1、UGWAVE技術(shù)在汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用     1 概述    汽車車身是具有復(fù)雜型面的殼體件，焊裝、總裝、涂裝是車身制造的核心工作。由于焊接夾具是保證車身焊接質(zhì)量的重要因素，因此，為滿足汽車市場(chǎng)更新?lián)Q代的需要，在短時(shí)間內(nèi)使新車型投放市場(chǎng)，用最短的時(shí)間設(shè)計(jì)最優(yōu)質(zhì)的焊接夾具勢(shì)在必行。    焊接夾具設(shè)計(jì)具有自身的特點(diǎn)：設(shè)計(jì)中存在相似之處，圖紙數(shù)量大，重復(fù)利用率高以及設(shè)計(jì)趨向系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。然而目前焊接夾具設(shè)計(jì)，存在著以下幾個(gè)較難克服的問(wèn)題：    （1）設(shè)計(jì)在二維下進(jìn)行，不

2、能直觀地表達(dá)夾具三維模型；（2）車身覆蓋件大多是線框圖表示，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)殘缺或不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)時(shí)憑估算、手工測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)缺乏科學(xué)依據(jù)；（3）繪圖工作占據(jù)了設(shè)計(jì)者較多的時(shí)間；（4）資料文檔的手工檔案式管理方式不適應(yīng)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展；（5）計(jì)算、優(yōu)化、干涉問(wèn)題是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。    中國(guó)大部分汽車制造業(yè)目前并未進(jìn)入真正的CAD時(shí)代，仍停留在采用AutoCAD繪圖以甩掉圖板的階段。由于AutoCAD作為通用的作圖軟件只能提高出圖效率，無(wú)法滿足焊接夾具專業(yè)化設(shè)計(jì)的需要，因而迫切需要專業(yè)化程度較高的設(shè)計(jì)軟件，以改進(jìn)汽車焊接夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量。   

3、; WAVE（Whatif Alternative Value Engineering）是美國(guó)UGS公司核心產(chǎn)品Unigraphics（簡(jiǎn)稱UG）中有關(guān)裝配模型關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的有力工具，是一種基于裝配建模的相關(guān)性參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)，利用它可以在不同部件之間建立參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系，即所謂“部件間關(guān)聯(lián)”關(guān)系，實(shí)現(xiàn)部件之間的幾何對(duì)象的相關(guān)復(fù)制口。    WAVE是在概念設(shè)計(jì)和最終產(chǎn)品之間建立一種相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)方法，能對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品f如汽車車身焊裝夾具）的總裝配設(shè)計(jì)、相關(guān)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的控制。通過(guò)WAVE工具，可以嚴(yán)格控制總裝配與單元裝配及零部件中車身數(shù)據(jù)的傳遞，同時(shí)也能保證裝配

4、零件之間的裝配數(shù)據(jù)傳遞，從而避免了零部件重復(fù)設(shè)計(jì)的浪費(fèi)，使得后續(xù)零部件的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)得到有效的管理和再利用，大大縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高了設(shè)計(jì)效率。    2 應(yīng)用背景    焊裝設(shè)備是指在焊接生產(chǎn)過(guò)程中與焊接工序相配合，有利于實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化，有利于提高裝配一焊接質(zhì)量，促使焊接生產(chǎn)過(guò)程加速進(jìn)行的各種輔助機(jī)械裝置和設(shè)備。汽車車身焊裝夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，車身零件大都是薄壁板件，其剛性很差，零件表面（特別是轎車）均為復(fù)雜的三維空間曲面，在焊裝過(guò)程中必須使用多點(diǎn)定位夾緊的專用焊裝夾具，以保證各零件或組件在焊接處準(zhǔn)確定位并且緊密

5、貼合，保證整個(gè)車身的裝配精度和焊接質(zhì)量。    車身焊裝夾具定位面的形狀復(fù)雜，精度要求高，設(shè)計(jì)制造難度大。因?yàn)檐嚿頉_壓件大多為空間曲面，這就要求夾具定位元件的工作表面必須與車身上相應(yīng)的定位表面形狀保持一致，這樣才能在焊裝過(guò)程中保證車身的外形。因而定位件的定位表面大多是型面，而且其布置亦具有空間位置特點(diǎn)。在夾具中定位的表面往往是取車身各重要部位的斷在，而且各定位零件的斷面數(shù)據(jù)要和車身數(shù)據(jù)一致，即焊裝夾具設(shè)計(jì)采用的坐標(biāo)系與汽車車身產(chǎn)品設(shè)計(jì)的空間三維坐標(biāo)系一致，這樣才能使夾具的定位面坐標(biāo)尺寸和被焊車身零件所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)尺寸相同，保證焊好的車身零件符合其設(shè)計(jì)尺寸和位置。所以

6、，采用的坐標(biāo)系是焊裝夾具的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是加工制造基準(zhǔn)，同時(shí)也是夾具的檢測(cè)基準(zhǔn)。    在車身焊裝夾具設(shè)計(jì)中，正是利用了WAVE這種基于裝配建模的相關(guān)性參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)，使得車身數(shù)據(jù)一級(jí)一級(jí)的自頂向下傳遞，實(shí)現(xiàn)了“部件間關(guān)聯(lián)”關(guān)系，實(shí)現(xiàn)部件之間的幾何對(duì)象的相關(guān)復(fù)制。    3 技術(shù)方法與應(yīng)用    WAVE技術(shù)起源于車身設(shè)計(jì)，采用關(guān)聯(lián)性復(fù)制幾何體方法來(lái)控制總體裝配結(jié)構(gòu)（在不同的組件之間關(guān)聯(lián)性復(fù)制幾何體），從而保證整個(gè)裝配和零部件的參數(shù)化和關(guān)聯(lián)性。    3.1技術(shù)方法 

7、   3.1.1相關(guān)零件建模    用于簡(jiǎn)單產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，可以在產(chǎn)品的裝配結(jié)構(gòu)中建立二個(gè)或多個(gè)組件之間的幾何體的相關(guān)性。    3.1.2自頂向下設(shè)計(jì)    適合于中等復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，使用基準(zhǔn)平面或草圖來(lái)控制整個(gè)裝配中所有零部件的基本形狀、尺寸和裝配位置。用概念設(shè)計(jì)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是組件之間的相關(guān)性設(shè)計(jì)，可以使得設(shè)計(jì)變更自動(dòng)進(jìn)行，避免了大量重復(fù)設(shè)計(jì)的浪費(fèi)。    3.1.3系統(tǒng)工程方法    適合于大型產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)，采用控制

8、結(jié)構(gòu)方法定義產(chǎn)品的總體裝配結(jié)構(gòu)，再將總體裝配結(jié)構(gòu)分為若干個(gè)子系統(tǒng)（或子裝配），用于進(jìn)行分組并行設(shè)計(jì)。    3.2在焊裝夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用    在焊裝夾具的整個(gè)設(shè)計(jì)流程中，都要用到車身產(chǎn)品數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)就是三維車身數(shù)據(jù)一車線，車線數(shù)據(jù)存在于車身零件中，而車線以及車身零件數(shù)據(jù)從車身零件到焊裝夾具的定位件就是依靠的UG/WAVE技術(shù)，下面以焊裝夾具的設(shè)計(jì)步驟來(lái)說(shuō)明WAVE技術(shù)的一般應(yīng)用。    （1）如圖1在UG建模模塊中利用自頂向下方法建立焊裝夾具裝配目錄，以車線坐標(biāo)系裝配車身零件。  

9、  （2）根據(jù)夾具設(shè)計(jì)基準(zhǔn)書(shū)給出的焊裝夾具定位位置做出車身斷面線。    （3）利用WAVE技術(shù)把車身斷面圖鏈接到相應(yīng)的夾具單元中，應(yīng)用UG草圖模塊根據(jù)車身斷面圖對(duì)夾具單元做概念設(shè)計(jì)。    （4）在UG建模模塊中，對(duì)零件做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用WAVE把車身斷面鏈接到定位零件中，利用車身型面切出定位零件的定位面。    （5）在夾具的總裝配中，根據(jù)車身坐標(biāo)系做出車線，把車線WAVE到單元裝配中，做為單元裝配圖的設(shè)計(jì)、裝配、檢測(cè)基準(zhǔn)。    （6）把車線WAVE到定位

10、零件中，做為定位零件的設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)基準(zhǔn)。    （7）在進(jìn)行定位銷等零件的設(shè)計(jì)中，可以從車身零件中直接把銷孔的位置WAVE到定位銷支架零件中，做為定位銷的裝配基準(zhǔn)。    （8）在進(jìn)行孔聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以只設(shè)計(jì)其中一個(gè)聯(lián)接件的孔的具體位置，另一個(gè)零件上的孔位置直接利用WAVE技術(shù)鏈接，以形成零件之間的相關(guān)性，例如在圖2車身夾具裝配設(shè)計(jì)中，連接板上的銷孔需要利用定位塊上的銷孔來(lái)定位，這樣當(dāng)需要調(diào)整銷孔的位置時(shí)，只需要調(diào)整定位塊上的銷孔位置即可，連接板上通過(guò)WAVE功能鏈接的孔隨之自動(dòng)改變，我們可以隨時(shí)在單元夾具結(jié)構(gòu)中設(shè)置諸如此類的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)自動(dòng)更新，極大地提高了設(shè)計(jì)效率。    4 結(jié)論    由于汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)激烈，汽車發(fā)展的趨勢(shì)由大批量生產(chǎn)向多品種小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，汽車生產(chǎn)廠家必須不斷縮短車型變化周期、加快車型的更新，使得車身設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與夾具設(shè)計(jì)重疊并行進(jìn)行，汽車焊裝夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到車身數(shù)據(jù)時(shí)常改變的情況，WAVE技術(shù)的應(yīng)用，使得焊裝夾具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與車身產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的并行進(jìn)行成