畢業(yè)設(shè)計開題報告 微型車車身縱梁1序總成焊接夾具設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱微型車車身縱梁1序總成焊接夾具設(shè)計1 課題背景及意義焊接夾具是進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)焊接不可缺少的輔助器具 ,是焊接工藝的重要組成部分 。它在焊接過程中主要起維持 、保證焊接產(chǎn)品形狀及尺寸符合產(chǎn)品圖紙要求 ,方便焊工操作 ,提高工效如焊接轉(zhuǎn)胎的作用 。在初級焊接產(chǎn)品中 ,所需的焊接夾具是比較簡單和容易設(shè)計制作的 ,因此它的重要性并不是從一開始就為人們關(guān)注和重視的 ,在焊接設(shè)備 、焊接材料誕生后相當(dāng)長的時間里沒有什么發(fā)展 。直到近代誕生汽車 ,隨著汽車工業(yè)的發(fā)展 ,它的重要性才日益顯現(xiàn)出來并發(fā)展形成一門技術(shù) ,有自已獨到的一套設(shè)計理論和方法 。汽車是一種社會需求量非常大的交

2、通工具同時也是一種典型而復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)（僅車身就由數(shù)以百計的不同沖壓件按一定空間位置組焊而成 ）。如果沒有足夠的焊接夾具在起作用 ,那么這些如一盤散沙的沖壓件就不可能按圖紙要求一步步組裝成規(guī) 則劃一的產(chǎn)品 。因此 ,焊接夾具在汽車工業(yè)的地位作用是不言而喻的 ,它不僅表現(xiàn)在確保車身形狀 、尺寸 、精度符合產(chǎn)品圖紙技術(shù)要求方面 ,而且還表現(xiàn)在焊接夾具的自動化程度是影響汽車生產(chǎn)能否上批量的關(guān)鍵因素 。由于焊接夾具是典型的非標(biāo)工裝 ,通用性差 ,專用性強(qiáng) ,占一條車身焊裝生產(chǎn)線設(shè)計制作工作量的一半以上 。可以毫不過分地說 ,焊接夾具是構(gòu)成車身焊裝生產(chǎn)線的“ 核心” 。所以在此焊接夾具值得介紹1。2 本

3、課題及相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展柔性夾具發(fā)展概述制造過程的工藝設(shè)備包括刀具、夾具、檢測設(shè)備及模具的選擇和設(shè)計。為了降低裝夾費用和生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，柔性裝夾是必不可少的。一般說來，柔性夾具是指工件的形狀和尺寸有一定變化后，夾具還能適應(yīng)這種變化并繼續(xù)使用的應(yīng)變能力2。但是工件變化可以在小范圍，即在相似的形狀和尺寸變動不大的范圍，也可在大范圍，即零件形狀完全不同，尺寸變化也很大。所以，柔性夾具還是模糊的，沒有明確的定義和界限?；\統(tǒng)地說，就是指與NC機(jī)床、加工中心配合使用的、具有夾持多種不同工件能力的夾具。柔性夾具包括組合夾具、可編程夾具、通用柔性夾具、相變材料柔性夾具及其它夾具，使用不同的相變材料可得到

4、多種類型的夾具，相變材料柔性夾具分類詳見圖25。機(jī)械夾具中的夾緊力只應(yīng)用到非常小的面域內(nèi)，甚至是點接觸，而相變材料柔性夾具適合于裝夾具有復(fù)雜曲面和剛度較弱容易變形的工件。朱耀祥和融易鳴中將80年代后期柔性夾具的研究開發(fā)分為兩大方向2。原理和結(jié)構(gòu)都有創(chuàng)新的柔性夾具這種柔性夾具主要包括3種類型1）真相變式柔性夾具和偽相變式柔性夾具。2）適應(yīng)性夾具。3）模塊化程控式夾具。傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新這種柔性夾具主要包括兩種類型1）可調(diào)整夾具 。2）組合夾具。圖2 相變材料柔性夾具分類(怎么一上來就是圖2？)國內(nèi)外現(xiàn)狀在我國對焊接夾具的系統(tǒng)研究進(jìn)行得比較少 ,方法落后 ,汽車焊接夾具的開發(fā)設(shè)計更是一個薄弱環(huán)節(jié)。在我國

5、現(xiàn)有的所有引進(jìn)車型中 ,焊接夾具幾乎無一例外全部依賴進(jìn)口 。（這是查閱的什么時候的文獻(xiàn)結(jié)論？）焊接夾具開發(fā)的滯后狀態(tài)嚴(yán)重制約了我國汽車工業(yè)的進(jìn)一步健康發(fā)展 。這與國外的技術(shù)封鎖有關(guān)但更主要的是我們重引進(jìn)輕研究開發(fā)重眼前利益 ,從長遠(yuǎn)打算 ,而在工業(yè)發(fā)達(dá)國家和汽車大國 ,焊裝的研制開發(fā)已形成一個相對獨立的新興工業(yè)部門焊裝的開發(fā)與設(shè)計已形成子準(zhǔn)化 、系列化 、通用化人們能夠緊隨汽車車身車型更新?lián)Q代的步伐 ,及時地為新產(chǎn)品提供相應(yīng)的焊接生產(chǎn)線為汽車廠家早上批量占領(lǐng)市場提供了堅實的技術(shù)裝備保證 ,爭得了生死枚關(guān)的寶貴時間 。應(yīng)該看到汽車焊接夾具是一項利潤豐厚的智力型產(chǎn)品 ,占一個車身車型開發(fā)費用的1/

6、6左右。它真正的材料費用是很低的 ,大部分是在設(shè)計制作費用上。這種高額的回報是非常誘人的 。我國不少科研部門和制造單位從事了這項有益的工作。但由于國產(chǎn)焊裝起點都不高 ,批量不大 ,與西方汽車大國相比水平還有待在實踐中進(jìn)一步提高1 。國內(nèi)外發(fā)展趨勢夾具是機(jī)械加工及材料成型不可缺少的部件 ,現(xiàn)在夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展6。.1高精度隨著焊接成型自動化的高度發(fā)展，焊接夾具成為自動化焊接過程中不可缺少的重要部分。在自動化焊接過程中，夾具的精度是實現(xiàn)高質(zhì)量自動化焊接的重要保證。所以要獲得最優(yōu)的焊接質(zhì)量，必須對焊接夾具精度提出更高的要求6。.2高效率為了提高焊接成型及機(jī)械加

7、工的生產(chǎn)效率 ,雙面、 四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。夾具結(jié)構(gòu)簡化 ,為焊接成型及機(jī)械加工進(jìn)行多工位、 多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在焊接成型及機(jī)械加工上安裝與調(diào)整夾具的時間 ,瑞典研制出了3R 夾具6。.3模塊化組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。省工、 省時、 節(jié)材、 節(jié)能 ,體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機(jī)輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)。應(yīng)用CAD技術(shù) ,可建立元件庫、 典型夾具庫、 標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫 ,進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作 ,正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站 ,為夾具行業(yè)提供信息交流、 夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺 ,爭取實現(xiàn)夾

8、具設(shè)計與服務(wù)的通用化、 遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化6。.4通用化經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。夾具系統(tǒng)的可重組性、 可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng) ,應(yīng)用范圍廣 ,通用性好 ,夾具利用率高。德國 demmeler 公司的孔系列組合焊接夾具 ,僅用品種、 規(guī)格很少的配套元件即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng) ,使得夾具的通用性好 ,元件少而精 ,配套的費用低 ,經(jīng)濟(jì)實用才有推廣應(yīng)用的價值。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展 ,社會對機(jī)械產(chǎn)品需求多樣化的趨勢也越來越明顯。為此 ,制造技術(shù)的研究者提出了成組技術(shù)的科學(xué)理論及實踐方法 ,它能從根本上解決生產(chǎn)由于品種多 ,產(chǎn)量小帶來的矛盾。成組技術(shù) GT (

9、Group T2echnology)是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué) ,它研究如何識別和發(fā)掘生產(chǎn)活動中有關(guān)事務(wù)的相似性 ,并對其進(jìn)行充分利用。即把相似的問題歸類成組 ,尋求解決這一組問題相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案 ,以取得所期望的經(jīng)濟(jì)效益。成組技術(shù)應(yīng)用與機(jī)械加工方面 ,乃是將多種零件按其工藝的相似性分類成組以形成零件族 ,把同一零件族中零件分散的小生產(chǎn)量匯集成較大的成組生產(chǎn)量 ,從而使小批量生產(chǎn)能獲得接近于大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果6。3 課題主要任務(wù)和研究路線3.1 課題主要任務(wù) 課題的主要任務(wù)和要求（1）了解焊接夾具的特點，結(jié)合焊接夾具的特點分析其原理及實現(xiàn)自動焊的工藝特點；（2）寫出3000字以上的開題報告，做出3

10、000單詞以上的英文翻譯；（3）查閱焊接夾具的有關(guān)資料文獻(xiàn)，進(jìn)行零件的三維造型，確定夾具設(shè)計方案，以及夾具的三維設(shè)計；（4）在教師指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計，運用所學(xué)的基本理論和基本知識對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，完成主要零件工程圖繪制；（5）完成設(shè)計說明書，寫出15000字左右的畢業(yè)論文。3.2 課題研究綜合分析焊接夾具的設(shè)計簡述各類焊接夾具主要以力學(xué)理論為指導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計 ,牽涉機(jī)構(gòu)運動學(xué) 、機(jī)械設(shè)計制造 、控制技術(shù) 、電氣應(yīng)用等許多方面是多學(xué)科綜合應(yīng)用的產(chǎn)物 。而汽車焊接夾具作為各類夾具中的典型代表 ,有自已的特點和規(guī)律 ,每個夾具結(jié)構(gòu) 、工況 、環(huán)境各不相同 ,對設(shè)計提出了更苛刻的要求 。焊接夾具傳統(tǒng)的設(shè)計方

11、法是整體式設(shè)計 ,即根據(jù)待焊零件的外形和工藝要求 ,以整體式的定位件及夾緊件為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計 ，也就是需要在什么位置定位 ,就設(shè)計一個適合于該位置的定位件 ,只有緊固件和手動夾緊器可采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件因此標(biāo)準(zhǔn)化程度低 ,設(shè)計周期長 ,調(diào)整困難7 。焊接夾具設(shè)計的基本步驟 夾具設(shè)計一般包括個步驟2：安裝規(guī)劃，夾具規(guī)劃和夾具構(gòu)形設(shè)計如圖1 所示。安裝規(guī)劃的任務(wù)是確定加工時的定位裝夾次數(shù),工件在每次裝夾中的定位方式及加工面；夾具規(guī)劃的任務(wù)是確定加工時工件上的定位面、定位點及夾緊面、夾緊點；夾具構(gòu)形設(shè)計是指選擇某些夾具元件,并組裝成能夾緊工件的夾具。夾具構(gòu)形設(shè)計已經(jīng)成為CAFD領(lǐng)域的一個重要問題。隨著越

12、來越多的CNC機(jī)床和加工中心的應(yīng)用，許多加工都可在一次裝夾中全部完成，這就需要有可靠的夾具構(gòu)型設(shè)計。Zone-Ching Lin和Jin-Ching Huang3對三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行了組合夾具的夾具規(guī)劃，即復(fù)雜的小支撐面和大的支撐面的夾具規(guī)劃，并基于成組技術(shù)建立了組合夾具元件編碼庫，同時在夾具規(guī)劃中應(yīng)用了多種啟發(fā)式算法。Y . Wu，Y . Rong，W . Ma4等提出了關(guān)于夾具精度、夾具規(guī)劃 、夾具可及性和裝夾穩(wěn)定性的一種分析，分析結(jié)果可以用來驗證夾具設(shè)計的性能。圖1 制造系統(tǒng)夾具設(shè)計圖（圖號按順序出現(xiàn)）4焊接問題及檢驗 對于每套夾具進(jìn)行試焊，就是檢驗一下工作流程有無問題。包括時間節(jié)拍是否符

13、合設(shè)計要求，焊接出焊點的位置是否準(zhǔn)確，工件有無較大的焊接熱變形。 如若出現(xiàn)問題進(jìn)行反饋，重新設(shè)計1。5課題工作計劃序號 設(shè)計（論文）各階段名稱 日 期1 收集資料，進(jìn)行開題報告、英文翻譯的準(zhǔn)備工作 2 完成開題報告、英文翻譯，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計試驗和設(shè)計的準(zhǔn)備 3 進(jìn)行試驗研究，完成工藝設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計中期檢查。 4 完成工藝試驗，焊后檢驗及結(jié)果分析。 ？ 5 完善設(shè)計、撰寫設(shè)計說明書、準(zhǔn)備答辯。 6 畢業(yè)答辯。 2011.6.610參考文獻(xiàn)1 車架大梁自動焊夾具設(shè)計及應(yīng)用 梁金余 ( 廣東省石油化工專用設(shè)備公司開平機(jī)械廠 開平529300 )。2 Wu.y,Rong Y M,Chu T C Auto

14、mated generation of dedicated fixture design J。International journal of computer Application in Technology，1997（10）：213-235。3 Lin Z C, Huang J C。The fixture planning of modular fixtures for measurement J。IIE Transaction 2000，（32）:345-359。4 Wu Y,Rong Y M,Ma W,etal。Automated modular fixture planning：Accuracy，Clamping，and accessibility ana