【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無水印，高清圖，，壓縮包內(nèi)文檔可直接點(diǎn)開預(yù)覽，需要原稿請自助充值下載，請見壓縮包內(nèi)的文件及預(yù)覽，所見才能所得，請細(xì)心查看有疑問可以咨詢QQ：414951605或1304139763
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1
結(jié) 論
致 謝
參考文獻(xiàn)
附 錄
第一章 緒 論
1.1課題的背景及研究意義
汽車是數(shù)量最多、最普及、活動(dòng)范圍最廣泛、運(yùn)輸量最大的現(xiàn)代化工具。沒有哪種機(jī)械產(chǎn)品像汽車那樣對社會(huì)產(chǎn)生如此廣泛而深遠(yuǎn)的影響。中國汽車工程學(xué)會(huì)理事長張小虞對中國入世五年帶給中國汽車的影響時(shí)表示，國內(nèi)汽車的產(chǎn)量在入世的 5 年內(nèi)增長了 3 倍，中國在全世界汽車產(chǎn)業(yè)的排序從過去的第 8 位上升到前 3 位。中國已經(jīng)成為汽車產(chǎn)業(yè)大國。要想邁入汽車產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國行列，我國汽車工業(yè)必須努力打造自主品牌、加速技術(shù)創(chuàng)新、提高自主知識產(chǎn)權(quán)的比重、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、促進(jìn)產(chǎn)品創(chuàng)新和管理機(jī)制創(chuàng)新，從總體上提高我國汽車行業(yè)的制造水平和能力，增強(qiáng)汽車行業(yè)的國際競爭力，加速我國汽車行業(yè)的國際化進(jìn)程。（1）
良好的車身結(jié)構(gòu)給駕駛員和乘客提供了安全的架乘空間。在發(fā)生事故時(shí)，車身相關(guān)部分能充分吸收撞擊的能量，降低人員所受的沖擊。因此，車身焊接技術(shù)十分重要，它是提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。
車身裝焊夾具也正是保證其焊接高質(zhì)量的關(guān)鍵焊接夾具屬于焊接工藝過程的輔助裝置，在汽車車身大批量生產(chǎn)過程中，該裝置是必不可少的。它不僅可以提高焊接生產(chǎn)率，而且也是保證焊接產(chǎn)品的尺寸精度及外觀要求的重要裝置。焊接夾具沒有統(tǒng)一規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)化，屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造的工藝裝備，要根據(jù)具體車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件和實(shí)際需求來自行設(shè)計(jì)與制造。因此在汽車制造過程中汽車焊裝工藝和焊接夾具的設(shè)計(jì)變得尤為重要。本設(shè)計(jì)為了縮短夾具設(shè)計(jì)的周期，提高設(shè)計(jì)精度和設(shè)計(jì)效率將直接利用 catia 軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。Catia 軟件可以構(gòu)建整套夾具的全數(shù)字化模型，可對整個(gè)產(chǎn)品、指定的子系統(tǒng)或零件進(jìn)行可視化裝配分析、檢測 從而促進(jìn)產(chǎn)品的性能優(yōu)化。與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)相比，利用 Pro/E軟件所提供的虛擬裝配功能，能實(shí)現(xiàn)不通過實(shí)際生產(chǎn)調(diào)試就可在設(shè)計(jì)過程中檢測出零件存在的問題大大降低的成產(chǎn)成本（2）。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展
從 20 世紀(jì) 60 年代起至今，制造企業(yè)的戰(zhàn)略由資源經(jīng)濟(jì)向知識經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變。20 世紀(jì) 60 年代制造企業(yè)追求的是擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，70 年代是降低生產(chǎn)成本，80 年代是提高產(chǎn)品質(zhì)量，90 年代則是進(jìn)一步加快市場響應(yīng)速度，21 世紀(jì)隨著知識經(jīng)濟(jì)的到來，技術(shù)創(chuàng)新成為企業(yè)發(fā)展的靈魂，企業(yè)必須同時(shí)具備時(shí)間競爭能力、質(zhì)量競爭能力、價(jià)格競爭能力和創(chuàng)新競爭能力才能贏得市場。虛擬制造（Virtual Manufacture）的發(fā)展適應(yīng)了時(shí)代的要求。虛擬制造又稱擬實(shí)制造，它是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即利用計(jì)算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上模擬出產(chǎn)品的整個(gè)制造過程，從而對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工制造、性能分析、生產(chǎn)管理和調(diào)度、銷售及售后服務(wù)做出綜合評價(jià)，以增強(qiáng)制造過程各個(gè)層次的決策與控制能力。可以看出，虛擬制造并不是真實(shí)的制造過程。它不產(chǎn)生真實(shí)產(chǎn)品，不消耗材料和能量，而是利用制造對象、制造資源和制造過程的模型實(shí)現(xiàn)制造的本質(zhì)過程。
從虛擬制造概念的提出到迄今為止，它已成為世界各國科技界、企業(yè)界研究的熱點(diǎn)。世界上許多國家都將虛擬制造看作是 21 世紀(jì)制造業(yè)變革的核心技術(shù)之一，紛紛從不同方向開展研究。美國拖拉機(jī)公司用虛擬設(shè)計(jì)方法代替常規(guī)設(shè)計(jì)方法，把原來從設(shè)計(jì)到定型所需的 6-9 個(gè)月時(shí)間縮短到不足 1 個(gè)月時(shí)間，而且允許用戶在虛擬環(huán)境下觀察試驗(yàn)（Field Test），并在 1993 年獲得虛擬環(huán)境應(yīng)用獎(jiǎng)。
近幾年來， 虛擬制造技術(shù)也引起我國科技工作者的關(guān)注，已開展了很多研究工作， 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國已有幾十家科研機(jī)構(gòu)、高等院校和企業(yè)正在開展虛擬制造技術(shù)方面的研究。國家863/CIMS 主題也將“制造系統(tǒng)的可視化、虛擬建模與仿真”確定為研究重點(diǎn)。如今，隨著先進(jìn)的計(jì)算機(jī)理論和技術(shù)的不斷應(yīng)用，虛擬制造技術(shù)取得了的顯著發(fā)展，虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用成為汽車制造業(yè)提高競爭力的重要技術(shù)手段（3）。
1.2.2 柔性技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
在 20 世紀(jì) 30 年代到 20 世紀(jì) 50 年代，一般采用自動(dòng)流水線制造設(shè)備，這可稱為剛性自動(dòng)化（Fixed Automation）方式。自動(dòng)流水線設(shè)備的價(jià)格通常相當(dāng)昂貴，如果要改變產(chǎn)品的品種，自動(dòng)流水線需要作較大的改動(dòng)，在投資和時(shí)間方面的耗費(fèi)很大，柔性制造系統(tǒng)的出現(xiàn)改變了這一狀況。由于柔性技術(shù)具有較高的生產(chǎn)率和對產(chǎn)品及市場的應(yīng)變能力，使其在制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在英國、美國、日本、德國等工業(yè)化國家，柔性焊裝夾具在國外已成為車身生產(chǎn)線的主要方式，結(jié)構(gòu)上多采用貫通式焊裝生產(chǎn)。貫通式焊裝生產(chǎn)是指工件的定位夾具系統(tǒng)與工位間輸送系統(tǒng)呈分離狀態(tài)， 其功能是將工件移送至下一工位。 目前對柔性夾具的設(shè)計(jì)主要是對于傳統(tǒng)夾具的創(chuàng)新研究，這類夾具有兩種：1.傳統(tǒng)的槽系組合夾具。傳統(tǒng)的槽系組合夾具的突出特點(diǎn)是組裝靈活多變，使用可靠，盡管它有好的柔性， 但是配套元件多而且元件加工精度極高， 尤其是夾具裝配和調(diào)整時(shí)間長，初置費(fèi)用高，生產(chǎn)廠家很少采用，逐漸被冷落。2.孔系組合夾具。這是最新發(fā)展的柔性夾具，它與傳統(tǒng)的槽系組合夾具原理相同只是元件結(jié)構(gòu)和組裝方式不同。該系列元件因其結(jié)構(gòu)簡單，以孔定位，螺栓連接，定位精度高，剛性好，是現(xiàn)代柔性夾具的主流。使用孔系組合夾具可以大幅節(jié)省夾具的設(shè)計(jì)制造工時(shí)，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)約鋼材，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。裝焊夾具的柔性設(shè)計(jì)是夾具設(shè)計(jì)方面需要解決的關(guān)鍵問題，對于現(xiàn)有焊接夾具創(chuàng)新研究的同時(shí)，也要在夾具原理和結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行創(chuàng)新研究，尋求原理、結(jié)構(gòu)方面的突破。為此本設(shè)計(jì)將采用孔系組合夾具來提高焊裝夾具的柔性化（4）。
1.3 課題研究的主要內(nèi)容
1. 基于產(chǎn)品數(shù)模設(shè)計(jì)焊接組件的加工方案，并對其工裝的設(shè)計(jì)過程，方法及工作遠(yuǎn)離進(jìn)行分析，確定定位加緊裝置和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最終設(shè)計(jì)方案
2. 通過分析擬定必要的保證要求的設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)三個(gè)工位的焊接夾具，各工位的焊接夾具工作既可以相互獨(dú)立，也可以有序預(yù)約，使操作者操作便捷，維護(hù)方便
3. 通過分析設(shè)計(jì)符合實(shí)際的焊接夾具
4. 通過分析，對定位加緊裝置和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5. 完成二維和三維裝配圖
6. 要有對相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算
7. 圖紙和說明書要符合規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)化，清晰
第二章 車門焊接夾具及焊接技術(shù)的研究
一個(gè)車門的制造過程為：沖壓，凸焊，點(diǎn)焊，弧焊，包邊等，而點(diǎn)焊又是其 中的重中之重。為了達(dá)到以上強(qiáng)度，剛度及精度方面的要求，在點(diǎn)焊過程中使用 一副可靠的焊接夾具是極其重要的。 在焊接生產(chǎn)過程中， 焊接所需要的工時(shí)較少， 而約占全部加工工時(shí) 2/3 以上的時(shí)間都是用于備料、 裝配及其他輔助工作。 因此， 必須大力推廣使用機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高的裝配焊接工藝裝備。 焊接工裝夾具的主要作用如下：
（1）準(zhǔn)確、可靠的定位和夾緊，減小制品的尺寸偏差，提高零件精度和可 換性。
（2）有效地防止焊接變形。
（3）使工件出于最佳施焊部位，焊縫的成型性良好，工藝缺陷明顯降低， 焊接速度得以提高。
（4）擴(kuò)大先進(jìn)的工藝方法的使用范圍，促進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng) 化的綜合發(fā)展。 如下圖:
。
車門焊接工作臺(tái) 圖2-1
2.1 焊接夾具的概述
裝焊夾具概述 把沖壓件在一定工藝裝配中定形、定位并夾緊，組合成前圍組件、合件、分總成及總成，同時(shí)利用焊接的方法使其形成整體的過程稱為裝焊過程。裝焊夾具沒有統(tǒng)一規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)化，均屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造的工藝設(shè)備，是根據(jù)具體各車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件和實(shí)際需要來
焊接夾具 圖2-2
2.1.1 焊接夾具的特點(diǎn)
1.車門裝配焊接夾具的定位方式、定位元件形狀復(fù)雜。車門裝配焊接夾具由于車門零件大多是三維空間曲面的沖壓件，他們不僅形狀復(fù)雜，而且剛性差，易變形。在夾具中定位時(shí)往往要合理的取前圍某特定的曲面、孔作定位面、定位孔，定位孔的首選應(yīng)是產(chǎn)品圖的基準(zhǔn)孔，
2.汽車車門外形復(fù)雜，大多是三維空間曲面尺寸較大裝焊夾具的定位往往采用過定位的設(shè)計(jì)以保證在裝焊部件時(shí)的正確性，盡量減少車身焊接時(shí)產(chǎn)生的焊接變形；
3.一般情況下，汽車車身裝配焊接夾具中的夾緊裝置通常采用手動(dòng)與氣動(dòng)裝置，大部分采用氣動(dòng)夾緊裝置。夾緊裝置的位置與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需合理、精確、牢靠；動(dòng)作的程序設(shè)計(jì)需準(zhǔn)確、簡捷。
4.汽車車門裝配焊接夾具設(shè)計(jì)時(shí)要充分分析車身零部件，考慮定位、定位裝置、夾緊裝置、輸送裝置及焊槍、焊鉗之間的干擾問題。設(shè)計(jì)人員必須充分考慮沖壓件裝配焊接前后取出等一系列的干涉問題，如定位裝置、夾緊裝置之間的干涉；焊槍、焊鉗與定位裝置、夾緊裝置之間的干涉[5]。
2.1.2焊接夾具要求
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(guān)系 同時(shí)保證車身焊接質(zhì)量及焊接過程順利
車門焊接夾具的優(yōu)劣在決定著車門質(zhì)量。為此，此次裝焊夾具的設(shè)計(jì)必須達(dá) 到以下要求：
（1）保證焊件焊后幾何形狀和尺寸精度符合圖紙和技術(shù)要求；
（2）使用時(shí)安全可靠，凡是受力的各種器件，都應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度；
（3）便于施工和操作，定位、夾緊和松開應(yīng)省力而迅速，夾具應(yīng)使裝配和 焊接過程簡化，操作順序合理；
（4）容易制造和便于維修；零部件應(yīng)盡量標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，易于加工制作； 易磨損件要便于更換；
（5）降低夾具制造成本，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件。 此次所焊接的車門為 哈飛 左前門部件， 設(shè)計(jì)了其中點(diǎn)焊的第一道工 序的夾具，選用的焊接設(shè)備為懸掛式電焊機(jī)，選用的焊鉗為 X 型焊鉗。 本次設(shè)計(jì)所全程使用 CAD 技術(shù)，3D 圖利用 CATIA 軟件繪制，2D 圖利用 AutoCAD 軟件繪制。設(shè)計(jì)的過程中參考了一些點(diǎn)焊工藝方面的書籍，也參考了 諸多焊接工裝方面的書籍，采用了一些知名企業(yè)的焊接工裝標(biāo)準(zhǔn)，借鑒了現(xiàn)有的 車門裝焊夾具。以上種種都讓我收益頗多[6]
2.2焊接夾具設(shè)計(jì)方案的確定
1. 夾具高度。
考慮到本地人的平均身高，將夾具的夾緊時(shí)的高度定為 1000mm，為方 便取件并考慮到夾緊機(jī)構(gòu)力臂受力足夠，夾具打開的最高的高度為 1xxxmm。
2. 擺放方案。
車的前后方向?yàn)?x 方向，車的寬度方向?yàn)?y 方向，垂直于地面的方向?yàn)?z 方向。垂直零線在前壁板前方距離車體 2000mm 處的平面上，水平零線位于輪 胎下方距離車架頂部 500mm 處，車體中心線為 y=0 的平面，左邊為負(fù)，右邊為 正。
考慮到車門整體呈扁平狀，并且為方便焊接操作，將零件的擺放方式定 為車門按車身坐標(biāo)來擺放， ZX 方向與地面平行， 向?yàn)?BASE 板的法線方向。 即 y
3. BASE 方案
BASE 是夾具的基本件，它要把夾具的各種元件、機(jī)構(gòu)裝置連接成一個(gè) 工件外形 整體。 夾具 BASE 的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、 輪廓尺寸及加工條件等。設(shè)計(jì)夾具 BASE 時(shí)應(yīng)滿足以下要求：
（1） 足夠的強(qiáng)度和剛度；
（2） 結(jié)構(gòu)簡單、輕便。在保證強(qiáng)度和剛度的前提下結(jié)構(gòu)盡可能簡單緊 湊。
（3） 安裝穩(wěn)定可靠。
（4） 結(jié)構(gòu)的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗(yàn)。
（5） 尺寸穩(wěn)定且具備一定精度。
（6） 清理方便。 由于夾具底板要承受相當(dāng)重的重量，綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng) 濟(jì)性，標(biāo)準(zhǔn)化等，為保證夾具的剛度和強(qiáng)度，夾具的 BASE 板采用厚度為 20mm 的 Q235 板材或者 Q255 板材，板材下面用槽鋼支撐，槽鋼選用熱軋普通槽鋼， 代號為 GB/T707 14b。槽鋼在兩個(gè)垂直方向呈網(wǎng)狀搭接，槽鋼與 BASE 板通過焊 接連接，焊后經(jīng)過退火處理以消除焊接應(yīng)力。BASE 板的平面度 0.10。在槽鋼靠 近地面的底部焊接 5 個(gè)支腳底座。。
BASE 支撐采用支腳支撐，支腳通過螺栓與 BASE 板上的支腳底座進(jìn) 行連接。BASE 外形需將板件包含在內(nèi)，BASE 板外形與車門整體外形相一致。。 （孔，面定位）
4. 定位方案
定位的作用是要使工件在家具中具有準(zhǔn)確和確定不變的位置，在保證 加工要求的情況下，限制足夠的自由度。
(1) 工件的定位原理
自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有 6 個(gè)自由度，即沿 OX，OY，OZ 三個(gè) 軸向的平動(dòng)自由度和三個(gè)繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 要使工件在夾具中有確定不變的位 置，則必須限制六個(gè)自由度。工件的六個(gè)自由度均被限制的定位叫完全定位；工 件被限制的自由度少于六個(gè)，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在焊 接生產(chǎn)中，為了調(diào)整和控制不可避免產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和變形，有些自由度是不必 要限制的，故可以采用不完全定位的方法。在焊接夾具設(shè)計(jì)中，按加工要求應(yīng)限 制的自由度而沒有限制的欠定位是不允許的； 而選用兩個(gè)或更多的支撐點(diǎn)限制一 個(gè)自由度的方法稱為過定位，過定位容易位置變動(dòng)，夾緊時(shí)造成工件或定位元件 的變形，影響工件的定位精度。但是在大的鈑金件中，為了保證焊接不變形和保 護(hù)工件不受外力壓垮，常常需要多設(shè)置若干定位加緊。
以下說明鈑金件的典型定位方式。 一個(gè)鈑金件由一個(gè)主定位孔和一個(gè)副定位孔及三個(gè)定位面進(jìn)行定位。定位 原理如下圖所示。H 為主定位孔，呈圓形（circular hole） 為副定位孔，為了 ；h 防止與主定位孔配合時(shí)出現(xiàn)過定位，其形狀呈腰形（regular slot） 為定位面。 ，S H 中插入主定位銷（principle locator）以限制 x，y 向平動(dòng)自由度，在 h 中插入銷 配合 H 中的銷可以限制繞 z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，3 個(gè) S 面相當(dāng)于三個(gè)點(diǎn)，限制板件 Z 向的移動(dòng)及繞 x 軸和 y 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以綜上 S 面限制板件三個(gè)自由度，H 限制 板件兩個(gè)自由度，h 限制一個(gè)自由度。由此，板件得以完好定位。如圖2.2-1
車門數(shù)模 圖 2.2-1
5.夾緊方案
夾緊機(jī)構(gòu)的三要素是夾緊力的方向、夾緊力作用點(diǎn)、夾緊力大小。對夾緊 機(jī)構(gòu)的基本要求如下：
（1）夾緊作用準(zhǔn)確，出于夾緊狀態(tài)時(shí)應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全 可靠。
（2）夾緊動(dòng)作迅速，操作方便省力，夾緊時(shí)不應(yīng)損害零件的表面質(zhì)量。
（3）夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強(qiáng)度，僅僅作用力是可調(diào)節(jié)的。
（4）結(jié)構(gòu)力求簡單便于制造和維修。
一般的，夾緊與支撐成對存在，即假如一個(gè)零件的一邊為支撐面，該零件 的另一面有一個(gè)配對的夾持面。本夾具采用的夾緊方式出于夾緊狀態(tài)時(shí)， NC 塊 1 的下表面通過螺栓緊固在連接板上，上表面作為 S 面的支撐面， NC 塊 2 用螺栓緊固在壓爪上，下表面作為 S 面的夾緊面。壓爪通過鉸鏈 1 與氣 缸的耳環(huán)相連，通過鉸鏈 2 與連接板相連。氣缸通過鉸鏈 3 與連接板相連。如圖:2.2-2
焊接夾具 圖2.2-2
當(dāng)夾緊松開時(shí)，壓爪及 NC 塊 2 通過氣缸的力作用，繞著鉸鏈 2 的中心沿 著弧線旋轉(zhuǎn)。當(dāng)夾緊時(shí)，壓爪及 NC 塊 2 通過氣缸的力作用，繞著鉸鏈 2 的中心 沿著圖示弧線向下旋轉(zhuǎn)，當(dāng)氣缸出力過大使 NC 塊 2 行程過大而壓壞工件時(shí)，限 位塊起著限位作用。 此處的氣缸選用 SMC 公司的 CK1B 系列耳環(huán)式氣缸。 對于鈑金件，要使焊接時(shí)能夠可靠壓緊，對于厚度>1.8mm 的鋼板，壓緊 力 F>50kg；對于厚度<1.8mm 的鋼板，壓緊力 F>30kg。根據(jù)杠桿原理計(jì)算可得 出壓爪不一超過 xxxmm。 這種夾緊方式能夠滿足以上四種基本要求。 （典型的夾緊機(jī)構(gòu) 氣缸選用 SMC 產(chǎn)品 CK1A 耳環(huán)式氣缸[7]。
6 .POST 數(shù)量及位置確定
連接板用螺栓固定在 L 支座上，L 支座用螺栓固定在 BASE 板上。一個(gè) L 支座就叫做一個(gè) POST。POST 的數(shù)量及位置取決于定位銷位置數(shù)量及 S 面的 以保證工件平衡穩(wěn)定， 所以 POST 位置數(shù)量。 一般的每隔 400mm 需設(shè)置一個(gè) S 面， 的數(shù)量也大致為每 400mm。但是 POST 的布置不能影響焊前放件，焊接操作和 焊后取件。
以下為本夾具的 POST 方案。根據(jù)以上各零件的定位信息，確定了 POST 的數(shù)量及位置。POST1 上固定兩個(gè)定位銷，POST2、POST3、POST5、POST6、 POST10 上均固定一對支撐夾緊。POST4 上固定兩對支撐夾緊塊和兩個(gè)定位銷。 POST7、POST8 上的 NC 塊為異形 NC 塊。POST9 上固定兩對支撐夾緊塊。 POST2 、POST3、POST4、POST5、POST6、POST7、POST8、POST9、POST10 上均帶有一個(gè) CK1 型的標(biāo)準(zhǔn)夾緊氣缸。POST11 上附有一個(gè) x 方向活動(dòng)定位銷， 此 POST 上有一個(gè) CQ2 系列的薄型氣缸和一個(gè) MGP 系列的帶導(dǎo)桿薄型氣缸。
為方便氣路分別控制不同的動(dòng)作，將 POST1、2、3、4、5、6、9、10 中的 POST11 中的 MGP 帶導(dǎo)桿氣缸為組 B 組， POST11 中 CQ2 夾緊氣缸確定為 A 組。 系列的薄型氣缸為 C 組。POST7 和 POST8 中的夾緊氣缸為 D 組。如圖圖2.2-3
車門POST 圖2.2-3
本設(shè)計(jì)是汽車前門左邊框焊接總成的自動(dòng)焊接裝置設(shè)計(jì) 所以只需要POST1 POST2 POST3 POST4 POST5 POST8 POST9
7. 緊固方案
本夾具典型的緊固方案如下圖所示。所有的緊固方式必須采用兩個(gè)銷釘和 若干螺栓緊固的方式。有兩個(gè)銷釘孔，兩個(gè)零件的銷釘孔中插入銷釘實(shí)現(xiàn)定位， 定位后再用螺栓緊固。在兩個(gè)被緊固的零件之間必須加一墊片，以保證后期的可 調(diào)節(jié)能力，墊片的厚度為 5mm。緊固件要求為高強(qiáng)度內(nèi)六角螺絲，性能等級為 8.8 級。L 支座的與 BASE 板之間的緊固采用 M12X25 的內(nèi)六角螺絲；連接板與 L 支座之間的緊固采用 M10X35 的內(nèi)六角螺栓（GB？） ；NC 塊與壓爪和連接板 之間的緊固采用 M8X40 的內(nèi)六角螺絲。銷釘必須是是新的帶有螺紋的孔，以便 在需要時(shí)取出。如圖2.2-4:
定位銷 圖2.2-4
2.3本章小結(jié)
通過對車門焊接夾具的了解,掌握夾具的作用,掌握焊接夾具的特點(diǎn)和要求,確定基本定位方案.
第三章 汽車車門的三維夾具設(shè)計(jì)
本文將闡述利用CATIA三維軟件進(jìn)行裝焊夾具的設(shè)計(jì)
3.1主要結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)說明
3.1 .1 BASE 部分
1）BASE 板 BASE 板的形狀大致與車門形狀相似， BASE 板的大小要超過零件大小， 這樣在工作的時(shí)候可以防止車門零件被磕碰。BASE 板采用材質(zhì)為 Q235-A。 BASE 板上鉆有三個(gè)基準(zhǔn)孔。在制造時(shí)選用如圖示的右下角的基準(zhǔn)孔為基準(zhǔn)。用 于安裝 L 制作的銷孔與基準(zhǔn)孔的公差為±0.05，同個(gè) L 座下的銷孔公差為± 0.02。BASE 板兩個(gè)表面的粗糙度為 3.2。BASE 板朝上的方向的平面度為 BASE 板與槽鋼支架焊接成型。 如圖 :3.1
2）槽鋼支架 槽鋼選用熱軋普通槽鋼，代號為 GB/T707 14b。槽鋼在兩個(gè)垂直方向呈網(wǎng)狀 搭接，槽鋼與 BASE 板通過焊接連接，焊后經(jīng)過退火處理以消除焊接應(yīng)力。
3）支撐 支撐底座焊接在槽鋼支架上。下方的支撐有不同直徑的圓鋼和螺母焊接而 成。
BASE板 圖 3.1
3.1.2 POST 部分
POST1 上只設(shè)有兩個(gè)定位銷，定位銷固定在銷座上，固定方式為擋銷限 位。銷座通過螺栓和墊片與適配塊連接。適配塊通過螺栓和墊片與連接板連接。 由于連個(gè)墊片垂直，所以定位銷具有雙向調(diào)節(jié)的能力。
（1）定位銷 A
一般的，定位銷定位處的直徑 D=孔的最大實(shí)體尺寸-0.2mm，定位銷的公 差為 0/-0.10。 定位銷采用的材料為 20Cr， 要求滲碳處理， 滲碳深度為 0.8~1.2mm； 淬火處理至 HRC58~62，銷子的銳邊需倒鈍，定位銷做表面氧化處理。
定位銷 A 作為皮帶內(nèi)側(cè)加強(qiáng)件的主定位銷和窗框加強(qiáng)件的副定位銷。由于 窗框加強(qiáng)件副定位孔的直徑為 8.1mm，皮帶內(nèi)側(cè)加強(qiáng)件主定位孔的半徑為 10.1mm，最底層的車門內(nèi)板上的孔為一過孔直徑為 12mm，三個(gè)孔的中心在同 一直線上，該直線與 y 軸平行。由下至上，三層板的厚度分別為 0.7mm，1.2mm， 1mm，且該處窗框加強(qiáng)件與皮帶內(nèi)側(cè)加強(qiáng)版之間的距離為 0.78mm。故定位銷 A 可設(shè)計(jì)為臺(tái)階銷，臺(tái)階的下級作為皮帶內(nèi)側(cè)加強(qiáng)件的主定位銷，臺(tái)階的上級作為 窗框加強(qiáng)件的副定位銷。其定位方式如圖 xx 所示。
（2）定位銷 B，定位銷 B 作為作為車門內(nèi)板的主定位銷。其直徑為孔直徑最 大實(shí)體尺寸-0.2mm，公差為 0/-0.1mm。。
（3）銷座 銷座用于固定定位銷，由于定位銷下部有一錐度，當(dāng)一個(gè)銷釘卡住定位銷 的錐面時(shí)，將定位銷限位。銷座上有銷釘孔和螺紋孔，可以固定在適配塊上。
（4）墊片 墊片為本夾具的通用規(guī)格。墊片起調(diào)節(jié)作用，其基本形式為 3 個(gè)相同大小 的孔，孔的直徑為 9.5mm，比螺紋孔和銷釘孔直徑大。墊片厚度為 5mm。墊片 材料為 Q235-A，表面磨光氧化處理。
（5）適配塊 適配塊用于固定銷座。并且在兩個(gè)方向上設(shè)有銷釘孔和螺紋孔，這樣可以在 兩個(gè)方向燒傷安裝墊片，以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的雙向調(diào)節(jié)能力。適配塊的材料為 Q235-A
（6）連接板 連接板用于固定適配塊。連接板固定在 L 支座上。連接板上設(shè)有一組用于與 L 支座裝配的螺紋孔與銷釘孔，其基本形式為兩個(gè)銷釘孔用于定位，四個(gè)螺紋孔 用于緊固。兩個(gè)銷釘孔之間的公差為±0.02。連接板采用的材料為 Q235-A，表 面磨光氧化處理。
（7）L 支座 L 支座鑄造而成，其材料為 ZG20-35。鑄造制作要承受較大的力，所以采用加 強(qiáng)肋的形式。鑄造后需機(jī)加，用于連接的表面粗糙度為 1.6。相對表面的垂直度 要求為 0.03。其總高度有 425、405mm、330、300mm、250mm、205mm 六種規(guī)格， 不同規(guī)格的 L 支座僅有數(shù)值方向上的高度尺寸及加強(qiáng)筋的高度尺寸不同， 其余均 為相同尺寸。高度為 330mm 的 L 支座的外形尺寸及技術(shù)要求見附圖 xx。
POST2 POST2 擁有一對支撐壓緊。POST2 的墊片采用同 POST1 的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。L 支座基 本形式與 POST1 中的 L 支座一樣，其總體高度為 250mm。
NC 塊 1。 NC 塊基本形狀為 L 型，NC 塊應(yīng)盡量避免異形。NC 塊的材料為 Q235-A。NC 塊 1 的作用是夾緊片件，故要求夾緊面的形狀精度較高，夾緊面與 NC 塊的主體面 存在一定角度。具體的外形尺寸及技術(shù)要求見附圖 xx。
NC 塊 2 NC 塊 2 作為起支撐作用，故其支撐面的形狀精度也較高，支撐面與 NC 塊的 主體面存在一定角度。具體的外形尺寸及技術(shù)要求見附圖 xx。
限位塊公，限位塊母 限位塊起限位作用，限位塊公用螺栓緊固在壓爪上，限位塊母用螺栓緊固在 連接板上。當(dāng)壓爪向下壓時(shí)，限位塊公作用在限位塊母上，從而防止氣缸行程過 大而壓壞零件。限位塊的外形尺寸及技術(shù)要求見附圖 xx。
壓爪臂。 壓爪臂由一個(gè)臂塊和側(cè)邊兩個(gè)小件組成。 臂塊末端用于連接氣缸末端的耳環(huán)， 組成鉸鏈。側(cè)邊兩小件與連接塊連接組成另外一個(gè)鉸鏈。側(cè)邊見與臂塊采用焊接 的方式連接在一起。焊縫高度為 5，焊后應(yīng)打磨使焊縫光滑，焊后需失效消除應(yīng) 力。連接板的外形尺寸及技術(shù)要求。
連接板 連接板的外形尺寸及技術(shù)要求見附圖 xx。
POST3 POST3 設(shè)有一對支撐壓緊機(jī)構(gòu)。其 L 支座選用 205mm 的規(guī)格。連接板的外形 尺寸及技術(shù)要求見附圖 xx。
POST4 考慮到兩個(gè) S 面較近，在 POST4 上布置兩對支撐壓緊，NC 塊為異形，壓爪臂 為異形。POST4 上有兩個(gè)定位銷，連接板為異形。墊片、適配塊與之前所用的型 號一致。
定位銷 定位銷 C 同定位銷 A 一樣，由于該銷所處的環(huán)境與定位銷 A 完全一樣的，設(shè) 計(jì)為臺(tái)階銷形式， 其零件圖見定位銷 A 的零件圖。 定位銷 D 作為內(nèi)板的副定位銷， 由于腰形孔的直徑為 20mm，故其形狀與定位銷 B 一樣，其零件圖件定位銷 B 的 零件圖。
L 塊。 L 塊用于固定 NC 塊，這樣使 NC 塊具有了 Z 軸方向的調(diào)節(jié)能力。L 塊緊固在連 接板上，其緊固原理仍為兩個(gè)定位銷定位和一顆螺母緊固。
NC 塊 共有 4 個(gè) NC 塊。NC 塊 1,3 用于支撐，NC 塊 2,4 用于夾緊。其中 NC 塊 3 為異形 NC 塊。四個(gè) NC 塊的外形尺寸及技術(shù)要求。
連接板 連接板為異形連接板。由兩片型板焊接之后進(jìn)行機(jī)加。其外形尺寸及技術(shù)要 求。
壓爪臂 壓爪臂為異形。由兩片型板焊接之后進(jìn)行機(jī)加。其外形尺寸及技術(shù)要求見。
POST5 POST5 上設(shè)有一對支撐夾緊。 限位塊、 墊片為通用規(guī)格。 支座高度為 425mm。 L 連接板規(guī)格與 POST3 一致。 NC 塊、壓爪臂的外形尺寸及技術(shù)要求見。
POST8 上有兩對支撐壓緊。由于此處有兩對支撐夾緊，且空間位置相對狹 窄，所以可以將支撐塊可以設(shè)計(jì)為兩個(gè)支撐面的形式。這種異形的支撐塊為平板 線切割到所需形狀后焊接而成。夾緊塊也有一個(gè)為異形。在上臂設(shè)有兩個(gè)壓緊 NC 塊。連接板與 POST7 一致。L 支座高度為 405mm。墊片、限位塊為通用規(guī) 格。NC 塊及壓爪臂的形狀尺寸及技術(shù)要求見。
POST9 上有兩對支撐夾緊。L 支座的高度為 330mm。由于此處壓爪臂叫長， 因此制造時(shí)需保證零件的額強(qiáng)度、剛度。淬火處理之 HRC60。NC 塊、壓爪臂及 連接板的外形尺寸及技術(shù)要求
3.2 焊接夾具典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
焊裝夾具常見的結(jié)構(gòu)包括定位元件和夾緊元件.夾具常用定位方式有孔,型面定位兩種,夾緊機(jī)構(gòu)有手動(dòng),氣動(dòng)兩種夾緊方式,氣動(dòng)夾緊具有手動(dòng)所沒有的許多優(yōu)點(diǎn)所以在這里我們將采用氣動(dòng)夾緊方式.
圖3-2展示的焊接夾具的典型結(jié)構(gòu)由如下幾部分組成:支承座是整個(gè)夾具的基礎(chǔ),起支撐,定位作用,上下限位塊限位作用,?防止夾具在夾緊時(shí)由于操作失誤將工件打壞,壓緊塊和支撐塊同時(shí)使用,起型面定位作用,定位銷主要用來進(jìn)行孔定位,過渡板是支承座和其他部分的過渡,一般所有的定位元件和夾緊元件都安裝在過渡板上,調(diào)整墊一般厚度在3-5MM之間,用來精密調(diào)整在該方向上的距離,過渡快在這里用來連接定位銷,加上調(diào)整墊的作用,保證定位銷至少在2個(gè)定位方向上可以精密調(diào)整距離.壓緊臂與上限位塊和壓緊塊連接,在汽缸的帶動(dòng)下,往復(fù)運(yùn)動(dòng).圖3-2不但直觀的展現(xiàn)了夾具各組成元件的結(jié)構(gòu),而且清晰的表明了各元件之間的連接方式和相對位置.由于實(shí)際工件的曲面造型復(fù)雜,因此這里的典型結(jié)構(gòu)不是實(shí)際設(shè)計(jì)的夾具,而是對夾具各組成元件的結(jié)構(gòu)和連接方式的說明.夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合實(shí)際工件的特點(diǎn),元件的結(jié)構(gòu)和連接方式的設(shè)計(jì)應(yīng)該以圖3-2士的典型結(jié)構(gòu)為參照
夾緊裝置1 圖 :3.2
夾緊裝置2 圖 :3.3
3.3本章小結(jié)
利用CATIA三維軟件進(jìn)行裝焊夾具的設(shè)計(jì),對主要夾具各零件的作用詳細(xì)闡述。對典型夾具設(shè)進(jìn)行計(jì)
第四章 工作站的生產(chǎn)能力分析
根據(jù)以上工藝分析及工藝流程安排，機(jī)器人MAG 焊接工作站采用1個(gè)工位，完成3個(gè)工序焊接。
4.1 生產(chǎn)節(jié)拍：
計(jì)算依據(jù)如下:
焊縫總長以資料求得。
機(jī)器人焊接時(shí)焊接速度300mm/min，機(jī)器人起.收弧時(shí)間為1.5秒，跳轉(zhuǎn)時(shí)間 為2秒。
設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率85%。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率考慮了系統(tǒng)維護(hù)、維修、更換氣體、焊絲、更換鎢極等因素。
每年工作251天,設(shè)備利用率按85％計(jì)算。
人工裝卸件時(shí)間37s/件。氣缸翻轉(zhuǎn)時(shí)間5S,工位的位置變換時(shí)間15s/次（含機(jī)器人空跑換位）。變位時(shí)間：60°/3秒。
生產(chǎn)能力計(jì)算如下：
4.1.1 1#夾具
工序P11 工序P12 工序P13
焊縫總長 60 mm
焊縫段數(shù) 4
總焊接時(shí)間7.5s～12s
總跳轉(zhuǎn)時(shí)間（含起.收?。?20s
變位時(shí)間 5s
工位變換時(shí)間 10s
裝卸件時(shí)間：35s
生產(chǎn)節(jié)拍 77.5～89.5s
4.1.2 2#夾具
工序P21 工序P22 工序P23
焊縫總長 75 mm
焊縫段數(shù) 6
總焊接時(shí)間9.4s～15s
總跳轉(zhuǎn)時(shí)間（含起.收弧） 30s
變位時(shí)間 10s
工位換位時(shí)間 10s
裝卸件時(shí)間：40s
生產(chǎn)節(jié)拍 99.4～105.4s
4.1.3 3#夾具：
工序P31 工序P32 工序P33
焊縫總長 132 mm
焊縫段數(shù) 8
總焊接時(shí)間 16.5～26.4s
總跳轉(zhuǎn)時(shí)間（含起.收?。?40s
變位時(shí)間 15s
工位換位時(shí)間 10s
裝卸件時(shí)間：40s
生產(chǎn)節(jié)拍 131.4s～121.5s
4.2 對車門三維夾緊設(shè)計(jì)的重要零部件進(jìn)行分析和強(qiáng)度校核
首先我們根據(jù)前面的材料的強(qiáng)度極限來確定內(nèi)板所能承受的最大載荷,已知材料為08AL的鋼板由實(shí)用鋼鐵材料手冊查的它的強(qiáng)度=217-440Mpa.根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算公式[9]公式4-1:
FN=[]A （4-1）
在這里我們選用JQGB系列活塞式汽缸,通過08AL的強(qiáng)度極限來確定汽缸的缸徑,因?yàn)榱慵膴A緊力的目的是為了保證工件定位精度,所以在保證工件夾緊的狀態(tài)下就可以進(jìn)行焊接,通過向?qū)熀凸こ處煹牧私庠撌芰Σ捎?00N的力就能夾緊,所以下面根據(jù)夾緊機(jī)構(gòu)的原動(dòng)力計(jì)算公式求得夾緊機(jī)構(gòu)的原動(dòng)力:
式中: ----除鉸鏈外機(jī)構(gòu)的效率取0.85-0.95
Fj ----工件所需的夾緊力(N)
L2----為伸出壓桿長(M)
L1----活動(dòng)桿長(M)
圖 4.1
我們根據(jù)所求的夾緊機(jī)構(gòu)原動(dòng)力來確定汽缸的缸徑D公式:
汽缸拉力F2:
式中: ----汽缸的機(jī)械效率,可以忽略不計(jì)
P----大氣壓力Pa 一般工廠供壓為5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.003360.098mpa=0.1mpa
D----汽缸內(nèi)徑(M)
d-----汽缸桿的直徑(M)
圖 4.2
圖 4.3
其中C1表示壓緊狀態(tài)時(shí)活塞桿頂點(diǎn)的位置,C2表示打開狀態(tài)時(shí)活塞桿頂點(diǎn)的位置,A代表銷軸,是壓緊臂的旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn),B代表汽缸的安裝支點(diǎn),是汽缸運(yùn)動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn).活塞桿帶動(dòng)壓緊臂繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)汽缸繞B點(diǎn)擺動(dòng),因此該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖為---擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),AC2B表示汽缸打開時(shí)的狀態(tài),其中BC2的長度由汽缸的外形尺寸決定,為一固定值, .AC1B表示汽缸壓緊時(shí)的狀態(tài),由于壓緊臂繞A點(diǎn)做轉(zhuǎn)動(dòng),因此AC1=AC2,其實(shí)際大小由壓緊臂的設(shè)計(jì)尺寸決定,BC1的值由汽缸的伸出形成決定,假設(shè)汽缸伸出行程為60,則,此時(shí)的值越大.
考慮到由于還要克服一定的機(jī)械摩擦阻力,由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查的該汽缸尺寸為5080mm
下面我們對該夾緊裝置的壓緊臂進(jìn)行強(qiáng)度的校核:
該結(jié)構(gòu)鋼為Q235 材料:
夾緊裝置的壓緊臂 圖 4.4
該圖可以簡化為外伸梁,它的彎曲強(qiáng)度條件是梁內(nèi)截面上最大彎曲應(yīng)力是否超過材料的許用應(yīng)力[]
式中 M----梁危險(xiǎn)截面處的彎矩
WZ---危險(xiǎn)截面的抗彎截面系數(shù)
---材料的許用應(yīng)力
與Q235的強(qiáng)度相比所以滿足其強(qiáng)度條件
我們對驅(qū)動(dòng)四個(gè)夾緊臂的汽缸進(jìn)行選擇,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知道每個(gè)夾緊點(diǎn)200N的力就能滿足工件的定位夾緊,那么通過夾緊臂輸出力就應(yīng)該為800N,那么根據(jù)力夾緊機(jī)構(gòu)的原動(dòng)力計(jì)算公式求得夾緊機(jī)構(gòu)的原動(dòng)力:
式中: ---除鉸鏈外機(jī)構(gòu)的效率取0.85—0.95
FJ----工件所需的夾緊力(N)
L2----為伸出壓桿長(M)
L1----活動(dòng)桿長(M)
我們根據(jù)所求的夾緊機(jī)構(gòu)原動(dòng)力來確定汽缸的缸徑D:
通過機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查的汽缸的內(nèi)徑趨于100mm,所以確定汽缸尺寸為100mm
汽缸拉力F2
式中: ----汽缸的機(jī)械效率,可以忽略不計(jì)
P----大氣壓強(qiáng)pa, 一般工廠供壓為5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
D----汽缸內(nèi)徑(M)
d-----汽缸桿的直徑(M)
由三維模型的建立和仿真測量求得該汽缸的伸出行程為70mm的情況下不干涉工件的裝卸,那么由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊我們查的汽缸100*100mm
其余零部件經(jīng)過與前一夾緊機(jī)構(gòu)同樣的校核證明,強(qiáng)度都滿足設(shè)計(jì)的要求
我們通過CATIA三維軟件對這部分進(jìn)行在整體的質(zhì)量屬性分析及對整體進(jìn)行檢查全局干涉,結(jié)果顯示各零件的體積和表面面積主慣性力矩等方面參數(shù),能力制造和制定工藝制定做出很好的參照參數(shù).
結(jié)論;通過對這部分進(jìn)行計(jì)算機(jī)三維的運(yùn)動(dòng)仿真對這部分夾緊機(jī)構(gòu)全局干涉檢查,結(jié)果表明與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)相比,利用PRO/E軟件所提供的虛擬裝配功能,不通過實(shí)際生產(chǎn)調(diào)試就可在設(shè)計(jì)過程中檢測出零件存在的問題.如 當(dāng)連接板和支座的兩對銷控間存在很小偏差時(shí),用PRO/E裝配會(huì)自動(dòng)提示約束錯(cuò)誤信息.特別是PRO/E可通過改變汽缸的裝配約束狀態(tài)模擬旋轉(zhuǎn)臂的打開過程,從而快捷的檢測出是否存在干涉,上下料是否順暢等問題,克服了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)產(chǎn)品報(bào)廢率高,生產(chǎn)周期較長等缺點(diǎn).
4.3工藝要求
機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是為了能夠更快更好的制造出機(jī)械產(chǎn)品，工藝要求就是機(jī)械制造的中非常重 要的組成部分。本節(jié)將在上節(jié)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的分析本研究中的工藝要求。 材料方面：支撐座的材料一般為鑄鐵；銷的材料為 40Cr，壓緊塊和支撐塊等定位零件用 45 號鋼； 其他元件一般是用 Q235－A；調(diào)整墊厚度為 3mm，其他元件厚度一般為 16mm 或 20mm，優(yōu)先 使用 16mm。元件制作工藝方面：壓緊塊與支撐塊中定位面的表面粗糙度為 1.6，銷孔的表面粗糙 度為 1.6，其他平面的表面粗糙度一般為 3.2，非加工面的表面粗糙度為 6.3；元件的定位面要經(jīng) 過調(diào)質(zhì) HRC30-35、銳邊倒鈍和表面氧化處理；一般元件只需經(jīng)過銳邊倒鈍和表面氧化處理；螺 紋孔與螺紋孔，螺紋孔與銷孔之間的中心距尺寸公差為±0.2mm，銷孔與基準(zhǔn)面之間的尺寸公差 為±0.05mm，銷孔與銷孔之間的中心距尺寸公差為±0.02mm，銷孔的尺寸公差為 H7。焊接工藝 要求：焊縫高度為 5mm,焊縫總長度不小于焊接總長度的一半；焊縫平整光滑，不允許有夾渣、 氣孔等焊接缺陷,焊后必須經(jīng)過實(shí)效處理。
4.4 本章小結(jié)
詳細(xì)計(jì)算出三個(gè)焊接工作臺(tái)的每一個(gè)生產(chǎn)節(jié)拍, 對車門三維夾緊設(shè)計(jì)的重要零部件進(jìn)行分析和強(qiáng)度校核
結(jié) 論
本設(shè)計(jì)首先分析了汽車駕駛室的特點(diǎn)，指出了焊裝夾具在汽車整車生產(chǎn)中的重要地位，然后 對其裝焊夾具進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究，指出了裝焊夾具的特點(diǎn)為：設(shè)計(jì)復(fù)雜、過定位的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、采 用氣動(dòng)夾緊裝置、應(yīng)克服元件間的干涉干擾問題、專用性強(qiáng)。因此，裝焊夾具的設(shè)計(jì)必須具有正 確的工藝保證和合理的設(shè)計(jì)程序。裝焊夾具設(shè)計(jì)的最終目的是為了焊接，所以，本文對焊接技術(shù) 進(jìn)行了研究，重點(diǎn)對點(diǎn)焊在白車身焊接領(lǐng)域應(yīng)用范圍最廣泛的焊接技術(shù)進(jìn)行了研究分析。 本設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)路線為通過 Pro/E 三位軟件直接對焊接夾具進(jìn)行建模，在建模的過程中對不符 合的要求的零部件及時(shí)的進(jìn)行更改。并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和整體的干涉校核。 基于 Pro/E 的三維模擬設(shè)計(jì)以其生產(chǎn)成本低、設(shè)計(jì)周期短、產(chǎn)品報(bào)廢率低等經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢逐步取代了 傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì), 成為焊裝夾具設(shè)計(jì)的潮流。 Pro/E 軟件提供了二維軟件無法實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量 分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析、產(chǎn)品受力與受熱分析等功能, 為焊裝夾具設(shè)計(jì)向虛擬化設(shè)計(jì)、無圖紙 化管理發(fā)展提供了條件。
工裝設(shè)計(jì)的質(zhì)量對生產(chǎn)效率、加工成本、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)安全等有直接影 響，為此，設(shè)計(jì)焊接工裝時(shí)必須考慮實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和藝術(shù)性等。 在夾具設(shè)計(jì)和制造過程中，普遍存在尺寸鏈為題。在把零件組裝成裝配體的 過程中， 也就是將零件上有關(guān)尺寸進(jìn)行組合和積累。 由于零件尺寸存在制造誤差， 因此裝配時(shí)也就會(huì)有誤差的綜合和積累。 積累后形成的總誤差將會(huì)影響機(jī)器的工 作性能和質(zhì)量。這就形成了零件的尺寸誤差和綜合誤差之間的相互影響關(guān)系。因 此合理地確定零件的尺寸和形位公差顯得尤為重要。
參考文獻(xiàn)
[1] 韓根云. 汽車車身焊接夾具的設(shè)計(jì).鄭州日產(chǎn)汽車有限公司工藝處. 《新技術(shù)新工藝》 ·熱加 工技術(shù) 2001.8.33-34
[2] 張俊華，李春植，鄧早春. 汽車車身焊裝生產(chǎn)線和焊裝夾具簡介.煙臺(tái)大學(xué)機(jī)電汽車工程學(xué)院 煙臺(tái)富士沃森技術(shù)有限公司 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 2007.1.176 .51-53
[3] 游海 . 汽車車身夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、調(diào)試及發(fā)展 .洛陽：一拖（洛陽）福萊格車身有限公司. 機(jī) 械工程師,2007.7.68-69
[4] 徐禮鋒 .淺議汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院.職業(yè)圈, 2007.2.132-134
[5] 朱三賤 .汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)淺析 . 昌河科技 ,2007.3 .22-28
[6] 陳煥明. 焊接工裝設(shè)計(jì). 北京：航空工業(yè)出版社 ,2006.8
[7] 魯力維 ,何可敬. 國內(nèi)外汽車焊裝線兩種設(shè)計(jì)實(shí)例的對比分析. 華中理工大學(xué). 汽車技 術(shù) ,1999.11.35-37
[8] 王元?jiǎng)? 張鵬,徐華平. 基于 UG 的汽車車身焊裝夾具的三維模擬設(shè)計(jì). 華中科技大學(xué).材 料·工藝·設(shè)備 ,2007.6 .36-38
[9] 范欽珊主編.材料力學(xué). 北京：清華大學(xué)出版社，2004.9
[10] 蔡乾煌,莊茁.工程力學(xué)精要與典型例題講解. 北京：清華大學(xué)出版社，2005.10
[11] 唐劍兵,張歡,關(guān)文勇.機(jī)械基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 重慶：重慶大學(xué)出版社，2006.2
[12] 朱華東,呂超.實(shí)用鋼鐵材料手冊.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006
[13] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四版第 5 卷. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1
[14] 詹友剛. Pro/ENGINEER 中文野火版 3.0 快速入門教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.9
[15] 詹友剛. Pro/ENGINEER 中文野火版 3.0 高級應(yīng)用教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.10
[16] 趙顯陽. 白車身焊裝夾具的設(shè)計(jì)及點(diǎn)焊機(jī)器人的焊接仿真. 成都：電子科技大學(xué)，2007，6
[17] 熊曉萍. 汽車車身焊接夾具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)淺析. 現(xiàn)代制造工程,2005 第 1 期
[18] 劉加光. 汽車焊裝夾具中定位尺寸的計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算. 機(jī)械制造, 42 卷, 第 475 期
[19] 吳宗澤，羅圣國主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊，第二版，高等教育出版社，1998，12.
[20] 王積偉等主編.液壓與氣壓傳動(dòng)，第二版，機(jī)械工業(yè)出版社，1999，10.
[21] RandyC.Brost, RalphR.Peters . Automatic Design of 3-d Fixtures and Assembly Pallets. Inssued by Sandia National Laboratories, operated for the United states Department of Energy by Sandia Corporation, FEB 11 1997
致 謝
四年的讀書生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻(xiàn)給一位平凡的人，我的導(dǎo)師。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點(diǎn)撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常常讓我有“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”。
感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！
同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。
最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。
附 錄A
一、 創(chuàng)建焊接程序[焊縫的示教]。
焊接機(jī)器人程序編輯
1、 打開控制柜上的電源開關(guān)在“ON”狀態(tài)。
2、 將運(yùn)作模式調(diào)到“TEACH”→“示教模式下”
1.進(jìn)入程序編輯狀態(tài)：
1.1.先在主菜單上選擇[程序]一覽并打開；
1.2.在[程序]的主菜單中選擇[新建程序]
1.3.顯示新建程序畫面后按[選擇]鍵
1.4.顯示字符畫面后輸入程序名現(xiàn)以“TEST”為新建程序名舉例說明；
1.5.把光標(biāo)移到字母“T”、“E”“S”、“T”上按[選擇]鍵選中各個(gè)字母；
1.6.按[回車]鍵進(jìn)行登錄；
1.7.把光標(biāo)移到“執(zhí)行”上并確認(rèn)后，程序“TEST”被登錄，并且屏幕畫面上顯示該程序的初始 狀態(tài)“NOPCEOO”、“ENDCOOL”
1.8.編輯機(jī)器人要走的軌跡（以機(jī)器人焊接直線焊縫為例）；
2.把機(jī)器人移動(dòng)到離安全位置，周邊環(huán)境便于作業(yè)的位置，輸入程序（001）；
2.1. 握住安全電源開關(guān)，接通伺服電源機(jī)器人進(jìn)入可動(dòng)作狀態(tài)；
2.2.用軸操作鍵將機(jī)器人移動(dòng)到開始位置 （開始位置電影攝制在安全病史和作業(yè)準(zhǔn)備位置） ；
2.3.按[插補(bǔ)方式]鍵，把插補(bǔ)方式定為關(guān)節(jié)插補(bǔ)，輸入緩沖顯示行中顯示關(guān)節(jié)插補(bǔ)命令，‘M OVJ“→”“MOVJ,,VJ=0.78”
2.4.光標(biāo)放在“00000”處，按[選擇]鍵；
2.5.把光標(biāo)移動(dòng)到右邊的速度“VJ=**”上，按[轉(zhuǎn)換]鍵+光標(biāo)“上下”鍵，設(shè)定再現(xiàn)速度，若設(shè)定 速度為 50%時(shí)，則畫面顯示“→MOUVJ VJ=50%”,也可以把光標(biāo)移到右邊的速度，‘VJ=***' 上按[選擇]鍵后，可以直接在畫面上輸入要設(shè)定的速度，然后按[回車]鍵確認(rèn)。
2.6.按[回車]鍵，輸入程序點(diǎn)（即行號 0001）
3.決定機(jī)器人的作業(yè)姿態(tài)（作業(yè)開始位置的附近）
3.1.用軸操作鍵，使機(jī)器人姿態(tài)成為作業(yè)姿態(tài)，然后移到相應(yīng)的位置；
3.2.按[回車]鍵，輸入程序點(diǎn) 2（0002）；
3.3.保持程序點(diǎn) 2 的姿態(tài)不變，移向作業(yè)開始位置；
3.3.1.保持程序點(diǎn) 2 的姿態(tài)不便，按[坐標(biāo)]鍵，設(shè)定機(jī)器人坐標(biāo)為直角坐標(biāo)系，用軸操作鍵 把機(jī)器人移到作業(yè)開始的位置（在移動(dòng)前可以按手動(dòng)速度[高][低]鍵選擇焊槍在示教中移動(dòng) 的速度）；
3.3.2.光標(biāo)在行號 0002 處按[選擇]鍵
3.3.3.把光標(biāo)移動(dòng)到右邊的速度，VJ=***上按[轉(zhuǎn)換]+光標(biāo)”上下鍵，設(shè)定再現(xiàn)速度，直到設(shè)定 的速度為所需速度（也可用光標(biāo)移到速度 VJ=***上，按[選擇]鍵后，輸入需要的速度值，按 [回車]鍵確認(rèn)即可）；
3.3.4.按[回車]鍵，輸入程序點(diǎn) 3（行號 0003）；
3.3.4.1.把光標(biāo)移動(dòng)到“0003”上，按[引弧]鍵+[回車]鍵，輸入“引弧”指令（行 0004）（“引弧” 為“ARCON”）
3.3.4.2.把光標(biāo)移動(dòng)到行號 0003 上按[引弧]鍵， 在緩沖顯示區(qū)顯示出“ARCON’”指令以及引 弧時(shí)的條件；
3.3.4.3.對引弧指令中的附加引弧條件根據(jù)焊接工件的實(shí)際情況進(jìn)行修改； 3.3.4.4.按[回車]鍵輸入“引弧”指令（行號 0004）；
3.3.4.5.指定作業(yè)點(diǎn)位置（作業(yè)結(jié)束位置）
3.3.4.6.用軸操作鍵把機(jī)器人移到焊接作業(yè)結(jié)束位置從作業(yè)開始位置到結(jié)束位置不必精確沿 焊縫運(yùn)動(dòng)，為防止不碰撞工件移動(dòng)軌跡可遠(yuǎn)離工件；
3.3.4.7.按[插補(bǔ)方式]鍵， 插補(bǔ)方式設(shè)定為直線插補(bǔ) （MOVL)亦可把光標(biāo)放在“MOVJ”上， 按[選 擇]鍵，然后按[轉(zhuǎn)換]+光標(biāo)上下鍵可以調(diào)整選擇插補(bǔ)方式，然后按[回車]鍵；
3.3.4.8.光標(biāo)在行號 0004 上按[選擇]鍵；
3.3.4.9.把光標(biāo)移到右邊速度“V=***”上，按[轉(zhuǎn)換]+光標(biāo)上下鍵設(shè)定速度； 3.3.4.10.按[回車]鍵，輸入程序點(diǎn) 4（行號 0005）； 3.4.按[收弧]鍵輸入（收弧命令為“ARCOF”）
3.5.把機(jī)器人移到不碰撞工件和夾具的位置；
3.5.1.按手動(dòng)速度[高]鍵，設(shè)定為高速（手動(dòng)速度[高]鍵只是顯示示教時(shí)的速度，再現(xiàn)中以定 義的速度運(yùn)行）；
3.5.2.用軸操作鍵把機(jī)器人移到不碰撞夾具的位置；
3.5.3.按[插補(bǔ)方式]鍵，設(shè)定插補(bǔ)方式為關(guān)節(jié)插補(bǔ)（MOVJ）；
3.5.4.光標(biāo)在行號 0006 上，按[選擇]鍵→MOVJ VJ=15；
3.5.5.把光標(biāo)移到右邊的速度 VJ=15 上，按[轉(zhuǎn)換]+上下鍵，設(shè)定速度（也可按[選擇]鍵后， 直接輸入要設(shè)定的速度，再按[回車]鍵登錄速度；
3.5.6.按[回車]鍵，輸入程序點(diǎn)（行 0007）
3.6.把機(jī)器人移到開始位置上；
3.6.1 把光標(biāo)返回到 0001 上，按[前進(jìn)]鍵把機(jī)器人移動(dòng)到程序點(diǎn) 1 上；
3.6.2.再把光標(biāo)移到行號 0007 上，按[回車]鍵，輸入程序點(diǎn) 8（行 0008） 二、 確認(rèn)所設(shè)定的程序中的軌跡操作； 1、 把光標(biāo)移到程序點(diǎn) 0001 上； 2、 按手動(dòng)速度[高][低]鍵設(shè)定速度鍵； 3、 按[前進(jìn)]鍵，通過機(jī)器人動(dòng)作確認(rèn)各程序點(diǎn)，每按一次[前進(jìn)]鍵機(jī)器人移動(dòng)到一個(gè)程 序點(diǎn)； 4、 亦可把光標(biāo)移到程序點(diǎn)行 0001 上