焊接夾具論文

1、煙臺大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))目錄第一章 緒論11.1課題背景11.2國外概況和焊裝夾具目前發(fā)展?fàn)顩r11.3 本文主要研究內(nèi)容2第二章 汽車焊裝夾具整體方案設(shè)計(jì)32.1焊裝夾具簡介32.1.1焊裝夾具基本概念32.1.2夾具的定位原理32.2 CD柱內(nèi)板總成設(shè)計(jì)分析42.2.1 CD柱內(nèi)板總成各部分簡介42.2.2 CD柱內(nèi)板總成自由度的限定62.2.3 CD柱內(nèi)板總成各夾具簡介6第三章 焊裝夾具設(shè)計(jì)73.1焊裝夾具設(shè)計(jì)流程73.2 夾具設(shè)計(jì)的文件管理83.2.1 文件目錄命名83.2.2 文件命名83.3 焊接夾具結(jié)構(gòu)組成和斷面形狀83.3.1焊裝夾具的結(jié)構(gòu)組成83.3.2 主要控制斷面形狀（MC

2、S）93.4 U02焊接夾具設(shè)計(jì)113.4.1 PNL截面113.4.2 壓塊設(shè)計(jì)123.4.3 定位塊的設(shè)計(jì)133.4.4 壓板的設(shè)計(jì)143.4.5 連接板163.4.6 U02夾具運(yùn)動分析183.4.7 氣缸的選擇驗(yàn)證193.5 U01工位焊接夾具設(shè)計(jì)203.6 U11和U12工位焊接夾具設(shè)計(jì)213.7 P03工位單獨(dú)固定銷設(shè)計(jì)243.7.1 銷支架設(shè)計(jì)243.7.2 連接塊的設(shè)計(jì)253.7.3 支架的設(shè)計(jì)263.8 繪制工程圖27第四章 總結(jié)30致謝31參考文獻(xiàn)32第一章 緒論在我國汽車行業(yè)不斷蓬勃發(fā)展，國產(chǎn)汽車品質(zhì)也越來越高。同時(shí)為了提高汽車產(chǎn)量，增加汽車車身焊接效率，我國汽車行業(yè)對汽

3、車車身自動焊接夾具的需求正在不斷增長。汽車車身的加工是通過沖壓、焊接、涂裝和總裝進(jìn)行生產(chǎn)的，焊接作為四大工藝之一，在汽車設(shè)計(jì)和生產(chǎn)占據(jù)主要部分，同時(shí)汽車車身的焊接關(guān)系著汽車整體車況的穩(wěn)定性和安全性，在用戶不斷追求安全舒適的激烈競爭情況下，汽車焊接在四大工藝中扮演著越來越重要的角色。汽車焊接夾具的設(shè)計(jì)在焊接工藝中占著十分重要的作用，焊裝夾具的設(shè)計(jì)布局是保證焊接完整高效進(jìn)行的保證。本文基于CATIA軟件,結(jié)合煙臺宇信科技有限公司的北汽福田汽車項(xiàng)目的側(cè)圍CD柱后輪轂進(jìn)行焊接夾具的設(shè)計(jì)，同時(shí)運(yùn)用虛擬的設(shè)計(jì)，再結(jié)合夾具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)理念對側(cè)圍CD柱后輪轂進(jìn)行焊接夾具規(guī)劃和設(shè)計(jì)。1.1課題背景汽

4、車行業(yè)在我國飛速增長，已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)支柱之一。特別是在煙臺市經(jīng)濟(jì)中汽車行業(yè)占據(jù)了很大部分，是煙臺經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中流砥柱。我國大型汽車制造商早也在十幾年前就開始了自主研發(fā)的車型和生產(chǎn)線。北汽、一汽、比亞迪、奇瑞和上汽等都有自主研發(fā)的汽車焊裝生產(chǎn)線。然而隨著人們對汽車的需求不斷改變加快了汽車廠商對型號和種類的不斷研發(fā)和更新。在進(jìn)行更改汽車型號和種類的同時(shí)需要改造新型汽車焊接生產(chǎn)線，焊接生產(chǎn)線在汽車廠商投入在占很大的比重，而在生產(chǎn)線中焊接夾具占用很大的比例，而且焊接夾具設(shè)計(jì)水平的高低嚴(yán)重關(guān)系到汽車生產(chǎn)的效率、質(zhì)量和產(chǎn)量。車身整合焊裝是汽車車身制造的關(guān)鍵部分，它是將已經(jīng)沖壓成形的車身零件在夾具上定位夾緊

5、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)汽車廠商除了幾家大型企業(yè)和合資汽車生產(chǎn)商使用自動焊裝夾具以外，大多是國內(nèi)汽車廠商依然是人工操作操作模式，不僅效率低，而且生產(chǎn)的汽車的品質(zhì)參差不齊，生產(chǎn)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度較低。在日益競爭激烈的汽車行業(yè)中，國內(nèi)廠商和國際大型汽車制造廠商焊接裝備水平相比差距逐漸變大。傳統(tǒng)的汽車焊接方法和夾具己不能滿足不斷更新?lián)Q代的市場的要求,因此各汽車制造商在進(jìn)行各自的汽車制造中積極引進(jìn)和研發(fā)先進(jìn)的焊接生產(chǎn)線和夾具來適應(yīng)這種市場的需求。1.2國外概況和焊裝夾具目前發(fā)展?fàn)顩r自從上世紀(jì)二十年代福特汽車公司開發(fā)出世界上第一條汽

6、車生產(chǎn)流水線開始,汽車制造行業(yè)從手工進(jìn)入半自動模式以來，世界各大汽車廠商不斷對生產(chǎn)線進(jìn)行更改和優(yōu)化。到上世紀(jì)七八十年代,豐田汽車開發(fā)了第一條柔性生產(chǎn)線，可以使一條生產(chǎn)線適用于多個(gè)品種的汽車生產(chǎn)優(yōu)線隨后出現(xiàn)了自動化制造模式和混合制造模式等。目前，國際大型汽車制造商已開始了全自動焊裝生產(chǎn)線，在意大利、德國、美國等制造業(yè)發(fā)達(dá)的國家已應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的柔性自動化。在焊接方面國外大多使用關(guān)節(jié)式點(diǎn)焊機(jī)器人，在汽車零部件如汽油箱、消音器等國外廠商也已實(shí)現(xiàn)自動化與機(jī)器人焊接。在世界上競爭愈加激烈的汽車市場，在不斷跟新產(chǎn)品適應(yīng)社會需求的同時(shí)改變焊接現(xiàn)狀是必不可少的步驟。自動化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用于汽車生產(chǎn)中

7、。在現(xiàn)在的汽車焊接夾具的發(fā)展?fàn)顩r下主要有兩大特點(diǎn)：（1）汽車車身焊接夾具朝著智能化、全自動化趨勢發(fā)展；（2）汽車車身焊接夾具在柔性化方面有全面普及的趨勢。1.3 本文主要研究內(nèi)容本文以北汽福田汽車項(xiàng)目U201左/右C、D內(nèi)板總成焊接夾具設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，對焊裝夾具運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，并對側(cè)圍C、D內(nèi)板總成工位焊接夾具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入探討和優(yōu)化。第二章 汽車焊裝夾具整體方案設(shè)計(jì)2.1焊裝夾具簡介2.1.1焊裝夾具基本概念焊裝夾具是指焊裝過程中所使用的夾具。在汽車生產(chǎn)中把車身沖壓件在一定工藝裝備中定形、定位并夾緊，組合成車身組件、合件、分總成及總成，同時(shí)利用焊接的方法使其形成整體的過程稱為裝焊過程。圖2-

8、1 某焊裝夾具2.1.2夾具的定位原理在焊接過程中，每一個(gè)焊接件所放置的位置是不能保證一致的。即使對同一批要進(jìn)行焊接的焊接件來說，也不能確保每一件都放在同一個(gè)位置，各焊接件本身的差異和各工件的位置、傾斜角度也是不一致的。由于焊接件位置的這種不確定性，同時(shí)要滿足限定自由度。在工藝學(xué)中使用空間直角坐標(biāo)軸分為6個(gè)自由度，沿三坐標(biāo)軸的移動自由度和繞三坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動自由度。未進(jìn)行自由度限定的焊接件可以看做一個(gè)剛體，是無法進(jìn)行加工焊接的，為保證焊接件最后的焊接精度和質(zhì)量，必須對焊接件進(jìn)行自由度的限制。汽車焊裝夾具和普通機(jī)床夾具的形式和理論雖然是相似的。但普通的夾具定位在設(shè)計(jì)時(shí)一般采用6點(diǎn)定位原理,即通用的一

9、面兩銷的定位原理，完全定位即可。然而在進(jìn)行汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)的定位時(shí)，不能采用普通的標(biāo)準(zhǔn)。汽車車身是空間曲面，簡單的6點(diǎn)定位不能保證焊接件的定位精度。在汽車車身夾具定位時(shí)應(yīng)使用過定位，即所謂的“ N- 2 - 1”定位原理。它是指在進(jìn)行選定的基準(zhǔn)面上進(jìn)行斯能夠第一基準(zhǔn)面上所需的定位點(diǎn)數(shù)為N(N>3)，第二、第三基準(zhǔn)面所需的定位點(diǎn)為 2 個(gè)和 1個(gè)。 第二、第三基準(zhǔn)面的2 個(gè)和 1 個(gè)定位點(diǎn)是完全足夠的 ,在實(shí)際的焊接生產(chǎn)線中很少有力會作用于第二和第三基準(zhǔn)面，通常不必考慮第二。第三基準(zhǔn)面的剛度和強(qiáng)度。在生產(chǎn)線中以焊接件的平面作為定位基準(zhǔn)進(jìn)行自由度的限制是最常見的一種形式。在進(jìn)行焊接夾具設(shè)計(jì)定

10、位的時(shí)候，可以以焊接件表面接觸的情況進(jìn)行分析。通過焊接件表面接觸的面積大小，接觸點(diǎn)的數(shù)目多少。進(jìn)行確定在設(shè)計(jì)夾具時(shí)所采用的形式：夾緊裝置還是支承件。一般當(dāng)接觸面積較大，或接觸位置較多和平面相似時(shí)，限制工件3個(gè)自由度，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)移動自由度。第二個(gè)基準(zhǔn)一般是以工件的圓柱孔來進(jìn)行定位，主要通過定位銷來實(shí)現(xiàn)，一般采用短銷進(jìn)行限定兩個(gè)自由度，兩個(gè)移動自由度，第三個(gè)基準(zhǔn)同樣是采用定位銷進(jìn)行定位，和第一個(gè)進(jìn)行配合限定一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。在夾具進(jìn)行定位時(shí)一般較少采用長銷進(jìn)行定位，防止氣缸夾緊時(shí)產(chǎn)生較大的力對銷產(chǎn)生破壞，影響定位效果。2.2 CD柱內(nèi)板總成設(shè)計(jì)分析2.2.1 CD柱內(nèi)板總成各部分簡介圖2-

11、2 CD柱內(nèi)板總成的三圍造型北汽福田汽車項(xiàng)目的CD柱內(nèi)板總成如圖2-2所示，是由左C柱內(nèi)板總成、左后輪罩總成和左C、D柱內(nèi)板總成焊點(diǎn)組成。圖2-3，2-4顯示左C柱內(nèi)板總成和左后輪罩總成的夾緊，支承位置。圖2-3 左C柱內(nèi)板總成圖2-4 左后輪罩總成北汽福田汽車項(xiàng)目的CD柱內(nèi)板總成焊接裝配的零件有多個(gè)，它們的裝配和焊接應(yīng)按工藝要求的順序逐步進(jìn)行，定位和夾緊是分別單獨(dú)的或是一批批聯(lián)動的進(jìn)行，故在設(shè)計(jì)CD柱內(nèi)板總成焊接夾具時(shí)應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。2.2.2 CD柱內(nèi)板總成自由度的限定通過工藝學(xué)和力學(xué)原理，在汽車車身裝焊夾具設(shè)計(jì)時(shí)，至少需確保限制6個(gè)自由度，三個(gè)坐標(biāo)軸方向自由度，三個(gè)選擇自由度。緊靠焊接

12、夾具的定位夾緊裝置，是不足以限制6個(gè)自由度，不能解決定位問題。在這種情況下需要觀察焊接件的特點(diǎn)，依靠焊接件之間面接觸相互制約的關(guān)系來解決自由度的問題。所以要完全解決限制自由度的問題，要了解焊接件的特點(diǎn)，是否容易產(chǎn)生變形，剛性問題。在此同時(shí)熟悉焊接夾具的基礎(chǔ)知識。在適當(dāng)?shù)奈恢?，采用恰?dāng)?shù)膴A緊定位的夾具，才能做出最適合此種車型的車身焊接夾具。針對車身這種特殊結(jié)構(gòu)，支承是必不可少的部件，汽車車身焊接件本身自重比較大，卻車身對焊接精度要求較高，在沒有支承夾具的情況下，會由于夾緊力和自重的影響下產(chǎn)生變形。 C、D柱內(nèi)板總成，同樣使用焊裝件的相互制約關(guān)系。在左C柱內(nèi)板總成中已兩沖壓的白車皮接觸的平面作為第

13、一基準(zhǔn)面，限制三個(gè)個(gè)自由度，然后通過定位銷P01和P02限制C柱內(nèi)板總成的旋轉(zhuǎn)和移動，完全定位。同樣在左后輪罩總成中除了平面進(jìn)行定位外，通過P03和P04的定位銷進(jìn)行定位，限制三個(gè)自由度確保左后輪罩總成能完成定位。2.2.3 CD柱內(nèi)板總成各夾具簡介CD柱內(nèi)板總成是用沖壓形成的薄板進(jìn)行焊接而成的，雖然有一定的剛性，但相對機(jī)械加工來說單個(gè)較大的沖壓件是很容易變形的，所以在進(jìn)行CD柱內(nèi)板總成的焊接時(shí)應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)較多的夾緊和支撐焊裝夾具。在保證焊接順利完成的同時(shí)，盡量不要使沖壓件產(chǎn)生變形。CD柱內(nèi)板總成共有20個(gè)夾緊支撐位置(U01-U20),4個(gè)定位孔(P01-P04)。在U01到U20定位位置中，

14、U02、U11、U12、U13和U15用于安裝支承夾具，在焊接時(shí)支撐焊接件，防止在焊接過程中焊槍和焊接件自重對焊接件造成變形，影響產(chǎn)品質(zhì)量。4個(gè)定位孔通過設(shè)計(jì)的定位銷，P01和P02定位銷用于左C柱內(nèi)板總成的定位，而P03與P04定位銷限制左后輪罩總成的自由度。由于任務(wù)分配本文中僅對U01、U02、U11、U12以及P03位置的夾具設(shè)計(jì)。第三章 焊裝夾具設(shè)計(jì)3.1焊裝夾具設(shè)計(jì)流程建立內(nèi)板總成裝配文件調(diào)入總成零件文件設(shè)計(jì)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輔助零件部件之間是否干涉設(shè)計(jì)拼臺基板焊槍是否干涉完成夾具控制系統(tǒng)安裝完成部件二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)準(zhǔn)備完成是否是否圖3-1

15、設(shè)計(jì)流程圖3.2 夾具設(shè)計(jì)的文件管理3.2.1 文件目錄命名1、項(xiàng)目名GA存放本工位夾具總圖；2、項(xiàng)目名LJ存放本工位夾具單元及其零件；3、項(xiàng)目名PNL存放本工位設(shè)計(jì)用PNL；4、項(xiàng)目名STD存放本工位設(shè)計(jì)用標(biāo)準(zhǔn)件、外購件、國標(biāo)件；5、項(xiàng)目名2D存放本工位各套夾具2維工程圖；6、項(xiàng)目名UNIT存放本工位PNL截面。3.2.2 文件命名1、加工件:項(xiàng)目代號工位號零件序號：如RPI20-01-01 代表 RPI20工位的U01的01號零件；2、標(biāo)準(zhǔn)件:名字與標(biāo)準(zhǔn)件一致；3、外購件:名字與外購件一致。3.3 焊接夾具結(jié)構(gòu)組成和斷面形狀3.3.1焊裝夾具的結(jié)構(gòu)組成汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)屬于專用夾具設(shè)計(jì)的范疇

16、，雖然各類車身焊接夾具的結(jié)構(gòu)形式、復(fù)雜程度和零件數(shù)量不同，但是其基本組成結(jié)構(gòu)是類似的，一般由壓塊、定位塊、壓板和壓連接板成。1、定位塊定位塊是夾具的重要結(jié)構(gòu)。定位塊的位置及形狀是由焊接件的選用的位置形狀所決定的，她是焊接夾具與焊接件相接處的結(jié)構(gòu)。形狀表面和尺寸精度直接影響整個(gè)車身焊接質(zhì)量和裝配精度，其定位塊的定位面是根據(jù)焊接件型面的設(shè)計(jì)數(shù)值用數(shù)控設(shè)備加工而成的。2、壓塊 壓塊也是與焊接件相接處的結(jié)構(gòu)，用于支撐焊接件。壓塊的形狀和尺寸精度會影響整個(gè)焊接件的焊接質(zhì)量和裝配精度。為適應(yīng)各種不同的汽車車身的焊接件，壓板的表面幾乎不相同。壓塊的定位面需要通過數(shù)控設(shè)備進(jìn)行加工。3、壓板壓板在夾具中的運(yùn)動部

17、件，通過氣缸的啟動來實(shí)現(xiàn)壓塊對工件的夾緊及松開，確保焊接件在焊接過程中位置不變，壓板通過螺栓定位銷和壓塊進(jìn)行連接，可以通過墊片進(jìn)行距離的調(diào)節(jié)，尋找最好的安裝夾具的位置。4、連接板 連接板通過兩個(gè)圓柱銷和螺栓與支架相連接，上方通過鉸支銷與壓板相連接，使連接板、壓板、壓塊和定位塊連成為一個(gè)整體機(jī)構(gòu)，且該機(jī)構(gòu)能固定在裝焊臺的基座表面上，連接板的制造精度會影響整個(gè)焊接夾具的準(zhǔn)確性。5、夾緊氣缸 它是夾具的動力源，用來為整個(gè)焊接夾具提供驅(qū)動力，實(shí)現(xiàn)了壓板和壓塊的運(yùn)動。在現(xiàn)在焊接夾具設(shè)計(jì)中氣動夾緊方式是最常用的選擇。本設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用CK1A63系列系列的氣缸。6、支架確定BASE板的高度后，通過計(jì)算連接板

18、的高度，來確定支架的型號。在本設(shè)計(jì)中用到了YWB0801-150、YWB0801-250 和YWB0802-300這幾個(gè)型號的支架。同時(shí)還要保證連接板尺寸和形狀的合理性。圖3-2 焊接夾具整體結(jié)構(gòu)圖3.3.2 主要控制斷面形狀（MCS）MCS是組合件在MCP位置上的斷面形狀和夾具構(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。為了進(jìn)行全面的了解該焊接件，必須在全面的了解焊接件的曲面形狀、焊接位置和焊接要求等前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)，既要保證焊接夾具的可靠性、滿足使用要求，又要同時(shí)保證夾具的設(shè)計(jì)和制造簡單、方便?，F(xiàn)對需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的U01、U02、U11、

19、U04和P04位置夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。圖3-3U01的MCS圖顯示，在U01位置焊接夾緊的位置處于整個(gè)焊接件的邊緣，只需通過壓塊和定位塊設(shè)計(jì)來完成夾緊要求即可。而在圖3-3U02的MCS圖看出在要求夾緊的位置處于焊接件遠(yuǎn)離邊緣處，同時(shí)還需要在焊接件的底面設(shè)計(jì)支承夾具，用于對焊接件進(jìn)行支撐。圖3-3 U01、U02MCS圖圖3-4 U11、U12和P03MCS圖在圖3-4中的U11和U12的MCS顯示，U11和U12處的夾具用來對焊接件兩個(gè)方位進(jìn)行支承。在P03的MCS圖中焊接件需要設(shè)計(jì)定位銷進(jìn)行定位。3.4 U02焊接夾具設(shè)計(jì)圖 3-5 C、D內(nèi)板總成圖圖3-5顯示整個(gè)工位中各個(gè)定位位置的X、Y

20、和Z方向的坐標(biāo)，通過內(nèi)板總成來確定每個(gè)夾具位置。3.4.1 PNL截面圖3-6 U02PNL截面在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)，先對C、D柱內(nèi)板總成進(jìn)行按Z軸方向的切割，選取200Z進(jìn)行截取平面作為PNL截面保存在UNIT文件夾。根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可選取PNL截面寬度設(shè)置為16mm。3.4.2 壓塊設(shè)計(jì)如圖3-6所示U02夾具需要在夾緊位置進(jìn)行設(shè)計(jì)夾緊夾具，在支承位置進(jìn)行支承夾具的設(shè)計(jì)用于對焊接件的支承定位。在夾緊位置中需要設(shè)計(jì)壓塊定位塊進(jìn)行加緊，使上下兩個(gè)焊接件緊固，方便焊槍進(jìn)行焊接。同時(shí)為防止下面焊接件自重會對焊接產(chǎn)生影響，影響焊接精度。故在支承位置處添加一定位塊用于對焊接件支撐。 圖3-7 壓塊的尺寸設(shè)計(jì)

21、 壓塊設(shè)計(jì)使用整數(shù)進(jìn)行建立坐標(biāo)系，根據(jù)操作高度要求將基座面設(shè)置在-1100Y處，所以把坐標(biāo)移動到-800Y處。壓塊尺寸進(jìn)行定位時(shí)可使用坐標(biāo)系進(jìn)行標(biāo)注尺寸。壓塊在滿足夾緊精度的情況下盡量減少壓塊質(zhì)量，縮短尺寸。 壓塊為滿足要求以下要求： 材質(zhì)：45#鋼，熱處理后型面要達(dá)到HRC4045； 加工完需發(fā)黑處理； 壓塊的厚度：16mm；壓緊面寬度：15mm； 壓塊的型面、加工面及水平方向上的兩側(cè)面加工粗糙度不大于Ra3.2m； 基準(zhǔn)銷孔的內(nèi)表面加工精度要求不大于Ra1.6m；公差等級H7；定位孔尺寸精度為±0.02mm； 壓塊上的型面對基準(zhǔn)的尺寸公差為±0.1； 最后加工完畢后在規(guī)

22、定的部位打上零件號。壓塊表面為與焊接件曲面完全配合，在CATIA進(jìn)行截取處理。同時(shí)壓塊要與壓板進(jìn)行連接，故在壓塊上面進(jìn)行鉆銷孔和通孔。如圖3-8所示，銷孔采用Ø8，通孔使用Ø9，孔深度為15mm，使用V型底。圖3-8 壓塊的三維設(shè)計(jì)3.4.3 定位塊的設(shè)計(jì)定位塊和壓塊配合對焊接件進(jìn)行加緊，定位塊表面的質(zhì)量同樣嚴(yán)重影響者焊接的精度和質(zhì)量。定位塊和壓塊在形狀設(shè)計(jì)方面相似，同樣使用坐標(biāo)系進(jìn)行標(biāo)注尺寸。圖3-9定位塊的尺寸設(shè)計(jì)同樣定位塊的表面需要與焊接件曲面完全配合，需在CATIA進(jìn)行截取處理。為使定位塊和其他機(jī)構(gòu)構(gòu)成整體，在壓塊上面進(jìn)行鉆銷孔和通孔，用于和連接板相連。銷孔采用&#

23、216;8，通孔使用Ø9，孔深度為15mm，同樣使用V型底。壓塊表面為與焊接件曲面完全配合，在CATIA進(jìn)行截取處理。同時(shí)壓塊要與壓板進(jìn)行連接，故在壓塊上面進(jìn)行鉆銷孔和通孔。銷孔采用Ø8，通孔使用Ø9，孔深度為15mm，使用V型底。圖3-10 定位塊的三維設(shè)計(jì)為完成整體焊接夾具設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行制作時(shí)定位塊應(yīng)滿足一下特點(diǎn)： 材質(zhì)：45#鋼，熱處理后型面要達(dá)到HRC4045； 加工完需發(fā)黑處理； 定位塊的厚度：16mm；定位面寬度：15mm； 定位塊的型面、加工面及水平方向上的兩側(cè)面加工粗糙度不大于Ra3.2m； 定位銷孔的內(nèi)表面加工精度要求不大于Ra1.6m；公差等

24、級H7；定位孔尺寸精度為±0.02mm； 定位塊上的型面對基準(zhǔn)的尺寸公差為±0.1； 最后加工完畢后在規(guī)定的部位打上零件號。3.4.4 壓板的設(shè)計(jì)壓板是整套焊接夾具中最重要的組成部分。用于連接壓塊和氣缸，是動力元件的樞紐。壓板一邊使用螺釘與壓塊連接，同時(shí)使用銷定位，控制壓塊的打開和加緊。夾緊位置在焊接件的位置決定壓板臂的長短，而壓板的臂長是整套夾具剛性和夾緊質(zhì)量的關(guān)鍵所在。圖3-11 更改壓板距離滿足要求圖工位U02中的夾緊位置由于位于焊接件的里面，所以在U02中的壓板臂必須設(shè)計(jì)的足夠長，在打開狀態(tài)能滿足安全距離（L>25mm），然而進(jìn)行壓板設(shè)計(jì)考慮時(shí)出現(xiàn)新的問題在選

25、用普通的氣缸時(shí)，設(shè)計(jì)的壓板的臂長為320mm，然而旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到氣缸的位置之間的距離只有80mm，出現(xiàn)了極限的4:1的情況。為避免在工作過程中會出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的焊接精度。改用了150的大型氣缸，更改后旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到氣缸的距離選為100mm，接近所需要的3:1，滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)打開狀態(tài)也滿足安全距離。圖3-12 壓板的尺寸設(shè)計(jì)壓板過長，除考慮安全距離以外，還應(yīng)該把壓板自身的剛性計(jì)算在內(nèi)，壓板臂過長會產(chǎn)生人們俗稱的“頭大腳輕”的問題。通過探討和研究決定在選擇點(diǎn)和氣缸之間不在使用鏤空結(jié)構(gòu)，采用加固的形式，在過渡方面使用R40的倒角解決應(yīng)力集中問題。圖3-13 壓板的三維設(shè)計(jì)壓板為滿足焊接精度

26、和質(zhì)量也需要滿足一些特點(diǎn)： 材質(zhì)：Q235A； 壓板的厚度：16mm，壓板表面加工粗糙度不大于Ra3.2m； 壓板與壓塊的配合面位置精度：±0.05mm； 壓板與壓塊的配合面表面加工粗糙度不大于Ra3.2m； 壓板與氣缸接頭連接孔為加工基準(zhǔn)孔，表面加工粗糙度不大于Ra1.6m；公差等級：H7； 壓板與氣缸的連接孔公差等級：H7；表面加工粗糙度不大于Ra1.6m；根據(jù)“入體原則”其上偏差+0.1，下偏差0。 焊接后作消除應(yīng)力處理； 加工完畢后在規(guī)定的部位打上零件號。3.4.5 連接板對U02工位的截面進(jìn)行分析夾緊位置處需要進(jìn)行夾緊裝置，在支承位置處需要進(jìn)行支承。所以在最初對U02進(jìn)行整

27、體夾具設(shè)計(jì)時(shí)，采用了兩個(gè)夾具的設(shè)計(jì)，在夾緊位置設(shè)計(jì)一個(gè)夾緊裝置，在支承位置處設(shè)計(jì)支承裝置，簡單可靠。圖3-14 最初U02設(shè)計(jì)隨著設(shè)計(jì)的深入，不斷對設(shè)計(jì)夾具進(jìn)行優(yōu)化。發(fā)現(xiàn)在保證焊接精度的前提下，不必要使用兩套夾具，不僅浪費(fèi)成本，還和其他夾具相干涉。隨后提出來進(jìn)行更改支承位置上的定位塊方向，想通過連接板與支承位置上的定位塊連接，可以減少成本，而且顯得夾具設(shè)計(jì)的簡潔、明了方便后期夾具的加工。圖3-15 連接板的尺寸設(shè)計(jì)開始進(jìn)行夾緊位置和支承位置整體的設(shè)計(jì)，由于PNL截?cái)嗝媾c連接板縣里的距離過近，最初的設(shè)想是通過螺釘將定位塊直接連接在連接板的下方，簡單 ，易操作。通過研討和受力分析，發(fā)現(xiàn)由于焊接件的

28、自重比較大，會對定位塊的定位精度產(chǎn)生很嚴(yán)重的影響。隨后討論將連接板進(jìn)行延長，使用連接板進(jìn)行托住定位塊。連接板延長用于托頂定位塊的部分，還需要進(jìn)行鉆螺紋孔和銷孔使連接板和支承位置的定位塊進(jìn)行連接，所以連接板不宜太厚，防止對連接板孔加工對連接板孔精度產(chǎn)生影響。圖3-15所示連接板與壓板連接采用銷進(jìn)行連接，同時(shí)為了減少連接板的磨損，增加使用壽命，在連接板和銷支架增加無油軸套。所以連接板上與銷連接的孔設(shè)計(jì)為Ø14mm。無油軸套選用的采購件，減少設(shè)計(jì)部件，減輕整個(gè)夾具的設(shè)計(jì)壓力，同時(shí)降低成本。為減少在加工過程中產(chǎn)生應(yīng)力集中，在拐角處進(jìn)行倒圓角處理。圖3-16 連接板的三維設(shè)計(jì)連接板需要和支架、

29、氣缸、壓板和定位塊進(jìn)行連接，所以需要滿足一些要求： 材質(zhì)：Q235A； 連接板的厚度：16mm； 連接板上的銷孔公差等級：H7；孔表面粗糙度不大于Ra1.6m；孔之間尺寸精度±0.02mm； 連接板的連接部分表面加工粗糙度不大于Ra3.2m。3.4.6 U02夾具運(yùn)動分析U02夾具運(yùn)動分析用來演示夾具打開的狀態(tài)，對夾具的安全性進(jìn)行分析。圖3-17 U02焊接夾具打開狀態(tài)將氣缸調(diào)到擺動的最大幅度，在圖3-17中顯示，氣缸的擺動位置不與連接板和支架進(jìn)行干涉，擺動幅度不太大在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。U02工位的夾具設(shè)計(jì)從壓塊開始到連接板，經(jīng)過多次的討論和更改，已是最優(yōu)的選擇。3.4.7 氣缸的選擇

30、驗(yàn)證在U02中通過安全距離（L>25mm）進(jìn)行選擇的氣缸，在最后應(yīng)該對氣缸的夾緊力進(jìn)行驗(yàn)證，避免由于夾緊力不足造成焊接出現(xiàn)問題。對氣缸夾緊力進(jìn)行計(jì)算。圖3-18 受力分析通過杠桿平衡原理可知： （5.1） (5.2)5.2式中 F夾緊力，N p實(shí)際使用氣缸壓力，kgf/cm2 汽車的焊裝線氣壓一般調(diào)節(jié)為45 kgf/cm2 P氣缸作用力，N D氣缸缸徑，mm 氣缸的負(fù)載率，一般取=0.5圖3-19 氣缸示意圖在U02夾具設(shè)計(jì)中，選用的是CK1A63-150YA氣缸,取氣壓p=5 kgf/cm2,=0.5則 =31.2kgf>30kgf。若F<30kgf 在本設(shè)計(jì)中不能調(diào)整壓板

31、臂的距離，只能通過選用大缸徑d的氣缸來解決壓力不足的問題。3.5 U01工位焊接夾具設(shè)計(jì)U01工位的焊接夾具設(shè)計(jì)大體和U02工位的夾具大體相似，且U01工位焊接夾具更簡單，沒有用于支撐的夾緊位置，在設(shè)計(jì)上方面也盡相同。圖3-20 U01工位焊接夾具3.6 U11和U12工位焊接夾具設(shè)計(jì)U11和U12工位需要設(shè)計(jì)的焊接夾具與U01和U02工位設(shè)計(jì)的夾具相差很大由圖3-4所示的U11和U12的MCS圖可以看出，在這兩個(gè)工位不需要加緊裝置，只需要進(jìn)行設(shè)計(jì)定位塊對焊接件支撐即可。先對焊接件PNL截面進(jìn)行分析。圖3-21 U11與U12工位截面圖3-22 U11和U12工位最初設(shè)計(jì)進(jìn)行U11和U12工位

32、夾具設(shè)計(jì)，最簡單易行的方法就是分別對U11和U12進(jìn)行支承，建立兩個(gè)支承焊接夾具，如圖3-23所示。在設(shè)計(jì)進(jìn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)由于U12工位Y軸坐標(biāo)距離基座面距離太近，無法使用一般的夾具設(shè)計(jì)過程建立定位塊、連接板然后裝支架。所以選擇將支架進(jìn)行支承焊接件，雖然方案看上去很不錯(cuò)，最后發(fā)現(xiàn)只有支架進(jìn)行支承，沒有墊片連接，不能適用于所以的焊接件，這種情況下必須要墊片進(jìn)行調(diào)整焊接件與支承夾具的位置。圖3-23 U11和U12工位最終設(shè)計(jì)夾具為解決此種問題，通過上網(wǎng)查詢和老師討論，同時(shí)為了將焊接夾具設(shè)計(jì)的最簡化，在設(shè)計(jì)初期有將U11和U12兩個(gè)工位設(shè)計(jì)在一個(gè)位置上，使用一個(gè)夾具定位兩個(gè)工位。第一種方案是使用連接板，

33、進(jìn)行連接U11和U12工位上的定位塊，在大體做完以后發(fā)問題存在。U11的Y軸坐標(biāo)由于太低，過于接近Y-110處，設(shè)計(jì)完成連接板，在標(biāo)準(zhǔn)件中找不到合適的支架，即使最小支架YWB0801-150都不能滿足要求。在通過討論和實(shí)驗(yàn)以后決定采用制作支架的形式來解決這種問題。同時(shí)在設(shè)計(jì)夾具時(shí)也要考慮加工工藝，盡量減少加工面積，同時(shí)還應(yīng)該方便后期加工。再支架上設(shè)計(jì)凸臺就是為了減少加工面積，在進(jìn)行車床加工時(shí)更容易進(jìn)退刀，不容易打刀，不僅安全，且降低加工成本。U11和U12整體的定位夾具如圖2-24所示。圖3-24 U11與U12夾具 3.7 P03工位單獨(dú)固定銷設(shè)計(jì)P03是用來限定左后輪罩總成自由度，由于P0

34、3距離其他焊接夾具距離較遠(yuǎn)，故選擇單獨(dú)制作一個(gè)銷夾具。最初先對P03工位進(jìn)行測量，定位孔分為橢圓和圓。橢圓進(jìn)行定位時(shí)先進(jìn)行劃線，在橢圓的的兩個(gè)中心劃線連接，然后建立線段的中垂線，作為定位孔的中心，進(jìn)行裝配銷。若定位孔的表面與焊接件有角度傾斜（角度小于3度不算傾斜），需要做旋轉(zhuǎn)銷。P03定位孔表面與平面相差3度，可以作為豎直處理。設(shè)計(jì)單獨(dú)固定銷，重要的是確保支架，銷支架和定位塊是整數(shù)，方便后期進(jìn)行加工。3.7.1 銷支架設(shè)計(jì)銷支架設(shè)計(jì)和定位塊相似，不過在銷支架上方需要一個(gè)大于5mm的凸臺用于防止銷偏轉(zhuǎn)，同時(shí)也可更好的對銷進(jìn)行定位。銷支架的作用除了用于進(jìn)行支撐定位銷，保證定位銷的定位精度外，還有控

35、制整個(gè)單獨(dú)固定銷的位置，使其處于整數(shù)的位置，便于后期的設(shè)計(jì)。定位塊的選擇是經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算和研究的，所以定位孔的位置不一定都是整數(shù)或?qū)ｉT的設(shè)定的數(shù)據(jù)。未解決這種問題，銷支架起著很關(guān)鍵的作用。在開始時(shí)保證支架處于設(shè)定的坐標(biāo)時(shí)，設(shè)置為基準(zhǔn)。然后進(jìn)行調(diào)整指支架的位置，保證定位銷處于銷支架即可，然后進(jìn)行孔的坐標(biāo)設(shè)置，鉆孔。圖3-25 銷支架的三維設(shè)計(jì)銷支架下方通過銷和螺釘與相連。3.7.2 連接塊的設(shè)計(jì)連接塊是作為銷支架和支架相連的樞紐，用來調(diào)節(jié)銷的位置，更好的對銷進(jìn)行定位。圖3-26 連接塊的三維設(shè)計(jì)3.7.3 支架的設(shè)計(jì)支架作為單獨(dú)固定銷中最重要的零件，它起著，支撐整個(gè)夾具，同時(shí)還要對銷的定位的關(guān)鍵性作用。圖