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開(kāi)題報(bào)告
1、 課題名稱：基于Solidworks的電阻電焊鉗主要零件的工藝工裝優(yōu)化
2、 課題來(lái)源：結(jié)合社會(huì)實(shí)際
3、 選題的目的與意義：
目的：在給定XM型電阻電焊鉗靜臂部件圖紙的基礎(chǔ)上，利用solidworks三維設(shè)計(jì)軟件，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使我們熟悉掌握電阻點(diǎn)焊鉗的功能、用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析制定其主要零件的機(jī)械加工工藝路線，重點(diǎn)進(jìn)行工序工裝夾具的三維建模設(shè)計(jì)與優(yōu)化。更是為了實(shí)現(xiàn)電阻點(diǎn)焊鉗的國(guó)有化。
意義：1將我們大學(xué)所學(xué)的知識(shí)做一個(gè)很好的融合與應(yīng)用
2掌握Solidworks三維軟件的使用
3提高我們對(duì)工藝工裝設(shè)計(jì)流程熟識(shí)和通用夾具的設(shè)計(jì)能力
4 實(shí)現(xiàn)電阻點(diǎn)焊鉗的國(guó)有化
4、 電阻點(diǎn)焊鉗，電阻點(diǎn)焊的基本認(rèn)識(shí)，應(yīng)用范圍及特點(diǎn)
電阻點(diǎn)焊鉗的基本認(rèn)識(shí)
如上圖，是XM型電阻點(diǎn)焊鉗的總裝圖片。本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)M型電阻點(diǎn)焊鉗的靜臂進(jìn)行三維建模并進(jìn)行工藝工裝優(yōu)化。下圖為XM型電阻點(diǎn)焊鉗靜臂的零件圖形。
電阻點(diǎn)焊的基本認(rèn)識(shí)：
定義：焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點(diǎn)的電阻焊方法。
利用點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行交叉鋼筋的焊接，可成型為鋼筋網(wǎng)片或骨架，以代替人工綁扎。同人工綁扎相比較，電焊具有功效高、節(jié)約勞動(dòng)力、成品整體性好、節(jié)約材料、降低成本等特點(diǎn)。
點(diǎn)焊采用的點(diǎn)焊機(jī)有單點(diǎn)點(diǎn)焊機(jī)（主要用于焊接較粗鋼筋），多點(diǎn)點(diǎn)焊機(jī)（主要用于焊接鋼筋網(wǎng)片）和懸掛式點(diǎn)焊機(jī)（能任意移動(dòng)、可焊接各種幾何形狀的大型鋼筋網(wǎng)片和鋼筋骨架）。
電阻點(diǎn)焊主要工作參數(shù)有變壓器級(jí)數(shù)、焊接通電時(shí)間、電流強(qiáng)度、電極壓力等。焊接時(shí)應(yīng)根據(jù)鋼筋級(jí)別、直徑及焊機(jī)性能等具體情況合理選擇工作參數(shù)。
點(diǎn)焊接頭的質(zhì)量檢查包括外觀檢查和強(qiáng)度檢驗(yàn)兩部分內(nèi)容。取樣時(shí)，外觀檢查應(yīng)按同一類型制品分批抽查，一般制品每批抽查5%；梁柱、桁架等重要制品每批抽查10%，且均不能少于3件。要求焊點(diǎn)處金屬熔化均勻；壓入深度符合規(guī)定；焊點(diǎn)無(wú)脫落、漏焊、裂紋、多孔性缺陷及明顯的燒傷現(xiàn)象；制品尺寸，網(wǎng)格間距偏差應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定。偏差應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定。強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)，從每批成品中切取。熱軋鋼筋焊點(diǎn)應(yīng)作抗剪試驗(yàn)；冷拔低碳鋼絲焊點(diǎn)處作抗剪試驗(yàn)外，還應(yīng)對(duì)較小鋼絲作拉力試驗(yàn)。強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)符合《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》的規(guī)定。試驗(yàn)結(jié)果，如有一個(gè)試件達(dá)不到上述要求，則應(yīng)取雙倍數(shù)量的試件進(jìn)行復(fù)檢。復(fù)檢結(jié)果，如仍有一個(gè)試件不能達(dá)到上述要求，則該批制品即為不合格。采用加固處理后，可進(jìn)行二次驗(yàn)收。
電阻點(diǎn)焊的特點(diǎn)
1、焊件間依靠尺寸不大的熔核進(jìn)行連接，熔核應(yīng)均勻，對(duì)稱的分布在兩焊件的貼合面上。
2、點(diǎn)焊是熱——機(jī)械（力）聯(lián)合作用的焊接過(guò)程。
3、點(diǎn)焊接頭質(zhì)量主要取決于熔核尺寸（直徑和焊透率）、熔核本身及其周圍熱影響區(qū)的金屬顯微組織及缺陷情況。同時(shí)若有壓紋過(guò)深，表面裂紋，貼損等表面缺陷，也會(huì)使表面疲勞強(qiáng)度降低。
點(diǎn)焊的工作原理
點(diǎn)焊工作原理見(jiàn)圖。將鋼筋的交叉部分置于點(diǎn)焊機(jī)的兩個(gè)電極間，然后通電，鋼筋溫升至一定高度后熔化，再加壓使交叉處鋼筋焊接在一起，焊點(diǎn)的壓入深度應(yīng)符合下列要求：熱軋鋼筋點(diǎn)焊時(shí)，壓入深度為較小鋼筋直徑的30%~45%；冷拔低碳鋼絲點(diǎn)焊時(shí)，壓入深度為較小鋼絲直徑的30%~35%。
點(diǎn)焊機(jī)的焊接回路主要是由電阻焊變壓器次級(jí)線圈，次級(jí)硬，軟件接件，電極臂（導(dǎo)電軸，軸瓦），電極握桿，電極（電極平板）等組成。
電阻點(diǎn)焊實(shí)際中的應(yīng)用和發(fā)展前景：
在汽車工業(yè)的應(yīng)用
電阻焊作為一種高效、廉價(jià)且機(jī)械化和 自動(dòng)化程度較高的連接技術(shù) ，在汽車工業(yè)中得到 了廣泛的應(yīng)用 。無(wú)論是在汽車車身組裝中，還是汽車零部件的生產(chǎn)中，電阻焊工藝都占了 相當(dāng)重要且相當(dāng)數(shù)量比例的地位 。
電阻焊在汽車零部件生產(chǎn)中的應(yīng)用：
1 轎車橫梁裝配焊接
2 液力變矩器平衡塊焊接
3 傳動(dòng)軸平衡塊凸焊
4 汽車制動(dòng)蹄焊接
汽車車身焊裝線上的電阻焊設(shè)備主要有 3 類:
a. 懸掛式點(diǎn)焊機(jī) 它是目前車身焊裝生產(chǎn)線上的主要設(shè)備，用于車身的各個(gè)部位的裝配點(diǎn)焊，特別用于點(diǎn)焊焊接位置復(fù)雜多變的部件。
b. 點(diǎn)焊機(jī)器人 為了提高車身焊裝線的自動(dòng)化程度 ，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，保證焊接質(zhì)量，在現(xiàn)代化的車身焊接生產(chǎn)線上，采用點(diǎn)焊機(jī)器人代替笨重的懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，以代替人的單主要從事壓力焊工藝及設(shè)備 、焊接自動(dòng)控制等方調(diào)、重復(fù)、長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)體力勞動(dòng) 。同時(shí)，還適應(yīng)產(chǎn)品的多樣化生產(chǎn)。
c. 多點(diǎn)焊機(jī) 采用多點(diǎn)焊工藝的目的是為了提高生產(chǎn)效率，減小焊接變形，在車身焊裝生產(chǎn)線上，車身底板的點(diǎn)焊裝配經(jīng)常采用多點(diǎn)焊機(jī)。
電阻點(diǎn)焊的發(fā)展及現(xiàn)狀
電阻點(diǎn)焊技術(shù)的技術(shù)研究中，研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)是點(diǎn)焊電源，電阻點(diǎn)焊電源提供電阻焊的電阻加熱能量，它的發(fā)展經(jīng)歷了單相工頻交流點(diǎn)焊機(jī)、直流脈沖點(diǎn)焊機(jī)、三相低頻點(diǎn)焊機(jī)、次級(jí)整流式及電容儲(chǔ)能式點(diǎn)焊機(jī)的過(guò)程，80年代中期又出現(xiàn)了逆變式點(diǎn)焊機(jī)。日本、美國(guó)等國(guó)家先后推出逆變式電阻焊機(jī)產(chǎn)品，并應(yīng)用于汽車、家電、電子行業(yè)，建立起以逆變點(diǎn)焊機(jī)器人為主的汽車車身焊裝線，使逆變式電阻點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。目前，逆變電阻焊機(jī)主要用于中小功率焊機(jī)及集成點(diǎn)焊鉗上。
目前，對(duì)于逆變電源的控制，有采用集成移相控制芯片與微型計(jì)算機(jī)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源能量的恒流控制；也有使用了數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為主控芯片，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)控制方式，這些控制方式主要有傳統(tǒng)移相控制、雙極性控制和有限雙極性控制三種方式，也有通過(guò)在雙極性控制和有限雙極性控制兩種控制方式基礎(chǔ)上增加移相控制，形成移相雙極性控制方式和移相有限雙極性控制方式。通過(guò)對(duì)各種控制方式下的檢測(cè)分析，傳統(tǒng)移相控制方式實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通，其開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通功率損失小，更適合精密逆變點(diǎn)焊電源。
電阻點(diǎn)焊電源技術(shù)快速發(fā)展，但其加壓技術(shù)卻還沒(méi)有得到相應(yīng)的發(fā)展，這將影響著電阻點(diǎn)焊技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
國(guó)外電阻焊技術(shù)的最新發(fā)展
1計(jì)算機(jī)模擬的工業(yè)應(yīng)用
計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬有其成本低，參數(shù)改變靈活、方便等優(yōu)點(diǎn)，但目前大部分都用于離線計(jì)算和模擬，如何將這種方法有效地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行在線評(píng)估和控制，這個(gè)問(wèn)題也成為近年來(lái)焊接學(xué)家們研究的一個(gè)重點(diǎn)。丹麥學(xué)者Zhang,Wenqi基于長(zhǎng)期的工程研究和工業(yè)合作，開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的基于有限元方法的焊接軟件:SORPAS,用于模擬電阻凸焊和點(diǎn)焊過(guò)程。為了使該軟件能被工廠中的工程師和技術(shù)員直接應(yīng)用，電阻焊中的所有參數(shù)被考慮并自動(dòng)地在軟件中實(shí)現(xiàn)。該軟件支持Windows友好界面，操作靈活，對(duì)工件及電極可靈活地進(jìn)行幾何形狀設(shè)計(jì)，參數(shù)設(shè)置猶如正式焊機(jī)，它可用于工業(yè)中支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和工藝優(yōu)化?，F(xiàn)在Volkswangen, Volvo, Siemens和ABB等公司都開(kāi)始采用此軟件。美國(guó)華盛頓大學(xué)的Li,Wei提出了一個(gè)基于接觸區(qū)域的點(diǎn)焊質(zhì)量評(píng)估模型，它是用一個(gè)有限元分析模型來(lái)表示接觸區(qū)域變化，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行在線應(yīng)用，經(jīng)試驗(yàn)：在不同的電極尺寸、電極力、焊接時(shí)間和電流下這種方法是成功的，它將為電阻焊監(jiān)測(cè)和控制提供重要的信息。
2新型材料的可焊性研究
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)工業(yè)產(chǎn)品(特別是汽車)外殼用材的性能提出了更高的要求，并促進(jìn)了產(chǎn)品用材的更新?lián)Q代。例如，為了改善汽車外殼的抗腐蝕性能，提高汽車的使用壽命，在汽車車身制造中大量采用鍍鋅鋼板代替普通冷軋鋼板；為了減輕車身總體重量，節(jié)省能源消耗，世界各大汽車公司正在開(kāi)發(fā)鋁合金或高強(qiáng)鋼車身的汽車。由于在汽車車身等薄板結(jié)構(gòu)的裝配制造中，大量采用電阻點(diǎn)焊方法，為保證焊接質(zhì)量，研究鋁合金、鍍鋅鋼板高強(qiáng)鋼等新材料的電阻點(diǎn)焊性能已成了非常迫切的任務(wù)。近年來(lái)，各國(guó)焊接工作者就此方面做了大量的理論及實(shí)際研究工作，并取得了一定的成績(jī)。
5、 選用Solidworks三維設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)勢(shì)
1、 Solidworks菜單少，使用直觀、簡(jiǎn)單，界面友好。
2、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口豐富，轉(zhuǎn)換成功率高。
3、 Solidworks與I-DEAS、ANSYS、Pro-e、AutoCAD等之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換均非常成功、流暢。
4、Solidworks具有很好的設(shè)計(jì)柔性，使設(shè)計(jì)過(guò)程靈活、方便修改。
6、 工作的進(jìn)度安排及最終完成時(shí)間
1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作及開(kāi)題報(bào)告
①查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，了解電阻點(diǎn)焊鉗在汽車工業(yè)上的用途，熟悉電阻點(diǎn)焊鉗的工作原理，組成結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)特點(diǎn)；分子主要零部件的靜臂的材料特性和結(jié)構(gòu)特性，了解工藝工裝的有關(guān)內(nèi)容（1周）
②學(xué)習(xí)掌握Solidworks設(shè)計(jì)方法及實(shí)際應(yīng)用
③構(gòu)思設(shè)計(jì)流程框架，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告（設(shè)計(jì)思路。計(jì)劃進(jìn)程等，3000字），撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述（3000字）。（1周）
2 主要零件工藝工裝設(shè)計(jì)與優(yōu)化（總7周）
①零件圖的二維繪制，三維建模，二維工程圖輸出（1周）
②毛坯圖三維建模，二維工程圖輸出（1周）
③制定出零件的加工工藝路線，重點(diǎn)工序的工時(shí)定額，鞋靴用量計(jì)算，填寫(xiě)加工工藝和工序卡（1周）
④夾具實(shí)體建模運(yùn)動(dòng)仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)（3周）
⑤夾具而為裝配圖，專用零件圖繪制（1周）
3 外文翻譯（1周）
4 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（1周）
5 修改打印，輸出圖紙，流程圖及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（1周）
6 最終完成時(shí)間：2013年5月
7、 主要內(nèi)容及應(yīng)完成的工作
1 了解汽車工業(yè)中廣泛使用的電阻點(diǎn)焊鉗的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
2 分析其中的組要組成零件的材料和結(jié)構(gòu)特性，制定其加工工藝規(guī)程，生成有關(guān)的工藝文件
3 利用Solidworks進(jìn)行有關(guān)工序工裝的實(shí)體建模運(yùn)動(dòng)仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)，并輸出二維工程圖。
8、 現(xiàn)有條件及必須采取的措施
應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)：
1、 電阻點(diǎn)焊鉗在汽車工業(yè)上的應(yīng)用方面有關(guān)文獻(xiàn)資料
2、 焊接設(shè)備與方法有關(guān)的教材與手冊(cè)資料
3、 機(jī)械加工工藝手冊(cè)與資料
4、 夾具設(shè)計(jì)教材與圖冊(cè)
5、 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程（鄒青主編）
6、 機(jī)械加工工藝手冊(cè)，第二版，王先逵主編
7、 機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1998
8、 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，楊黎明，國(guó)防工業(yè)出版社
9、 Solidworks三維設(shè)計(jì)教材及有關(guān)參考書(shū)
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