畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌焊接夾具設(shè)計(jì).doc

摘 要自21世紀(jì)以來(lái)，隨著世界汽車制造業(yè)的蒸蒸日上，人們逐漸將注意力放在如何使汽車變得更加奢華、舒適、便攜，于是對(duì)汽車的各個(gè)部件的要求更是精益求精，其中僅僅以座椅的舒適度和安全系數(shù)就足夠可以將普通制造水平的汽車和制造精良的豪華汽車區(qū)別開來(lái)。要提高座椅的檔次首先其各部件（例如滑動(dòng)導(dǎo)軌）就必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，為了獲得制作精良的座椅導(dǎo)軌，其焊接夾具的好壞更是獲得優(yōu)質(zhì)和劣質(zhì)產(chǎn)品的決定因素。由于我國(guó)的汽車焊接夾具設(shè)計(jì)技術(shù)仍處于起步階段，因此長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)的汽車生產(chǎn)質(zhì)量和水準(zhǔn)與汽車生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)的水平相距甚遠(yuǎn)。焊接夾具及其焊裝質(zhì)量直接影響整個(gè)導(dǎo)軌的裝配精度和生產(chǎn)周期，只有設(shè)計(jì)精密、制作精良的焊接夾具才能勝任。由此可見(jiàn)，對(duì)焊接夾具的設(shè)計(jì)和研究不容小覷。根據(jù)目前汽車焊接夾具的情況和對(duì)一些文獻(xiàn)、資料的研究，針對(duì)汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和工作方式等特點(diǎn)，本文將對(duì)普遍的汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌的焊接夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出合格可靠的焊接夾具?；谠撛O(shè)計(jì)過(guò)程，需要對(duì)汽車座椅內(nèi)外導(dǎo)軌的實(shí)物與圖樣、組件、技術(shù)要求進(jìn)行分析，提出最適宜的汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌的焊接夾具的設(shè)計(jì)方案。該次設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容為以下幾點(diǎn)：（1） 對(duì)汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌樣本進(jìn)行初步分析，并初步確定基準(zhǔn)面、夾緊力、定位器等要素。（2） 詳細(xì)闡述對(duì)焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程。（3） 對(duì)焊接夾具進(jìn)行校核與裝配。關(guān)鍵詞：汽車；定位：焊接夾具；柔性?shī)A具abstractsince the 21st century, as the world auto industry progresses day by day, people gradually focus on how to make the car more luxurious,comfortable and portable, so the requirement of automobile parts is excellence, which just for seat comfort and safety factor can be enough to distinguish normal manufacture level of the cars from exquisite luxury cars apart.to enhance the grade of the seat,every parts (such as sliding guide rail) must reach the standard, in order to obtain good seat slideway, the stand or fall of the welding jig must be the conclusive factor of access to quality and inferior product.due to our technology of automobile welding fixture design is still in its infancy, so for a long time chinas car production quality and level are far from the level of auto production power.welding jig and welding quality directly affects the whole guide rail assembly accuracy and production cycle, only design precision, well-made welding jig can do.thus, the design and research of welding jig cannot be easily ignored.according to the current situation of automobile welding jig and the study of some documents and data, aiming at the structure of car seats within the guide way and working characteristics, this paper will be based on examples of car seat slideway of welding jig design, designing of qualified and reliable welding jig.based on the design process,we need to finish an analysis towards inside and outside of the car seats, the guide physical, pattern analysis, components and technical requirements, puts forward the optimum welding fixture design scheme of the car seat slideway.the main research contents points of the design are as follows: (1)analysis the samples of car seat slideway preliminary , and the primary datum,clamping force, the locator elements, etc.（2）the detailed design process of welding fixture.（3）to check and evaluate welding jig.key words: auto;location;welding jig;flexible jig ii目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1課題研究的背景與意義11.1.1課題研究的背景11.1.2焊接夾具在國(guó)內(nèi)、外的發(fā)展11.1.3焊接夾具的設(shè)計(jì)與意義31.2本課題的設(shè)計(jì)思路與研究?jī)?nèi)容31.2.1課題的設(shè)計(jì)思路31.2.2課題的研究?jī)?nèi)容31.3本章小結(jié)4第2章 工件的定位原理與定位器設(shè)計(jì)52.1工件的定位原理52.1.1六點(diǎn)定位原理52.1.2 n-2-1定位原理62.2定位方法及定位器62.2.1定位基準(zhǔn)面的確定62.2.2定位器布局與必限自由度的確定72.2.3定位器的材料及技術(shù)要求的確定82.3本章小結(jié)9第3章 焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)103.1焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)原則103.1.1實(shí)用性原則103.1.2經(jīng)濟(jì)性原則103.1.3可靠性原則113.1.4藝術(shù)性原則113.2夾緊裝置設(shè)計(jì)113.2.1夾緊裝置的組成與要求113.2.2夾緊裝置的分類與初步選擇12iv3.2.3夾緊力的初步確定133.2.4簡(jiǎn)單夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力的計(jì)算143.2.5復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)的確定163.3柔性?shī)A具173.4本章小結(jié)18第4章 焊接工裝夾具的裝配184.1焊接夾具各部件的選擇與確定194.1.1夾具體194.1.2各種模塊194.1.3多桿夾緊器204.2焊接夾具的裝配204.2.1分離面的介紹204.2.2裝配方式的確定與裝配過(guò)程204.3本章小結(jié)21第5章 焊接夾具部件的校核與分析225.1汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌的力學(xué)性能225.2導(dǎo)軌的夾緊力與校核225.3本章小結(jié)23第6章 結(jié)論24參考文獻(xiàn)25致謝26沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒論1.1課題研究的背景與意義1.1.1課題研究的背景汽車制造業(yè)作為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一，改革開放之后已經(jīng)歷30多年的風(fēng)雨，如今已在世界范圍內(nèi)的汽車制造業(yè)里占有一席之地。汽車工業(yè)的發(fā)達(dá)程度可以客觀間接地體現(xiàn)國(guó)家的工業(yè)實(shí)力和國(guó)民的生活質(zhì)量。在上世紀(jì)70年代，在除國(guó)內(nèi)之外的國(guó)際范圍內(nèi)，汽車已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，而人們對(duì)汽車質(zhì)量、性能、豪華程度的需求一直持續(xù)到今天。汽車車型從最初到現(xiàn)在，各代改良，才有了今天的既高性能、奢華、環(huán)保又不失美觀的新一代。焊接工裝設(shè)計(jì)屬于非標(biāo)準(zhǔn)裝置，各個(gè)制造廠的的焊接工裝設(shè)計(jì)皆不相同，其設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)需要以其工廠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件和實(shí)際需要來(lái)確定。焊接工裝在汽車制造業(yè)里占很大比重，但由于多種小批量生產(chǎn)已成為當(dāng)下的主要生產(chǎn)方式，對(duì)工裝系統(tǒng)更要求其適應(yīng)變化的能力。因此，對(duì)于焊裝夾具來(lái)說(shuō)，適應(yīng)多種工件、柔性化、高效率已成為主流。要設(shè)計(jì)出柔性化強(qiáng)、效率高、質(zhì)量水平優(yōu)的焊裝夾具也是我國(guó)汽車制造業(yè)的目標(biāo)之一。夾具可劃分為通用夾具、組合夾具、專用夾具幾大類，組合夾具和專用夾具在裝配時(shí)需要進(jìn)行校準(zhǔn)、定位等一系列操作才能正常使用。本文旨在介紹汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌焊接夾具的設(shè)計(jì)，屬于組合夾具，以組裝代替設(shè)計(jì)與制造，靈活多變，節(jié)省了生產(chǎn)周期，適用范圍廣。但單單作為導(dǎo)軌的焊接夾具，為專用夾具。因此本文會(huì)較詳細(xì)地介紹設(shè)計(jì)夾具的機(jī)理和選用原則、以及定位配合等方法。1.1.2焊接夾具在國(guó)內(nèi)、外的發(fā)展工裝夾具從19世紀(jì)的作為機(jī)床的附件與延伸物開始發(fā)展。在20世紀(jì)時(shí)，由于美國(guó)市場(chǎng)對(duì)汽車生產(chǎn)以及自動(dòng)化的需求，出現(xiàn)了鉆模和專用夾具，提高了生產(chǎn)效率。而后華爾通公司從積木玩具中獲得靈感，首次發(fā)明了槽型組合夾具。之后經(jīng)過(guò)蘇聯(lián)的工程師的大力改進(jìn)，生產(chǎn)并應(yīng)用了很多大型的槽型組合夾具。到了20世紀(jì)中期，為了適應(yīng)第二次世界大戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及市場(chǎng)由大量生產(chǎn)向多品種成批生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變，前蘇聯(lián)工程師米塔洛范諾夫創(chuàng)造了成組技術(shù)，緊接著由歐洲迅速推廣并應(yīng)用到了美國(guó)，風(fēng)靡全球。作為成組技術(shù)的重中之重的成組夾具（可調(diào)整夾具）也由此出現(xiàn)。這樣僅在20世紀(jì)內(nèi)，人們根據(jù)不同的生產(chǎn)模式就開發(fā)出了一個(gè)由通用夾具（常稱為機(jī)床附件，如三爪卡盤、虎鉗、分度臺(tái)等）、成組夾具、組合夾具和專用夾具子系統(tǒng)組成的一套完整的夾具系統(tǒng)。完整的夾具系統(tǒng)為20世紀(jì)汽車制造業(yè)乃至全球制造業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。由于我國(guó)的工業(yè)化起步較晚，較歐美發(fā)達(dá)國(guó)家落后了很多，但我國(guó)自改革開放之后，大力發(fā)展生產(chǎn)力，并與發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)制造企業(yè)進(jìn)行了全面的接觸，隨后引入了許多外資企業(yè)及其技術(shù)先進(jìn)的產(chǎn)品，其中包括：先進(jìn)動(dòng)力夾緊技術(shù)、各類工藝過(guò)程夾具、焊接夾具、坐標(biāo)測(cè)量夾具、電加工夾具以及裝配夾具等1。雖然我國(guó)自改革之后向全世界開放，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，但焊接夾具的設(shè)計(jì)和研究工作在我國(guó)一直處于停滯狀態(tài)，其成就可以說(shuō)是少之又少。大部分焊接夾具基本依賴于進(jìn)口，而沒(méi)有自己的獨(dú)創(chuàng)和改進(jìn)。尤其是汽車焊接夾具，這無(wú)疑嚴(yán)重影響了我國(guó)的汽車制造業(yè)的發(fā)展。在焊接夾具方面，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的成就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我國(guó)很多，例如美國(guó)、德國(guó)等。在上世紀(jì)，德國(guó)的amf公司和美國(guó)的vektek公司就已經(jīng)生產(chǎn)出了專為夾具液壓系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的成套裝置和元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，性能優(yōu)良。為了解決數(shù)控加工機(jī)床封閉作業(yè)時(shí)與液壓動(dòng)力源連接困難這一難題，vektek公司研發(fā)了耦合脫離塊的專利，構(gòu)思巧妙，非常適用于機(jī)械生產(chǎn)的需要。使液壓夾具相對(duì)于氣動(dòng)夾具的優(yōu)勢(shì)更加明顯的顯現(xiàn)出來(lái)1。德國(guó)的demmeler公司結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)用組合夾具的設(shè)計(jì)思想，研發(fā)出一種柔性化三維焊接組合夾具系統(tǒng)17。該焊接夾具組合系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、船舶、金屬家具等制造業(yè)中。該系統(tǒng)為孔系夾具系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)也正是參照了該設(shè)計(jì)理念，從工作臺(tái)到各個(gè)零部件都以孔來(lái)配合（本文在第三章中會(huì)詳細(xì)說(shuō)明）。該孔系列組合焊接夾具系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是設(shè)計(jì)極其精細(xì)。其等高誤差為0.03mm；精密平口鉗的垂直度和平行度可誤差可縮小到5m以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度達(dá)到5m；機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)。并且該夾具僅用規(guī)格、種類很少的配套元件即能組合出各種各樣的焊接夾具。如此功能性強(qiáng)大的元件極大地提高了夾具的通用性。也正是該夾具的使用零件數(shù)量少、配套花銷低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性高等特點(diǎn)使該夾具組合系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，也正符合了夾具高精、高效、組合、通用的原則2。1.1.3焊接夾具的設(shè)計(jì)與意義由于本文為汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌的焊接夾具設(shè)計(jì)，因此在設(shè)計(jì)之前應(yīng)了解導(dǎo)軌內(nèi)焊接的焊接方式。導(dǎo)軌內(nèi)的焊接一般為點(diǎn)焊，因此本文為點(diǎn)焊夾具的設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。由于本次焊接夾具設(shè)計(jì)偏機(jī)械類，不涉及焊接工藝及金屬熱處理環(huán)節(jié)，因此對(duì)工藝和熱處理環(huán)節(jié)不予贅述。前文已述，我國(guó)的焊接夾具設(shè)計(jì)還沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、通用化，夾具設(shè)計(jì)涉及到包括機(jī)械工程學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、控制技術(shù)、電氣應(yīng)用等眾多學(xué)科，是一項(xiàng)綜合繁復(fù)的設(shè)計(jì)種類，因此得需要理論基礎(chǔ)扎實(shí)、操作經(jīng)驗(yàn)豐富的綜合性人才才能勝任3。由于我國(guó)設(shè)計(jì)夾具很依賴設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)而不重視理論，沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)、完備的設(shè)計(jì)體系。因此我國(guó)的焊接夾具設(shè)計(jì)領(lǐng)域仍有很大的空間，對(duì)其研究與創(chuàng)新研發(fā)的意義也不言而喻。1.2本課題的設(shè)計(jì)思路與研究?jī)?nèi)容1.2.1課題的設(shè)計(jì)思路通過(guò)對(duì)一些文獻(xiàn)的查閱412，本文從最基本的基準(zhǔn)面設(shè)計(jì)、定位器、夾緊裝置、直到夾具的組合系統(tǒng)，借鑒了一些設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，以最基本的設(shè)計(jì)思路、回歸傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)理念，對(duì)汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌的焊接夾具進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)，其中還包含對(duì)柔性?shī)A具的簡(jiǎn)單介紹與借鑒。最后對(duì)夾具部件進(jìn)行校核與計(jì)算分析，確定夾具設(shè)計(jì)與選用的合理性。1.2.2課題的研究?jī)?nèi)容本文主要研究焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)方案和細(xì)則以及對(duì)設(shè)計(jì)的夾具的夾緊力進(jìn)行初步計(jì)算并進(jìn)行校核。對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行合理的分析和選擇以及討論最終的裝配過(guò)程。本文綜合以上內(nèi)容，將分為六個(gè)章節(jié)，按照正常設(shè)計(jì)流程，第一章會(huì)介紹課題的研究背景與國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；第二章為定位器的設(shè)計(jì)；第三章便開始對(duì)夾緊件進(jìn)行設(shè)計(jì)；第四章將介紹對(duì)各種夾具件進(jìn)行裝配與位置安排；緊接著第五章對(duì)各部件進(jìn)行校核與分析；最后是小結(jié)與致謝。1.3本章小結(jié)本章作為全文的緒論部分，主要介紹了課題的背景、方向。其中包括焊接夾具的背景、來(lái)源與歷史發(fā)展，又介紹了夾具的國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀，明確了課題的研究意義，提出了設(shè)計(jì)思路和研究?jī)?nèi)容；最后整體規(guī)劃設(shè)計(jì)細(xì)則并分排了章節(jié)。第2章 工件的定位原理與定位器設(shè)計(jì)2.1工件的定位原理2.1.1六點(diǎn)定位原理理論上一個(gè)剛體在空間直角坐標(biāo)系中有6個(gè)自由度，其中包含沿x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)的自由度和繞x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，工件定位分析分別用表示移動(dòng)自由度，用表示轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。要想限制工件在夾具的位置就得將其必須限制的自由度予以限制。在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，可以將夾具的定位元件轉(zhuǎn)化為支承點(diǎn)，這樣可以分析夾具定位元件所限制的自由度，該方法稱為“六點(diǎn)定位原理”，即“3-2-1定位原理”。（圖2-1即為本設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌圖樣）圖2-1 導(dǎo)軌圖樣將導(dǎo)軌定位的過(guò)程中，應(yīng)盡量限制其6個(gè)自由度。由于使導(dǎo)軌盡量不與工作臺(tái)接觸，于是在工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間設(shè)置墊鐵以將工作臺(tái)與導(dǎo)軌隔離，在導(dǎo)軌的一端設(shè)置插入式f夾，與墊鐵結(jié)合，可以限制導(dǎo)軌的自由度；在其附近與對(duì)應(yīng)的另一端安放定位器可以限制和兩個(gè)自由度；在斷口處再安放一個(gè)直角定位器可以限制自由度；墊鐵與導(dǎo)軌緊密接觸，限制了三個(gè)自由度。這樣，導(dǎo)軌的六個(gè)自由度全部受到限制，在夾具中處于完全確定的位置。本設(shè)計(jì)正是根據(jù)以上的定位方案設(shè)計(jì)的各種定位器并確定其分布。2.1.2 n-2-1定位原理對(duì)于薄板沖壓件來(lái)說(shuō)，為了避免薄板因其易變形和偏差較大的特點(diǎn)導(dǎo)致的定位不準(zhǔn)等問(wèn)題，將采用n-2-1定位原理。該原理旨在對(duì)薄板件進(jìn)行柔性定位。由于本次設(shè)計(jì)的對(duì)象為汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌，不屬于薄板沖壓件，因此仍采用傳統(tǒng)的六點(diǎn)定位，即3-2-1定位原理。2.2定位方法及定位器2.2.1定位基準(zhǔn)面的確定定位方案的確定是整個(gè)夾具設(shè)計(jì)的首要步驟，也是比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，定位的好壞可以決定后續(xù)工作的裝配焊接的精度和效率，一旦定位確定，其余的夾具組成部分也大致確定。由于本次設(shè)計(jì)僅僅為汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌的焊接夾具設(shè)計(jì)，與復(fù)雜的車身不同。導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，構(gòu)造較規(guī)整，因此定位基準(zhǔn)面的選擇會(huì)比較簡(jiǎn)單。在確定定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮導(dǎo)軌的技術(shù)要求和所限制的自由度的數(shù)目，對(duì)于導(dǎo)軌自由度的限制過(guò)程，上文已簡(jiǎn)要敘述。對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的導(dǎo)軌來(lái)說(shuō)，會(huì)比較容易選擇穩(wěn)定可靠的定位面作為基準(zhǔn)面。由于導(dǎo)軌底部的面積最大，而且與最大面平行的面上分布焊點(diǎn)（如圖2-2）。 (a) (b)圖2-2 導(dǎo)軌正面圖與焊點(diǎn)分布因此選擇底部的面為組裝基準(zhǔn)面，在工作平臺(tái)表面（支撐基準(zhǔn)面）與組裝基準(zhǔn)面之間安置墊鐵，以保證焊接過(guò)程時(shí)，導(dǎo)軌不與工作臺(tái)直接接觸，以免對(duì)導(dǎo)軌上的焊接點(diǎn)焊接產(chǎn)生的焊接熱影響工作臺(tái)。其中應(yīng)注意插入式f夾對(duì)其的夾緊力不宜過(guò)大，以免因應(yīng)力過(guò)大而導(dǎo)致導(dǎo)軌產(chǎn)生非彈性形變。應(yīng)該注意的是，側(cè)面也有焊點(diǎn)，因此在對(duì)正面焊接結(jié)束后應(yīng)將導(dǎo)軌翻轉(zhuǎn)90度，在側(cè)面對(duì)側(cè)面端部進(jìn)行施焊（如圖2-3）。所以側(cè)面也可以作為組裝基準(zhǔn)面。 圖2-3 導(dǎo)軌側(cè)面圖 圖2-4直角定位件t603052.2.2定位器布局與必限自由度的確定本次設(shè)計(jì)采用的定位器是直角定位件t60305（如圖2-4）。用來(lái)作為支撐點(diǎn)限制導(dǎo)軌的自由度，墊鐵、插入式f夾udn300、多桿夾緊器gh-30290m都會(huì)對(duì)導(dǎo)軌予以限制，如圖2-5所示（對(duì)各個(gè)定位件的細(xì)節(jié)，第四章會(huì)詳細(xì)說(shuō)明）。圖2-5 需限制的自由度圖樣將導(dǎo)軌定位的過(guò)程中，應(yīng)盡量限制其6個(gè)自由度。通過(guò)對(duì)表2-1的查閱可以初步確定所選定位器的自由度限制情況，從而確定定位器的分布。導(dǎo)軌的一端附近的插入式f夾，與墊鐵結(jié)合，可以限制導(dǎo)軌的自由度；在其附近與對(duì)應(yīng)的另一端安放直角定位器可以限制和兩個(gè)自由度；在斷口處再安放直角定位件可以限制自由度；墊鐵與導(dǎo)軌緊密接觸，限制了三個(gè)自由度。這樣，導(dǎo)軌的六個(gè)自由度全部受到限制，保證其在夾具中處于完全確定的位置。表2-1 工件與自由度限制對(duì)應(yīng)表工件定位基準(zhǔn)面定位元件相當(dāng)支點(diǎn)數(shù)限制自由度情況平面寬敞定位板31個(gè)移動(dòng)，2個(gè)傳動(dòng)窄長(zhǎng)定位板21個(gè)移動(dòng)，1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)定位釘11個(gè)移動(dòng)圓柱孔長(zhǎng)圓柱銷42個(gè)移動(dòng)，2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)短圓柱銷22個(gè)移動(dòng)段削邊銷11個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)短圓錐銷33個(gè)移動(dòng)前后頂尖聯(lián)合使用53個(gè)移動(dòng)，2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)2.2.3定位器的材料及技術(shù)要求的確定定位器的位置分布的工作大致完成后，還要對(duì)其材料及技術(shù)要求進(jìn)行商榷。其材料類型、表面硬度、尺寸公差及表面粗糙度要滿足要求。韌性和剛性也要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)一些焊接工藝文獻(xiàn)18的查閱后可得知：焊接組合件的制造精度一般不超過(guò)it14級(jí)，夾具的精度必須高于制作精度至少3個(gè)等級(jí)，即不低于it11級(jí)。對(duì)于定位元件，其等級(jí)精度需略高一些，可取it9或it8級(jí)。裝焊夾具定位元件的工作表面的粗糙度應(yīng)比工件定位基準(zhǔn)的粗糙度低12級(jí)。定位元件的表面粗糙度一般不應(yīng)大于3.0，實(shí)際生產(chǎn)中通常取=1.5。由于導(dǎo)軌的焊接夾具組合相對(duì)較簡(jiǎn)單，導(dǎo)軌本身也并非結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作精密的零件，因此對(duì)與導(dǎo)軌頻繁接觸的定位元件表面不要求太高的加工精度和耐磨性，其加工精度和耐磨性適當(dāng)即可。夾具定位元件可選用45、40cr等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金鋼，也可以選用t8、t10等碳素工具鋼制造，并經(jīng)淬火回火處理，以提高耐磨性。2.3本章小結(jié)本章最初簡(jiǎn)單介紹了六點(diǎn)定位原理以及n-2-1定位原理，對(duì)定位基準(zhǔn)、定位器的布局與必限自由度進(jìn)行了初步確定，最后對(duì)定位器的材料與技術(shù)要求進(jìn)行簡(jiǎn)單的選擇與說(shuō)明。28第3章 焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)3.1焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)原則3.1.1實(shí)用性原則實(shí)用性是指夾具的使用功能，既能體現(xiàn)在技術(shù)性能上的優(yōu)越，又要保證人性化，即整個(gè)工裝系統(tǒng)與人體適應(yīng)，操作簡(jiǎn)便、安全，最大可能的提高工作效率。眾所周知，焊接產(chǎn)品通常由兩個(gè)或兩個(gè)以上的零部件結(jié)合而成，為了施焊方便或易于控制焊接變形，本設(shè)計(jì)將裝配和焊接兩道工序分開進(jìn)行，先裝配后焊接，形成永久連接的整體，由于設(shè)計(jì)的夾具是將導(dǎo)軌與其內(nèi)部的部件進(jìn)行固定，因此裝配過(guò)程比較簡(jiǎn)易，結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜。該夾具足可以適應(yīng)這種情況。由于焊接部分無(wú)精度高低之分，因此可以不考慮焊接順序帶來(lái)的影響。導(dǎo)軌中的焊點(diǎn)較少，且焊縫面積也小，因此不會(huì)因局部受熱產(chǎn)生明顯的焊接應(yīng)力與變形。而且導(dǎo)軌與工作臺(tái)平面平行，焊縫處于平焊位置，較其他位置的焊接相比更容易獲得高質(zhì)量焊縫，幾乎所有焊點(diǎn)都可以在該位置完成，省時(shí)省力。由于導(dǎo)軌的一端需要與座椅的其他部件焊接，且該處焊縫與其余的焊點(diǎn)在不同的平面上，因此導(dǎo)軌僅需要翻轉(zhuǎn)90度就可以使該焊縫同樣處于平焊位置。為了盡量使夾具符合人性化，導(dǎo)軌可以很容易地放置在定位件和夾緊器組成的系統(tǒng)中，從夾具中取出同樣很簡(jiǎn)單快捷，夾緊器和定位件的位置不與焊接點(diǎn)沖突，且不會(huì)影響導(dǎo)軌安裝，又很適應(yīng)于工人操作，具有協(xié)調(diào)、簡(jiǎn)潔、清晰的特點(diǎn)。3.1.2經(jīng)濟(jì)性原則經(jīng)濟(jì)性原則是指用最少的人力、物力、財(cái)力來(lái)獲得最佳的效果。焊接夾具的經(jīng)濟(jì)性一方面取決于工件的復(fù)雜程度，另一方面取決于采用巧妙的部件、精密的結(jié)構(gòu)以及適宜的材料對(duì)焊接夾具系統(tǒng)的簡(jiǎn)化程度，前者難度不大，而后者則需要巧妙的思維、縝密的設(shè)計(jì)、豐富的經(jīng)驗(yàn)才能做到。汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其夾具構(gòu)造自然清晰明了，在使用材料和部件選擇兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)即可符合經(jīng)濟(jì)性原則。通過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)及資料的查閱18，可以粗略得出工裝夾具的經(jīng)濟(jì)性公式：其中，分別為采用工裝夾具進(jìn)行焊接、裝配、機(jī)加工等工序的花銷； ，分別為未用工裝夾具進(jìn)行焊接、裝配、機(jī)加工等工序的花銷； 為工裝夾具制造支出； 為工裝夾具制造出的工件數(shù)量。從經(jīng)濟(jì)的方向來(lái)看，本設(shè)計(jì)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)零部件，在保證工裝夾具可靠性的同時(shí)減少精加工比例和結(jié)構(gòu)重量。因此，本次設(shè)計(jì)采用孔系結(jié)構(gòu)的通用的、標(biāo)準(zhǔn)的工裝夾具組件，專用于單件或小批量生產(chǎn)。（有關(guān)孔系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)詳見(jiàn)第3節(jié)）3.1.3可靠性原則可靠性原則是指夾具在受力時(shí)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，一方面其可以足夠支承工件以及因限制其焊接變形而導(dǎo)致產(chǎn)生于各個(gè)方向的拘束力。另一方面，夾具應(yīng)具備防差錯(cuò)功能，防止操作者因疏忽造成裝配錯(cuò)誤、漏焊、錯(cuò)焊等差錯(cuò)。關(guān)于這點(diǎn)，由于本次設(shè)計(jì)的焊接夾具構(gòu)造簡(jiǎn)單，對(duì)導(dǎo)軌焊接過(guò)程也無(wú)復(fù)雜工序，所以未對(duì)防差錯(cuò)功能予以設(shè)計(jì)。但設(shè)計(jì)的夾具系統(tǒng)以孔系連接，各部件之間裝配牢靠，絕對(duì)能夠保證正常的夾緊工作，并可以承受各種拘束力。3.1.4藝術(shù)性原則工裝夾具造型美觀、對(duì)稱乃是在滿足功能使用和經(jīng)濟(jì)許可條件下的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)夾具的變化與統(tǒng)一、穩(wěn)定與均衡、比例與尺度等形式美法則的設(shè)計(jì)也適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的美學(xué)原則。本次設(shè)計(jì)的焊接夾具在滿足使用的基礎(chǔ)上，使各個(gè)夾緊器、定位件等部件處于對(duì)稱位置，既美觀又得體，既實(shí)用又不會(huì)顯得很突兀。在保證符合人體系統(tǒng)協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，使簡(jiǎn)潔的造型富有美感。3.2夾緊裝置設(shè)計(jì)3.2.1夾緊裝置的組成與要求工件在夾具中的位置確定由定位和加緊兩個(gè)方面決定，為了能使工件在焊接過(guò)程中保持不動(dòng)，不僅需要定位件，最重要的是夾緊器對(duì)工件的夾緊作用。因此，要設(shè)計(jì)出即符合要求又具備以上的原則的夾緊器顯得尤為重要。典型的夾緊裝置分為三個(gè)部分，力源裝置、中間傳力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。其中，力源裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置，通常是指機(jī)動(dòng)夾緊時(shí)所用的氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等動(dòng)力裝置。本次設(shè)計(jì)的力源是人力，不涉及復(fù)雜的氣、液、電等啟動(dòng)設(shè)施。因此，力源裝置部分的設(shè)計(jì)可以忽略。緊接著是中間傳力機(jī)構(gòu)，顧名思義，它是將力源產(chǎn)生的力傳遞給夾緊元件的機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是可以改變夾緊力的方向、改變夾緊力的大小、保證夾緊力的可靠性和自鎖性等。本次設(shè)計(jì)的夾緊器中插入式f夾靠的是螺旋結(jié)構(gòu)，多桿夾緊器使用的是鉸鏈杠桿機(jī)構(gòu)，兩者既可以改變夾緊力的方向又可以改變夾緊力的大小。最后是夾緊元件，即與工件接觸的部分，是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，通過(guò)其與工件接觸而完成夾緊動(dòng)作，插入式f夾和多桿夾緊器都選用了合適的壓頭作為夾緊元件。對(duì)夾緊裝置的設(shè)計(jì)仍需要將工作特點(diǎn)、定位方式、工藝條件等因素予以綜合考慮。3.2.2夾緊裝置的分類與初步選擇夾緊裝置按作用力可分為機(jī)動(dòng)夾緊和手動(dòng)夾緊，機(jī)動(dòng)夾緊包括液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、氣液壓傳動(dòng)、電機(jī)傳動(dòng)、電磁夾緊及真空夾緊等；手動(dòng)夾緊僅僅依靠人力，適用于小批和成批生產(chǎn)。因此該設(shè)計(jì)中所用的夾緊裝置選擇手動(dòng)夾緊。夾緊裝置如果按轉(zhuǎn)變?cè)剂閵A緊力的機(jī)構(gòu)可分為簡(jiǎn)單夾緊機(jī)構(gòu)和組合夾緊機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)單夾緊機(jī)構(gòu)包括楔式、螺旋式、偏心輪式、杠桿式等，組合夾緊機(jī)構(gòu)則是將簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)分別兩兩組合形成復(fù)雜的夾緊機(jī)構(gòu)。其中插入式f夾udn300（如圖3-1）屬于手動(dòng)螺旋式夾緊器，而多桿夾緊器gh-30290m（如圖3-2）屬于手動(dòng)第三類鉸鏈杠桿機(jī)構(gòu)夾緊器，屬于組合夾緊機(jī)構(gòu)。 圖3-1 插入式f夾udn300 圖3-2多桿夾緊器gh-30290m首先，對(duì)于插入式f夾udn300來(lái)說(shuō)，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、拆卸便捷，適用于小批生產(chǎn)，動(dòng)力來(lái)源僅僅依靠手動(dòng)螺旋，由于設(shè)計(jì)了表面光滑、面積較大的夾緊元件，在夾緊時(shí)不會(huì)破壞工件表面。查表可得其夾緊力可達(dá)到230kgf，最大開口300mm，喉深83mm，質(zhì)量1.2kg，足夠可以勝任夾緊導(dǎo)軌的任務(wù)。對(duì)于多桿夾緊器gh-30290m來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，具有足夠的剛性。其夾緊力大小為2950n，相當(dāng)可靠，不會(huì)破壞導(dǎo)軌表面（校核過(guò)程會(huì)在第五章詳細(xì)闡明）。又具有自鎖作用，保證在裝配焊接的過(guò)程中既不會(huì)使導(dǎo)軌松動(dòng)，又不會(huì)使導(dǎo)軌產(chǎn)生變形和表面損傷。操作方便、安全省力、夾緊迅速，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)效率。3.2.3夾緊力的初步確定為了滿足夾緊裝置的要求，需要對(duì)夾緊力將進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，其中夾緊力包括夾緊方向、作用點(diǎn)、力的大小三個(gè)要素，其對(duì)夾緊裝置的設(shè)計(jì)起著決定性作用，要確定夾緊力，必須要考慮導(dǎo)軌的定位方式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、裝配焊接工藝要求等情況。在設(shè)計(jì)之初，首先要確定夾緊力的三要素，其次進(jìn)一步選擇適當(dāng)?shù)膫髁Ψ绞?，最后具體設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)。(1) 夾緊力方向的選擇。夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面。因?yàn)閷?dǎo)軌的主要定位基準(zhǔn)面的面積很大，定位可靠，夾緊方向垂直于定位基準(zhǔn)面，既能使導(dǎo)軌更好地與定位件接觸，又可使夾緊力引起的變形減小。承受重力的定位表面水平向上，使焊接熱引起的作用力與重力由夾具的定位面或擋鐵承受。因此插入式f夾的夾緊方向豎直向下，與導(dǎo)軌定位基準(zhǔn)面垂直（如圖3-3所示）。圖3-3 插入式f夾夾緊方向位置圖樣與之同時(shí)，夾緊力的方向還應(yīng)有利于減小工件變形。工件變形的大小與工件材料、結(jié)構(gòu)、夾具剛性、夾緊力的方向和大小等因素息息相關(guān)。為了減小夾緊力所導(dǎo)致的工件的變形，也應(yīng)該把夾緊方向設(shè)定在工件剛性最大的方向上，同時(shí)承力表面是定位件與定位基準(zhǔn)接觸面積較大的一個(gè)平面。因此多桿夾緊器的夾緊方向處于導(dǎo)軌剛性最大的方向上，且符合以上原則（如圖3-4所示）。圖3-4 多桿夾緊器夾緊方向圖樣（2） 夾緊力作用點(diǎn)的確定。夾緊力作用點(diǎn)是指夾緊件與工件的局部接觸面積。夾緊力作用點(diǎn)要在夾緊方向已定的情況下確定作用點(diǎn)的位置和數(shù)量。要確定夾緊力作用點(diǎn)的位置首先應(yīng)考慮不應(yīng)破壞工件定位已確定的位置，如圖3-3所示。插入式f夾對(duì)導(dǎo)軌的作用力方向與墊鐵施加的支承反力在一條直線上，這就符合作用力在支承面積范圍之內(nèi)，不會(huì)破壞工件定位。圖3-4也是同樣的道理，多桿夾緊器對(duì)導(dǎo)軌施加的力與直角定位件提供的支承反力也幾乎在同一直線上，這樣不會(huì)因兩個(gè)力作用點(diǎn)距離過(guò)大產(chǎn)生力偶，使導(dǎo)軌翻轉(zhuǎn)從而破壞定位。其中，值得注意的是，夾緊力的作用點(diǎn)千萬(wàn)不能妨礙施焊，其位置應(yīng)盡量靠近焊縫邊緣以利于減小變形。對(duì)于導(dǎo)軌這樣剛性較大的工件，夾緊作用點(diǎn)的數(shù)量不必過(guò)多，與支承點(diǎn)數(shù)量一致即可。還可以參考圖3-3和圖3-4。本次設(shè)計(jì)的汽車導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)規(guī)整簡(jiǎn)單，剛性較大，若為薄板或薄壁管類工件設(shè)計(jì)夾具則會(huì)復(fù)雜很多。3.2.4簡(jiǎn)單夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力的計(jì)算本次設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單夾緊機(jī)構(gòu)為插入式f夾，屬于螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，其利用螺旋夾緊與其他工件組合實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)軌的夾緊。該夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性強(qiáng)、可與定位件配合使用。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理如圖3-5所示。 (a) (b)圖3-5螺旋夾緊機(jī)構(gòu)工作原理與受力分析圖中，螺桿可以假想為繞螺柱的一個(gè)個(gè)斜面，螺母可以微縮為斜面上的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，因此可以借鑒楔夾緊的方式來(lái)分析螺紋夾緊。當(dāng)對(duì)手柄施加外力時(shí)，質(zhì)點(diǎn)沿著螺旋斜面運(yùn)動(dòng)，插入式f夾的螺紋為方牙螺紋，由手柄施加的力為，手柄長(zhǎng)度為l，螺紋平均直徑為，則可求出質(zhì)點(diǎn)所受的水平力，即： （3-1）質(zhì)點(diǎn)沿著斜面做運(yùn)動(dòng)時(shí)，其與斜面有摩擦力，所以反作用力與法線之間存在一個(gè)摩擦角，則作用在質(zhì)點(diǎn)上的作用力有三個(gè)，即水平力、斜面反作用力和夾緊力，如圖3-5(b)所示，根據(jù)正交平衡關(guān)系可推導(dǎo)出水平力和夾緊力之間的關(guān)系，即： （3-2）將（3-1）式代入（3-2）式中，可得： （3-3）式中：為夾緊力，為手柄給予的作用力，為手柄的長(zhǎng)度，為螺紋的平均直徑，為螺紋升角，為螺母與螺桿間的摩擦角（一般取=820）。使用力臂為的扳手，例如插入式f夾的扳手，取=3.1，=820，代入（3-3）式中得：由此可見(jiàn)，螺旋夾緊可以提供較大的夾緊力，足夠滿足對(duì)導(dǎo)軌的夾緊，其中升角遠(yuǎn)大于摩擦角，故會(huì)保證自鎖。但如果螺桿端面為平面或采用螺母夾緊時(shí)，還應(yīng)該考慮旋轉(zhuǎn)時(shí)與接觸面產(chǎn)生的摩擦力矩的損失，對(duì)于這種情況的夾緊力的計(jì)算還會(huì)復(fù)雜一些，本文將不予贅述。3.2.5復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)的確定復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)是由幾種簡(jiǎn)單的夾緊件和傳力件利用杠桿和自鎖原理組合而成的夾緊機(jī)構(gòu)。其可以說(shuō)是集多種簡(jiǎn)單夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)于一身，既可以成倍地?cái)U(kuò)大夾緊力，使整個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)自鎖，又可以在最合適的地點(diǎn)與方向?qū)ぜM(jìn)行夾緊。例如，單純的杠桿機(jī)構(gòu)本身是無(wú)自鎖作用的，如果與偏心、螺旋、楔型等夾緊件組合就會(huì)獲得自鎖作用，不僅是自鎖，其夾緊力也會(huì)大大提升，原始力經(jīng)過(guò)第一個(gè)機(jī)構(gòu)傳向第二個(gè)機(jī)構(gòu)，其夾緊力會(huì)成倍增長(zhǎng)，原始力就會(huì)得到第二個(gè)機(jī)構(gòu)和第三個(gè)機(jī)構(gòu)的倍數(shù)增長(zhǎng)的乘積。本次設(shè)計(jì)將杠桿與固定鉸鏈和活動(dòng)鉸鏈機(jī)構(gòu)巧妙地結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)一種鉸鏈杠桿夾緊機(jī)構(gòu),如圖3-6(a)所示。其夾緊速度快、夾頭開度大、適應(yīng)性強(qiáng)，既適用于薄板類工件，也可用于對(duì)導(dǎo)軌的夾緊。圖3-6（b)展示的是該鉸鏈杠桿夾緊器的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 (a) (b)圖3-6 多桿夾緊器圖樣與運(yùn)動(dòng)圖解實(shí)際上多桿夾緊器屬于第三類鉸鏈杠桿夾緊器的派生形式，其手柄杠桿與連架桿、連接板為復(fù)合鉸鏈，手柄杠桿成為連架桿。而手柄杠桿與連接板共線的實(shí)現(xiàn)才致使鉸鏈杠桿機(jī)構(gòu)具有自鎖作用，從而防止室內(nèi)外作業(yè)中遇到震動(dòng)等顛簸時(shí)自行松開。事實(shí)上，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，手柄的杠桿與連接板的鉸接點(diǎn)要稍微越過(guò)共線位置大概0.63mm左右便可確保在鉸鏈配合間隙較大的情況下能正常工作。3.3柔性?shī)A具所謂柔性?shī)A具，就是在同一種夾具體中可以裝夾在形狀和尺寸上區(qū)別不大的不同的工件，達(dá)到固定的目的的一種類型的夾具。其功能豐富，夾緊件的變化調(diào)整靈活多變，能在保持之前的夾具部件大致不變且不大量改變其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，僅僅通過(guò)改變、更換少量零件就可以滿足對(duì)新產(chǎn)品的工裝要求。本次設(shè)計(jì)也正是利用這一特點(diǎn)，采用靈活多變、可快速裝卸的組合夾具系統(tǒng)。其中組合夾具包括很多種：槽系、孔系以及可調(diào)整夾具。本設(shè)計(jì)利用孔系工作臺(tái)配以各種夾緊器與定位件通過(guò)定位銷（例如球鎖銷釘）共同結(jié)合成導(dǎo)軌的裝夾系統(tǒng)，如圖3-7所示。圖3-7 焊接組合夾具爆炸圖展示孔系結(jié)構(gòu)較與之近似的槽系結(jié)構(gòu)相比，剛度高、成本低、定位準(zhǔn)、各部件裝配時(shí)間短、工作效率高。其采用一面兩銷的定位方式，較槽系結(jié)構(gòu)定位更加精準(zhǔn)、可靠。而且工作臺(tái)的孔結(jié)構(gòu)與定位件或夾緊器的孔重合，之間僅需要定位銷就可以完成定位，操作簡(jiǎn)單、快捷?？紫祳A具系統(tǒng)大致可分為基礎(chǔ)件、定位件、夾緊件、結(jié)構(gòu)支承件等。前文多次闡述，由于本次對(duì)汽車座椅導(dǎo)軌進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀規(guī)整，因此不需要使用過(guò)多繁瑣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)支承件，僅用少量或不用支承件與其他部件進(jìn)行緊湊、合理的配合就可以完成裝夾任務(wù)。結(jié)構(gòu)支承件選用方形支承件：墊鐵。由于孔系方箱的尺寸較大，因此不予采用。定位件選用標(biāo)準(zhǔn)件，直角定位件t60305和球鎖銷釘t65015；夾緊件同樣選用標(biāo)準(zhǔn)件：多桿夾緊器gh-30290m和插入式f夾udn300。（各部件之間的裝配情況以及介紹詳見(jiàn)第四章）3.4本章小結(jié)從本章正式開始對(duì)焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)，先是對(duì)工裝夾具設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，對(duì)夾緊器進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇，緊接著明確了對(duì)夾緊器的夾緊力的初步計(jì)算，其中，對(duì)簡(jiǎn)單夾緊器和符合夾緊器進(jìn)行較詳細(xì)的分析與介紹，并做出選擇，最后對(duì)本次的夾具體設(shè)計(jì)借鑒的類型：柔性?shī)A具，進(jìn)行了簡(jiǎn)要對(duì)比與分析。第4章 焊接工裝夾具的裝配4.1焊接夾具各部件的選擇與確定4.1.1夾具體夾具體作為將夾具各個(gè)部件固定并連成整體的夾具基礎(chǔ)件，無(wú)疑對(duì)夾具起著無(wú)法替代的作用。對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)既要考慮使焊接夾具部件牢固可靠，更要考慮工件裝夾拆卸方便，得心應(yīng)手。所以，對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)該給予重視。本次設(shè)計(jì)的夾具體為孔系結(jié)構(gòu)，并非普通毛坯加工，也非槽型結(jié)構(gòu)，剛度、強(qiáng)度比較大。因此在裝配時(shí)便不需要?jiǎng)澗€安裝，僅需要將各部件通過(guò)銷結(jié)構(gòu)與孔相連即可，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝穩(wěn)定，便于裝配和檢驗(yàn)，是夾具設(shè)計(jì)的最佳選擇。夾具體即工作臺(tái)，在工作臺(tái)的正面橫縱每隔50mm分布一個(gè)直徑為16mm的圓孔，稱為d16系列。工作臺(tái)的四周由于夾緊工件的工作需要的原因未設(shè)計(jì)過(guò)多的支承腳、定位模塊等部件，這也使夾具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，減小了設(shè)計(jì)難度。4.1.2各種模塊本次設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)模塊包括直角定位件、球鎖銷釘、插入式f夾、肘節(jié)鉗連接板。直角定位件為導(dǎo)軌進(jìn)行限制自由度和固定位置的作用，選用標(biāo)準(zhǔn)件t60305。其外形尺寸為7510025，三孔一槽，質(zhì)量0.25kg，如圖4-1(a)所示。 (a) (b) (c)圖4-1 各種模塊圖樣球鎖銷釘?shù)臉?gòu)思借鑒于德國(guó)戴美樂(lè)公司的專利件：pc銷栓，可以快速定位并夾緊直角定位件與工作臺(tái)以及肘節(jié)鉗連接板與插入式f夾。夾緊時(shí)，四個(gè)鋼珠伸出，對(duì)兩個(gè)連接件進(jìn)行夾緊，每個(gè)銷釘?shù)膴A緊力足夠完成夾緊任務(wù)，僅僅手工就可以完成。松開時(shí)，鋼珠自動(dòng)收縮進(jìn)入銷釘內(nèi)部，這時(shí)就可以取出銷釘。全過(guò)程單手操作，定位夾緊一氣呵成。本設(shè)計(jì)選用t65015型銷釘，直徑16mm,銷釘中間負(fù)責(zé)夾緊工件的厚度為28mm，質(zhì)量0.08kg，如圖4-1(b)所示。肘節(jié)鉗連接板作為將多桿夾緊器與工作臺(tái)連接的“橋梁”，實(shí)際上并沒(méi)有太大的尺寸要求，因此設(shè)計(jì)所用的連接板尺寸為自定義，借鑒t61110的結(jié)構(gòu)，將寬度厚度做了微調(diào)，也符合工裝要求，如圖4-1(c)所示。4.1.3多桿夾緊器多桿夾緊器的作用與工作原理本文第三章已進(jìn)行較為詳細(xì)的說(shuō)明，本次設(shè)計(jì)所選的型號(hào)為gh-30290m，導(dǎo)桿行程為23mm，手柄杠桿轉(zhuǎn)角可達(dá)到45度，質(zhì)量為1.27kg，夾緊力很大，可達(dá)到約2900n左右，其外觀見(jiàn)圖3-6(a)。4.2焊接夾具的裝配焊接裝配是焊接制造工藝的重要一環(huán)，設(shè)計(jì)正確、合理的裝配方式和工藝可以縮短周期、降低成本以及保證工件的焊接質(zhì)量。4.2.1分離面的介紹在設(shè)計(jì)某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械的焊接夾具的過(guò)程中，難免會(huì)遇到因工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜而引發(fā)夾緊、定位的困難，一般會(huì)根據(jù)工件的工作性質(zhì)、環(huán)境等因素把復(fù)雜的工件分解成若干的組合件，組合件仍可以繼續(xù)分解為若干基礎(chǔ)件，這些若干基礎(chǔ)件的結(jié)合面成為分離面。事實(shí)上，分離面可分為很多種，但由于本次設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，與汽車外殼等復(fù)雜沖壓件有很大不同，所以不涉及分離面的確定，甚至與分離面毫無(wú)關(guān)聯(lián)，因此本設(shè)計(jì)省去很多繁瑣的設(shè)計(jì)工作。4.2.2裝配方式的確定與裝配過(guò)程焊接夾具的裝配方式有很多種，包括劃線定位裝配、安裝孔裝配、工裝定位裝配、互換裝配等眾多裝配方式，本次設(shè)計(jì)由于使用了孔系結(jié)構(gòu)，所以裝配就容易了很多。選擇孔裝配，顧名思義，利用零件或基礎(chǔ)件的孔與工作臺(tái)的孔作為配合基準(zhǔn)來(lái)裝配，通過(guò)定位銷來(lái)連接，不需劃線就可以準(zhǔn)確裝配。根據(jù)工作臺(tái)（800800）的尺寸和導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)，其可以同時(shí)完成兩根導(dǎo)軌的夾緊工作。直角定位件以對(duì)稱排列，將導(dǎo)軌的位置確定，兩根導(dǎo)軌距離不近不遠(yuǎn)，不影響裝夾和拆卸，導(dǎo)軌位置確定后，仍有很大空間安置多桿夾緊器，導(dǎo)軌內(nèi)部的焊接部件可用大力鉗臨時(shí)夾緊，焊接完成后可隨時(shí)拆卸。插入式f夾夾緊位置不與焊點(diǎn)位置沖突，更方便的是插入式f夾可在孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，隨之其夾緊臂可以繞桿旋轉(zhuǎn)，適合各種寬度的導(dǎo)軌的裝夾。圖4-2展示了整個(gè)焊接組合夾具系統(tǒng)的裝配全景。圖4-2 焊接組合夾具裝配圖4.3本章小結(jié)本章將所選焊接零部件，包括標(biāo)準(zhǔn)模塊、定位件、夾緊器等各部件進(jìn)行最終的確定，并簡(jiǎn)單介紹了裝配方式，對(duì)各部件進(jìn)行裝配，完成了對(duì)整個(gè)焊接組合夾具的設(shè)計(jì)。全篇設(shè)計(jì)主要是圍繞對(duì)汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌進(jìn)行的焊接夾具設(shè)計(jì)，由于所選的導(dǎo)軌的構(gòu)造簡(jiǎn)單，形狀規(guī)整，因此省去很多設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，再考慮到設(shè)計(jì)組合夾具的簡(jiǎn)潔、方便操作、經(jīng)濟(jì)的原則，所以本次設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌組合夾具組合簡(jiǎn)單、并無(wú)過(guò)多復(fù)雜部件，整個(gè)外觀清晰明了，很適合投入到實(shí)際生產(chǎn)操作中。第5章 焊接夾具部件的校核與分析5.1汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌的力學(xué)性能通過(guò)對(duì)一些文獻(xiàn)的查閱13,14,16，見(jiàn)表5-1?？梢缘弥獙?dǎo)軌的材料為q235，屬于矩形冷彎空心型鋼，a級(jí)。由于其是空心結(jié)構(gòu)，厚度15018521作為導(dǎo)軌的q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼為了適應(yīng)其工作需要。經(jīng)過(guò)滲碳淬火處理后，獲得高硬度的表面層，耐磨性極大提高。經(jīng)洛氏硬度測(cè)量其硬度為5862hrc。5.2導(dǎo)軌的夾緊力與校核由第四章可知多桿夾緊器給予的夾緊力極大，約2900n左右，計(jì)算可取3000n，根據(jù)導(dǎo)軌厚度和表面硬度的查閱可知，洛氏硬度使用的金剛石測(cè)試件為直徑大約3mm的球體，其對(duì)工件施加大約1470n的壓應(yīng)力，而多桿夾緊器對(duì)導(dǎo)軌施加的應(yīng)力約3000n，接觸面積為約148.37，將多桿夾緊器對(duì)導(dǎo)軌的壓強(qiáng)與洛氏硬度測(cè)試的壓強(qiáng)進(jìn)行對(duì)比可知： (5-1)顯然導(dǎo)軌能承受多桿夾緊器施加的應(yīng)力，其表面不會(huì)受到損壞。插入式f夾對(duì)導(dǎo)軌施加的力小于多桿夾緊器，因此也不會(huì)對(duì)導(dǎo)軌的外形造成影響。5.3本章小結(jié)本章主要對(duì)導(dǎo)軌的材料力學(xué)性能進(jìn)行初步查閱，了解了其熱處理工藝，并將夾緊力與其可承受應(yīng)力進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算分析校核，確定夾緊件可以正常使用，在保證能夠有效夾緊導(dǎo)軌的基礎(chǔ)上又不會(huì)對(duì)導(dǎo)軌施加過(guò)大應(yīng)力產(chǎn)生表面變形。第6章 結(jié)論汽車焊接夾具雖然作為夾具，不屬于汽車內(nèi)部構(gòu)件，也非融合高科技材料，但在整個(gè)汽車制造業(yè)里仍占有很重要的地位。本文對(duì)汽車座椅內(nèi)導(dǎo)軌焊接組合夾具進(jìn)行了較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)，如何在保證符合經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則的基礎(chǔ)上將夾具設(shè)計(jì)得合理方便、簡(jiǎn)潔大方。提高效率是一方面，最主要的是設(shè)計(jì)得人性化，大眾化，這樣才能被更多的非高等技術(shù)人士所接受。1.本次設(shè)計(jì)主要完成了：(1) 對(duì)導(dǎo)軌自由度的有效限制(2) 對(duì)夾緊件的設(shè)計(jì)與校核(3) 定位器的設(shè)計(jì)與選用(4) 對(duì)夾具體以及各個(gè)部件進(jìn)行合理的裝配2.設(shè)計(jì)的成果與結(jié)論(1)對(duì)夾具設(shè)計(jì)原則進(jìn)行簡(jiǎn)要分析后合理設(shè)計(jì)出了較為人性化的組合夾