車身裝焊件定位與夾緊(二)課件

1、車身裝焊件定位與夾緊（二）4工件的夾緊在裝配焊接過程中，工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作稱為夾緊。夾具中用來完成對(duì)工件夾緊的裝置稱為夾緊裝置。裝配焊接夾具的設(shè)計(jì)將直接影響工件的質(zhì)量和效率，在焊接夾具中對(duì)零件的夾緊十分重要。夾緊件的作用使工件的定位基準(zhǔn)與定位元件緊密接觸。焊接過程中使零件保持正確的位置不發(fā)生變動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)工件的可靠變位。實(shí)現(xiàn)工藝反變形。消除工件的形狀偏差。夾緊件的要求由于夾緊件對(duì)裝配焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)率有重要影響，所以應(yīng)滿足如下要求：1）夾緊和松開動(dòng)作要準(zhǔn)確迅速，操作方便勝利，效率高，夾緊安全可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。2）夾緊時(shí)不要破壞工件的定位所得到的準(zhǔn)

2、確位置，同時(shí)夾緊件不應(yīng)損傷零件或使零件產(chǎn)生過大的變形。3）夾緊裝置的夾緊力應(yīng)使可調(diào)節(jié)的，夾緊力要自鎖，同時(shí)夾緊裝置必須保證不會(huì)因?yàn)楣ぜ圃煺`差而產(chǎn)生夾不緊的現(xiàn)象。4）夾緊件要有一定的強(qiáng)度和剛度，但體積應(yīng)最小，在保證零件位置夾緊可靠的前提下，夾緊件數(shù)量應(yīng)最少。5）夾緊機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化程度與復(fù)雜度應(yīng)與工件的生產(chǎn)批量相適應(yīng)。夾緊力三要素夾緊力三要素夾緊力的大小夾緊力的作用點(diǎn)夾緊力的方向這三個(gè)要素是夾緊裝置設(shè)計(jì)和選擇的最核心的問題。夾緊力的大小確定夾緊力的大小，要實(shí)現(xiàn)夾緊的作用，應(yīng)從以下因素考慮：夾緊力應(yīng)能克服工件的局部變形，使每個(gè)裝配焊接零部件都能達(dá)到要求的位置。當(dāng)工件在胎具上實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)或回轉(zhuǎn)時(shí)，夾緊力要

3、足以克服重力和慣性力，把工件牢牢地夾持在夾具上。需要在夾具上實(shí)現(xiàn)焊件預(yù)反變形時(shí)，需具有使焊件獲得預(yù)定反變形量所要的夾緊力。夾緊力要足以應(yīng)付焊接過程熱變形而引起的約束反力。并不是每一個(gè)夾緊器都會(huì)有上述受力情況，但是從安全角度出發(fā)，應(yīng)當(dāng)全面考慮這些因素，把最不利的受力狀態(tài)所需要的最大夾緊力確定下來，然后再增加一定安全系數(shù)，作為設(shè)計(jì)夾緊元件的基本數(shù)據(jù)。夾緊力的作用點(diǎn)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)使工件與支承力達(dá)到力和力矩平衡。一般應(yīng)使著力點(diǎn)正好位于定位支承點(diǎn)上或盡量使著力點(diǎn)位于幾個(gè)支承組成的定位面內(nèi)，如圖所示。夾緊力的位置（a）錯(cuò)誤（b）正確夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)在兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上并和定位基準(zhǔn)垂直，當(dāng)工件的剛性很好是，也可

4、以位于幾個(gè)定位元件所組成的平面內(nèi)，否則夾緊力會(huì)使工件產(chǎn)生變形，如圖所示。夾緊力不能使工件產(chǎn)生變形（a）正確（b）錯(cuò)誤另外還應(yīng)該注意不能使夾緊力產(chǎn)生附加力矩，圖中夾緊力使工件轉(zhuǎn)動(dòng)破壞了定位。夾緊力不能使工件翻轉(zhuǎn)（a）錯(cuò)誤（b）正確夾緊力的方向夾緊力應(yīng)朝向主要定位基準(zhǔn)。如圖（a）所示。因工件被加工孔與左端A面有一垂直度要求，因此在加工時(shí)應(yīng)以A面作為主要定位基面，夾緊力Fj的方向應(yīng)朝向A面。如果夾緊力朝向B面，由于工件側(cè)面A與底面B的夾角存在誤差，夾緊時(shí)工件的定位位置將會(huì)受到破壞，影響孔與左端A面的垂直度要求。夾緊力的朝向如圖（b）所示，夾緊力Fj的方向朝向V形塊，工件的裝夾穩(wěn)定可靠。若夾緊力朝向端

5、面B，則夾緊時(shí)，工件有可能會(huì)離開V形塊工作面而影響工件的定位。另外，夾緊力的方向還應(yīng)該有利于減小夾緊力的大小，如圖所示。 Fj、FH、G三力同向鉆削孔A時(shí)，當(dāng)夾緊件Fj與軸向切削力FH、工作重力G同方向時(shí)，加工過程中所需的夾緊力最小。常用的夾緊件裝焊時(shí)，對(duì)零件施加外力使零件始終保持既定位置的裝置叫作夾緊結(jié)構(gòu)或夾緊器。選擇夾緊件的類型，主要依據(jù)被裝配焊接的工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、被夾緊位置的確定性、生產(chǎn)效率及特定的裝配焊接工藝要求等多方面因素綜合考慮后決定；其次是依據(jù)夾緊力的三要素考慮，工件裝卸操作靈活方便，夾緊件自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、有足夠的剛度和強(qiáng)度，夾緊件體積小，有足夠的行程，夾緊時(shí)不損傷車身覆蓋件的

6、外表面。夾緊件的種類外力的來源手動(dòng)式氣動(dòng)式液壓式電磁力式作用原理鉸鏈?zhǔn)綂A緊件螺旋夾緊件偏心輪夾緊件彈簧夾緊件鉸鏈?zhǔn)綂A緊鉗圖所示為常用的鉸鏈?zhǔn)綂A緊鉗。其特點(diǎn)是由一定的自鎖性，夾緊力隨鉸鏈傾角的大小而變化，夾緊和松開動(dòng)作迅速，壓板張開量大。常用的鉸鏈?zhǔn)綂A緊鉗圖（a）所示為固定式的，例如在駕駛室總裝夾具中與車門洞本體固定，用于前、后圍立柱上的夾緊點(diǎn)。圖（b）所示為活動(dòng)式的，其特點(diǎn)是靈活、方便、隨處可夾。圖所示則是一種快速鉸鏈?zhǔn)綂A緊器。其特點(diǎn)是壓緊力大，裝卸迅速?？焖巽q鏈?zhǔn)綂A緊器快速鉸鏈?zhǔn)綂A緊器圖所示為鉤式夾緊器，定位銷鉤式夾緊器的結(jié)構(gòu)新穎，安全可靠，可定位夾緊兩用。螺旋夾緊器螺旋夾緊器一般由螺桿、螺

7、母和主體三部分組成，配合使用的有壓塊、手柄等零件，其結(jié)構(gòu)如圖所示。螺旋夾緊器使用時(shí)，通過螺桿與螺母的相對(duì)旋動(dòng)達(dá)到夾緊工件的目的。旋壓時(shí)，若螺桿直接壓緊工件，容易造成零件表面的壓傷和產(chǎn)生位移，因此，通常是在螺桿的端部裝有可以擺動(dòng)的壓塊，即可使夾緊的零件不隨螺旋擰動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，又不致壓傷零件。圖所示為擺動(dòng)壓塊的結(jié)構(gòu)形式。擺動(dòng)壓塊的結(jié)構(gòu)形式圖（a）所示壓塊端面光滑，用來夾緊已加工表面；圖（b）所示壓塊端面帶有齒紋，用于比較粗糙的零件表面。壓塊與螺桿間采用螺紋或鋼絲擋圈略微活動(dòng)的連接方式。圖所示為三種能快速退出或快速夾緊的螺旋夾緊器。螺旋壓緊器圖所示為螺旋杠桿夾緊器。 螺旋杠桿夾緊器圖所示為螺旋推撐器和螺

8、栓拉緊器。這兩種夾緊機(jī)構(gòu)在車身總成的裝焊夾具中可以用來調(diào)整各分總成的位置。螺旋推撐器和螺旋拉緊器偏心輪夾緊件偏心輪夾緊件偏心輪夾緊件也是由楔塊夾緊件轉(zhuǎn)化而來的，它是將楔塊包在圓盤上，旋轉(zhuǎn)圓盤使工件得以?shī)A緊。偏心夾緊件通常與壓板聯(lián)合使用。常用的偏心輪有圓偏心和曲線偏心，曲線偏心為阿基米德曲線或?qū)?shù)曲線，這兩種曲線的優(yōu)點(diǎn)是升角變化均勻，可使工件夾緊穩(wěn)定可靠，但由于制造困難，故很少使用。由于圓偏心制造容易，夾緊動(dòng)作迅速，因而在汽車車身焊接中廣泛使用。偏心夾緊和螺旋夾緊相比，夾緊形成小，夾緊力小，受振動(dòng)容易松開，自鎖性能差，但夾緊迅速，結(jié)構(gòu)緊湊，因此常常用于夾緊力小的場(chǎng)合。直接使用偏心夾緊件的情況比較

9、少，通常都和其他構(gòu)件結(jié)合使用。彈簧夾緊器彈簧夾緊器其結(jié)構(gòu)如圖所示，彈簧夾緊器可分為板簧和圓柱簧兩種，它也是快速作用式夾具。板簧很適合用于薄板件的裝配，厚度為4mm8mm。彈簧夾緊器（a）圓簧（b）板簧氣動(dòng)及液壓夾緊器氣動(dòng)夾緊器是以壓縮空氣為傳力介質(zhì)，推動(dòng)氣缸活塞與連桿動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊件的夾緊作用。氣壓傳動(dòng)用的氣體工作壓力一般為0.4MPa0.6MPa。氣動(dòng)夾緊器具有夾緊動(dòng)作迅速，夾緊力比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，不污染環(huán)境及有利于實(shí)現(xiàn)程序控制等優(yōu)點(diǎn)。氣動(dòng)杠桿夾緊器氣動(dòng)杠桿夾緊器圖所示為氣缸通過杠桿進(jìn)一步增加或減力后實(shí)現(xiàn)夾緊作用的結(jié)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)形式多樣，使用范圍廣，在裝焊生產(chǎn)線上應(yīng)用較多。氣功斜楔

10、夾緊器圖所示是氣缸通過斜楔進(jìn)一步增力后實(shí)現(xiàn)夾緊作用的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)增力比較大，可自鎖，但是夾緊行程小，機(jī)械效率低，其夾緊力即為氣缸推力。氣動(dòng)斜楔夾緊器液壓夾緊器是以壓力油為傳力介質(zhì)，推動(dòng)液壓缸活塞與連桿產(chǎn)生動(dòng)作實(shí)現(xiàn)夾緊的。傳動(dòng)用的液體工作壓力一般為3MPa8MPa，在輸出力相同的情況下液壓缸尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓油不可壓縮性，故液壓夾緊器夾緊剛度較高且工作平穩(wěn)，夾緊力大，有較好的抗過載能力。液體油有吸振能力，便于頻繁換向。但液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本較高，控制部分復(fù)雜，不適合遠(yuǎn)距離操縱。這類夾緊器除了氣缸（或油缸）外，多與連桿、杠桿等組合，如圖所示。液壓式夾緊器4.3.3 車身總成

11、裝焊夾具汽車車身的裝焊占這個(gè)汽車裝焊比例最大，有的部件尺寸較大，組成零件多，結(jié)構(gòu)和裝焊的過程復(fù)雜由于大量生產(chǎn)必須是流水線式的裝焊，因而車身裝焊中大量使用裝焊夾具。車身裝焊夾具可分為合件裝焊夾具、分總成裝焊夾具和車身總成裝焊夾具。車身裝焊夾具合件裝焊夾具分總成裝焊夾具車身總成裝焊夾具1合件、分總成裝焊夾具汽車車身的前后圍、左右側(cè)圍、頂蓋和地板等幾大片骨架總成的裝焊夾具都是屬于分總成裝焊夾具，這些夾具的結(jié)構(gòu)雖然比較大，且結(jié)構(gòu)都很簡(jiǎn)單。這些夾具基本上都是用型材焊制的，上面布有許多螺旋夾緊件或快速鉸鏈?zhǔn)綂A緊件。工件大多是用曲面外形定位，各梁的焊接部分需夾緊。下圖所示為駕駛室的門支柱和內(nèi)蓋板點(diǎn)焊用的裝焊

12、樣板。車門焊接樣板樣板是最簡(jiǎn)單的裝焊夾具，這個(gè)樣板用鋁板制造，重量?jī)H1.6kg。門支柱靠其外形及限位器固定座來定位，內(nèi)蓋板靠其三面翻邊來定位。零件用手壓緊，在固定式點(diǎn)焊機(jī)上進(jìn)行焊接。樣板中部有孔洞，以進(jìn)行點(diǎn)焊或減輕樣板重量。2車身總成裝焊夾具車身總成裝焊夾具尺寸大、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，精度也比較高，因?yàn)樗苯佑绊戃嚿砜偝傻难b配精度。按照定位方式，車身總成裝焊夾具可以分為一次性裝配定位夾具和多次性裝配定位夾具兩種。一次性裝配定位的總裝夾具一次性裝配定位的總成夾具是指車身總成的主要裝配焊接工作是在一臺(tái)總裝夾具上完成的。組成車身的零件、部件和分總成等依次裝到總裝夾具上進(jìn)行定位和夾緊，直至車身總成的主要裝配

13、焊接工作完畢，才從夾具上取下來。這種夾具的特點(diǎn)是車身裝焊時(shí)的定位和夾緊只進(jìn)行一次，容易保證車身裝焊質(zhì)量。多臺(tái)夾具可配置在車身裝焊生產(chǎn)線上，隨生產(chǎn)線移動(dòng)，這種隨生產(chǎn)線移動(dòng)的夾具稱為隨行夾具。隨行裝焊夾具隨行夾具包括底板及門框定位夾具，采用快速的氣動(dòng)及手動(dòng)夾緊器。夾具連同小車一起重約3t。隨行夾具制造復(fù)雜，成本高。每個(gè)裝配臺(tái)上都需裝有電、水和氣路的快速插座或接頭，使夾具行走到每一個(gè)工位時(shí)能方便、迅速地接通。當(dāng)產(chǎn)量比較小時(shí)，這種一次性裝配定位的總裝夾具也可以制成臺(tái)車式的，工位之間的運(yùn)送可由人力推動(dòng)。多次性裝配定位的總裝夾具多次性裝配定位夾具是指車身總成要經(jīng)過兩臺(tái)或兩臺(tái)以上不同的總裝夾具才能完成，且車

14、身每通過一臺(tái)總裝夾具就要被定位夾緊一次。這類夾具要求其不同夾具上的定位面應(yīng)當(dāng)一致，以免產(chǎn)生裝配誤差，有骨架的駕駛室總成的裝焊使用這類夾具比較合適，EQ1090駕駛室總裝隨行夾具該模具如圖所示。它的任務(wù)是完成底板、前圍、后圍、門上梁和頂蓋的焊裝。左、右門框夾具的底部可在V形導(dǎo)軌上沿X軸移動(dòng)，并且導(dǎo)軌磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生間隙，因此導(dǎo)向性好。但由于底部平移，定位部分上部的擺差會(huì)使門框尺寸的精度受到一定的影響。EQ1090駕駛室總成隨行夾具1-左右門框；2、5-左右滑座；3、4-左右導(dǎo)向座該夾具的左、右門框夾具部分如圖所示。 EQ1090門框裝焊夾具1-底板2-前圍3-前圍定位塊4-方箱本體5-

15、門上梁6-定位塊7-頂蓋8-手動(dòng)夾緊鉗9-氣缸10-氣動(dòng)夾緊鉗11-后圍定位塊板定位夾具是由中部一個(gè)圓柱定位銷及幾個(gè)平面和周邊定位塊組成。裝焊順序是：將底板裝到底板定位夾具上然后依次裝上前圍、后圍和門上梁用氣動(dòng)夾緊鉗壓緊前圍和后圍再將活動(dòng)定位銷插入前、后圍定位孔中手動(dòng)夾緊鉗夾緊門上梁電焊鉗分別點(diǎn)焊后圍、前圍和底板、門上梁的連接部分再將頂蓋與前、后和門上梁點(diǎn)焊焊裝完畢，松開夾緊鉗，左、右方箱體沿V形導(dǎo)軌外移到位，駕駛室被吊到調(diào)整線上完成補(bǔ)焊及安裝車門的工序。隨行夾具隨末端升降臺(tái)落到地坑內(nèi)進(jìn)行下一個(gè)焊裝循環(huán)。CA1901駕駛室總裝夾具與EQ1090駕駛室總裝夾具不同的是，該夾具只完成駕駛室的前、后

16、圍和地板及門上梁的裝焊，而不是裝焊頂蓋，最后形成的是沒有頂蓋的駕駛室總成。CA1091駕駛室總裝夾具1-門框支承箱體2-前圍上支柱定位塊3-龍門支架4-左右門框夾具5-底板升降夾具6、8-后圍夾具7-調(diào)整樣架用定位基準(zhǔn)整套夾具安裝在一個(gè)上平面刻有坐標(biāo)網(wǎng)線的鑄鐵底座上。左、右門框夾具可由汽缸驅(qū)動(dòng)在雙圓柱導(dǎo)軌上沿X軸平移，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，左右對(duì)稱性好。門框夾具采用箱體和安裝其上的定位塊對(duì)駕駛門框進(jìn)行定位。門框支承箱體用鋁合金鑄造，其上裝有定位塊和夾緊機(jī)構(gòu)。底板升降夾具采用氣動(dòng)四導(dǎo)柱沿兩軸升降，以便調(diào)整底板在空間的位置。底板上有兩個(gè)圓柱銷供車身底板上懸置孔定位用，后圍在夾具和夾緊上定位夾緊。該夾

17、具設(shè)置安裝調(diào)整樣架用的定位基準(zhǔn)，對(duì)夾具的制造、調(diào)整和使用都很方便。轎車車身總裝夾具一款轎車車身由地板、頂蓋、空氣盒、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、后圍、側(cè)圍、行李箱隔板等組成。如圖所示。轎車車身骨架1-發(fā)動(dòng)機(jī)艙2-空氣盒3-頂蓋4-行李箱隔板5-后圍6-側(cè)圍7-地板轎車車身夾具定位銷的布置如圖所示。車身定位銷布置定位銷用于保證相鄰零件之間的相對(duì)位置，每個(gè)總成有四個(gè)定位銷，其中兩個(gè)自用，其余與相鄰件共同使用，這點(diǎn)與剛性零件傳統(tǒng)定位理論不同。地板總成的前地板與中地板與后地板的定位銷除自用的兩個(gè)定位銷外，還和相鄰的零件共同使用兩個(gè)銷。由于一些定位銷和夾頭位于夾具中部附近，遠(yuǎn)離夾具立柱，考慮到零件裝卸問題，定位銷、夾頭不便固定，這種情況下就需要采用鉸鏈?zhǔn)綌[臂，夾頭布置在擺臂上，如圖（a）所示。夾頭擺臂與立柱連接夾頭擺臂的工作原理如圖（b）所示。夾頭擺臂的工作原理為了保證擺臂到位后的位置精度，可采取以下幾個(gè)措施：擺臂轉(zhuǎn)軸精度要高，定期潤(rùn)滑，設(shè)置黃油嘴設(shè)置限制擋鐵，擺臂到位后，夾頭可實(shí)現(xiàn)夾緊工件黃油嘴（見圖（a）中 I 放大），如圖（c）所示。（c）I 放大圖在圖中，AA所示為發(fā)動(dòng)機(jī)艙縱梁定位銷夾頭，夾緊動(dòng)力由