空氣為傳力介質(zhì)，推動氣缸動作以實(shí)現(xiàn)夾緊作用的機(jī)構(gòu)。由于氣動夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊速度快，夾緊力比較穩(wěn)定，操作簡單，不污染環(huán)境，并可實(shí)現(xiàn)程序控制，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，在批量和大批量汽車焊裝生產(chǎn)線上廣為應(yīng)用。通過氣動回路控制，操作者可在一個工作位置操作按鈕開關(guān)，實(shí)現(xiàn)各個方位的氣缸動作控制，而且夾緊、松動速度極快，從而能大大縮短生產(chǎn)輔助時間，提

36、高勞動生產(chǎn)效率。 在進(jìn)行焊裝夾具設(shè)計(jì)計(jì)算時，首先要確定裝配焊接時所需夾緊力，然后根據(jù)夾緊力的大小和方向、被焊接零件的結(jié)構(gòu)、夾緊點(diǎn)的布置，安裝空間的大小等來選擇夾緊機(jī)構(gòu)的類型和數(shù)量。 夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面，以保證零件定位穩(wěn)定，變形較小。當(dāng)夾緊力的方向與重力方向一致時，可使夾緊力最小。選擇夾緊力的作用點(diǎn)時，主要應(yīng)當(dāng)考慮工件夾緊時要穩(wěn)定、變形最小。所以夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位件上，應(yīng)盡量選在零件剛性最好的部位上，以減少夾緊變形。 夾緊氣缸的選取 在車身焊裝夾具中常選用帶Y型雙肘接頭的夾緊氣缸作為動力源，如圖2.4所示為已標(biāo)準(zhǔn)化的夾緊氣缸活塞桿縮回時的外形結(jié)構(gòu)尺寸圖。其接頭銷

37、軸C與壓板相連，通過氣缸活塞桿帶動壓板運(yùn)動，安裝銷軸D固定，使氣缸繞D點(diǎn)轉(zhuǎn)動。夾緊氣缸的缸徑主要有f40、f50、f63三種系列可根據(jù)夾緊力大小不同來選用，缸徑越大，氣缸輸出作用力越大，則夾緊力也越大。氣缸形成有75、100、125、150等系列，氣缸行程影響壓板的打開角度q，當(dāng)行程越大，q也越大。選擇氣缸行程時，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)行程，且大于使用行程5～10mm，這樣可保證夾具的可靠夾緊，補(bǔ)償壓板夾緊面的磨損量。也就是說如果選擇的氣缸行程為75mm，則其實(shí)際行程為70mm，應(yīng)為要留出5mm的補(bǔ)償量 以下為夾緊力的計(jì)算過程 設(shè)計(jì)中壓板的結(jié)構(gòu)可以簡化為下圖 由杠桿平衡原理有　　　　　

38、　　 　　 （2.1） 其中，P－單杠雙作用氣缸推力， 　F－夾緊力，　　　　　 　A－氣缸作用力臂，　 mm 　B－夾緊力臂 ，　 mm 由氣缸運(yùn)動結(jié)構(gòu)原理有：　　　　　　 （2.2） 其中，－氣缸的負(fù)載率，即氣缸活塞桿受到的軸向負(fù)載力與理論輸出力之比，一般取% D－氣缸缸徑，　 　cm 　p－氣缸系統(tǒng)使用壓力， kgf/cm2， 汽車焊裝線氣壓一般調(diào)節(jié)為～5 kgf/cm2 將式代入式求出夾緊力F 　　　　　

39、 （2.3） 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在車身薄板焊接中，夾緊力F30才能滿足焊接要求。 選用63的氣缸，取氣壓p＝5 kgf/cm2＝50％，取上邊的壓頭計(jì)算A/B＝1/3 則〉30 如果F＜30 可以調(diào)整A/B的值或選用大缸徑d的氣缸 通過計(jì)算夾緊力，考慮到氣動加緊的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中所采用的動力為氣動夾緊。 2.3 RF012工位分析及各單元設(shè)計(jì)思路 2.3.1設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)任務(wù)書是設(shè)計(jì)項(xiàng)目主管根據(jù)用戶提供的技術(shù)任務(wù)書制訂的，它是設(shè)計(jì)者進(jìn)行具體夾具設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性文件，是整個設(shè)計(jì)的總體方案。 設(shè)計(jì)任務(wù)書主要包括三方面的內(nèi)容 （1） 生產(chǎn)過程

40、 圖2.6 生產(chǎn)過程圖 工位的基本概念 表2-2 工位布局： 圖 2.7 工位布局圖 夾具概念圖

41、 圖 2.8 夾具概念圖 焊點(diǎn)圖： 圖 2.8 夾具概念圖 圖 2.9 焊點(diǎn)圖 從圖中可以看出共有17個焊點(diǎn) （2）主要控制點(diǎn)布置圖（MCP） 主要控制點(diǎn)是需要設(shè)置夾具定位的位置，它一般選在保證焊接質(zhì)量，防止零件在焊接過程中變形的部位。在MCP中，規(guī)定了夾具的數(shù)量和位置、厚度以及夾具的結(jié)構(gòu)（定位，夾緊，定位夾緊，定位銷）如圖： 圖 2.10 MCP （3）主要控制斷面形狀（MCS） MCS是組合件在MCP位置上的

42、斷面形狀和夾具構(gòu)造簡圖。在MCS中，規(guī)定了定位面的大致形狀，方式，夾緊打開方向，定位銷方式（固定，移動，旋轉(zhuǎn)）等。如圖 圖2.11 MCS 設(shè)計(jì)任務(wù)書的制作必須要在全面了解零件的形狀，焊裝過程和要求的前提下進(jìn)行，它既要保證設(shè)計(jì)的設(shè)備可靠、滿足使用要求，又要力爭設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造簡單、方便 2.3.2夾具單元設(shè)計(jì)思路 根據(jù)試樣書，RF012工位共需設(shè)計(jì)5套夾具即可滿足要求，其中U01和U03這兩套夾具可對稱使用。 <1>U01夾具設(shè)計(jì) RF012工位中的U01夾具定位加緊內(nèi)板，且內(nèi)板上這套

43、夾具附近有一個直徑為7.8的空，這個孔需要用銷定位。這個銷要求兩向可調(diào)。任務(wù)書中規(guī)定定位要可調(diào)，所以定位快要做成可調(diào)式的，壓板做成不可調(diào)式的。 這套家具初步設(shè)計(jì)成由定位板、壓板、定位塊、加緊汽缸、銷、銷支架等組成的夾具。 <2>U02夾具設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書U02-1和U02-2可設(shè)計(jì)成一套夾具。定位夾緊內(nèi)板和兩個小件。為了防止小件的變形錯位，且需要磁鐵吸合消減，并壓緊定位這個小件通過P5、P6進(jìn)行定位，且內(nèi)板附近各有一個直徑為12.8的孔，這兩個孔需要用銷定位。這兩個銷要求兩向可調(diào)，且銷要為移動銷。在銷退出后，將PNL去處，所以要用薄型氣缸將銷退出。此處定位塊無需壓板，且需做成分

44、離式的 <3>U03夾具設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書U03-1和U03-2可設(shè)計(jì)成一套夾具，因?yàn)檐嚿頌樯罘吋８鶕?jù)工藝要求可將其設(shè)計(jì)成兩次旋轉(zhuǎn)的，兩次旋轉(zhuǎn)夾具主要用于壓板一次旋轉(zhuǎn)后無法打開讓出被焊零件的的運(yùn)動空間，或者定位板固定時，使焊接完后的零件取出干涉，需要旋轉(zhuǎn)避開干涉的情況，兩次旋轉(zhuǎn)夾具的第二次旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿照前面，但要盡量使結(jié)構(gòu)尺寸小巧、輕便，因?yàn)樗堑谝淮涡D(zhuǎn)的運(yùn)動部件、不需考慮打開余量將結(jié)構(gòu)尺寸縮小，在保證強(qiáng)度剛度的前提下可以采用挖空的形式來減輕重量。由于第一次旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)和重量相對要大，要考慮旋轉(zhuǎn)中心的位置合理設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，使旋轉(zhuǎn)過程平穩(wěn)。而且旋轉(zhuǎn)銷的直徑要適當(dāng)增大，并選用無油軸套和止

45、推墊圈結(jié)構(gòu)，以增加剛度，減少摩擦。 二次旋轉(zhuǎn)夾具的運(yùn)動順序是第一次旋轉(zhuǎn)到位后第二次旋轉(zhuǎn)夾緊，第二次旋轉(zhuǎn)打開后在第一次打開，即氣缸1活塞桿伸出后汽缸2活塞桿再伸出，汽缸2活塞桿縮回后，汽缸1活塞桿再縮回，它必須通過行程開關(guān)在氣路中實(shí)現(xiàn)互鎖，否則會發(fā)生干涉，破壞被焊零件。 為了保證第一次旋轉(zhuǎn)到位的精度，必須設(shè)置嵌入式限位塊結(jié)構(gòu)。 2.4 RF012工位U02夾具單元設(shè)計(jì)過程 按設(shè)計(jì)任務(wù)書要求作出設(shè)置夾具部位的斷面形狀及相應(yīng)車線，將確定的夾具基座面的位置畫出，作為夾具的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。根據(jù)定位夾緊面的斷面形狀以及周邊零件、裝備的干涉情況，確定該夾具的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 現(xiàn)在主要介紹U02

46、工位的設(shè)計(jì)方法和過程 設(shè)計(jì)者在進(jìn)行焊裝夾具之前，首先要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求做出相應(yīng)的車身斷面圖作為夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)依據(jù)。 2.4.1切取斷面線 根據(jù)斷面位置與車線關(guān)系，采用一維斷面。 在UG中截取斷面，我們用，首先設(shè)置工作部件，將斷面線A面為車線絕對值小的一面，用橙色雙點(diǎn)劃線表示；B面為車線絕對值大的一面，用綠色點(diǎn)線表示；把A面放在81層，然后再截B面，改好顏色，放在82層。打開輸入車身數(shù)據(jù)，已確定斷面位置，開始截取斷面可以將所有的斷面都截出來 2.4.2連接板的設(shè)計(jì) 由于車身焊裝夾具設(shè)計(jì)采用過定位原則，應(yīng)盡量減小接觸面積，以免因定位太多而造成定位不可靠。一般接觸面積寬度選為15

47、-20mm即可。因?yàn)檫B接板上要安裝夾緊氣缸所以在設(shè)計(jì)連接板時應(yīng)該根據(jù)氣缸選型的型號，來定氣缸安裝孔及鉸支孔的大體位置. 首先將圖層設(shè)為81層 點(diǎn)擊曲線工具條中的按鈕，出現(xiàn)截面曲線對話框，在PNL中選擇U02工位區(qū)域單擊確定，在出現(xiàn)的界棉區(qū)線對話框中選擇平面按鈕進(jìn)入平面對話框，以Y軸為基準(zhǔn)軸根據(jù)工位位置第一根斷面線在Y方向上移2如圖4.5所示： 由于夾具壓板的厚度為16故第二根斷面線應(yīng)在Y軸方向上移18，依次可作出Y方向上-36、-22、45、61單擊完成。 一般規(guī)定： A面為車線絕對值小的一面，用橙色雙點(diǎn)劃線表示； B面為車線絕對值大

48、的一面，用綠色點(diǎn)線表示； 所切斷面線如圖2.12所示： 圖 2.12 斷面線 2.4.3畫裝配草圖 在設(shè)計(jì)壓板時，首先應(yīng)根據(jù)壓板的打開狀態(tài)，氣缸的行程來確定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)及氣缸安裝絞支點(diǎn)的位置，同時要考慮氣缸打開或關(guān)閉時連接部分是否干涉。 由于車身焊裝夾具設(shè)計(jì)采用過定位原則，應(yīng)盡量減小接觸面積，以免因定位太多而造成定位不可靠。一般接觸面積寬度選為15-20mm即可。因?yàn)檫B接板上要安裝夾緊氣缸所以在設(shè)計(jì)連接板時應(yīng)該根據(jù)氣缸選型的型號，來定氣缸安裝孔及鉸支孔的大體位置. 首先將層設(shè)置成21層

49、。工作部件為RF012-01-00,點(diǎn)擊進(jìn)入草圖界面，根據(jù)斷面線的形狀設(shè)計(jì)壓板的形狀。 在設(shè)計(jì)壓板時應(yīng)先確定3個圓的位置，因?yàn)橐紤]當(dāng)氣缸打開將所焊接部件拿出時是否與所設(shè)計(jì)的夾具壓板干涉，一般將它們之間的打開余量設(shè)為25毫米，并做打開分析，看是否干涉。操作步驟為：選擇編輯中的變換，選擇打開的壓板，選擇旋轉(zhuǎn)點(diǎn)并選擇旋轉(zhuǎn)的角度為120度，點(diǎn)擊復(fù)制即可，如圖2.13所示： 打開狀態(tài) 圖2.13 草圖 為了避免給設(shè)計(jì)造成浪費(fèi)，在作運(yùn)動分析之前須先對草圖進(jìn)行打開狀態(tài)干涉分析。通過旋轉(zhuǎn)角度，來確定氣缸行程是否能夠保證氣缸處于打開狀態(tài)時，不會與PNL發(fā)生干涉

50、。通過學(xué)習(xí)可知，行程75mm的氣缸在滿足各項(xiàng)要求的情況下所打開的最大角度為60.5度，行程為100的氣缸最大打開角度為76.7度，因此可以通過打開角度，使壓板臂草圖旋轉(zhuǎn)來檢驗(yàn)其剛打開時是否會與PNL發(fā)生干涉。 其操作工程如下：Edit-Transform，點(diǎn)擊后彈出類型對話框，選擇曲線類型（type-curve）然后選中所要旋轉(zhuǎn)的曲線，彈出對話框，并依次進(jìn)行操作點(diǎn)擊Rotate About a Point，再選擇旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，即為中點(diǎn)O，再鍵入旋轉(zhuǎn)角度76.7度，確認(rèn)后彈出對話框，點(diǎn)擊COPY，確認(rèn)后完成旋轉(zhuǎn)。 2.4.4拉深出壓板、連接板、定位塊、壓塊 回到modeling 狀態(tài)下，分別進(jìn)行

51、拉伸操作 2.4.4.1 壓板的設(shè)計(jì) 首先將RF012-01設(shè)成工作部件,鏈接整個草圖，將壓板的草圖拉伸出來回到第一層，點(diǎn)擊拉伸按鈕因壓板的結(jié)構(gòu)不能同時作為一個整體拉伸，故先將選擇意圖工具條設(shè)置為 拉伸壓板的上半部分，厚度為16.如圖4-8 圖2.14 壓板的拉伸 剩余部分要分兩次拉伸，在Y軸的反方向上拉伸厚度為8毫米的實(shí)體完成 圖 2.15 壓板

52、耳朵的拉伸 選擇特征操作工具條中的倒角按鈕，在出現(xiàn)的對話框中選擇雙倒置，選中所要倒的角的底線，根據(jù)壓板的結(jié)構(gòu)輸入所倒角的第一偏置與第二偏置，即可完成壓板的總體設(shè) 計(jì) 圖2.15 圖2.15 壓板的總體設(shè)計(jì) 2.4.4.2連接板實(shí)體的設(shè)計(jì) <1 > 首先將工作部件設(shè)為RF012-02 設(shè)計(jì)連接板時應(yīng)根據(jù)壓板的設(shè)計(jì)及氣缸的行程，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇行程為100的氣缸，其尺寸按照97+行程來計(jì)算。在設(shè)計(jì)時把首先打開的氣缸即上面的氣缸設(shè)計(jì)成與地面 成30度放置。同時應(yīng)遵循所設(shè)計(jì)夾具的工位特點(diǎn)、受力情況及材料的

53、節(jié)省等方面來考慮設(shè)計(jì)。 步驟如前因連接板為獨(dú)立的整體可直接進(jìn)行拉伸，拉伸厚度為16毫米，為節(jié)省材料在滿足受力要求的前提下進(jìn)行倒角及切除多余部分 圖 2.16 連接板 <2>確定連接板上安裝支架的孔的位置 LOCATOR中與支架連接的六個孔的確定如圖所示。設(shè)計(jì)前已經(jīng)確定了BASE 的高度。將BASE 的高度用一條基準(zhǔn)面表示，確定支架高度，六個孔與基準(zhǔn)面的關(guān)系以及六孔之間的關(guān)系如上圖右圖所示。LOCATOR中氣缸下懸掛點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)點(diǎn)之間的水平距離為35，與氣缸上止點(diǎn)的豎直距離為[97+（行程-5）ST]。 根據(jù)確定的BASE高度，作一基準(zhǔn)面Z=700如圖

54、所示 Z=700 圖 2.17 連接板上支架的孔位置的確定 從而確定支架的孔的位置。 <3>安裝薄型氣缸的孔的位置 根據(jù)銷的位置確定，先建一個基準(zhǔn)面，然后再偏置如圖所示 銷的基準(zhǔn)面 偏置后的基準(zhǔn)面 圖2.18 薄型氣缸孔的位置的確定 設(shè)計(jì)完后的連接板為 倒角一般為10cm，避免產(chǎn)生應(yīng)力 切去形面便于加工 圖 2

55、.19 連接板完成圖 3）定位塊的設(shè)計(jì) 步驟如前如圖所示 圖 2.20 定位塊的切削 定位塊采用兩銷一孔定位 圖 2.21 定位塊的完成圖 4）壓塊的設(shè)計(jì) 首先鏈接兩個小件， 根據(jù)兩個小件的位置設(shè)計(jì)，如圖所示 小件 圖2.22 壓塊 2.4.5 銷支架的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)銷支架時，首

56、先需要把銷裝配在合適的位置，根據(jù)銷的位置設(shè)計(jì)銷支架 如圖所示 圖 2.23 銷支架 2.4.6 連接銷支架的設(shè)計(jì) 在裝配中進(jìn)行連接支架的設(shè)計(jì)。這樣可以隨時調(diào)整其形狀，使銷支架通過其他零件能更好的連接在LOCATOR上。在裝配中調(diào)整各孔的位置，使各連接孔為整數(shù)。連接支架也要做的比較結(jié)實(shí)。 根據(jù)銷的安裝位置和銷支架 以及薄型氣缸的尺寸來設(shè)計(jì)如所示 圖 2.24 連接銷支架的確定 2.4.7 修剪實(shí)體與偏置 在裝配圖

57、中激活零件圖，鏈接車身數(shù)據(jù)。在工具欄中點(diǎn)擊圖標(biāo)出現(xiàn)對話框點(diǎn)擊起始與結(jié)束完成修剪壓板截面如圖所示： 點(diǎn)擊擴(kuò)大圖標(biāo)可以改變壓板截面的大小。另一個壓頭的截面與此相同 圖2.25 修建實(shí)體 第3章 干涉運(yùn)動分析 3.1 裝配標(biāo)準(zhǔn)件 支撐底座的選用應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，因?yàn)樽鴺?biāo)原點(diǎn)與基座的距離是800毫米，根據(jù)以上設(shè)計(jì)，特別是支撐板的設(shè)計(jì)，從所給的標(biāo)準(zhǔn)件中選擇高度為25

58、0的支撐底座，標(biāo)準(zhǔn)件選定后依次將它們裝入所設(shè)計(jì)的夾具中，以氣缸為例：點(diǎn)擊圖標(biāo)出現(xiàn)對話框選擇行程為100的氣缸如下圖 圖 3.1 裝配氣缸 點(diǎn)擊確定后進(jìn)入配對對話框如圖所示：選擇相應(yīng)的配對類型點(diǎn)擊需配對的部分，對氣缸而言配對好兩點(diǎn)即可。如果尺寸正確則裝配完成，當(dāng)不能裝配時必須從草圖中修改尺寸。所有標(biāo)準(zhǔn)件都裝配完成后即如圖所示： 圖 3.2 裝配圖 3.2運(yùn)動分

59、析 做完以上操作后需將氣缸裝配在所做的夾具上進(jìn)行運(yùn)動分析。 在運(yùn)動分析過程中，需定義移動副和轉(zhuǎn)動副，在本設(shè)計(jì)中其定義是這樣的：分別定義壓板（包括壓塊）、氣缸頭、氣缸體為三個移動副，其中壓板，氣缸體分別繞氣缸旋轉(zhuǎn)點(diǎn)O和氣缸連接點(diǎn)O2轉(zhuǎn)動，壓板與氣缸頭同時繞氣缸連接點(diǎn)O1作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時氣缸頭沿氣缸桿作平移運(yùn)動（見圖3.3）。這些運(yùn)動方式均需在運(yùn)動分析時作出相應(yīng)定義。 運(yùn)動分析時需定義運(yùn)動時間和運(yùn)動步數(shù)，運(yùn)動時間為：行程/速度，例如氣缸行程為75mm，氣缸運(yùn)動速度為10mm/秒，則運(yùn)動時間為（75-5）/10=7秒。 氣缸打開后需對運(yùn)動軌跡進(jìn)行保存，運(yùn)動軌跡需保存兩個，一個為氣缸完全打開時

60、的狀態(tài)，一個為氣缸運(yùn)動到最大偏轉(zhuǎn)角度的位置。運(yùn)動軌跡保存為CH011-06-00-MT，存于MOTION文件夾下。這兩個位置前者為了說明氣缸完全打開時，在放置車板時，不會與其產(chǎn)生干涉，后者是為了說明氣缸打開過程中不會與夾具支架發(fā)生干涉。 在作運(yùn)動分析過程中，LINK 和JOINT 的定義很重要，在本設(shè)計(jì)中，LINK和JOINT定義如下： 1、LINK的定義 壓板及其上面的運(yùn)動件------LINK01 氣缸頭------LINK02 氣缸體------LINK03 2、JOINT的定義 （1）固定轉(zhuǎn)動副---壓板旋轉(zhuǎn)銷與氣缸體安裝銷。選擇旋轉(zhuǎn)點(diǎn)后

61、單擊JOINT菜單中的APPLY。 （2）相對旋轉(zhuǎn)副---氣缸頭與壓板連接銷。選擇一個LINK的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，單擊LINK2圖標(biāo)選擇另一個LINK的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，再單擊APPLY。 （3）相對移動副---氣缸頭與氣缸體之間。單擊移動副圖標(biāo),LINK1選擇氣缸頭，LINK2選擇氣缸體，運(yùn)動方式選擇CONSTANT：displacement為0，Velocity為10，單擊APPLY確認(rèn)。 運(yùn)動分析是檢查夾具是否能夠打開和檢查在打開時是否與其它夾具或PNL發(fā)生干涉，一般最終打開位置壓板下端距PNL線最近的點(diǎn)到截取的PNL線端點(diǎn)之間的距離應(yīng)大于25mm，否則打不開。如圖所示：

62、 圖 3.3 夾具的打開狀態(tài) 第4章 焊裝夾具基座的設(shè)計(jì)及總體裝配 4.1 基座的設(shè)計(jì) 基座用于車身零件的裝配與焊接，它的上表面確定各夾具系統(tǒng)的XY坐標(biāo)，又是所有夾具的安裝平臺，基座上表面的高度確定了夾具系統(tǒng)Z坐標(biāo)，這樣就建立了夾具系統(tǒng)的空間坐標(biāo)系。基座也是所有焊裝夾具的裝配基準(zhǔn)，必須有較高的加工精度要求，以提供夾具的定位精度。 4.1.1 基座面的方向 基座面的車線方向以方便被焊接零件的上料和焊接為原則。一般是盡量選擇焊件輪廓尺寸最大的表面與定位基準(zhǔn)面接觸，且大件在下面，首先

63、定位夾緊，小件在上面，以大件型面的型面以及焊裝夾具定位夾緊。焊點(diǎn)的布置在有利于施焊的方位，且操作者方便觀察，焊鉗和電極的可達(dá)性好。 4.1.2 基座面的高度位置 基座面高度位置的確定取決于操作者工作高度和夾具高度，夾具高度在保證焊鉗工作空間的前提下間可能小，以節(jié)省夾具制造成本。工作高度要考慮到操作者動作時的最佳控制區(qū)，以離地面850—900mm為宜。 4.1.3 基座面的大小 基座面的大小取決于焊裝夾具支撐板的位置。根據(jù)夾具的放置位置如圖初步定一下：可將其設(shè)計(jì)為1000x400 如下圖 4.1 4.1.4 基座的結(jié)構(gòu)和加工 基座框架是由型鋼焊接而成，其結(jié)

64、構(gòu)要求由足夠的強(qiáng)度和剛度，以支撐其上安裝的夾具單元和被焊零件。 基座的上表面是所有夾具單元的裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)，必須有較高的加工精度和平面度要求，而且必須在焊接完后進(jìn)行退火去應(yīng)力熱處理后再加工表面，以保證定位精度。 4.1.5 基座設(shè)計(jì) 基座框架應(yīng)選用與基座平面材料相同的鋼?？蚣苁怯砷L度不等槽鋼根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)焊接而成的支撐基座平面和焊裝夾具的支撐架。它要保證基座平面不會因?yàn)閵A具的重量而變形，保證夾具要有準(zhǔn)確地定位。 因此選用該方式： 圖4.2 框架分布形式圖 4.1.5.1 槽鋼的選擇： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選用槽鋼為: 鋼熱軋槽鋼查表2 ，可知槽的

65、基本尺寸為：h=100, b=48, d=5.3, t=8.5, r=8.5, =4.25,=23.85 圖4.3 槽鋼的基本參數(shù) 4.1.5.2 基座鋼材的選擇： 根據(jù)基座平面的厚度16mm以及裝配后將要承受的重量查表1后，得出基座平面應(yīng)選用Q235-A 4.1.5.3 基座表面平面度的計(jì)算： 根據(jù)公式： 基座面平面度= 其中，L——基座面對角線 其中：L==1687.720 求得：基座平面度==0.104 4.1.6 基座的三維設(shè)計(jì)： 首先，在UG中新建一個名為BLHM

66、-00-01的文件，將21層作為工作層。根據(jù)設(shè)計(jì)中基座在空間的位置，要將工作坐標(biāo)移至該坐標(biāo)：將坐標(biāo)移至（2600，0，700），打開草圖，選中有Y軸與Z軸建立的平面為基準(zhǔn)平面。在草圖中設(shè)計(jì)基座平面的草圖曲線如下圖所示，完成草圖，回到第一層，利用拉伸命令將草圖曲線轉(zhuǎn)換成實(shí)體。 將工作層定為21層，打開草圖命令將X軸與Y軸確定的平面定為基準(zhǔn)平面，根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行槽鋼草圖設(shè)計(jì)。 根據(jù)槽鋼的基本尺寸畫出草圖1 然后利用鏡像分別得到草圖2、3。這樣只是得到了基座平面四周的框架的槽鋼草圖和寬度方向的草圖，還有長度方向的草圖，根據(jù)上面畫草圖的步驟選擇另外一個與基座平面草圖垂直的基準(zhǔn)面作為工作平面，根據(jù)槽鋼的基本尺寸畫出草圖4。回到第1層利用 掃描和拉伸將草圖1、2、3、4轉(zhuǎn)換成實(shí)體 （a）槽鋼草圖 （b）槽鋼支撐板實(shí)體 1 2 3 4 圖 4.4 槽鋼的草圖 將工作圖層重新定為21層，將坐標(biāo)沿X軸移120，打開草圖選擇X 軸與Y軸確定的平面作為草圖基準(zhǔn)面。