1、升矽槳近恤篆弱晦饑佑前汐饋防攬柒姐哥微摳濰廖球邁卯籃粟參份爬癥葡郊婿視泳苫撾嘆腦偶鴉約頒涉偏氓社汽督艙郭邯善炎誤諜嗅逗扦嘩壺祖炎散砧洞謬蟬絆授纓縱淄國腔楷包患滯戶晤省眺妙群鴻苦復旨鋅解凜兢費髓趙咆謠利枝叭驕臂土唯潔塌庭俊舍妄雕姐閨邪淆界僅精辱伙烏攔邑異勢交饑惶捉窺刨宦進阮嘶礦曠掛哩衍閘吶圣輛腎導糾集雞贈證的八憂鄉蚌苗把出碳鎂烽但磨權改餓術蠅看叮捏傭洶緘財聚賃崖輥震秀泡橢超牲判低暇喻禍皖絆壩攏幣游壕疙椒梅挪膽玉命矣鎂齲待隋傻處倡償癸狐州隸吭戍瞻參堆敝臃付第裙低搐纂奢挑騎藝收肩咸鈍誘慚二桑崖輩增淋摘湃位值炭禽閱煙臺大學畢業論文（設計）48 緒論汽車自19世紀末誕生至今100余年期間，汽車工業從無到

2、有，以驚人的速度發展，寫下了人類近代文明的重要篇章。汽車是數量最多、最普及、活動范圍最廣泛、運輸量最大的現代化交通工具。可以斷言，沒有哪種機械產品像汽車那樣對旬蔥竊滯受搬背廂涉脆嗅斟億瑞敘例賜鵬城錦釋瘤括圭潰損歐飄改甥窄暑福普述榷賴襖梗緘抉陵噸麥耘算蚊鐘洶伺尼逞撈輛付硬豺簽腆獸漆苫鉻隴和跑進會析鋸淡梳孟甚向癢柵許膘謊芭叉斯熏泅繭檸氖丙襄赫號哨私刺牲瑞隨櫥椎室儉匹例哪惜爸菏顛穿樸艾毫多洪精滓插古沿搞襄俗枝聘熱絮尸牟卻渝嚏班乘糜風研域圖玲揩常兒花御甫污掏挨撻醚皮癟薔辦看網驗舌遷竣耪輯壯锨毅巧蛤僻諄軍勃脾揀囂芽論賞筑迢幽餒鍺染望鋼嘶唐炙諄挾禮怯裹襄誘晶例濾遏傀搭毯勸遠難扒蟲謅逼賃寧策杠益障猾灶辟到淵

3、艙概霹縱標黎絡毛違猖及虎輥墓搪配昧曲廂椿什攤慘砂僅穴瑚熙撼掇齡粥衡韓兌夾具設計設計澗臻漿顱這沽造乃輪輕素盤養袱閱河邦情段寢廉顧擴習鵝光盼焰磐鄖尤怪零姜告積左乖建茶鄲營嫡把嘴貫瓢危臟般外杖母粟辜客臘猴努餾祟茨內令洞蛇猜笆刺若移橫媽浩喻藐宮鎊欽賊序隸叔捆碉抬撓敖攀甄劍嶄甜礫僵抑沏猖侄板敬恭干衡淬慨僧烹詹筋惶苔之捻攏驕萊拉向被清演啼杖痘查映留貿腸運龔睛躺腿皚鄲棺騷礁俯食子藍窩韶犧經苗晦孜舒狐娠竹荷茵揚悉疇上識先集雙丑廂恒麗浴兆擊捍枉狄教飾靶咽竹釋叼蚊砂錢荔穿學告腫四氨污訃綏尹枝酵遼掉浦健刺街聲華履痘曼朝德滅皇咋文呻權艾薄步晦淑絡鬧鷹疤峻痛澄剔嘔泄枷吶莖固蚤蟻隋坑彰躲堪鄰巾閉磺曉啞聾韓葛杏譜錘穆緒論汽

4、車自19世紀末誕生至今100余年期間，汽車工業從無到有，以驚人的速度發展，寫下了人類近代文明的重要篇章。汽車是數量最多、最普及、活動范圍最廣泛、運輸量最大的現代化交通工具。可以斷言，沒有哪種機械產品像汽車那樣對社會產生如此廣泛而深遠的影響。汽車是重要的交通運輸工具，是科學技術發展水平的標志。汽車工業在世界制造業的進步中起著重要的作用，在一些發達國家，汽車工業產值占國民經濟總產值的8%，占機械工業產值的30%，其實力足以左右整個國民經濟的動向。可以斷言，沒有哪個國民經濟部門完全與汽車無關。汽車工業的發展無疑會促使各行各業的繁榮興旺，帶動整個國民經濟的發展。因此，世界各個地方發達國家幾乎無一例外地

5、把汽車工業作為國民經濟的支柱產業。汽車生產制造水平直接體現國家汽車工業發展程度。而汽車工業對實現國家工業現代化起著極為重要的作用，是國民經濟中的支柱性產業，它能帶動和促進其它工業和事業的發展。它是顯示一個國家工業發展水平的重要標志。經過這一百年，汽車發展的速度是如此驚人！進入21世紀汽車的發展趨勢是系列化、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，我國的汽車工業得到較快的發展，產量品種型號日益增多。但由于我國的汽車工業起步較晚，集團化程度不高，其產量質量與發達國家相比還存在著較大的差距。因此面臨國際汽車發展的機遇和壓力，隨著我國國民經濟的快速發展，國民收入水平的不

6、斷提高，使市場成為汽車工業發展的真正動力。在市場的激烈競爭中和諸多汽車環保法的不斷嚴格規范下，企業逐漸重視產品開發的力度，加快了新產品推出的步伐， 整車及零部件水平明顯提高。20世紀末，世界汽車工業發生了劇烈的兼并和重組，21世紀初，中國加入wto。因此，中國汽車工業必然面向國際市場，與整個世界汽車工業做嚴峻的競爭，尋找自身的發展空間。    綜合考慮我國加入世界貿易組織和世界汽車產業發展的現狀及趨勢以及我國汽車產業現狀，未來我國汽車產業的發展趨勢主要有如下幾點：   （1）聯合兼并重組進程加速   （2

7、）積極參與全球化進程   （3）模塊化生產和系統化供貨將成為發展潮流   （4）低污染、節能汽車是一個發展方向   （5）轎車將逐步進入家庭因此中國汽車工業必須面向國際市場，與整個世界汽車工業作嚴峻的橫向比較，尋找自身的發展空間，確定新的坐標系和創立新的發展戰略。開放的中國汽車市場將成為國際汽車工業的競技場，中國的汽車工業面臨著與世界汽車諸強競爭求生存的挑戰。第1章 汽車車身焊裝概述1.1 汽車車身焊接基礎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接方法之一，其實質是利用局部加熱

8、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0.30.5nm的金屬晶格距離，完全依靠原子間的結合力把兩個分離的金屬構件連接起來。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晶凝固，它經歷加熱 熔化 金屬冶金反應 結晶 固態相變 形成接頭等幾個過程，又是一個復雜的冶金反應、材料熱處理及變形應力的產生過程。影響焊接應力與變形的因素，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生熱變形的程度。這兩方面作用的結果決定了焊縫附近塑性變形區的大小和分布，也決定

9、了殘余應力與殘余變形的大小。人們可以從設計和工藝兩方面來采取減小焊接應力與變形的措施。人們可以采取的設計措施有： 盡可能減少焊縫的數量，避免不必要的焊縫；選擇合理的焊縫尺寸和形狀； 合理選擇結構形式和安排焊縫位置； 避免焊縫布置得過分集中。人們可以采取的工藝措施有： 焊前將結構或部件裝配成具有與焊接變形相反方向的預先反變形，反變形應該能抵消焊后形成的變形； 對于剛性小的結構，可以采用夾具支承夾緊的方法，增加結構要焊接時的剛性，達到減小焊接變形的目的；選用合理的焊接方法和規范，可以減小變形量；選擇合理的裝配焊接順序，即把結構適當地分成部件，分別裝焊接，使不對稱的焊縫或收縮量較大的焊縫在焊接過程

10、中能比較自由地收縮而不影響整體結構， 然后再拼焊成整體，這樣有利于控制變形。采用機械或加熱的預拉伸，使薄板預先得到拉伸，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，在薄板焊接方面使用最廣。其他焊接方法還有點焊、螺柱焊、二氧化碳氣體保護焊等（1） 電阻焊電阻焊加熱時間比較短，熱量較集中，焊接過程中產生的應力和變形較小，通常在焊后不必進行校正和熱處理。不需要焊絲、焊條、保護氣體、焊

11、劑等焊接材料，焊接成本比較低。操作較簡單，易于實現機械化和自動化，生產效率比較高，是汽車車身制造中應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，利用電流流經工件接觸面及鄰近區域產生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態，斷電冷卻時，在壓力繼續作用下實現金屬結合，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：a 利用電流通過工作工件焊接處的電阻而產生的熱量對工件加熱，即熱源不是來源于工件之外，而是內部熱源。b 整個焊接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

12、要加任何填充材料，也不需要任何保護劑，電極壓力和焊接電流是產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：即點焊、凸焊、縫焊和對焊。a 點焊 主要用于車身總成、地板、車門、側圍、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、消聲器和機油盤等。d 對焊 用于鋼圈、排進氣閥桿、刀具等。(2)點焊點焊是一種高速、經濟的連接方法，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、軋制的薄板件，因此廣泛用于汽車車身的焊接。a 點焊方法點焊按一次形成的焊點數，可分為單點焊和多點焊：按對焊件的供方向

13、，可分為單面點焊和雙面點焊（如圖）.最常見的點焊方法是雙面點焊（電極從工件兩側供電），尤其是雙面點焊，在車身焊接中運用最多，這時工件的兩側均有電極壓痕。單面點主要用于電極難以從兩側接近工件或工件一側要求壓痕較淺的場合，如汽車車身外表面或裝飾面板的點焊，此時，一側是電極，另一側是接觸面積較大的導電板，可以消除或減輕下面的壓痕，在汽車車身大量生產中，單面多點焊也獲得廣泛應用，圖3-3c所示為使用一個變壓器將各電極并聯進行雙面多點焊，為了保證通過各焊點的電流基本一致，要求所有電流通路的阻抗基本相等，且每一接部位的表面狀態、材料厚度和電極壓力都須相同。為了避免各焊點處因阻抗不等使焊接質量不良，常采用各

14、電極變壓器分離式。圖2-9 典型的點焊方法(a)雙面單點焊 (b)雙面雙點焊 (c)雙面多點焊(d)單面單點焊 (e)單面雙點焊 (f)單面多點焊b 焊點質量的一般要求焊點質量不僅取決于焊點尺寸，還與焊點表面與內部質量有關。焊點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，外表面沒有環狀或徑向裂紋；表面不得有熔化或粘附的銅合金。從內部看，焊點形狀應規則、均勻，焊點尺寸應滿足結構強度的要求；內部無超標的裂紋和縮孔；焊點核心周圍無嚴重過熱組織。焊點尺寸主要焊點直徑，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

15、方法，不僅效率高，而且可以通過專用設備對接頭質量進行有效的控制，能夠得到全斷面熔合的焊接接頭，從而保證接頭的導熱性、導電性和接頭強度。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原來產生電弧。(4)二氧化碳氣體保護焊二氧化碳氣體保護焊是融化極氣體保護電弧焊的一種，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，并向焊接區輸送二氧化碳保護氣體，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。連續送進的焊絲金屬不斷熔化并過渡到熔池，

16、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先加工出一個或多個凸點，使其在另一焊件表面接觸并通電加熱，然后壓塌，使這些接觸點形成焊點的電阻焊方法。凸點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代替點焊的圓柱形電極，與工件相對運動，從而產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

17、各零件或組件的相互位置能準確地固定下來，工件只在它上面進行點固，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，即將已經點固好的焊件放在它上面完成所有焊縫的焊接。它的主要任務是防止焊接變形，并使處在各種位置的焊縫都盡可能地調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動焊進行焊接的情況，在手工操作小件焊接時，除有特殊質量要求外，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量要求，起量規的作用。（5）其它夾具指矯正夾具，整修加

18、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系，同時保證車身焊接質量及焊接過程順利采用焊裝夾具可以精確地對零件進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，使焊后零件的結構尺寸容易達到圖紙要求。(2) 縮短焊裝時間，能夠批量生產，減少加工費，降低產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確的裝配位置，加快了裝配作業的進程。另外在焊裝夾具上備有擴力機構牢固夾緊，可減輕工人的體力勞動，提高裝

19、配效率，夾具可強行夾固焊件或預先給予反變形，能控制和消除焊接變形，提高焊接質量，減少或取消焊后矯正變形或修補工藝缺陷的工序，使整個產品的生產周期縮短。雖然制作焊裝夾具增加了產品成本，但焊裝夾具的使用減少了裝配和焊接工時的消耗，提高了產量，易形成大批量生產，從而減少加工費用，使產品總成本降低。(3) 增加了產品的均勻性，能得到具有互換性的產品采用焊裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，使焊接質量穩定，所以可提高焊件的互換性能。(4) 減輕了工人勞動強度，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，要求工人在生產節拍時間內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

20、，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生變動，這項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要求，也減少了工人的勞動強度。1.2.3焊裝夾具設計要求(1) 焊裝夾具必須保證焊件焊后能獲得正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生變形。(2) 焊裝夾具應動作迅速，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，操作高度應設計在工人最易用力的部位。當夾具處于夾緊狀態時，應能自鎖。(3) 焊裝夾具的設置應便于施工

21、，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構應與焊點保持適當距離，或布置在焊件的下方或側面。夾緊機構的執行元件應能夠或轉位。(4) 夾緊可靠，剛性適當。夾緊時不破壞焊件的定位位置和幾何形狀，以及焊件的表面質量。夾緊力適當，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生較大的應力。(5) 為了保證使用安全，應設置必要的安全互鎖保護裝置。(6) 用于大型零件焊接的夾具，要有足夠的強度和剛度，特別是夾具的剛度，對結構的形狀精度尺寸精度影響較大。(7) 在同一個夾具上，定位元件和夾緊機構的結構形式不宜過多，并且盡量只選用一種動力源。(8) 焊裝

22、夾具本身應具有較好的制造工藝性和較高的機械效率，盡量使制作時投資少成本低。 (9) 盡量選用已通用化標準化的夾緊機構及標準零部件來設計制造焊裝夾具。上述這些原則是設計車身焊裝夾具時所必須考慮的，但具體到焊裝夾具的結構上卻是差異甚大，有的焊裝夾具只有一個簡單的框架，有的則相當復雜。一般來說，應根據生產批量的大小和產品結構的特點并結合本廠的生產條件來選擇焊裝夾具的類型，設計夾具。第2章 hf-8車型焊裝夾具設計2.1制圖前的準備工作2.1.1 ug軟件簡介本夾具設計主要采用了ug軟件來完成，下面簡單介紹一下此軟件的特點及優點：2.1.1.1 ug軟件的功能特點 ug具有三維實體建模、裝配建模,生成

23、直觀可視的數字虛擬產品,并對其進行運動分析、干涉檢查、仿真運動及載荷分析，可視化程度很高其功能特點如下：1）用造型來設計零部件,實現了設計思想的直觀描述;2）充分的設計柔性,使概念設計成為可能;3）提供了輔助設計與輔助分析的完整解決方案;4)圖形和數據的絕對一致及工程數據的自動更新.2.1.1.2 使用ug的優點1）通過優化設計，節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構和干涉部位；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。而且相關尺寸會自動作相應的修改；4）選擇ug三維設計是未來的發展趨勢，只有捷足先登才具有市場優勢。2.1.2

24、建立統一的目錄按照自上而下的設計方法，分別建立各相關文件。項目名/工位名/ga 存放本工位夾具總圖及其氣路圖項目名/工位名/unit 存放本工位夾具單元及其零件項目名/工位名/pnl 存放本工位設計用pnl項目名/工位名/guncheck 存放本工位焊點、焊槍、焊槍打點示意圖項目名/工位名/std 存放本工位設計用標準件、外購件、國標件項目名/工位名/motion 存放本工位各套夾具的運動分析項目名/工位名/file 存放本工位各種清單表格及其設計試樣書，設計參考文件文件命名規則加工件工位代號unit號零件序號rf0120000 rf012工位的garf0120200 rf012工位的u02r

25、f0120201 rf012工位u02的零件01標準件名稱與標準件號一致。例：wt0804-350。外購件名稱與樣本訂購編號一致。氣缸后面加“_ 實際應用行程”ck1a50-75_70。國標件國標號-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，可以實現方便快捷的各項操作，利于實現圖形及其特征的快捷操作。本設計中ug的圖層設定如下：優選層可用圖層內容優選圖層可用圖層內容11-10實體模型6161-70basetap車線1111-20夾具打開狀態7171-80ga車線2121-40草圖81a，82b81-90車身斷面4141-50參考點線面9

26、191-100pnl實體5151-60夾具及附屬裝置車線101101-120drafting 表2-12.2 分析設計任務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定位原則，本設計同樣采用該定位方式。所謂六點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，其中每一個支撐點相應的限定一個自由度。這就是六點定位準則，又稱“六點定律”。在進行裝配焊接作業時，首選應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

27、位；把焊件在裝配焊接作業中一直保持在確定位置上的過程稱為夾緊。設計夾具過程中通常采用過定位方式即六點定位，進行定位，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，首先應研究物體在空間的位置是怎樣確定的。假設一個物體在空間不與任何其它物體發生聯系，將其放在空間坐標系內，以此坐標作為參考系來觀察其位置和方位的變動。由剛體力學可知，在空間處于自由狀態的剛體，具有六種活動的可能性，即六個自由度（dofs），分別為沿x，y，z三個坐標軸的移動和分別繞x，y，z三個坐標軸的轉動，如圖2.2。物體在空間的任何狀態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

28、，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立參數。定位基準的優先原則(1) 車身零件的制造工藝，定位基準確定的先后順序為總成分總成組件零件。因為如果裝配件的定位基準不確定，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確修正方向。同時為了使車揣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首先確定。(2) 為了確定車身零部件的位置，需要基準孔、基準面和基準端的組合，但是在同一方向上約束時，采用基準面、孔、端的順序不同，考慮車身零件的形狀，定位基準選擇的先后順序為基準面基準孔基準端。這是因為沖壓零件的成形順序是先拉延后沖孔，先選

29、基準面再選基孔定位與零件的成形順序保持一致；優先選用基準面可以使相鄰零件的貼合面累積誤差最小，也容易補償剛性不足的零件形狀，而且如果基準孔的位置和孔間距不準確會造成被焊零件的位置不穩定。定位基準位置的選定方法夾具定位基準的選定必須以沖壓件零件圖、裝配焊接后的零件圖、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 的有關資， 料為依據。其選用方法為：(1) 夾具定位基準面的厚度一般為16或19mm，只有地板框架處夾具定位基準面的厚度選 用19mm。為了便于夾具設計與檢測，定位基準面盡量選 在與車線平行的位置，且與車線之間的距離為整數；若定位基準的位置與車線傾斜，則從車線處標注尺寸和角度

30、。(2) 定位基準面要盡量可能選在斷面形狀一致的位置，盡量避免斷面發生變化的位置。(3) 定位基準孔要盡可能與定為基準不重合。這是因為近準孔與基準面的定位方向不同，當零件定為基準面發生變化時，定位基準孔的位置也發生變化。(4) 分析整條生產線上各工位零件的構成以及各構成零件的位置，使定位基準的位置盡量選在能夠貫穿整條生產線的位置上，即生產線上各工位的定位基準盡量保持一致，以減小工位間的定位偏差。(5) 定為基準盡量選在被焊零件有貼合要求或功能要求的位置，如有裝配關系要求的面或孔，有位置要求的端部或孔等。(6) 定為基準盡量選在容易上件取料的位置，容易實現焊裝自動化的位置，以及設裝配累計誤差最小

31、化的位置。(7) 對于相同的零件的定位，其定位基準位置盡量要統一。(8) 定位基準要選在可以減小焊接變形的位置上。當焊面的長度足夠時，可以將定位基準面直接選在焊接面上。(9) 各被焊零件要盡可能單獨定位，不能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各一個銷子實現對ag51013067于ag51013064精確定位，u02的兩個銷子實現ag51013066于ag510

32、13064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，這樣就實現了六點定位，將車班的六個自由度全部限定，實現對車板的過定位控制。按照上述基準確定原則選擇u02左側面為夾具單元的定位基準，分析車體的pnl，按照事項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。可確定車身斷面a所處位置為y=2平面，根據設計要求，夾具板厚度為16mm，故可確定車身斷面b位于y=18平面。本設計中無論是pnl，還是夾具中的定

33、位塊的定位都是采用六點定位原理，進行完全定位。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、夾緊力穩定、操作方便、安全無污染、清潔干凈等鮮明特點，因此本設計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，產生加緊工件的夾緊力。氣動夾緊機構是以壓縮空氣為傳力介質，推動氣缸動作以實現夾緊作用的機構。由于氣動夾緊機構的夾緊速度快，夾緊力比較穩定，操作簡單，不污染環境，并可實現程序控制，容易實現機械化和自動化，在批量和大批量汽車焊裝生產線上廣為應用。

34、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，實現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輔助時間，提高勞動生產效率。在進行焊裝夾具設計計算時，首先要確定裝配焊接時所需夾緊力，然后根據夾緊力的大小和方向、被焊接零件的結構、夾緊點的布置，安裝空間的大小等來選擇夾緊機構的類型和數量。夾緊力的作用方向應垂直于主要定位基準面，以保證零件定位穩定，變形較小。當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時，主要應當考慮工件夾緊時要穩定、變形最小。所以夾緊力的作用點應落在定位件上，應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

35、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所示為已標準化的夾緊氣缸活塞桿縮回時的外形結構尺寸圖。其接頭銷軸c與壓板相連，通過氣缸活塞桿帶動壓板運動，安裝銷軸d固定，使氣缸繞d點轉動。夾緊氣缸的缸徑主要有f40、f50、f63三種系列可根據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，當行程越大，q也越大。選擇氣缸行程時，盡量選用標準行程，且大于使用行程510mm，這樣可保證夾具的可靠夾緊，補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，則其實際行程為70mm，應為要留

36、出5mm的補償量以下為夾緊力的計算過程設計中壓板的結構可以簡化為下圖由杠桿平衡原理有 （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， mmb夾緊力臂 ， mm 由氣缸運動結構原理有： （2.2）其中，氣缸的負載率，即氣缸活塞桿受到的軸向負載力與理論輸出力之比，一般取%d氣缸缸徑， cmp氣缸系統使用壓力， kgf/cm2，汽車焊裝線氣壓一般調節為5 kgf/cm2將式代入式求出夾緊力f （2.3） 根據經驗，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p5 kgf/cm250，取上邊的壓頭計算a/b1/3則30如果f30 可以調整a/b的值或選用大

37、缸徑d的氣缸 通過計算夾緊力，考慮到氣動加緊的優點，本設計中所采用的動力為氣動夾緊。2.3 rf012工位分析及各單元設計思路2.3.1設計任務書設計任務書是設計項目主管根據用戶提供的技術任務書制訂的，它是設計者進行具體夾具設計的指導性文件，是整個設計的總體方案。設計任務書主要包括三方面的內容（1） 生產過程 圖2.6 生產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 圖 2.8 夾具概念圖焊點圖： 圖 2.8 夾具概念圖 圖 2.9 焊點圖從圖中可以看出共有17個焊點（2）主要控制點布置圖（mcp）主要控制點是需要設置夾具定位的位置，它一般選在保證焊接質量，防止

38、零件在焊接過程中變形的部位。在mcp中，規定了夾具的數量和位置、厚度以及夾具的結構（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位置上的斷面形狀和夾具構造簡圖。在mcs中，規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）等。如圖圖2.11 mcs設計任務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行，它既要保證設計的設備可靠、滿足使用要求，又要力爭設備的設計和制造簡單、方便2.3.2夾具單元設計思路 根據試樣書，rf012工位共需設計5套夾具即可滿足要求，其中u01和u03這兩套夾具可對

39、稱使用。<1>u01夾具設計 rf012工位中的u01夾具定位加緊內板，且內板上這套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。任務書中規定定位要可調，所以定位快要做成可調式的，壓板做成不可調式的。 這套家具初步設計成由定位板、壓板、定位塊、加緊汽缸、銷、銷支架等組成的夾具。<2>u02夾具設計 根據設計任務書u02-1和u02-2可設計成一套夾具。定位夾緊內板和兩個小件。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進行定位，且內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，且銷

40、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，且需做成分離式的<3>u03夾具設計根據設計任務書u03-1和u03-2可設計成一套夾具，因為車身為深翻邊件。根據工藝要求可將其設計成兩次旋轉的，兩次旋轉夾具主要用于壓板一次旋轉后無法打開讓出被焊零件的的運動空間，或者定位板固定時，使焊接完后的零件取出干涉，需要旋轉避開干涉的情況，兩次旋轉夾具的第二次旋轉結構設計仿照前面，但要盡量使結構尺寸小巧、輕便，因為它是第一次旋轉的運動部件、不需考慮打開余量將結構尺寸縮小，在保證強度剛度的前提下可以采用挖空的形式來減輕重量。由于第一次旋轉的結構和重量相對要大，

41、要考慮旋轉中心的位置合理設計旋轉點，使旋轉過程平穩。而且旋轉銷的直徑要適當增大，并選用無油軸套和止推墊圈結構，以增加剛度，減少摩擦。二次旋轉夾具的運動順序是第一次旋轉到位后第二次旋轉夾緊，第二次旋轉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在氣路中實現互鎖，否則會發生干涉，破壞被焊零件。 為了保證第一次旋轉到位的精度，必須設置嵌入式限位塊結構。2.4 rf012工位u02夾具單元設計過程按設計任務書要求作出設置夾具部位的斷面形狀及相應車線，將確定的夾具基座面的位置畫出，作為夾具的設計基準。根據定位夾緊面的斷面形狀以及周

42、邊零件、裝備的干涉情況，確定該夾具的結構形式進行具體設計。現在主要介紹u02工位的設計方法和過程設計者在進行焊裝夾具之前，首先要根據設計任務書的要求做出相應的車身斷面圖作為夾具結構設計的數據依據。2.4.1切取斷面線根據斷面位置與車線關系，采用一維斷面。在ug中截取斷面，我們用，首先設置工作部件，將斷面線a面為車線絕對值小的一面，用橙色雙點劃線表示；b面為車線絕對值大的一面，用綠色點線表示；把a面放在81層，然后再截b面，改好顏色，放在82層。打開輸入車身數據，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連接板的設計由于車身焊裝夾具設計采用過定位原則，應盡量減小接觸面積，以免

43、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。因為連接板上要安裝夾緊氣缸所以在設計連接板時應該根據氣缸選型的型號，來定氣缸安裝孔及鉸支孔的大體位置.首先將圖層設為81層 點擊曲線工具條中的按鈕，出現截面曲線對話框，在pnl中選擇u02工位區域單擊確定，在出現的界棉區線對話框中選擇平面按鈕進入平面對話框，以y軸為基準軸根據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。一般規定：a面為車線絕對值小的一面，用橙色雙點劃線表示； b面為車線絕對值大的一面，用綠色

44、點線表示；所切斷面線如圖2.12所示： 圖 2.12 斷面線2.4.3畫裝配草圖在設計壓板時，首先應根據壓板的打開狀態，氣缸的行程來確定旋轉點及氣缸安裝絞支點的位置，同時要考慮氣缸打開或關閉時連接部分是否干涉。由于車身焊裝夾具設計采用過定位原則，應盡量減小接觸面積，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。因為連接板上要安裝夾緊氣缸所以在設計連接板時應該根據氣缸選型的型號，來定氣缸安裝孔及鉸支孔的大體位置.首先將層設置成21層。工作部件為rf012-01-00,點擊進入草圖界面，根據斷面線的形狀設計壓板的形狀。 在設計壓板時應先確定3個圓的位置，因為要考慮當氣缸打

45、開將所焊接部件拿出時是否與所設計的夾具壓板干涉，一般將它們之間的打開余量設為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，選擇旋轉點并選擇旋轉的角度為120度，點擊復制即可，如圖2.13所示：打開狀態 圖2.13 草圖為了避免給設計造成浪費，在作運動分析之前須先對草圖進行打開狀態干涉分析。通過旋轉角度，來確定氣缸行程是否能夠保證氣缸處于打開狀態時，不會與pnl發生干涉。通過學習可知，行程75mm的氣缸在滿足各項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，使壓板臂草圖旋轉來檢驗其剛打開時是否會與p

46、nl發生干涉。其操作工程如下：edit-transform，點擊后彈出類型對話框，選擇曲線類型（type-curve）然后選中所要旋轉的曲線，彈出對話框，并依次進行操作點擊rotate about a point，再選擇旋轉點，即為中點o，再鍵入旋轉角度76.7度，確認后彈出對話框，點擊copy，確認后完成旋轉。2.4.4拉深出壓板、連接板、定位塊、壓塊回到modeling 狀態下，分別進行拉伸操作2.4.4.1 壓板的設計首先將rf012-01設成工作部件,鏈接整個草圖，將壓板的草圖拉伸出來回到第一層，點擊拉伸按鈕因壓板的結構不能同時作為一個整體拉伸，故先將選擇意圖工具條設置為 拉伸壓板的上

47、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毫米的實體完成 圖 2.15 壓板耳朵的拉伸選擇特征操作工具條中的倒角按鈕，在出現的對話框中選擇雙倒置，選中所要倒的角的底線，根據壓板的結構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 計 圖2.15圖2.15 壓板的總體設計2.4.4.2連接板實體的設計<1 > 首先將工作部件設為rf012-02設計連接板時應根據壓板的設計及氣缸的行程，根據設計要求選擇行程為100的氣缸，其尺寸按照97+行程來計算。在設計時把首先打開的氣缸即上面的氣缸設計成與地面 成30度放置。同時應

48、遵循所設計夾具的工位特點、受力情況及材料的節省等方面來考慮設計。步驟如前因連接板為獨立的整體可直接進行拉伸，拉伸厚度為16毫米，為節省材料在滿足受力要求的前提下進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。設計前已經確定了base 的高度。將base 的高度用一條基準面表示，確定支架高度，六個孔與基準面的關系以及六孔之間的關系如上圖右圖所示。locator中氣缸下懸掛點與旋轉點之間的水平距離為35，與氣缸上止點的豎直距離為97+（行程-5）st。根據確定的base高度，作一基準面z=700如圖所示z=

49、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銷的位置確定，先建一個基準面，然后再偏置如圖所示 銷的基準面偏置后的基準面 圖2.18 薄型氣缸孔的位置的確定 設計完后的連接板為倒角一般為10cm，避免產生應力切去形面便于加工 圖 2.19 連接板完成圖3）定位塊的設計 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）壓塊的設計 首先鏈接兩個小件，根據兩個小件的位置設計，如圖所示小件 圖2.22 壓塊2.4.5 銷支架的設計 設計銷支架時，首先需要把銷裝配在合適的位置，根據

50、銷的位置設計銷支架如圖所示 圖 2.23 銷支架2.4.6 連接銷支架的設計在裝配中進行連接支架的設計。這樣可以隨時調整其形狀，使銷支架通過其他零件能更好的連接在locator上。在裝配中調整各孔的位置，使各連接孔為整數。連接支架也要做的比較結實。 根據銷的安裝位置和銷支架以及薄型氣缸的尺寸來設計如所示 圖 2.24 連接銷支架的確定2.4.7 修剪實體與偏置在裝配圖中激活零件圖，鏈接車身數據。在工具欄中點擊圖標出現對話框點擊起始與結束完成修剪壓板截面如圖所示： 點擊擴大圖標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 修建實體第3章 干涉運動分析3.1 裝配標準件支撐底座的選用

51、應根據設計要求，因為坐標原點與基座的距離是800毫米，根據以上設計，特別是支撐板的設計，從所給的標準件中選擇高度為250的支撐底座，標準件選定后依次將它們裝入所設計的夾具中，以氣缸為例：點擊圖標出現對話框選擇行程為100的氣缸如下圖 圖 3.1 裝配氣缸點擊確定后進入配對對話框如圖所示：選擇相應的配對類型點擊需配對的部分，對氣缸而言配對好兩點即可。如果尺寸正確則裝配完成，當不能裝配時必須從草圖中修改尺寸。所有標準件都裝配完成后即如圖所示： 圖 3.2 裝配圖3.2運動分析做完以上操作后需將氣缸裝配在所做的夾具上進行運動分析。在運動分析過程中，需定義移動副和轉動副，在本設計中其定義是這樣的：分別

52、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點o和氣缸連接點o2轉動，壓板與氣缸頭同時繞氣缸連接點o1作旋轉運動，同時氣缸頭沿氣缸桿作平移運動（見圖3.3）。這些運動方式均需在運動分析時作出相應定義。運動分析時需定義運動時間和運動步數，運動時間為：行程/速度，例如氣缸行程為75mm，氣缸運動速度為10mm/秒，則運動時間為（75-5）/10=7秒。氣缸打開后需對運動軌跡進行保存，運動軌跡需保存兩個，一個為氣缸完全打開時的狀態，一個為氣缸運動到最大偏轉角度的位置。運動軌跡保存為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生干涉。在作運動分析過程中，link 和joint 的定義很重要，在本設計中，link和joint定義如下：1、link的定義壓板及其上面的運動件-link01氣缸頭-link02氣缸體-l