中國農業(yè)大學碩士學位論文STYLEREF"標題1"錯誤！文檔中沒有指定樣式的文字。某汽車電池焊接夾具的總體方案設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u591某汽車電池焊接夾具的總體方案設計案例 1224461.1夾具設計的基本理論及方法 148301.2設計工件參數 2324691.3總體方案的設計 2133181.3.1焊裝夾具的設計思路 2297291.3.2焊接工藝的形式 4296871.3.3設計方案的對比 4221321.4重要部分設計說明 5250091.4.1大支架部分夾具的設計 6240121.4.2小支架部分夾具的設計 6118291.5設計的定位過程 71.1夾具設計的基本理論及方法經過多年的發(fā)展，汽車焊裝夾具的分析和設計方面已經形成了較為系統的夾具設計基本理論，如N-2-1定位原理、形閉合和力閉合、螺旋理論等。N-2-1定位原理車用焊裝夾具設計屬于專用夾具設計的范疇，其中包括定位元件，夾緊元件，連接元件，骨架及緊固元件等基本組成部分，設計中最重要的部分是定位元件的設計，往常設計時大多采用六點定位，即“3-2-1”定位原理。對于車身零件，定位夾具除了具備限制零件剛體運動的基本功能外，還必須能夠限制過多的工件變形。如果還是用普通的六點定位的話，工件將因為沒有進行可靠的定位而發(fā)生定位不準的問題。要對薄板柔性件進行可靠定位，必須有更為有效的夾具設計理論來支持?！癗-2-1”定位原理是一種新的定位原理，該定位原理與廣泛應用于剛性件的“3-2-1”定位原理相比更適用于薄板件的定位。我們可以根據“N-2-1”定位原理，提出夾具優(yōu)化設計算法，即利用有限元分析和非線性規(guī)劃方法去找到最優(yōu)的“N”定位點，以使得薄板件的總體變形最小[4]?！癗-2-1”定位原理認為：（1）第一基準面上所需的定位點數為N（N≥3）對絕大部分薄板件加工過程，最主要的尺寸問題，是薄板件法向方向上的變形，甚至其自重所引起的變形就不容忽視。有關分析表明，對一塊長寬各400mm，厚1mm的薄板，用“3-2-1”原理定位，在自重作用下就可能產生1~3mm的平均變形。因此，對于薄板件而言，最合理的夾具系統是：要求第一基準面上存在多于三個定位點去限制這一方向向上的零件變形。（2）第二、第三基準面所需的定位點為二個和一個在第二、第三基準面上分別需要二個和一個定位點去限制薄板件的剛體運動。二個和一個定位點是完全足夠的，因為實際加工所產生的力通常不會作用在這兩個基準面上，以避免彎曲和翹曲。更進一步的分析表明，第二基準面上的兩個定位點應布置在薄板件較長的邊上，這是因為當兩個定位點間距盡可能大時，零件將更穩(wěn)定，同時還可以更好的彌補零件表面或定位元件的安裝誤差。（3）禁止在正反兩側同時設置定位點必須強調：禁止在工件正反兩面同時設置定位點，因為極小的幾何缺陷都可能導致薄板件相對巨大的撓度和潛在的不穩(wěn)定或翹曲。1.2設計工件參數產品材料：08AL大工件成形后尺寸：長218mm，寬57mm，高45，料厚3小工件成形后尺寸：長40mm，寬24mm，高16，料厚3圖2-1本設計焊接總成1.3總體方案的設計1.3.1焊裝夾具的設計思路本設計焊裝夾具的夾具單元體結構，關鍵的是與被定位夾緊工件直接接觸的定位銷、壓緊塊，其中定位塊和壓緊塊可以同時使用，也可以單獨使用，通過型面來起定位作用。定位銷主要是通過孔來進行定位。尾部支撐座是整個焊裝夾具的基礎，它通常有L型板和H型板兩種基本形式，在夾具體單元中起支撐和定位的作用，過渡板是支撐座和其他部件的過渡，一般所有夾緊元件和定位元件都安裝在過渡板上，過渡塊一般用于定位銷或者定位塊和過渡板的過渡，上下限位塊主要起到限位的作用，防止夾具在夾緊時由于人工操作的失誤或者氣缸行程精度誤差將工件擠壓變形，調整墊片主要用來調整夾緊單元和定位元件在該方向的距離的精密調節(jié)[5]。我們設計思路：首先設計的本田思域電池支架焊裝夾具工作臺要利于各個機構和零部件的安裝，其次焊裝夾具工作臺的強度需要滿足實際工況，在正常運行過程中要足夠可靠。本文設計的主要技術路線如下所示：本設計按工作區(qū)可分為：大支架部分焊裝夾具和小支架部分焊裝夾具，采用氣缸驅動，其中大支架部分二個氣缸，小支架部分一個氣缸。均采用L型支撐座。如下圖2-2：1-大支架部分2-小支架部分圖2-2本田思域電池支架焊裝夾具總結構圖1.3.2焊接工藝的形式焊裝夾具實現對焊裝對象的定位于夾緊工作，首先是定位，只有定位精準，焊裝夾具對焊接件的焊接生產產生實際的作用，才能保證裝配焊接的工作質量。一般焊接工藝可采用兩種形式：①分工序焊接。將每一種零件的焊接分解到不同工位完成，由于其對每一個工序完成的動作較少，對焊接設備及人員的技能要求相對較低，但其所需占用的場地大，物料周轉較多，工序間的節(jié)拍匹配要求高，該生產方式已逐漸被淘汰。②一次總拼焊接。將支架總成的零部件在一個總成拼臺上焊接成成品。本設計焊接的支架結構簡單采用一次總拼焊接[6]。1.3.3設計方案的對比本設計對本田思域電池支架進行焊裝夾具的設計（下面簡稱“支架”），支架總成生產制造工藝主要分為支架主體、彎曲件共二件。如下圖2-3：21211-支架主體2彎曲件圖2-3本設計焊接總成因為彎曲件翻邊起來那個地方是負角，所以在設計時考慮了以下兩種方案：方案一，用支架主體的底平面定位，再加上一孔一銷，支架主體定位是非常穩(wěn)固可靠，但是彎曲件放置時呈負角，所以要考慮斜器裝夾定位，設計會復雜一些。方案二，利用彎曲件的一個平面定位，這樣彎曲件采用一平面一孔定位，相對方案一來說，彎曲件定位是比較好的。但是，這樣定位也不是很理想。這兩個方案進行比較我們還是采取方案一。如下圖2-4所示：1-隨形定位塊2-氣缸3-定位銷4-定位板圖2-4方案一電池支架主體定位示意圖本設計電池支架焊接時采用快速定位夾緊，受力方向向下。定位分析如下：①對大支架夾具工藝分析：底位定位，再用一孔一銷定位，用快速夾緊；②對小支架夾具工藝分析：用隨形塊1和定位銷3和定位板4定位，并且上面用快速夾夾緊。1.4重要部分設計說明1.4.1大支架部分夾具的設計本設計大支架部分的焊接夾具工裝包括動力裝置（氣缸二個）、壓緊裝置（包括壓緊杠二個、輔助定位桿二個）、定位裝置（包括定位銷二個、定位銷安裝座二個）、L型支撐座二個等組成。本設計的電池主支架的定位是由大支架部分焊接夾具完成的，主要是采用一孔一銷和壓緊杠結合的方式。其結構如下圖2-5：1-氣缸2-輔助定位桿(壓緊裝置)3-定位銷安裝座(定位裝置)4-電池支架主體(焊接件)5-電池彎曲件（焊接件）圖2-5本設計大支架部分夾具結構圖1.4.2小支架部分夾具的設計本設計小支架部分的焊接夾具工裝包括動力裝置（氣缸）、壓緊裝置（包括輔助擋板、滑動定位塊）、定位插銷（包括套筒和插銷桿、定位塊、支撐塊）、L型支撐座等組成。本設計的電池彎曲件的定位是由小支架部分焊接夾具完成的，主要是采用一孔一銷和滑塊壓緊的方式。其部分結構如下圖2-6：1-輔助擋板2-滑動型定位塊3-焊接物圖2-5本設計小支架部分夾具結構圖1.5設計的定位過程電池支架總承分主體支架和彎曲件