轿车前门内板焊装夹具设计

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、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is of by of of s to in of s be by on of of s I s to of s of on by by of of 摘要. 目的及意义. 汽车制造业与车身制造的关系. 汽车焊装夹具在汽车车身制造中的发展.国内外汽车焊装夹具的发展现状.车门内板焊装夹具的技术要求及设计内容. 白车身的概念. 车身尺寸偏差的形成. 车身焊装工艺设计.程图设计.点描述.钳的选型. 车身焊装夹具的结构、定位及夹紧的特点.身焊装夹具的结构特点.身焊装夹具的定位特点.身焊装夹具的夹紧特点. 车身焊装夹具的精度控制及设计的模块化.身焊装夹具的精度控制.身焊装夹具设计的模块化. 本章小结. 电阻焊的分类.焊.焊.焊.焊. 电阻焊的优缺点.阻焊的优点.阻焊的缺点. 电阻焊对金属材料焊接性的要求.焊的特点. 电阻焊设备.机的分类与要求.焊机.动式点焊机. 本章小结. 前车门结构及其装配过程.车门总成及其装配过程. 前车门内板的材料.汽车厂用钢板型号.门内板材料. 焊接接头的型式. 焊点的布置原则.点的形状与尺寸.焊的基本要求.点的布置.焊的顺序. 结构的开敞性. 精度的合理性. 本章小结. 焊接夹具的分类及设计要求.接夹具的分类.接夹具的设计要求. 焊接夹具设计流程图. 定位夹紧元件的设计. 点焊钳的选择.主要零件设计说明.紧单元（.接板）.相关计算.本章小结.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，个夹紧点的夹紧力一般在300个夹紧点的夹紧力在500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。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。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(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。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。证加工质量，设计标准化、系列化；批生产。设计内容：的及意义；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。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。身装配的多层次体系机构白车身（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，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。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 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（小规模试生产（生产启动（大规模生产（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。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关键。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 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