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轿车前门内板焊装夹具设计【12张CAD图纸】【优秀】

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关键词：: 轿车前门内板焊装夹具设计 cad图纸

资源描述：

轿车前门内板焊装夹具设计

52页 25000字数+说明书+任务书+开题报告+12张CAD图纸【详情如下】

L型板.dwg

任务书.doc

基板.dwg

夹具装配图.dwg

夹紧机构.dwg

安装板.dwg

设计图纸12张.dwg

评分表.doc

车门内板.dwg

轿车前门内板焊装夹具设计开题报告.doc

轿车前门内板焊装夹具设计说明书.doc

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连接板.dwg

门窗加强板.dwg

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QQ截图20150125175209.gif

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夹具装配图.gif

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连接板.gif

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摘要

　　焊装是汽车制造的四大工艺之一，焊装生产系统的快速高效建造是汽车制造业快速响应市场需求的重要条件之一。夹具在汽车焊装线上占有相当大的比例，它的设计制造精度和进度直接影响汽车的制造精度和生产周期。

　　以车门为例，车门内板的焊装质量更直接地影响整个车身的装配精度，这只能用合格的焊装夹具来解决。针对轿车前车门内板焊装夹具的设计任务书，研究了车门的结构和装配特点，制定了焊装生产系统的工艺流程。根据汽车焊装夹具的设计原理及焊装精度控制方法，系统的进行了轿车前门内板焊装夹具的设计。通过对车门内板焊装工艺的分析，设计了基板、安装板、连接板、定位元件、夹紧机构、旋转机构，合理的选配了气缸、L型板、圆柱销与菱形销。利用零件本身冲压出来的凸台和凹坑进行定位，气动夹紧机构进行夹紧，完成了门窗加强板、防撞杆、车门内板三个件焊装夹具的总体设计。

关键词：车门内板；焊装夹具；连接板；夹紧机构；防撞杆

ABSTRACT

　　Welding assembly is one of the four techniques used by automotive manufacturing industry. Effective and rapid development of its production system means one of important conditions for the industry’s quick satisfaction to market demand. Clamps are extensively used in the welding assembly, its precision and progress can directly affect automotive manufacturing precision and production period.

　　The door, for example, the welding quality of inner door panels directly affects the entire body’s assembly accuracy, which only can be resolved by qualified welding fixture. Based on the assignment of the design of automobile’s front door inner panel welding-installation, I researched the vehicle structure and assembly characteristics, and established welding-installation production system’s process. According to the principle of designing automobile and the method of controlling welding assembling accuracy , automobile’s front door inner panel welding-installation was systematically designed . After analyzing the welding process of door inner plate, designing substrate, install board ,connection board, positioning original, clamping institution , rotating mechanism, I choosed the appropriate cylinder、L board 、cylindrical pin and diamond pin. Positioned by pits and bosses on the parts stamped by their own and clamped by pneumatic clamping mechanism， the designs of welding assembling fixture of windows reinforcing plate、impact-proof stem、automobile inner door panel were completed.

Key Words：Inner Door ; Welding Fixture; Connection Board; Clamping Institution; Impact-Proof Stem

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1 目的及意义1

1.2 汽车制造业与车身制造的关系1

1.3 汽车焊装夹具在汽车车身制造中的发展2

1.4国内外汽车焊装夹具的发展现状3

1.5车门内板焊装夹具的技术要求及设计内容3

第2章汽车车身焊装技术4

2.1 白车身的概念4

2.2 车身尺寸偏差的形成5

2.3 车身焊装工艺设计6

2.3.1 流程图设计7

2.3.2 焊点描述8

2.3.3 焊钳的选型8

2.3.4焊装工艺卡8

2.3.5车身的工艺设计应该注意的一些问题9

2.4 车身焊装夹具的结构、定位及夹紧的特点9

2.4.1 车身焊装夹具的结构特点9

2.4.2 车身焊装夹具的定位特点9

2.4.3 车身焊装夹具的夹紧特点10

2.5 车身焊装夹具的精度控制及设计的模块化10

2.5.1 车身焊装夹具的精度控制10

2.5.2 车身焊装夹具设计的模块化11

2.6 本章小结11

第3章车门内板焊接设备12

3.1 电阻焊的分类12

3.1.1 点焊12

3.1.2 缝焊13

3.1.3 凸焊14

3.1.4 对焊14

3.2 电阻焊的优缺点14

3.2.1 电阻焊的优点14

3.2.2 电阻焊的缺点15

3.3 电阻焊对金属材料焊接性的要求15

3.3.1金属材料点焊、缝焊的特点15

3.3.2低碳钢的焊接16

3.4 电阻焊设备18

3.4.1 焊机的分类与要求18

3.4.2 点焊机19

3.4.3 移动式点焊机20

3.5 本章小结22

第4章轿车车门内板焊装工艺23

4.1 前车门结构及其装配过程23

4.1.1 前车门总成及其装配过程23

4.1.2前车门内板总成及其装配过程23

4.2 前车门内板的材料24

4.2.1 各汽车厂用钢板型号24

4.2.2 车门内板材料26

4.3 焊接接头的型式26

4.4 焊点的布置原则27

4.4.1 焊点的形状与尺寸27

4.4.2 点焊的基本要求27

4.4.3 焊点的布置28

4.4.4 点焊的顺序29

4.5 结构的开敞性29

4.6 精度的合理性29

4.7 本章小结30

第5章夹具的总体设计31

5.1 焊接夹具的分类及设计要求31

5.1.1 焊接夹具的分类31

5.1.2 焊接夹具的设计要求32

5.2 焊接夹具设计流程图32

5.3 定位夹紧元件的设计32

5.4 点焊钳的选择34

5.5主要零件设计说明36

5.5.1 夹紧单元（POST）36

5.5.2 L-型板36

5.5.3支撑板（连接板）36

5.5.4压头37

5.5.5夹紧块37

5.5.6调整垫片及限位板37

5.5.7定位销38

5.5.8基板38

5.5.9旋转机构39

5.6相关计算39

5.6.1压转臂张开角计算39

5.6.2气缸夹紧力计算40

5.7本章小结42

结论43

参考文献44

致谢46

附录47

第1章绪论

1.1 目的及意义

　　　汽车焊装夹具多用于焊接薄板，对于薄板冲压件，夹紧力作用点要作用在支承点上，只有对刚性很好的工件才允许作用在几个支承点所组成的平面内，以免夹紧力使工件弯曲或脱离定位基准。夹紧力主要用于保持工件装配的相对位置，克服工件的弹性变形，使其与定位支承或导电电极贴合，对于1.2mm厚度以下的钢板，贴合间隙不大于0.8mm，每个夹紧点的夹紧力一般在300-750N范围内；对于1.5-2.5mm之间的冲压件，贴合间隙不大于1.5mm,每个夹紧点的夹紧力在500-3000N范围内。因装夹是在焊装夹具上完成的，所以夹具在整个焊接流程中起着重要作用。在焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时。对具有多种车型的企业，如能科学地考虑共用或混合型夹具，还有利于建造混合型流水线，提高生产效率。汽车焊装夹具是对车身冲压零件进行装配焊接的专用工艺装置，是汽车制造过程中直接影响产量、质量的关键设备。合理的设计焊装夹具是保证焊接质量、提高劳动生产率、减轻工人劳动强度、降低车身制造成本的根本途径。汽车焊装夹具可以保证和提高汽车产品质量，提高劳动生产率，提高装焊自动化程度。因此汽车焊装夹具设计水平的提高成为一个提高汽车制造业水平的有效途径，受到国内外汽车行业的的广泛关注。保证焊件质量，生产效率高，使用安全可靠，制造成本低等这些要求，在夹具设计时应尽可能的促其实现，实际上这些要求已经成为评定夹具设计优劣的标准。总而言之，汽车装焊夹具在汽车制造技术中处着举足轻重的地位，因此设计出合理而先进的焊装夹具对汽车工业的发展有着实际的意义。

1.5车门内板焊装夹具的技术要求及设计内容

　　技术要求：

　　1.设计轿车前门内板焊装夹具；

　　2.要求：保证加工质量，设计标准化、系列化；

　　3.生产纲领：成批生产。

　　设计内容：

　　1.选题的背景、目的及意义；

　　2.焊装夹具设计方法步骤研究；

　　3.轿车前门内板焊装工艺分析；

　　4.焊装夹具的夹紧位置及定位方式；

　　5.焊装夹具结构设计；

　　6.CAD绘制夹具图纸；

　　7.撰写设计说明书。

第2章汽车车身焊装技术

2.1 白车身的概念

　　　车身是轿车的最大总成（各种车型车身占的比例不同），重量和制造成本约占整车的40％～60％。典型车身通常由300多个薄板冲压件在焊装夹具上焊接而成，其中整个车身的装夹、定位点可达1700～2500个，焊点多达3500多个。图2.1所示是车身装配的一种多层次体系结构，若干零件经过焊装成为分总成，分总成又成为上一层装配中的零件。由于有多极的装配关系，导致最终的车身与理想的模型有一定的误差，归结原因，车身的尺寸偏差主要来源如下：

　　　(1)零部件间的干涉；(2)工装、夹具定位的不稳定性；(3)冲压件本身的偏差； (4)焊装变形；(5)操作影响。

结论

　　焊装夹具在汽车制造也中占有很重要的地位，在焊接的过程中，合理的设计焊装夹具，有利于合理的安排流水线生产，平衡工位时间，降低非生产用时。针对设计任务书，主要完成的任务是轿车前车门内板焊装夹具的设计。通过以形成成熟的焊装夹具设计技术进行研究，确定了汽车焊装夹具的设计思路。

　　轿车前门内板焊装夹具的设计，是将车门的内板定位在基板上，热后通过定位元件将门窗加强板、防撞杆定位在车门内板上，确定相互间的位置关系，通过夹紧机构将三者可靠的夹紧，然后进行焊接工序。在进行夹具设计时，首先，进行车门内板结构特点和装配顺序分析，明确车门内板形状的复杂性。其次，对车门内板焊装工艺进行了研究，确定了焊点的大致位置。然后，由车门内板材料的厚度确定了夹紧力的大致范围，合理的选配了气缸、L-型板、定位销。根据定位元件的位置和夹紧机构的布置，设计了基板的尺寸，同时也设计了选装机构，从而完成了轿车车门内板焊装夹具的总体设计。

参考文献

[1]杨握铨.汽车装焊技术及夹具设计[M].北京理工大学出版社，1996.

[2]雷玉成，于治水.焊接成型技术[M].化学工业出版社，2004.

[3]张迪妮.先进制造技术[M]. 北京大学出版社，2006.

[4]王政，刘萍.焊接工装夹具及变位机械图册[M].北京：机械工业出版社，2006.

[5]黄天泽.黄金陵主编，汽车车身结构与设计[M].北京：机械工业出版社，2005.

[6]宋晓琳.汽车车身制造工艺学[M]. 北京理工大学出版社，2006.

[7]成大先主编.机械设计手册，第五版，第一卷，北京：化学工业出版社，2008.

[8]闻邦椿主编.机械设计手册，第五版，第一卷，北京：机械工业出版社，2010.

[9]胡敏.轿车车体装偏差研究方法综述[J]. 汽车与配件, 2007, (34) _2 .

[10]史丰荣，韩华伟，周维华等.焊装夹具方案设计智能CAD技术研究 [J] .中国工程机械学报， 2010，08 (2) .

[11] 莫泽文，刘俊华，池源等.柔性焊装夹具的设计及制造 [A] . 2008年中国汽车工程学会年会论文集[C] .2008 .

[12]姚春玲，张俊华.汽车车身焊装夹具的三维设计.制造也自动化，2009，7（31）.

[13]吕毅，周华.汽车焊接拼台上的气路系统设计及管路布置浅谈 [J].装备制造技术，2008，(3) _4.

[14]徐杰，雷刚.轿车车门焊点布置优化设计及仿真分析[A].重庆工学院学报，2009，23（11）.

[15]林忠钦.汽车车身制造质量控制技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[16]席升印.基于实例的车身总拼柔性夹具方案设计研究[硕士学位论文].上海;上海交通大学，2008.

[17]汪文芳.轿车车身尺寸控制与夹具工艺设计分析[硕士学位论文].武汉;武汉理工大学，2010.

[18]佟静.RPS 理论在车门上的应用[硕士学位论文].吉林;吉林大学，2003.

[19] 王毅，杨建国等.可重构新型汽车车身焊接夹具设计 [J] .机械设计与制造，2008，(9) _2.

[20]Ceglarek, D., W. Huang, S. Zhou, Y. Ding, R. Kumar, and Y. Zhou., "Time-Based Competition in Multistage Manufacturing: Stream-of-Variation

Analysis (SOVA) Methodology—Review." InternationalJournal of Flexible Manufacturing Systems ,2004 ,16: 11～44.

内容简介：: SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名姜岩系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-2 班指导教师姓名石美玉职称教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称轿车前门内板焊装夹具设计一、设计（论文）目的、意义汽车制造水平对汽车工业的发展起着至关重要的作用，就我国目前我国的汽车生产水平而言，除了从国外引进的一部分先进技术和工装设备外，整体水平还很低。其中较为突出的是在汽车装焊工艺方面自动化程度比较低。汽车焊装夹具可以保证和提高汽车产品质量，提高劳动生产率，改善劳动生产条件，降低产品制造成本，提高装焊自动化程度。因此汽车焊装夹具设计水平的提高成为一个提高汽车制造业水平的有效途径，受到国内外汽车行业的广泛关注。合理的设计焊装夹具是保证焊接质量、提高劳动生产率、减轻工人劳动强度、降低车身制造成本的根本途径。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容：1.选题的背景、目的及意义；2.焊装夹具设计方法步骤研究；3.轿车前门内板焊装工艺分析；4.焊装夹具的夹紧位置及定位方式；5.焊装夹具结构设计；6.CAD绘制夹具图纸；7.撰写设计说明书。技术要求：1.设计轿车前门内板焊装夹具；2.要求：保证加工质量，设计标准化、系列化；3.生产纲领：成批生产。三、设计（论文）完成后应提交的成果CAD绘制轿车前门内板焊装夹具装配图、零件图折合0号图纸3张以上，设计说明书15000字以上。四、设计（论文）进度安排（1）知识准备、调研、收集资料、完成开题报告第12周（2.283.11）（2）整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、轿车前门焊装工艺分析第35周（3.144.1）（3）理论联系实际、分析问题、解决问题，分析焊装夹具的夹紧位置及定位方式，焊装夹具结构设计，CAD绘制夹具装配草图等部分设计内容，中期检查第68周（4.44.22）（4）改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改第912周(4.255.20)（5）评阅教师评阅、学生修改第13周（5.235.27）（6）毕业设计预答辩第14周（5.306.3）（7）毕业设计修改第1516周（6.66.17）（8）毕业设计答辩第17周（6.206.24）五、主要参考资料1.杨握铨.汽车装焊技术及夹具设计.北京理工大学出版社2.韩根云.汽车车身焊接夹具的设计.新技术新工艺3.王政，刘萍，焊接工装夹具及变位机械图册.北京：机械工业出版社4.黄天泽，黄金陵主编，汽车车身结构与设计.北京：机械工业出版社5.陈家起，罗虹，张伟编，汽车车身制造工艺学.重庆：重庆大学出版社6.盛步云等，虚拟制造系统中汽车覆盖件焊接夹具设计方法.武汉：武汉汽车工业大学学报7.网络资源，超星数字图书馆8.近几年相关专业CNKI网络期刊等六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日毕业论文指导教师评分表学生姓名院系专业、班级指导教师姓名职称从事专业是否外聘是否题目名称序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；选题的理论意义或实际价值103查阅文献资料能力；综合运用知识能力154研究方案的设计能力；研究方法和手段的运用能力；外文应用能力255文题相符程度；写作水平156写作规范性；篇幅；成果的理论或实际价值；创新性157科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少规范性：好较好一般较差很差成果质量（研究方案、研究方法、正确性）：好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日毕业设计指导教师评分表学生姓名姜岩院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程B07-2指导教师姓名石美玉职称教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称轿车前门内板焊装夹具设计序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力205计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）106插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）58科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日毕业设计评阅人评分表学生姓名姜岩专业班级车辆工程B07-2指导教师姓名石美玉职称教授题目轿车前门内板焊装夹具设计评阅组或预答辩组成员姓名出席人数序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力255计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）156插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）5得分 Y= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：评阅人或预答辩组长签字：年月日注：毕业设计（论文）评阅可以采用2名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。毕业设计答辩评分表学生姓名姜岩专业班级车辆工程B07-2指导教师石美玉职称教授题目轿车前门内板焊装夹具设计答辩时间月日时答辩组成员姓名出席人数序号评审指标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度102设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力103应用文献资料、计算机、外文的能力104设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）、实用性、科学性和创新性155毕业设计答辩准备情况56毕业设计自述情况207毕业设计答辩回答问题情况30总分 Z= 答辩过程记录、评语：自述思路与表达能力：好较好一般较差很差回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：答辩组长签字：年月日毕业设计成绩评定表学生姓名姜岩性别男院系汽车与交通工程学院专业车辆工程班级B07-2设计题目轿车前门内板焊装夹具设计平时成绩评分（开题、中检、出勤）指导教师姓名职称指导教师评分（X）评阅教师姓名职称评阅教师评分（Y）答辩组组长职称答辩组评分（Z）毕业设计（论文）成绩百分制五级分制答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）：院系公章：年月日注：1、平时成绩（开题、中检、出勤）评分按十分制填写，指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。优秀毕业设计（论文）推荐表题目轿车前门内板焊装夹具设计类别毕业设计学生姓名姜岩院（系）、专业、班级汽车与交通工程学院车辆工程B07-2指导教师石美玉职称教授设计成果明细：答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）：院、系公章：年月日备注：注：“类别”栏填写毕业论文、毕业设计、其它毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: 轿车前门内板焊装夹具设计院系名称: 汽车与交通工程学院专业班级: 车辆工程B07-2班学生姓名: 导师姓名: 开题时间: 2011年3月11日指导委员会审查意见：签字：年月日SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程B07-2班指导教师姓名职称教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称轿车前门内板焊装夹具设计一、课题研究现状、选题目的和意义1.课题研究现状 (1)汽车工业的发展现状随着国民经济的蓬勃发展，汽车已一跃成为当前极为重要的交通工具。从全世界范围来看，目前还找不出一个无汽车的现代化社会的先例。改革开放以来，我国的汽车工业得到较快的发展，产量，品种，型号日益增多。但由于我国的汽车工业起步较晚，集团化程度不高，其产量，质量与发达国家相比还存在较大的差距，因此面临着国际汽车发展浪潮的机遇和压力。汽车生产制造水平对汽车工业的发展起着至关重要的作用，而汽车产量和质量的提高又涉及到众多的方面，包括原材料，工艺，工装设备和管理水平等等。就我国目前汽车生产水平而言，除某些生产厂或合资厂从国外引进一部分先进技术和工装设备外，不少生产厂生产制造水平很低。较为突出的是在汽车大型覆盖件的冲压工艺及模具，汽车装焊设备及夹具和胎具，汽车涂装等生产技术方面还很落后，它直接影响着生产规模，生产效率和生产质量。尤其是汽车装焊工艺方面自动化程度很低，专业人才紧缺。汽车工业在带动其他各行各业的发展中，已日益显示出极为重要支柱产业的作用。汽车制造水平对汽车工业的发展起着至关重要的作用，就我国目前的汽车生产水平而言，除了从国外引进的一部分先进技术和工装设备外，整体水平还很低，其中较为突出的是在汽车装焊工艺方面自动化程度比较低。（2）汽车焊装夹具在汽车车身制造中的发展汽车车身是汽车的重要组成部分，是整个汽车零部件的载体，它的重量和制造成本占整车的 4060，它通常是由 300500 多个具有复杂空间曲面的薄板冲压。通过装焊、铆接和机械联接等方法而构成一个完整的车体。其中焊接是最主要的联接方法，它直接影响着车身质量、生产率和经济性。在生产线上有 200 个左右的装配工作站进行大批量、快节奏的焊装生产。焊装夹具(welding fixture) 就是为保证焊件尺寸，提高装配效率，防止焊接变形所采用的工艺装备。汽车焊装结构生产中装配和焊接是两个重要的生产环节，完成这两个环节的工艺过程离不开装配夹具和焊装夹具。焊装夹具的种类繁多，因而提高装配精度焊接质量是车身制造的核心工作。在装焊过程中，特别是对于具有基准孔的部分，应使用专用夹具或样板来确定车身的形状、尺寸和相互位置，以保证装配精度。一个完整的轿车装夹定位点达 17002500 个，焊点多达 30004000 个。其中夹具的定位部分需用车身产品的 CAD 数模进行数控加工，使冲压件在装配时很好地与夹具定位面相吻合，以利于焊后的车身符合主模型。因此装焊的质量主要取决于冲压件的精度、夹具精度以及操作的正确与否。轿车车身装配的典型特征之一是柔性薄板冲压件多工位焊装。冲压件偏差和焊装夹具是影响车身尺寸质量的主要因素。在焊装过程中，由于薄板刚性差、易变形，为了保证零部件之间正确的相对位置和焊接间隙，必须通过焊装夹具将其固定。为保证白车身装配尺寸的准确性，最重要的手段就是正确的工装定位。汽车焊装夹具与其他夹具相比，定位单元型面复杂，精度要求高，设计制造难度大。另外，由于汽车零件尺寸大，定位单元无法做成整体结构，一般采用独立的定位板，安装在整体底板上。在夹具使用过程中，如果发生偏移，磨损等现象，将导致零部件扭曲变形，出现定位偏差，引起焊接间隙的变动，最终导致装配尺寸误差和构件受力状态的恶化，直接影响到白车身的质量。焊装夹具的功能是为了实现车身零件的正确匹配，工程上通常从装配精度、缩短制造周期和可调整性等方面来评价汽车焊装夹具设计的好坏。（3）国内外汽车焊装夹具的发展现状围绕着提高产品装配精度这个主题，国内外关于焊装夹具设计的研究主要集中在工件定位的问题上，即选择最优定位点数并确定他们的最佳位置，以实现工件正确的约束定位。另外在此基础上应考虑更多的实际因素，例如焊接偏差、工具磨损等，作为新的约束条件来进行更深一步的研究；焊装夹具可以按照不同的方式来进行分类，按照设计内容包括硬件和软件的设计，其中硬件包括定位件、夹紧机构、导向装置和夹具体。软件包括安装调试手册、调整图等；如果按照设计流程来分，又可以分为概念设计阶段、结构设计阶段和详细优化设计阶段。在汽车焊接流水线上，真正用于焊接操作的工作量仅占 30%40%，而 60%70%的工作是辅助和装夹。焊装夹具的技术水平往往代表着车身制造工艺水平，在现代制造业中, 夹具已成为保证产品质量、实行全面质量管理的重要手段, 在新产品的研制过程中, 夹具对缩短研制周期起着重要作用。夹具的标准化、精密化和柔性化是夹具发展的主要趋势, 也是实现产品更新换代和老产品改造的需要。目前，在汽车制造业中，车身制造质量最好的是日本，其次是德国和美国，与他们相比，我国在这方面存在着较大差距，而工装设计制造水平不高是其中重要的原因。因此提高工装设计与制造水平特别是焊装夹具设计与制造水平是急需解决的问题。2.选题目的和意义汽车焊装夹具多用于焊接薄板，对于薄板冲压件，夹紧力作用点要作用在支承点上，只有对刚性很好的工件才允许作用在几个支承点所组成的平面内，以免夹紧力使工件弯曲或脱离定位基准。夹紧力主要用于保持工件装配的相对位置，克服工件的弹性变形，使其与定位支承或导电电极贴合，对于 1.2mm 厚度以下的钢板，贴合间隙不大于 0.8mm，每个夹紧点的夹紧力一般在 300-750N 范围内；对于 1.5-2.5mm 之间的冲压件，贴合间隙不大于 1.5mm,每个夹紧点的夹紧力在500-3000N 范围内。因装夹是在焊装夹具上完成的，所以夹具在整个焊接流程中起着重要作用。在焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时。对具有多种车型的企业，如能科学地考虑共用或混合型夹具，还有利于建造混合型流水线，提高生产效率。汽车焊装夹具是对车身冲压零件进行装配焊接的专用工艺装置，是汽车制造过程中直接影响产量、质量的关键设备。合理的设计焊装夹具是保证焊接质量、提高劳动生产率、减轻工人劳动强度、降低车身制造成本的根本途径。汽车焊装夹具可以保证和提高汽车产品质量，提高劳动生产率，提高装焊自动化程度。因此汽车焊装夹具设计水平的提高成为一个提高汽车制造业水平的有效途径，受到国内外汽车行业的的广泛关注。保证焊件质量，生产效率高，使用安全可靠，制造成本低等这些要求，在夹具设计时应尽可能的促其实现，实际上这些要求已经成为评定夹具设计优劣的标准。总而言之，汽车装焊夹具在汽车制造技术中处着举足轻重的地位，因此设计出合理而先进的焊装夹具对汽车工业的发展有着实际的意义。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1.设计（论文）的基本内容(1)选题的背景、目的及意义；(2)焊装夹具设计方法步骤研究；(3)轿车前门内板焊装工艺分析；(4)焊装夹具的夹紧位置及定位方式；(5)焊装夹具结构设计；(6)CAD绘制夹具图纸。2.拟解决的主要问题 (1)焊接工艺的分析； (2)工件定位夹紧方式的确定；(3)夹具单元的布置方案。三、技术路线（研究方法）分析任务书和设计资料轿车前门内板焊装工艺分析夹具设计的技术条件车门的材料装配焊接夹具的设计要求焊点布置原则结构开敞性装配焊接夹具的分类焊接接头型式精度合理性夹具的设计基准完成设计说明书定位元件及夹紧元件基板旋转及翻转机构完成装配图和零件图四、进度安排（1）知识准备、调研、收集资料、完成开题报告第12周（2.283.11）（2）整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、轿车前门焊装工艺分析第35周（3.144.1）（3）理论联系实际、分析问题、解决问题，分析焊装夹具的夹紧位置及定位方式，焊装夹具结构设计，CAD绘制夹具装配草图等部分设计内容，中期检查第68周（4.44.22）（4）改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改第912周(4.255.20)（5）评阅教师评阅、学生修改第13周（5.235.27）（6）毕业设计预答辩第14周（5.306.3）（7）毕业设计修改第1516周（6.66.17）（8）毕业设计答辩第17周（6.206.24）五、参考文献1杨握铨.汽车装焊技术及夹具设计.北京理工大学出版社，1996.18雷玉成，于治水.焊接成型技术.化学工业出版社，2004.19张迪妮.先进制造技术M. 北京大学出版社，2006.3王政，刘萍.焊接工装夹具及变位机械图册.北京：机械工业出版社，2006.4黄天泽.黄金陵主编，汽车车身结构与设计.北京：机械工业出版社，2005.5宋晓琳.汽车车身制造工艺学. 北京理工大学出版社，2006.6成大先主编.机械设计手册，第五版，第一卷，北京：化学工业出版社，2008.7闻邦椿主编.机械设计手册，第五版，第一卷，北京：机械工业出版社，2010.8胡敏.轿车车体装偏差研究方法综述J. 汽车与配件, 2007, (34) _2 .9史丰荣，韩华伟，周维华等.焊装夹具方案设计智能CAD技术研究 J .中国工程机械学报， 2010，08 (2) .10 莫泽文，刘俊华，池源等.柔性焊装夹具的设计及制造 A . 2008年中国汽车工程学会年会论文集C .2008 .12姚春玲，张俊华.汽车车身焊装夹具的三维设计.制造也自动化，2009，7（31）.13吕毅，周华.汽车焊接拼台上的气路系统设计及管路布置浅谈 J.装备制造技术，2008，(3) _4. 14徐杰，雷刚.轿车车门焊点布置优化设计及仿真分析A.重庆工学院学报，2009，23（11）.15林忠钦.汽车车身制造质量控制技术M.北京：机械工业出版社，2005.16席升印.基于实例的车身总拼柔性夹具方案设计研究硕士学位论文.上海;上海交通大学，2008.16汪文芳.轿车车身尺寸控制与夹具工艺设计分析硕士学位论文.武汉;武汉理工大学，2010.17佟静.RPS 理论在车门上的应用硕士学位论文.吉林;吉林大学，2003.2 王毅，杨建国等.可重构新型汽车车身焊接夹具设计 J .机械设计与制造，2008，(9) _2.20Ceglarek, D., W. Huang, S. Zhou, Y. Ding, R. Kumar, and Y. Zhou., Time-Based Competition in Multistage Manufacturing: Stream-of-Variation Analysis (SOVA) MethodologyReview. InternationalJournal of Flexible Manufacturing Systems ,2004 ,16: 1144.六、备注指导教师意见：签字：年月日本科学生毕业设计轿车前门内板焊装夹具设计系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程 B07-2 班学生姓名：指导教师：职称：教授黑黑龙龙江江工工程程学学院院二一一年六月黑龙江工程学院本科生毕业设计摘要焊装是汽车制造的四大工艺之一，焊装生产系统的快速高效建造是汽车制造业快速响应市场需求的重要条件之一。夹具在汽车焊装线上占有相当大的比例，它的设计制造精度和进度直接影响汽车的制造精度和生产周期。以车门为例，车门内板的焊装质量更直接地影响整个车身的装配精度，这只能用合格的焊装夹具来解决。针对轿车前车门内板焊装夹具的设计任务书，研究了车门的结构和装配特点，制定了焊装生产系统的工艺流程。根据汽车焊装夹具的设计原理及焊装精度控制方法，系统的进行了轿车前门内板焊装夹具的设计。通过对车门内板焊装工艺的分析，设计了基板、安装板、连接板、定位元件、夹紧机构、旋转机构，合理的选配了气缸、L 型板、圆柱销与菱形销。利用零件本身冲压出来的凸台和凹坑进行定位，气动夹紧机构进行夹紧，完成了门窗加强板、防撞杆、车门内板三个件焊装夹具的总体设计。关键词关键词：车门内板；焊装夹具；连接板；夹紧机构；防撞杆黑龙江工程学院本科生毕业设计IABSTRACTWelding assembly is one of the four techniques used by automotive manufacturing industry. Effective and rapid development of its production system means one of important conditions for the industrys quick satisfaction to market demand. Clamps are extensively used in the welding assembly, its precision and progress can directly affect automotive manufacturing precision and production period.The door, for example, the welding quality of inner door panels directly affects the entire bodys assembly accuracy, which only can be resolved by qualified welding fixture. Based on the assignment of the design of automobiles front door inner panel welding-installation, I researched the vehicle structure and assembly characteristics, and established welding-installation production systems process. According to the principle of designing automobile and the method of controlling welding assembling accuracy , automobiles front door inner panel welding-installation was systematically designed . After analyzing the welding process of door inner plate, designing substrate, install board ,connection board, positioning original, clamping institution , rotating mechanism, I choosed the appropriate cylinder、L board 、cylindrical pin and diamond pin. Positioned by pits and bosses on the parts stamped by their own and clamped by pneumatic clamping mechanism， the designs of welding assembling fixture of windows reinforcing plate、impact-proof stem、automobile inner door panel were completed.Key Words：Inner Door ; Welding Fixture; Connection Board; Clamping Institution; Impact-Proof Stem黑龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要.IAbstract.II第 1 章绪论.11.1 目的及意义.11.2 汽车制造业与车身制造的关系.11.3 汽车焊装夹具在汽车车身制造中的发展.21.4 国内外汽车焊装夹具的发展现状.31.5 车门内板焊装夹具的技术要求及设计内容.3第 2 章汽车车身焊装技术.42.1 白车身的概念.42.2 车身尺寸偏差的形成.52.3 车身焊装工艺设计.62.3.1 流程图设计.72.3.2 焊点描述.82.3.3 焊钳的选型.82.3.4 焊装工艺卡.82.3.5 车身的工艺设计应该注意的一些问题.92.4 车身焊装夹具的结构、定位及夹紧的特点.92.4.1 车身焊装夹具的结构特点.92.4.2 车身焊装夹具的定位特点.92.4.3 车身焊装夹具的夹紧特点.102.5 车身焊装夹具的精度控制及设计的模块化.102.5.1 车身焊装夹具的精度控制.102.5.2 车身焊装夹具设计的模块化.112.6 本章小结.11第 3 章车门内板焊接设备.12黑龙江工程学院本科生毕业设计3.1 电阻焊的分类.123.1.1 点焊.123.1.2 缝焊.133.1.3 凸焊.143.1.4 对焊.143.2 电阻焊的优缺点.143.2.1 电阻焊的优点.143.2.2 电阻焊的缺点.153.3 电阻焊对金属材料焊接性的要求.153.3.1 金属材料点焊、缝焊的特点.153.3.2 低碳钢的焊接.163.4 电阻焊设备.183.4.1 焊机的分类与要求.183.4.2 点焊机.193.4.3 移动式点焊机.203.5 本章小结.22第 4 章轿车车门内板焊装工艺.234.1 前车门结构及其装配过程.234.1.1 前车门总成及其装配过程.234.1.2 前车门内板总成及其装配过程.234.2 前车门内板的材料.244.2.1 各汽车厂用钢板型号.244.2.2 车门内板材料.264.3 焊接接头的型式.264.4 焊点的布置原则.274.4.1 焊点的形状与尺寸.274.4.2 点焊的基本要求.274.4.3 焊点的布置.284.4.4 点焊的顺序.294.5 结构的开敞性.294.6 精度的合理性.294.7 本章小结.30黑龙江工程学院本科生毕业设计第 5 章夹具的总体设计.315.1 焊接夹具的分类及设计要求.315.1.1 焊接夹具的分类.315.1.2 焊接夹具的设计要求.325.2 焊接夹具设计流程图.325.3 定位夹紧元件的设计.325.4 点焊钳的选择.345.5 主要零件设计说明.365.5.1 夹紧单元（POST）.365.5.2 L-型板.365.5.3 支撑板（连接板）.365.5.4 压头.375.5.5 夹紧块.375.5.6 调整垫片及限位板.375.5.7 定位销.385.5.8 基板.385.5.9 旋转机构.395.6 相关计算.395.6.1 压转臂张开角计算.395.6.2 气缸夹紧力计算.405.7 本章小结.42结论.43参考文献.44致谢.46附录.47黑龙江工程学院本科生毕业设计0第 1 章绪论1.1 目的及意义汽车焊装夹具多用于焊接薄板，对于薄板冲压件，夹紧力作用点要作用在支承点上，只有对刚性很好的工件才允许作用在几个支承点所组成的平面内，以免夹紧力使工件弯曲或脱离定位基准。夹紧力主要用于保持工件装配的相对位置，克服工件的弹性变形，使其与定位支承或导电电极贴合，对于 1.2mm 厚度以下的钢板，贴合间隙不大于 0.8mm，每个夹紧点的夹紧力一般在 300-750N 范围内；对于 1.5-2.5mm 之间的冲压件，贴合间隙不大于 1.5mm,每个夹紧点的夹紧力在 500-3000N 范围内。因装夹是在焊装夹具上完成的，所以夹具在整个焊接流程中起着重要作用。在焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时。对具有多种车型的企业，如能科学地考虑共用或混合型夹具，还有利于建造混合型流水线，提高生产效率。汽车焊装夹具是对车身冲压零件进行装配焊接的专用工艺装置，是汽车制造过程中直接影响产量、质量的关键设备。合理的设计焊装夹具是保证焊接质量、提高劳动生产率、减轻工人劳动强度、降低车身制造成本的根本途径。汽车焊装夹具可以保证和提高汽车产品质量，提高劳动生产率，提高装焊自动化程度。因此汽车焊装夹具设计水平的提高成为一个提高汽车制造业水平的有效途径，受到国内外汽车行业的的广泛关注。保证焊件质量，生产效率高，使用安全可靠，制造成本低等这些要求，在夹具设计时应尽可能的促其实现，实际上这些要求已经成为评定夹具设计优劣的标准。总而言之，汽车装焊夹具在汽车制造技术中处着举足轻重的地位，因此设计出合理而先进的焊装夹具对汽车工业的发展有着实际的意义。1.2 汽车制造业与车身制造的关系随着国民经济的蓬勃发展，汽车已一跃成为当前极为重要的交通工具。从全世界范围来看，目前还找不出一个无汽车的现代化社会的先例。改革开放以来，我国的汽车工业得到较快的发展，产量，品种，型号日益增多。但由于我国的汽车工业起步较晚，集团化程度不高，其产量，质量与发达国家相比还存在较大的差距，因此面临着国际汽车发展浪潮的机遇和压力。汽车生产制造水平对汽车工业的发展起着至关重要的作用，而汽车产量和质量的提高又涉及到众多的方面，包括原材料，工艺，工装设备和管理水平等等。就我国目前汽车生产水平而言，除某些生产厂或合资厂从国外引进一部分先进技术和工装设备外，不少生产厂生产制造水平很低。较为突出的是在汽黑龙江工程学院本科生毕业设计1车大型覆盖件的冲压工艺及模具，汽车装焊设备及夹具和胎具，汽车涂装等生产技术方面还很落后，它直接影响着生产规模，生产效率和生产质量。尤其是汽车装焊工艺方面自动化程度很低，专业人才紧缺。汽车工业在带动其他各行各业的发展中，已日益显示出极为重要支柱产业的作用。汽车制造水平对汽车工业的发展起着至关重要的作用，就我国目前的汽车生产水平而言，除了从国外引进的一部分先进技术和工装设备外，整体水平还很低，其中较为突出的是在汽车装焊工艺方面自动化程度比较低。1.3 汽车焊装夹具在汽车车身制造中的发展汽车车身是汽车的重要组成部分，是整个汽车零部件的载体，它的重量和制造成本占整车的 4060，它通常是由 300500 多个具有复杂空间曲面的薄板冲压。通过装焊、铆接和机械联接等方法而构成一个完整的车体。其中焊接是最主要的联接方法，它直接影响着车身质量、生产率和经济性。在生产线上有 200 个左右的装配工作站进行大批量、快节奏的焊装生产。焊装夹具(welding fixture)就是为保证焊件尺寸，提高装配效率，防止焊接变形所采用的工艺装备。汽车焊装结构生产中装配和焊接是两个重要的生产环节，完成这两个环节的工艺过程离不开装配夹具和焊装夹具。焊装夹具的种类繁多，因而提高装配精度焊接质量是车身制造的核心工作。在装焊过程中，特别是对于具有基准孔的部分，应使用专用夹具或样板来确定车身的形状、尺寸和相互位置，以保证装配精度。一个完整的轿车装夹定位点达 17002500 个，焊点多达 30004000 个。其中夹具的定位部分需用车身产品的 CAD 数模进行数控加工，使冲压件在装配时很好地与夹具定位面相吻合，以利于焊后的车身符合主模型。因此装焊的质量主要取决于冲压件的精度、夹具精度以及操作的正确与否。轿车车身装配的典型特征之一是柔性薄板冲压件多工位焊装。冲压件偏差和焊装夹具是影响车身尺寸质量的主要因素。在焊装过程中，由于薄板刚性差、易变形，为了保证零部件之间正确的相对位置和焊接间隙，必须通过焊装夹具将其固定。为保证白车身装配尺寸的准确性，最重要的手段就是正确的工装定位。汽车焊装夹具与其他夹具相比，定位单元型面复杂，精度要求高，设计制造难度大。另外，由于汽车零件尺寸大，定位单元无法做成整体结构，一般采用独立的定位板，安装在整体底板上。在夹具使用过程中，如果发生偏移，磨损等现象，将导致零部件扭曲变形，出现定位偏差，引起焊接间隙的变动，最终导致装配尺寸误差和构件受力状态的恶化，直接影响到白车身的质量。焊装夹具的功能是为了实现车身零件的正确匹配，工程上通常从装配精度、缩短制造周期和可调整性等方面来评价汽车焊装夹具设计的好坏。黑龙江工程学院本科生毕业设计21.4 国内外汽车焊装夹具的发展现状围绕着提高产品装配精度这个主题，国内外关于焊装夹具设计的研究主要集中在工件定位的问题上，即选择最优定位点数并确定他们的最佳位置，以实现工件正确的约束定位。另外在此基础上应考虑更多的实际因素，例如焊接偏差、工具磨损等，作为新的约束条件来进行更深一步的研究；焊装夹具可以按照不同的方式来进行分类，按照设计内容包括硬件和软件的设计，其中硬件包括定位件、夹紧机构、导向装置和夹具体。软件包括安装调试手册、调整图等；如果按照设计流程来分，又可以分为概念设计阶段、结构设计阶段和详细优化设计阶段。在汽车焊接流水线上，真正用于焊接操作的工作量仅占 30%40%，而 60%70%的工作是辅助和装夹。焊装夹具的技术水平往往代表着车身制造工艺水平，在现代制造业中, 夹具已成为保证产品质量、实行全面质量管理的重要手段, 在新产品的研制过程中, 夹具对缩短研制周期起着重要作用。夹具的标准化、精密化和柔性化是夹具发展的主要趋势,也是实现产品更新换代和老产品改造的需要。目前，在汽车制造业中，车身制造质量最好的是日本，其次是德国和美国，与他们相比，我国在这方面存在着较大差距，而工装设计制造水平不高是其中重要的原因。因此提高工装设计与制造水平特别是焊装夹具设计与制造水平是急需解决的问题。1.5 车门内板焊装夹具的技术要求及设计内容技术要求：1.设计轿车前门内板焊装夹具；2.要求：保证加工质量，设计标准化、系列化；3.生产纲领：成批生产。设计内容：1.选题的背景、目的及意义；2.焊装夹具设计方法步骤研究；3.轿车前门内板焊装工艺分析；4.焊装夹具的夹紧位置及定位方式；5.焊装夹具结构设计；6.CAD 绘制夹具图纸；黑龙江工程学院本科生毕业设计37.撰写设计说明书。黑龙江工程学院本科生毕业设计4第 2 章汽车车身焊装技术2.1 白车身的概念车身是轿车的最大总成（各种车型车身占的比例不同），重量和制造成本约占整车的 4060。典型车身通常由 300 多个薄板冲压件在焊装夹具上焊接而成，其中整个车身的装夹、定位点可达 17002500 个，焊点多达 3500 多个。图 2.1 所示是车身装配的一种多层次体系结构，若干零件经过焊装成为分总成，分总成又成为上一层装配中的零件。由于有多极的装配关系，导致最终的车身与理想的模型有一定的误差，归结原因，车身的尺寸偏差主要来源如下：(1)零部件间的干涉；(2)工装、夹具定位的不稳定性；(3)冲压件本身的偏差； (4)焊装变形；(5)操作影响。图 2.1 车身装配的多层次体系机构白车身（Body-in-White）的制造涉及薄板冲压成形、自动装配、焊接及检测多个领域，其制造质量显著影响到整车的性能，并直接关系到汽车产品的市场竞争力，所以在很大程度上代表了一个国家的制造水平。车身开发周期的长短是决定整车竞争力的大小和成本高低的关键因素。国内外在汽车车身制造技术也存在着很大的差别，国黑龙江工程学院本科生毕业设计5外领先汽车集团的车身开发周期在近 10 年来已大幅度缩短，从 20 世纪 90 年代初期，车身开发周期需要 34 年，近年已缩短为 1.53 年，10 年间缩短了近一半时间。分析其原因，国外汽车企业在车身开发、制造方面广泛采用最先进的设计、制造技术，并对其再进行全新开发和超前开发，开发队伍及其组织机构的管理模式也发生了巨大的变革，使得车身的开发周期越来越短，创新的车型越来越多。我国汽车工业随着多年发展已形成相当规模，但与世界先进水平还有很大差距。现阶段我国车身自主开发能力还较弱，很多要参照国外车型的设计思路。还有重要一点就是加工设备的应用相对落后，而加工直接影响汽车车身制造水平的高低。近年来，我国从国外引进大量先进设备，汽车车身质量水平有了很大提高，许多国内设备制造企业也纷纷引进技术，购买产品生产专利权及合资合作生产国内急需设备，在机械加工、焊接、涂装等方面均取得一定进展。但从整体来说，国内汽车装备制造水平尚不能满足汽车工业发展的需要，因为这种状况使很多关键技术过分依赖国外，在国际竞争中不可避免地被定位于低端，掌握不了国际竞争的主动权。2.2 车身尺寸偏差的形成如图 2.2 为影响白车身尺寸偏差的主要因素。零件干涉模具修磨冲压参数工件回弹定位因素焊接次序材料性能焊接规程定位元件磨损夹具设计不合理定位单元失效夹紧力影响运输劳动态度熟练程度冲压尺寸偏差焊接变形夹具影响操作者的影响白车身尺寸偏差图 2.2 影响白车身尺寸偏差的主要因素车身装配被认为是具有最小柔性的装配过程，因为面对车身频繁的改型，工装与夹具必须重新建立模型，修改到产品设计相适应，否则造成大量人力物力的消耗，即使焊装夹具准备就绪之后，通常还需要很长一段时间才能完成轿车开发的最后阶段，这阶段包括样车试制（Pilot Program）、小规模试生产（Pro-volume Production）、生产启动（Launch Time）和大规模生产（Full-Production）。在时序上，样车试制阶段的车身尺寸偏差较大，经过小规模试生产和生产启动阶段的改进，主要误差源被消除，尺寸偏差逐渐减小，进入大规模稳定生产阶段。在大规模生产阶段，尺寸变化的主要原因是工艺过程的变化，最经常出现的尺寸变化是均黑龙江工程学院本科生毕业设计6值变动，不规则跳动及方差的变化，或三者的组合。从偏差形态上看，偏差分为平面内和非平面内的两种，由于夹紧单元刚性运动的性质引起的偏差是平面内的偏差；非平面的偏差来源于冲压件的变形或焊枪焊接时的偏差。基于偏差诊断技术的车身尺寸偏差控制是以数据驱动质量为基本思路，通过偏差识别和故障诊断快速定位误差源，一方面缩短大规模生产时间，较快的进入稳定生产阶段，另一方面是最大限度的维持生产状态的稳定。另外薄板零件偏差和焊枪引起的装配尺寸非平面变化，在同一装配站上多变量测量数据也具有较强的相关性。综上所述，车身制造偏差控制基本上可分为生产启动阶段和生产过程的偏差控制。两者的主要不同是生产启动阶段的故障缺乏稳定生产过程的偏差诊断经验知识。2.3 车身焊装工艺设计车身设计应保证汽车具有合理的外部形状，在汽车行驶时能有效地引导周围的气流，以减少空气阻力和燃料消耗。此外，车身还应有助于提高汽车行驶稳定性和改善发动机的冷却条件，并保证车身内部良好的通风。车身结构主要包括：车身壳体、车门、车窗、车前板制件、车身内外装饰件和车身附件、座椅以及通风、暖气、冷气、空气调节装置等等。车身壳体是一切车身部件的安装基础，通常是指纵、横梁和支柱等主要承力元件以及与它们相连接的板件共同组成的刚性空间结构。客车车身多数具有明显的骨架，而轿车车身和货车驾驶室则没有明显的骨架。车身壳体通常还包括在其上敷设的隔音、隔热、防振、防腐、密封等材料及涂层。车门通过铰链安装在车身壳体上，其结构较复杂，是保证车身的使用性能的重要部件。车身外部装饰件主要是指装饰条、车轮装饰罩、标志、浮雕式文字等等。散热器面罩、保险杠、灯具以及后视镜等附件亦有明显的装饰性。车身附件有：门锁、门铰链、玻璃升降器、各种密封件、风窗刮水器、风窗洗涤器、遮阳板、后视镜、拉手、点烟器、烟灰盒等。在现代汽车上常常装有无线电收放机和杆式天线，在有的汽车车身上还装有无线电话机、电视机或加热食品的微小炉和小型电冰箱等附属设备。在汽车厂中，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品种车型的通用性差，每更新换代一种车型，均需要更新车间大量专用设备和生产工艺。焊接工艺设计可以称得上是焊接生产线的“灵魂” ，涉及的专业知识较多，如机械化、电控、非标设备、建筑、结构、水道、暖通、动力、电气、计算机、环保和通讯等，从宏观上决定车间的工艺水平、物流、投资和预留发展，具体决定着生产线的工艺设备种类和数量、夹具形式、物流工位器具形式、机械化输送方式及控制模式等。因此，焊接工艺设计在焊接生产线的开发中占有举足轻重的地位，是产生高性价比焊接生产线的黑龙江工程学院本科生毕业设计7关键。如图 2.3 是焊装夹具工艺设计流程。数模分总成组合流程图夹具清单焊点描述样车产品图工件摆放姿态焊钳选型、建模夹具建模完成焊接操作检查修改焊钳模型编制焊装工艺卡绘制车身爆炸图确定焊装次序修改焊装工艺卡图 2.3 焊装夹具工艺设计流程2.3.1 流程图设计图 2.4 是焊接流程示意图，反映得是各冲压件、标准件及分总成件的数量、装焊次序及流向，是布置工艺平面图的主要依据，也是编制工艺卡的重要基础，它所反映的夹具数量是评估整个项目的依据。因此流程图的编制初稿是至关重要的。对于只有数模与样车，没有焊点分布图的情况，应根据样车拆车分析工艺流程：首先对整车样车进行整体工艺分析，确定车身组成的几大部分，侧围、车架地板、发动机室、顶盖及门盖的大块划分范围，然后依次拆解。样车拆解过程中，根据焊点数量，由节拍计算工位数量。一般而言，人工焊接时，焊接每个点需要 46s/点，具体情况依焊钳大小、难易程度、装件数量等而定。拆解过程中，逐次分析每个冲压件、分总成件的装焊次序。一般而言，冲压件从产品开发就决定了它的装焊次序，还有一小部分冲压件可以灵活改变一下装焊次序，这就需要我们认真分析，从工装工作量、方案设计书、夹具设计实现的难易程度等综合各方面的因素，确定它的最佳装焊次序。从焊接工作内容上，原则上点焊与弧焊应分别在不同工位上进行，除非弧焊或点焊工作量小，并应在夹具方案设计书中提出弧焊防护装置。对标准件、胶等内容应详细统计；螺母应区分粗牙、细牙，类型应注明四角或圆柱型；螺柱、螺栓应表明外径及长度；胶应注明类型（膨胀胶、点焊密封胶、防震胶等）、长度、宽度等。黑龙江工程学院本科生毕业设计8图 2.4 焊接流程图2.3.2 焊点描述对于焊点要明确出焊点的直径，焊点与焊点间的距离，不同厚度的板材焊点的直径也不同。一般在保证焊缝强度和和技术要求的前提下焊点的距离应尽可能的大些，因为在焊缝长度一定的范围内，焊点布置的越多，点距越小，分流越大，焊点核心尺寸减小，反而降低了焊缝的强度。2.3.3 焊钳的选型焊点分组工作完成后即可进行焊钳选型，确定焊点组的数量即焊钳的最小数量，根据工件的形状及尺寸确定焊钳的形式（C 型,X 型）及喉深、开档、行程、电极形状，焊钳的吊挂形式（横吊、纵吊、转环）根据焊点位置和操作位置确定。焊钳型号的确定要在焊装夹具总图设计完成之后，根据选定的焊钳制造商提供的实际型谱进行焊钳型号的选择。2.3.4 焊装工艺卡焊装工艺过程卡是焊装线设计、制造和调试整个过程的指导性文件，是焊装线全部工作的基础，焊装工艺过程卡的编制深度和质量对焊装线设计、制造、调试整个过程的质量甚至成败起决定性作用。依据流程图，焊接工艺卡要反映各冲压件、分总成件、标准件等白车身上一切部件的装焊、装配次序，同时要标明焊点位置、数量、焊接层数，并根据平面图的规划，详细描述变压器数量、焊钳数量、类型。焊钳选型时，喉深与喉宽除考虑焊接部位外，还应对周围干涉物、可预见的夹具干涉及焊钳本身的黑龙江工程学院本科生毕业设计9吊环、气缸、转盘等进行考虑。焊钳型号确定、建模完成后，夹具设计时必须进行复合校核。夹具建模完成后，还要对焊接操作性行检查，并相应修改焊钳模型与工艺卡内容。工艺卡在描述多层焊时焊点应以不同的符号表示不同层数的焊接。工艺卡还要对每一动作计算时间，以验证是否满足节拍要求。2.3.5 车身的工艺设计应该注意的一些问题(1)汽车车身在装焊过程中，合理分块非常重要，而车身总成的分块大体相同，但往往对头接缝处有所变化，要认真分析。分块决定夹具的套数、工艺流程，是工艺设计的第一步。(2)工艺设计不能只顾眼前，应该远近结合、滚动发展，做到近期合理、远期可行。要充分考虑混线生产的可能性，在夹具设计任务书和工艺设备选型上尽可能柔性化。(3)生产方式尽可能精益，尽量减少在制品存放，大型外覆盖件的物流尽量短；灵活布局车间内的各条生产线，使各生产线之间工件输送及与其他车间的衔接尽量短捷、顺畅，提高生产效率。(4)生产线的布置要考虑空中机械化运输设备和水、电、气管线布置流畅。(5)小件生产尽量集中布置，提高设备利用率。按照工艺流程在线旁布置小件的模式，从节约成本的角度看是不可取的。(6)焊钳的选型不容易做好，在焊接生产线调试过程中更换 5%的焊钳是比较低的，故需要进行三维焊钳与夹具的焊接过程动态模拟，提高选型准确性。(7)有条件的项目建议应用数字化工厂软件虚拟焊接车间，将以往设计中不宜发现的问题经过计算机仿真，较早地被发现和解决，提高设计方案、图纸的准确性和节拍平衡。(8)工艺设计不能脱离生产管理系统，计算机系统在那些工位取得生产信息，就要求在设备定货技术任务书明确功能及接口条件。2.4 车身焊装夹具的结构、定位及夹紧的特点2.4.1 车身焊装夹具的结构特点车身焊装夹具体积庞大，结构复杂，为了便于制造、装配、检测和维修，必须对夹具结构进行分解，否则，无法进行测量。LG-1 车身总装夹具有 3 个装配基准：底板、左侧围和右侧围，在它们的平面上都加工有基准槽和坐标线，定位夹紧组合单元按各自的基准槽进行装配、检测，最后将 3 大部分组合起来，成为一套完整的夹具。2.4.2 车身焊装夹具的定位特点车身焊装夹具大都以冲压件的曲面外型、在曲面上经过整形的平台、拉延和压弯黑龙江工程学院本科生毕业设计10成型的台阶，经过修边的窗口和外部边缘、装配用孔和工艺孔定位，这就在很大程度上决定了它的定位元件形状比较特殊，很少能用标准元件。在焊装夹具上要分别对各被焊工件进行定位，并使其不互相干涉，在设计定位元件时要充分利用工件装配的相互依赖关系作为自然的定位支承。有的工件焊接成封闭体，无法设置定位支承，可要求产品设计时预冲平台、翻边作为定位控制点。对于要求不严格的装配，通常不使用焊装夹具，取而代之的是装具。在焊装夹具上，板状定位较多，定位板一般用 Q235-A、45 号钢板等材料，根据产量不同，板厚为 16、19、24mm 三种。定位块间距既要保证定位精度，又要保证焊钳伸入的方便性。定位块按坐标标注尺寸，不注公差。2.4.3 车身焊装夹具的夹紧特点焊接通常在多个个工件间进行，夹紧点一般都比较多，车身冲压件装配后，多使用电阻焊接，电阻焊是一种高效焊接工艺，工件不受扭转力矩，当工件的重力与点焊时加压方向一致，焊接压力足以克服工件的弹性变形，并仍能保持准确的装配位置与定位基准贴合，此时可以省去夹紧机构。为减少装卸工人的辅助时间，夹紧应采用高效快速装置和多点联动机构。作用点要作用在支承点上，只有对刚性很好的工件才允许作用在几个支承点所组成的平面内，以免夹紧力使工件弯曲或脱离定位基准。夹紧力主要用于保持工件装配的相对位置，克服工件的弹性变形，使其与定位支承或导电电极贴合，对于 1.2mm 厚度以下的钢板，贴合间隙不大于 0.8mm，每个夹紧点的夹紧力一般在 300-750N 范围内；对于 1.5-2.5mm 之间的冲压件，贴合间隙不大于1.5mm,每个夹紧点的夹紧力在 500-3000N 范围内。夹紧器按照夹紧方向有平面、垂直、45 度夹紧器；按照操作方式有螺栓夹紧、快速夹紧、手柄螺旋夹紧；还有手工、气动或液压。2.5 车身焊装夹具的精度控制及设计的模块化2.5.1 车身焊装夹具的精度控制车身焊接夹具是如何保证车身焊接精度的重要因素，体现在以下几项中：(1)焊接夹具的定位基准与产品设计基准和装配基准应重合这样可以消除由于基准不同而产生的尺寸误差，达到简化装配协调关系，提高焊接夹具的装配精度。焊接夹具通常是先按理论尺寸进行设计和制造，在生产过程中再根据实际需要的变形量对夹具进行调整。为控制车身焊接变形，焊接夹具定位件结构应考虑方便调整车身焊接变形和焊接后收缩量的变化。(2)夹具制造精度应达到设计要求由于车身焊接夹具制造上的原因，再加上零件尺寸误差的因素，在车身试生产前一般都要经过夹具的调试，检验夹具能否保证焊接黑龙江工程学院本科生毕业设计11精度，对夹具与零件的协调性以及对零件之间匹配质量进行考核。在夹具的调试过程中，凡是发现影响到车身的后续焊接、整车装配、整车外观质量及度，应分析是否会影响车身匹配误差。(3)车身匹配的相关零件尺寸应保证特别是一些车身匹配重要零件的装配孔、装配面和工艺孔的尺寸必须严格控制。值得注意的是，车身匹配的相关零件接一般不希望也不允许有较大的强制变形。焊装夹具精度标准由设计单位制定，其中规定了底板基准槽和坐线的形态和精度要求；定位销和其他定位支承件的尺寸和形位公差要求，承制单位按要求进行检测、判断并进行调整，合格后就固定定位销。随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达 0.01mm5m，夹具支承面的垂直度达到 0.01mm/300mm，平行度高达 0.01mm/500mm。2.5.2 车身焊装夹具设计的模块化夹具元件模块化是实现焊接夹具组合化的基础。可以利用模块化方法设计出系列化、标准化的夹具元件，然后快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的新基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 CAD 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户用三维实体组装夹具。同时研究焊装夹具实例的相似性问题，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。2.6 本章小结本章对汽车车身的结构特点及焊装夹具原理、结构及设计方法、原则进行了的研究和探讨。所有的工作都是为了保证最后车身精度能够得到保证。而汽车车身的制造尺寸偏差直接影响到最终产品的质量，根据世界汽车市场的竞争走势的夹具和制造技术的进步。汽车的车身制造质量的控制逐渐成为国际汽车工业和学术界关注的重要课题。车身制造中的基准的选择及焊装夹具的结构及精度是，保证车身精度关键中的关键。本章通过对车身焊装夹具的的介绍，也为车门焊装夹具的设计奠定了基础。黑龙江工程学院本科生毕业设计12第 3 章车门内板焊接设备3.1 电阻焊的分类电阻焊又称接触焊，是汽车装焊工艺中最主要的焊接方法之一，尤其是汽车车身、厢体、轮圈等焊接采用最多，如一辆轿车至少 5000 多个电阻电焊焊点，焊缝长达40m 以上。现代的汽车制造厂在焊装自动生产线上，大量使用电阻焊机械手和机器人进行焊接，电阻焊的方法有很多，如图 3.1 是电阻焊的分类，其中以电阻电焊在汽车制造厂中使用最广。电阻焊焊接接头的形式和工艺方法按焊接电流种类按电源能量种类搭接电阻对接电阻脉冲电流交流电流直流电流缝焊凸焊点焊对焊滚对焊磁场贮能按供电方向按同时完成焊点数按实行过程的特点单点多层双点单面点焊双面点焊电阻对焊闪光对焊按闪光特点预热闪光对焊连续闪光对焊图 3.1 电阻焊的分类3.1.1 点焊图 3.2 和图 3.3 为点焊原理过程示意图。点焊时，将待焊的两个焊件搭接起来，置于上下铜极之间，然后施加一定的电极压力，将两个零件压紧。再闭合开关 K，接通焊接变压器，变压器次级电流经焊机机臂、电极，流经被焊件。由焊件本身电阻，便产生电阻热，使焊件迅速加热。因为与焊件接触的电极是由导电、导热性能良好的铜合金制成的，且其内部有循环的冷却水进行冷却，故与电极直接接触的焊件表面散热条件好，温度难以升高，而焊件与焊件间的接触表面加热到融化温度，并逐渐向四周扩大形成融化核心（熔核）。当熔核尺寸达到所要求的大小时，切断电流，但仍保黑龙江工程学院本科生毕业设计13持足够的电极压力，熔核在电极压力的作用下冷却结晶，形成焊点，而后去除压力，焊下一个点。1- 变压器 2- 电极 3- 板件 4- 熔化核心图 3.2 点焊原理图图 3.3 点焊过程循环图（a）加压（b）通电（c）断电（d）退压图 3.4 点焊的焊接过程3.1.2 缝焊缝焊又称滚焊，它是点焊发展而来的，就焊点形成的本质来说，与点焊基本相同，图 3.4 为缝焊过程的原理示意图。缝焊时，与焊件直接接触的电极，采用圆柱形的滚黑龙江工程学院本科生毕业设计14盘。滚盘旋转时，利用摩擦力带动焊件移动。普通焊缝时，滚盘连续旋转，电流断续接通，每接通一次电流脉冲，即可形成一个焊点，这样就可以形成一系列焊点。焊点与焊点间的间距，可以按要求进行调整，当相邻焊点距离很小，熔核相互搭接三分之一时，则形成强固密封焊缝。3.1.3 凸焊凸焊是点焊的演变形式。凸焊时，将待焊焊件中的任何一个用冲压（或机加工）方法制造出凸点，使焊接电流集中通过凸点，以达到集中加热焊件的目的。凸焊原理示意图见图 3.5 所示。S-工件连续移动距离（a）缝焊 (b)缝焊焊接循环图 3.5 缝焊原理示意图3.1.4 对焊对焊是将焊件分别夹紧于左、右两个钳口（电极）内；通常左钳口固定于机架上的定座板上，右钳口则固定于可沿机架台面上的导轨左右移动的座板上。根据工艺不同可分为电阻对焊和闪光对焊。3.2 电阻焊的优缺点3.2.1 电阻焊的优点电阻焊方法主要用于毛坯准备与组合件装配工序。因此，在分析其优缺点时，主要是与其它装配工艺方法铆接、其它焊接方法相比较。电阻焊的主要优点为：(1)与熔焊方怯比，电阻焊为内部热源，冶金过程简单；且加热集中，热影响区较窄，易于莸得优质焊接接头。 (2)与铆接比，节省金属，减轻结构质量，过对高速运行的车辆、导弹、飞行器、船舶制造等十分重要。黑龙江工程学院本科生毕业设计15 (3)电阻焊因机械化、自动化程度高，可提高生产率，改善工作条件。适于安排在自动生产线上。通用点焊机焊接速度可达 60 点min，快速点焊机可选 600 点/min。对焊的生产率比其它焊接方法也高得多。 (4)焊接_过程中无弧光、无有害气体、无噪音，劳动条件好。闪光对焊时，有金属火花飞溅，应采取隔离措施。(5)按软盘指示，且易于保证气密。 3.2.2 电阻焊的缺点尽管电阻焊具有很多优点，但仍存在如下一些问题： (1)焊点质量检验目前尚缺少简单而又可靠的无损检验方法。焊的加热利用内部热源（焦耳热）凡影响电阻大小、电源波动的因素均会造成热量被动，使焊接质量不稳定。因而可靠的无损检验方法巳成为确定焊接接头质量的关键。(2)设备较复杂，功率大，投资较多。电阻焊机械化、自动化程度较高，相对于一般熔焊设备要复杂些，维修较困难。由于电压低（几伏）、电流大（这几十千安培），要求电源功率大（有的选 100KVA 以上）因而一般馈电网负荷困难。(3)焊件的尺寸，形状、厚度及焊件的材料受焊机功率、机臂尺寸与结构形状的限制，故对于一些封闭型、半封闭型结构或因材料不适用等而不宜采用电阻焊进行焊接。(4)点焊与缝焊多采用措接接头，增加了构件的质量，焊缝受力时会有附加力矩，使承载条件变化，降低了焊接接头的承载能力。3.3 电阻焊对金属材料焊接性的要求3.3.1 金属材料点焊、缝焊的特点金属材料点焊、缝焊的特点：金属材料焊接时，要求焊接区及近缝区无严重缺陷（裂纹、深度压坑、烧穿等），金属机械性能或特殊性能（抗腐蚀性、电阻率等）无重大变化。材料是否好焊，要看上述要求是吾易于达到和所采取工艺措施的复杂程度。结合点焊、缝焊过程特点，评定材料电阻焊焊接性的指标主要为材料的物理一化学性能和机械性能。 (1)材料导电性与导热性：材料的导电性与导热性决定热源强度和热场的分布，从而决定了焊点的形状、尺寸、结晶特点及近缝区组织变化。一般可按照这一性能选择电源特性，焊机功率及工艺过程，例如轻合金的导电、导热性好，焊接时应选择大功率焊机。 (2)材料高温塑变能力：塑性温度区窄，塑变能力差而线膨胀系数大的材料焊接时，易出现裂纹等不允许的缺陷，因此应注意选用合理工艺措施。材料高温屈服限越黑龙江工程学院本科生毕业设计16高，要求的电极压力越大。例如，焊接耐热合金，所用焊机功率并不大，但必须选用高温硬度高的电极材料和高压力的焊机，因而浪费了一部分电功率（因通用焊机的电极压力与电功率成正比），或限制了可焊件的最大厚度。表 3.1 结构材料的物理一化学性能和机械性能物理-化学特性机械性能类别及代表合金电阻率m/熔点CTr/导热系数)(/ kmW线膨胀系数610/ 比热容J/Kg密度1 -/ cmg结晶间隔/C对热机械作用敏感性氧化膜致密性氧化膜熔点/C2/)20( mmNb低碳钢1315304811.54807.8515301510小大1420（FeO）295410低合金钢及中碳钢16Mn2114804012.50.857.8514801350大中420600不锈钢及高温合金钢1Crl8Ni9TiGH44GH14075120120242317.112.2512.75107.858.98.09中中大大大540900670钛合金（TC2）142238.04.5917001680小大1840750铝合金Al-Mg 系(LFL)Al-Mg 系(LF2L)AlCu-Mf(LY12)71427362065463323822.08772.7620550654633633502小小中大大大2030160110410合金（MA2-1）126322300.411.74632565小小2800160铜合金（H62黄铜）8108310820.63688.9905890小中1230400(3)材料对热循环的敏感性。点焊、缝焊热循环主要特点为加热迅速（有时竞达黑龙江工程学院本科生毕业设计17到每秒 l 万10 万度），冷却快，最高温度高（大于熔化温度），而且高温停留时间短，因此材料在这循环过程中可能因组织转变不完善或某些成分的分解、扩散来不及完成而出现在一般热处理中不应出现的组织。如低碳钢(20 钢)点焊时，接头中可能出现淬火组织，所以必须注意材料在点焊。热循环中是否易于出现淬火组织、软化组织及粗大晶粒等缺陷。(4)材料时裂纹的敏感性：有谇硬倾向的金属可能出现淬火裂纹，与易熔杂质(S、P)形成低熔点共晶的合金，常出热裂纹+而结晶温度区宽、塑性温度区窄的材辩出现裂纹机会更大。这些材料焊接时应严格控制工艺过程有关参数，采用较复杂工艺措施。材料的焊接性好坏是相对的，同一种材料其焊接方法与工艺措施不同时，其焊接性有很大差别。一般应从材料热物理性能、高温机械性能及其对工艺过程的热敏感性来分析其工艺特点。常用结构材料的物理一化学性能和机械性能见表 3.1。3.3.2 低碳钢的焊接低碳钢的焊接低碳钢因电阻率比铜大 810 倍，要求焊机功率不很大；塑性温度区宽，易于获得应有塑性变形，不需要很高的电极压力（F比轻台金低），结晶温度区窄，高温塑性良好，线膨胀系数不很高，因而热裂纹倾向小，碳元素与微量元素低，无高熔点氧化物，一般不会出现淬火组织或夹杂物，因此，点焊、缝焊中不需采用复杂工艺措施，焊接质量良好，但对冷轧低碳钢薄板，在用软规范点焊时，会因长时间加热使核心周围热影响区扩大，晶粒长大及软化区变明显，所以当接头强度要求较高时，不宜采用过长的脉冲时间加热。热轧低碳钢表面有较厚的氧化皮，若清理不良时，易使电极与板件表面粘连，在材料加热膨胀中，可能形成深压坑。焊后抬起电校对，可能因粘连而拨松电投头，使冷却水渗出，井严重影响焊件表面质量与电极寿命，故应认真清理氧化皮。冷轧钢表面的防锈油在点焊中可以挤出于焊接点之外，一般不影响焊接质量，可以不清理。但涂油不能过厚。缝焊时应进行表面清理，否则会出现气孔、裂纹，影响焊缝气密性。按低碳钢薄板点焊规范，焊点直径由板厚决定，即d=4，直径系数口按所用规范的软、硬程度分别为 5 和 5.5 或 6（软规范选用大的直径系数）电极多用圆形，工作端面直径与核心直径接近，通电时间 t 与板厚成正比增加，而电流密度与板厚成反比，电极压力 F 应参考焊接电流 L 选用合适值，即以不产生飞溅的 F 为最佳值。F过大熔化核心尺寸过小，结果使接头强度降低，波动性增大。缝焊前定位点焊的规范小于正式点焊规范。定位点焊偏离焊转轴线不超过1mm。低碳钢缝焊焊速一般在 1.5m/min 左右，如焊接过程全自动化，不需手动控制焊黑龙江工程学院本科生毕业设计18缝位置，而且焊机容量足够时，也可采用 23m/min 的焊速。当焊件厚度增大时，焊速应降低，以保证核心质量极焊透率。低碳钢板厚度增大时，困难增多，因为：(1)板厚增大，焊件刚性增大，压力分流则增加，因而板件间难以贴合良好。为了保证接触面贴台紧密，应提高电极压力 F 有时采用预热脉冲或马鞍形压力循环。(2)分路阻抗 Z 减小，电流分流增大，要求加大焊机容量。(3)大厚度捍件伸入焊接回路，使捍机次级回路阻抗加大，焊接电流降低，因而要增大焊机容量，如果采用低频式直流焊机，则可改善进一影响。(4)核心金属熔化量增大，冷却时收缩量增加。为了防止出现缩孔与裂纹，必须提高变形量，但是由于板件内外温差增加，变形更加困难。通常，为了使被焊金属有足够大的变形量，应适当提高电极压力和延长焊接时间，而焊接时间的延长，又会导致电极严重过热和电能的损耗增太。因此，厚度大于 3.0mm 的低碳钢点焊时，其主要措施是提高电极压力及焊机功率。但功率增大不但使电能消耗量增大，而且可能使焊件与电极表面过热，反而限制了电极压力提高。因而，通常可采用多脉冲规范(1020 个脉冲)，使板件加热均匀。3.4 电阻焊设备3.4.1 焊机的分类与要求不同的电阻焊方法，采用不同的电阻焊设备，根据 JB-802 焊机型号编制办法规定，焊机型号用汉语拼音和阿拉伯数字组成，其内容表示如下：近年来电焊机、缝焊机品种类型很多，通常按电潭、加压机构、完成接头方式、自动化程度、电极数目、运动方式等分类。不管哪种点（缝）焊机，要完成焊点的循环必须使焊机具备两个部分，即电气部分（电源、调节装置、控制装置）和机械部分(加压机构、传动机构、冷却系统等），见图 3.5 和图 3.6。电阻焊机除了制造简单，成本低，使用方便工作可靠稳定，维修容易等基本要求之外，还应具有：(1)焊机结构强度及刚性好，不致因加压而使焊件变形、错位，甚至拉开等； (2)焊接回路有良好适应性，能满足零件形状尺寸的基本要求。焊接铁磁性零件黑龙江工程学院本科生毕业设计19或有夹具伸入回路时，对功率的影响尽量小。焊机应有良好外特性，能发挥出最大容量。 (3)程序动作的转换迅速、可靠，尽可能提高动作速度，以提高生产率。各程序间应有连锁装置及安全措施，以稳定焊接质量。如电流未切断时不得抬起电极，气压或水压不足时可自动切断电流。(4)调整焊机及更换电极都方便，主要部件接触良好，保护可靠，冷却好。3.4.2 点焊机常用的点焊机种类有：固定式点焊机、悬挂式点焊机和多点点焊机等。固定式点焊机：固定式点焊机的结构和工作原理如图 3.6 和图 3.8 所示，它主要由一次回路系统（开关，电源调节节装置，一次线圈），二次回路系统（二次线圈，上下机臂，上下电极夹，上下电极），加压系统（气缸，电磁阀等）和机体等组成。图 3.7 是缝焊机机构示意图。1-脚踏板开关 2-电极冷却水管 3-下机臂 4-下电极 5-上电极 6-上机臂 7-加压气缸 8-电磁气阀 9-变压器 10-机体 11-接角器图 3.6 点焊机构造黑龙江工程学院本科生毕业设计201-电源 2-加压机构 3-滚盘 4-焊接回路 5-机架 6-传动与减速机构 7-开关与减速机构图 3.7 缝焊机结构示意图1-开关 2-电流调节 3-次线圈 4-变压器铁芯 5-变压器 6-二次线圈 7-母线 8-机臂 9-夹持器 10-电极 11-工件图 3.8 点焊机工作原理图3.4.3 移动式点焊机对于尺寸大、重量重、外形具有较复杂的型面、型线以及全位置点焊的部件或总成（如汽车车身制造），一般都在较大的胎具上进行装焊，广泛的采用移动式点焊机。移动式点焊机按采用的焊枪形式分为手动式、反作用式和悬挂式。其结构示意图见图3.8.（a）（b）（c）（a）手动式 1-夹具 2-手动焊枪 3-工件（b）反作用式 1-反作用焊枪 2-挡板 3-工件 4-夹具（c）悬挂式 1-焊钳 2-工件 3-平衡锤黑龙江工程学院本科生毕业设计21图 3.8 移动式点焊机示意图(1)手动式：由于手动式焊枪是靠人的力量进行加压，因此点焊压力小，一般用于薄件、非受力部位焊点或定位焊。固 3.9 是手动式焊枪结构图，当人力推动手柄通过本体和压缩弹簧，使连杆顶向按钮开关，在时间继电器的作用下接通和断开焊接电流。焊接电流由电缆从变压器引入，流经连杆、电极、焊件及夹具，最后返回变压器，构成二次回路。电极压力的大小和弹簧的软硬有关，当采用硬弹簧时，焊接质量较好，但劳动强度大；反之，对焊点质量有影响，为了冷却电极，焊枪中部有冷却水通道。(2)反作用式：反作用焊枪如图 3.10 所示，反作用焊枪有气动式和液压式两种，气动式生产率高广为采用。反作用焊枪点焊工作原理是压缩空气经空心活塞杆进入气缸顶部，将缸筒向上推移直至与焊接夹具的反作用支撑板接触，而后产生匣作用力，通过焊枪电极对工件产生压力并实现焊接（图 3.10）。液压反作用枪的作用原理与气动的相同，只是用液压代替气压。1-手柄 2-按钮开关 3-本体 4-弹簧 5-连杆 6-电极 7-进水管 8-接电电缆图 3.9 手动式点焊枪黑龙江工程学院本科生毕业设计221-缸筒 2-空心活塞杆 3-档销 4-弹簧 5-垫块 6-电极座 7-管接头 8-电极图 3.10 反作用启动焊枪(3)悬挂式-悬挂式点焊机有两种。一种是焊枪（焊钳）与变压器分离，其间采用特殊电缆连接，称有电缆式（图 3.11）。另一种是焊钳与变压器直接相连称无电缆式（如图 3.12）三种，其结构示意图见图 3.11 和 3.12。有电缆式悬挂式点焊机二次回路长，功率损耗大。为了减少功率损耗，在保证操作方便的前提下，二次回路中特殊连接电缆的长度尽量缩短，这样使焊接电流影响较大的二次回路面积最小。无电缆式悬挂式点焊机，没有特殊电缆，无二次回路电缆损耗，功率利用充分，在焊接相同材料、相同厚度的工件时，变压器的功率和体积均可减小，比有电缆式可节省能源 70%。黑龙江工程学院本科生毕业设计23图 3.11 有电缆式点焊机图 3.12 无电缆式点焊机3.5 本章小结本章介绍了电阻焊的分类、电阻焊对金属材料焊接性的要求、电阻焊优缺点、电阻焊设备、也是进行焊装夹具设计所必需要明确的。结合以往的设计经验和汽车厂中实际使用的点焊机，本设计采用移动式点焊机，这也为接下来的夹具设计的开敞性提出了相应的要求。黑龙江工程学院本科生毕业设计24第 4 章轿车车门内板焊装工艺4.1 前车门结构及其装配过程4.1.1 前车门总成及其装配过程前门总成主要是由前门外板分总成和前门内板分总成折边、焊接而成，有些门是由外板折边和涂胶而成。而门的外板是由前门外板和外板加强件焊接而成。前车门装配前见图 4.1 所示。内板因为需要承受更多的安装件及承受车身结构的强度，所以通常比较复杂。图 4.1 前车门总成图4.1.2 前车门内板总成及其装配过程对于汽车车门的装配，通常由内板、外板和其他附件组成。其中车门内板总成由内板本体、内侧加强板、窗框、防撞杆总成、铰链加强板总成、门锁加强板、车门内饰安装支架等组成。图 4.2 是前车门内板总成流程图。黑龙江工程学院本科生毕业设计25图 4.2 前车门内板总成车门内侧加强板是对车门门体结构进行局部加强而设置的板构件，一般设置在车门内板面上安装车门附件机构的部位，提高安装部位的刚度和连接强度，铰链加强板为车门铰链的安装提供支承，用以保证上下铰链的同轴度，并使车门开关方便。门锁机构及其运动安装在锁扣加强板上。车门的整个装配过程主要在焊装工位和一个折边工位上完成，附件进行焊接装配，其他的小件在单个工位上焊接而成。4.2 前车门内板的材料4.2.1 各汽车厂用钢板型号目前车身一般采用低碳钢，一般用厚度 0.71.2mm 的冷扎钢板,含碳量相当于810 号钢，抗拉强度 270MPa,这类钢板即车身常用的普通钢板。汽车覆盖件具有材料薄、形状复杂、表面质量要求高特点，车门内板形状复杂，高差较大，局部成形较多，板料的变形不是单纯的拉延成形，而是存在一定程度的胀形变形，是典型的汽车覆盖件。表 4.1 是一些汽车厂生产车型用的钢板。黑龙江工程学院本科生毕业设计26表 4.1 汽车厂生产车型用的钢板车厂车型零件名称厚度种类牌号北京奔驰JSC车顶0.7冷板软钢长安福特/南京J64E车顶0.65冷板软钢长安福特/南京J64K车顶0.65冷板软钢东风本田思域车顶0.65冷板软钢东南LIONCEL车顶0.8冷板软钢东南菱绅车顶0.9冷板软钢上海大众POLO车顶0.75镀锌软钢上海大众桑 3000车顶0.8冷板软钢上海通用凯迪拉克车顶0.7冷板软钢上海通用景程车顶0.75冷板软钢神龙汽车206车顶0.7镀锌软钢神龙汽车富康车顶0.8镀锌软钢NISSANMOTORP32L门外板0.7镀锌高强钢NISSANMOTORP32E门外板0.85镀锌软钢北京奔驰JSC门外板0.7镀锌高强钢长安铃木奥拓门外板0.8冷板软钢北京奔驰-戴JSC门外板0.7镀锌高强钢长安福特P11门外板0.68镀锌软钢长丰汽车V73门外板0.8镀锌高强钢成都一汽丰田考斯特门外板0.7镀锌软钢北京奔驰JSC车顶0.7冷板软钢郑州日产D22 皮卡门外板0.8镀锌软钢东风本田思域门外板0.75镀锌高强钢东风日产P32L门外板0.65镀锌软钢东风日产U13门外板0.8镀锌软钢东风日产JA门外板0.8镀锌软钢黑龙江工程学院本科生毕业设计27东南汽车PS门外板0.75镀锌高强钢东南汽车DELICA门外板0.75镀锌软钢续表 4.1东南汽车PS门外板0.8镀锌软钢东南汽车FREEA门外板0.9冷板软钢广州本田08 雅阁门外板0.8镀锌高强钢哈飞汽车赛豹门外板0.7冷板高强钢南京汽车MG75门外板0.8镀锌高强钢南京汽车MG75门外板0.8镀锌高强钢上海通用T250门外板0.65镀锌软钢神龙汽车凯旋门外板0.8镀锌高强钢天津丰田107L门外板0.65镀锌软钢一汽大众新捷达门外板0.7镀锌软钢一汽大众A2门外板0.7冷板软钢一汽大众新捷达门外板0.7冷板软钢一汽海马普里马门外板0.7镀锌高强钢一汽海马普里马门外板0.75镀锌高强钢长安福特/南京J64E车顶0.65冷板软钢4.2.2 车门内板材料汽车焊接结构采用的钢材较多，但常用的钢材主要是碳素结构钢（Q235、Q255和 Q275 等）部分优质碳素钢（08F、10 号钢、20 号钢）以及部分低合金钢（16Mn、15Mnv）和其他专用钢材（H30CrSiA）等。目前车身一般采用低碳钢，一般厚度 0.7-1.2mm 的冷轧钢板，车门内板的材料一般为 st14,是一种深冲级低碳钢冷轧钢板。4.3 焊接接头的型式焊接接头的型式主要可分为四种，即对接接头、角接接头、搭接接头、T 形接头如图 4.3 所示。本设计使用点焊，所以针对了车门内板焊装，使用的接头形式是搭接接。黑龙江工程学院本科生毕业设计28(a)T 形接头 (b)角接接头 (c)对接接头 (d)搭接接头图 4.3 焊接接头的基本类型1T 形接头一焊件端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头称为 T 形接头,如图 4.3a 所示,这种接头在焊接结构中是较常用的,整个接头承受载荷、特别是承受动载荷的能力较强。。2角接接头两焊件端面间构成大于 30，小于 135 夹角的接头称为角接接头，如图 4.3b 所示。角接接头多用于箱形构件，其焊缝的承载能力不高，所以一般用于不重要的焊接结构中3对接接头两焊件端面相对平行的接头称为对接接头，如图 4.3c 所示。这种接头能承受较大的载荷，是焊接结构中最常用的接头。4搭接接头两焊件重叠放置或两焊件表面之间的夹角不大于 30构成的端部接头称为搭接接头，如图 4.3d 所示。搭接接头的应力分布不均匀，接头的承载能力低，在结构设计中应尽量避免采用塔接接头。点焊接头尺寸的大致确定可参照表 4.2。表 4.2 点焊接头尺寸参照表序号经验公式简图备注1d=2f+32A=30703C0.284e8f5s6fd熔核直径,mmA焊透率，% C压痕深度，mme点距,mms边距，mmf薄件厚度，mm4.4 焊点的布置原则4.4.1 焊点的形状与尺寸如果焊点缺陷都在规定值以内，那么，决定结构接头强度与质量的便是焊点的结构与尺寸。焊点直径的大小直接决定了接头的强度，不同的材料、厚度及厚度比，对焊点直径 d 要求不同，见表 4.2。黑龙江工程学院本科生毕业设计294.4.2 点焊的基本要求薄壁构件是对金属板进行冲压、折弯等加工变形后，再通过焊接连接。焊点断开或焊点处的材料撕裂都能够有效的吸收能量，焊接强度过低会严重影响薄壁构件对能量的吸收，在涉及碰撞吸能用的薄壁构件时，尽量避免焊点过早脱开。焊点撕裂的因素有焊接强度、焊接形式、焊点的疏密程度。焊点要尽可能布置在构件变形（拉应力和剪应力）小的位置。表 4.2 焊接直径的参考值单排焊缝最小搭边尺寸点焊时最小点距备注薄件厚度mm焊点直径mm碳钢低合金刚不锈钢耐热钢耐热合金铝合金镁合金铜合金碳钢低合金刚不锈钢耐热钢耐热合金铝合金镁合金铜合金0.30.50.81.01.21.52.02.53.53.04.03.54.54.05.05.06.06.07.07.08.5681012131415810121416182071011121314185791011121481113151618224.4.3 焊点的布置在满足接头强度和技术要求的前提下，尽量减小搭边宽度，以减轻结构重量。为了保证点焊质量对点焊中心离边板的最小尺寸要求可参考表 4.3。同时焊点也不宜布置太多，焊点布置越多，点距越小，分流越大，焊点核心尺寸减小，反而降低了焊缝的强度，一般焊点间的点距不小与 35mm。表 4.3 焊接结构钢时焊点中心到板边的距离一个焊件的厚度/mm12346焊点中心到板边最小距离/mm812182530黑龙江工程学院本科生毕业设计30(a)不合理 (b)合理图 4.4 合理安排点焊顺序4.4.4 点焊的顺序电阻点焊的作用与熔焊的作用一样，主要使焊件有一定的工艺刚度和保持零件间的相互位置。当焊接周缘封闭的薄壁结构时，零件之间总会有间隙的，这时点焊顺序的安排应使间隙顺周缘上均布以免有的地方间隙过大如图 4.4（a）是不合理的点焊顺序，图 4.4（b）是合理的点焊顺序，即考虑了间隙均布的问题，也考虑了工人操作方便。4.5 结构的开敞性焊接结构的开敞性是指设计的结构在装配焊接过程中，以既保证焊接装配质量，而又能采用经济的焊接装配加工方法，无需特殊的工夹具和其它专用设备，就能方便自如地接近工件，进行焊接装配工作，结构开敞性好坏直接影响焊接及装配工作的可达性和能否顺利进行焊接质量检验，这与结构的形式和尺寸大小，焊接接头型式和焊缝的分布有关。另外，结构焊接时，采用的捍接方法不同，对结构的开敞性有着不同的要求。阻点焊和滚焊要求结构的开敞性比熔化焊（手工电弧焊，CO 气体保护焊等）要好，因为要求工件允许尺寸较大的滚盘和电极自由地接近焊缝处，因此某些油箱其能采用铆接，以后再焊铆钉头以密封，而不能采用生产率高和变形小的点焊或滚焊方法，这种对于不同焊接方法，它在焊接时接近焊缝的难易程度的性质称为焊接方法的可达性。可达性好的焊接方法，可降低对结构的开敞性要求。焊接结构的开敞性，在设计结构时应着重进行考虑，如图 4.5 所示，采用电阻点焊。因结构开敞性不合理如图 4.5 中(a)，必需采用特殊形状电极来进行焊接，使生产不方便，也不容易保证焊接质量。图中 4.5(b)是合理的结构型式。黑龙江工程学院本科生毕业设计31（a）不合理 (b)合理图 4.5 电阻焊结构的开敞性4.6 精度的合理性确保焊接结构尺寸符合设计图纸要求，是焊接结构生产全过程遵循的基本准则之一。由于某些尺寸误差，而影响结构的最终尺寸要求，因此对焊接结构生产全过程的尺寸控制和检验是十分必要的。汽车焊接结构，如车身，大部分是由薄板冲压件组成，焊后不可避免的要收缩和变形，所以要求焊接结构有过高的精度是不合理的，但为了保证焊接结构在使用上及成批生产互换的要求，减少矫正和整修工作量，也必须规定焊接结构及其零件的尺寸应有合理的公差。规定合理的公差，要照顾到工艺上的可能和经济性，但这并不是只考虑焊接件的全部收缩变形的需要，如果这样就放松了对焊接件的公差值要求，将不能满足结构使用上的要求。焊接收缩量应由零件焊接前放大尺来补偿，而不应当全部由焊接件的制造公差来保证，否则是制造不出高精度的焊接结构的。焊接件装配接头的螺栓孔，在未精加工前相互位置公差不能过大或过小过大的公差，要求装配接头上所留的加工余量增大，告使整修工作带来困难，过小的公差，由于焊接收缩量极不稳定，往往使工艺上达不到所规定的公差范围。按经验焊接后对于交点接头距离尺寸公差可达 IT14 级。而在装配完毕后，经过扩孔和铰孔精加工到最后尺寸，按照一般机械加工的方法可选 IT7IT11 级。一般对组成焊接件的机械加工零件的自由公差按 IT12 级制作，其它件则为 IT14 级。形状复杂零件的连接处，为了保证合理的焊接间隙，则零件留有余量，在装配时用修配的方法来保证装配尺寸和间隙.4.7 本章小结由于本设计是针对大批量生产而设计的焊装夹具，依据产量的不同，结构工艺性的要求也不一样。本章主要对车门的焊装工艺进行了分析，车门内板焊装工艺包括：黑龙江工程学院本科生毕业设计32车门内板的材料、焊接接头的型式、焊点布置原则、结构的开敞性、精度的合理性。同时也介绍了车门的组成和装配的过程，车门内板的组成和焊接过程。这些都是车门内板焊装夹具设计所要做的必要工作，只有了解了焊装工艺，从而才能进行夹具设计。黑龙江工程学院本科生毕业设计33第 5 章夹具的总体设计5.1 焊接夹具的分类及设计要求5.1.1 焊接夹具的分类生产中焊接夹具的种类繁多，接目前已有的各种夹具可归纳分类如下：1按夹具的功用及用途分(1)装配定位焊夹具这类夹具主要任务是按产品图纸和工艺上的要求，把焊件中各零件或部件的相互位置能准确地装配并采用焊接方法初步进行固定，即所谓定位焊，在此类夹具上并不完成所有的焊接工作。(2)焊接夹具将已定位焊好的焊件放在这一类夹具上完成所有焊缝的焊接。它的主要任务是防止焊接变形，并使处在各种位置的焊缝都尽可能地调整到最有利于施焊的位置。对焊件重量大或采用自动焊进行焊接时常用焊接夹具，对采用手工时，除有特殊质量要求（如严格控制变形）外，一般不采用。(3)装一焊接夹具在夹具上完成焊件的装配、定位焊以及所有焊缝的焊接。它兼备有上述两种夹具的功能。但有时往往因焊件结构复杂，夹具本身的开敞性差或焊接方法的可达性不好而无法焊完所有的焊缝，剩余焊缝，卸下夹具后进行补焊，汽车装一焊夹具大都属于此类。(4)检验夹具对于采用一般测量手段无法进行尺寸测量的焊件，如汽车车身及其部件，采用样板或检验具来检测焊件的形状尺寸，起量规的作用。(5)其他夹具除上述夹具之外还有矫正夹具、整修加工夹具和热处理夹具等2接夹具的工作范围分(1)通用夹具又称万能夹具或组合夹具，这类夹具的基本组成部分（定位，夹紧、支座等）采用了规格化或标准化的零件，无需调整或稍加调整就能适用于不同工件的装配或焊接工作。这类夹具目前在汽车装一焊工艺中应用的不多。(2)专用夹其只适用于某一工件或焊件的某一工序装配焊接，这种夹具在成批和大量生产的生产线上采用，由于汽车产量大，生产敢率要求高，采用分散装配原则，故多采用专用夹县。3接夹具本身构造分(1)固定式夹具；(2)移动式夫具；(3)悬挂式夹具等。4按夹紧动力来源分 (1)手动夹具靠人力推动夹紧机构来夹紧工件。黑龙江工程学院本科生毕业设计34 (2)气动夹具利用压缩空气作动力，通过汽缸推动夹紧机构来夹紧工件。(3)电动夹具利用电磁吸引力来夹紧工件。5.1.2 焊接夹具的设计要求(1)保证产品的形状和尺寸精度符合图纸和技术条件要求。这是夹具设计的首要问题。为此，在装配时，夹具必须使被装配的零件或部件获得正确的位置和可靠的夹紧，并且在焊接时它能够防止焊件产生变形。 (2)夹具结构应开敞，工人操作方便，焊具容易接近工作处，必要时可在夹具骨架上切去影响开敞性的部分，以改善夹具的开歇性。 (3)应使装配焊接工作在最有利的状态下进行，如焊接应在平焊位置进行等； (4)夹具要有足够的刚度，且重量要轻，在夹具上，凡是受力的各种器件，都应具有足足够的强度和刚度，它足以承受重力和因焊件变形所引起的各个方向的力。在保证强度与刚度的前提下，应轻巧灵便。(5)工件的定位可靠、夹紧应迅速。从夹具中取出工件要方便，工夹具应使装配和焊接过程简化，操作程序合理。工件装上或卸下相当方便，不受夹具上的各种器件干涉，也不被夹具卡住而无法卸下。(6)降低夹具的制造成本。为此所设计的夹具结结构应简单，制造和维修应容易，应尽量采用标准化夹具元件。对易磨零件便于更换，尽量少用可拆卸的活动夹具元件。5.2 焊接夹具设计流程图如图 5.1 为焊装夹具设计流程图。5.3 定位夹紧元件的设计轿车车门内板材料为 St14，料厚 1mm，零件形状复杂，高差较大，局部成形较多，板料的变形不是单纯的拉延成形，而是存在一定程度的胀形变形，是典型的汽车覆盖件。经过分析，门内板有以下几个结构特点：(1)车门四周有较深的周边形成较厚的侧板；(2)内板总成上有冲压的各种形状的凸台、安装孔等，以安装车门附件机构；(3)车门内板具有较大的刚度和强度，以保证车门附件安装的位置要求。首先要明确的是一共焊接三个件，是将门窗加强板和防撞杆焊接到车门内板上，定位方式为利用车门内板和门窗加强板、防撞杆自身的凸台和凹坑进行定位的。车门内板组件图模型见图 5.2，门窗加强板见图 5.3，防撞杆见图 5.4。黑龙江工程学院本科生毕业设计35 分析任务书和设计资料轿车前门内板焊装工艺分析夹具设计的技术条件车门的材料装配焊接夹具的设计要求焊点布置原则结构开敞性装配焊接夹具的分类焊接接头型式精度合理性夹具的设计基准完成设计说明书定位元件及夹紧元件基板旋转及翻转机构完成装配图和零件图图 5.1 夹具设计流程图黑龙江工程学院本科生毕业设计36图 5.2 车门内板组件图模型图 5.3 门窗加强板零件图图 5.4 防撞杆零件图5.4 点焊钳的选择点焊过程是指连接零件的每一个焊点形成的操作过程，它是融合了电、热、结构及相变的复杂过程，首先在电极力作用下形成零件与电极、零件与零件的接触，然后通电。在通电初期电流仅从接触部位通过并构成回路产生焦耳热，零件和电极材料的物理性质随温度变化，接触面积逐渐增大，使零件与零件的接触面融化形成焊核，随后断电，保持电极压力，最后释放电极，点焊结束，从而完成零件与零件之间的一个焊点连接。图 5.5 为某汽车厂用焊钳。黑龙江工程学院本科生毕业设计37图 5.5 某汽车厂用点焊钳本设计选定焊钳型号 QC20-420340D0F4见图 5.6Q力源为压缩空气； C结构形式 C 型； 20电极压力 20N；420空间长 420mm ； 340空间高 340mm； D定钳体；F设有辅助行程（110）。图 5.6 焊钳示例图黑龙江工程学院本科生毕业设计385.5 主要零件设计说明一套完整的夹具一般包含若干夹紧单元（POST）、基板（BASE）、旋转机构等。根据操作方式可划分为手动夹具、气动夹具及液压夹具；根据控制方式可划分为气控夹具、电控夹具等。5.5.1 夹紧单元（POST）一个典型的夹紧单元通常包括 L 型板、支撑板、压头、夹紧块、调整垫片、铰链销、定位销、定位销调整块、限位块、连接块、气缸等部件，见图 5.7 所示。图 5.7 夹紧单元组成名称5.5.2 L-型板L-型板是固定在基板或 H 腿上，用以联接支撑板、压头及夹紧块等的专用支座。其高度自 100mm 至 500mm 间，每隔 50mm 划分为两类 9 种规格，已形成标准，本设计共用两种见图 5.8 所示。图 5.8 L-型板5.5.3 支撑板（连接板）目前，支撑板只将夹紧块与 L-型板联接起来，其本身并不直接定位工件（个别情况例外），支撑板所用材料为 Q235-A，依据以往设计经验其厚度分为 24mm ，见图 5.9。黑龙江工程学院本科生毕业设计39图 5.9 连接板型式5.5.4 压头普通夹紧单元中压头的夹紧力不得小于 300N，当夹紧单元为双级压头时，第一级气缸直径为 63，第二级气缸直径为 50。本设计为单极压头，根据机床夹具设计手册，气缸缸径选为 75。一般情况下系统气体压力为 0.5MPa，气缸的效率为 80%时，各气缸输入与输出力如表 5.1。5.5.5 夹紧块普通夹紧块的半成品的材料为 45 号钢，精密铸造后表面发黑处理，夹紧型面加工后表面高频淬火 HRC3235，但当夹紧块与外板等覆盖件直接接触时，为避免划伤工件表面，其材料改为尼龙，厚度为 22mm，为防止夹紧块工作时转动，一般在支撑板或压头上加工止口。5.5.6 调整垫片及限位板调整垫片一般与夹紧块配合使用,为防止个别夹紧块旋转，需加装限位片，见图 5.10 所示。图 5.10 夹紧块与垫片配合使用黑龙江工程学院本科生毕业设计405.5.7 定位销为使焊接件在夹具中能够准确定位，便于焊接，焊装夹具大量采用了定位销，一般来说每一个焊接件均需采用两个定位销定位,但由于车门内板的刚度不高，个别的部位允许出现过定位。定位孔的间距要尽可能大，而当两孔间距过大时，其中一孔应采用菱形销。此外，从分总成夹具至总成夹具应尽量采用相同的基准孔，以免造成基准不重合误差。如图 5.11 是本设计中使用的两种定位销，根据 GB2203-1991。（a）圆柱销 (b)菱形销图 5.11 定位销型式5.5.8 基板基板板一般由槽钢与钢板焊接而成。槽钢多采用 10、12、14b、16、20、25b 号等，钢板厚度多采用 t=20mm 或 t=25mm（此为加工完成的厚度，选用毛坯时，因考虑加工余量，相应的板厚取 t=25mm 或 t=30mm）。对于小夹具或滑台等亦可采用 t=3040mm 的钢板焊接而成，而对于总拼夹具以及顶盖焊装夹具，其滑台及支架则可采用矩形方管与钢板焊接而成。对于基板的设计应充分考虑焊接及加工的工艺性，以及吊装、运输等方便性。依现有加工能力及汽车、路况、桥梁、涵洞等情况，对于只加工顶、底两面的普通基板而言，其长度暂不界定，但宽度不得大于 2m，能够运输的最大宽度（非基板本身）为 2.3m。见图 5.12。黑龙江工程学院本科生毕业设计41图 5.12 基板5.5.9 旋转机构在焊装夹具中还经常可以见到旋转机构，这种机构可使夹具体在平面上做 360 度旋转。这样的系统可解决或克服焊机少的缺陷，因为当焊机不动，电缆长度有限时，转动夹具可使焊点移动到焊钳的工作区域进行焊接，使焊接工作方便轻松地进行，保证焊接质量。另外，为保证夹具在装夹、拆卸时能处于稳定工况，还应设计自锁装置。如图 5.13 为夹具的旋转机构。图 5.13 旋转机构5.6 相关计算5.6.1 压转臂张开角计算一节旋转销结构是最简单、最常用的车身焊装夹具运动机构，如图 5.14 所示。夹紧气缸活塞杆的直线运动推动压转臂绕 A 点的旋转运动，同时气缸绕连接板上的黑龙江工程学院本科生毕业设计42旋转支点 B 点转动，其运动机构可以简化为一摆动导杆机构。AC B 是气缸压紧状态1即活塞杆伸出时的状态，AC B 是气缸打开状态即活塞杆

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