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三维SW 8张CAD图纸及文档所见所得 YC系列 基于 SolidWorks 焊钳 型静臂 工艺 工装 优化 设计 14.5 三维 SW CAD 图纸 文档 所得 YC 系列

资源描述：

【温馨提示】====【1】设计包含CAD图纸 和 DOC文档，均可以在线预览，所见即所得，，dwg后缀的文件为CAD图，超高清，可编辑，无任何水印，，充值下载得到【资源目录】里展示的所有文件======【2】若题目上备注三维，则表示文件里包含三维源文件，由于三维组成零件数量较多，为保证预览的简洁性，店家将三维文件夹进行了打包。三维预览图，均为店主电脑打开软件进行截图的，保证能够打开，下载后解压即可。======【3】特价促销，，拼团购买，，均有不同程度的打折优惠，，详情可咨询QQ：1304139763 或者 414951605======【4】 题目最后的备注【YC系列】为店主整理分类的代号，与课题内容无关，请忽视

内容简介：

第一章 熟悉Solidworks在当今市场上SolidWorks 2010是最受欢迎的3D机械电脑辅助设计(CAD)包之一。Solidworks自从1995年出现，它已经成为一个当今受许多工程师、机械设计师、工业设计师喜欢的设计工具。部分是因为其易学易懂的图形用户界面和强大的工具集,部分原因是因为它拥有容易学习的图形用户界面和功能强大的工具集，SolidWorks被许多国际型的顶级公司用作设计、工程以及记录他们的各种领域的产品。SolidWorks的核心是能够创建参数化三维立体几何，然后被用来制造图纸、生产指令、指令手册、动画、全彩色效果图和其他类型的文档。无论被创建的项目多么复杂,创建的过程是很容易的并且遵循相同的基本步骤。首先创建一个示意图，将其转变成一个基本特征。然后基本过程是进一步细化、增加特征、添加或删除材料从基本特性。个别零件模型可以用于构建组件，组成了最终设计。在完成3d部分或装配模型的创建之后，图纸以及设计和制造过程就可以制作成文件。学习一个新的CAD软件包是一个艰巨的任务。除了新术语，首次使用一个新的用户界面、工具栏和命令可能使用户觉得有点不知所措。作为第一次使用SolidWorks，在这一章你将花一些时间来熟悉软件界面以及SolidWorks CommandManager的使用。开始SolidWorks在第一次安装和运行SolidWorks之前,要确保你的电脑系统满足推荐的最低要求。SolidWorks目前支持以下操作系统：Windows 7(32位)专业版,终极版或企业版。Windows 7(64位)专业版,终极版或企业版。Windows Vista(64位)极限版、商业版或企业版,SPO或更新的版本。Windows Vista(32位)极限版、商业版或企业版,SPO或更新的版本。Windows XP专业版(32位),SP2或更新的版本。Windows XP专业版(64位)。然后这里是随机访问存储器(RAM)的需求：最低限度 当部分包含少于200个功能和程序集包含少于1000组件时1 GB RAM。推荐使用 当部分包含超过200个功能和程序集包含超过1000个组件时要求2GB以上。一旦你确认你的电脑能支持SolidWorks并且已经安装到您的系统,您可以通过点击Start Programs SolidWorks 2010 SolidWorks 2010 SPX.X SolidWorks 2010启动它。注解：在这本书显示的所有图片是SolidWorks在Windows 7系统的运行结果 。如果您使用的是（如windows XP）另一个版本的windows，您可能会注意到有一些细微差别。SolidWorks许可协议在您第一次启动SolidWorks时,将看到SolidWorks许可协议。为了使用SolidWorks你必须接受许可协议。阅读许可协议后,点击接受继续。如果因为某些原因你不接受许可协议条款,点击“Do Not Accept”将退出SolidWorks。帮助和工作流程的定制接受SolidWorks许可协议之后,你就会进入到一个 Welcome To SolidWorks的窗口。此页面允许您设定动态帮助的外观以及工作流程的定制。你只会在你的电脑第一次启动SolidWorks时看到这个页面,但你通过SolidWorks的选项窗口可以随时改变这些设定。在帮助定制部分的屏幕上有三个选项可用。每个选项将向用户提供不同水平的动态帮助,所以你需要按照自己的需要做出选择。我是一个新用户。显示小贴士来帮助我开始。这个选项将会为您在不同的模式下工作的SolidWorks提供弹出消息。我是更新到这个版本的SolidWorks，给我显示新的改进特点。经验丰富的SolidWorks的用户在使用新版本的SolidWorks时将会发现这个选项对他们有帮助。当这个选项被选中,问号图标将显示新的菜单项和PropertyManagers的新改变，并将链接到对应的新手册部分。这个新手册的主题提供更多关于这个自先前版本进行更新的新版本的功能的信息。对我不显示任何动态帮助。对于更有经验的用户，在SolidWorks工作时，这个选项不会为您提供任何有关新手册的弹出窗口或链接。注解：随着你使用SolidWorks的熟练程度的增加,你可能会决定不适用帮助小贴士。你可以通过点击“帮助”“小贴士”或点击在状态栏的问号图标禁用它们。熟悉了新版本的SolidWorks后,您可以通过点击“帮助”“新的特性”禁用链接的显示。在你使用SolidWorks时，欢迎窗口的工作流程定制部分可以让你隐藏和显示工具,链接,和菜单项。你可以选择以下类别的一个、两个、所有或全部不选：机械设计模具设计消费产品设计当您在这个窗口的工作流程制定部分选择一个选项，你的文档环境将发生部分下面的变化：机械设计 机器设计概述、机器设计教程,SolidWorks SimulationXpress链接将显示在SolidWorks资源选项卡的任务窗格。金属和焊件标签将被添加到CommandManager。模具菜单项将隐藏在插入菜单中。草案分析，削弱检测和偏差分析也将被隐藏在工具菜单。模具设计 模具设计概述、模具设计教程，以及导入文件的链接将显示在SolidWorks资源选项卡的任务窗格。曲面和模具标签将被添加到CommandManager。焊件的菜单项将被隐藏在插入菜单中。消费产品设计 消费产品设计教程链接将显示在SolidWorks资源选项卡的任务窗格。曲面的标签将被添加到CommandManager。焊件的菜单项将被隐藏在插入菜单中。削弱检测菜单项将被隐藏在工具菜单中。注解：通过选择工具自定义并选择适当的选项，你可以在任何时间调整文件的工作流程的定制。本书中为了演示该项目，在欢迎进入SolidWorks的窗口做下面的选择：1、在帮助定制选项,选择不给我任何动态的帮助。2、在工作流程定制部分，选择消费产品设计、机械设计、模具设计。3、点击确定SolidWorks界面导航使用SolidWorks之前,您应该先熟悉用户界面的布局。三种文件类型SolidWorks(零件、装配体和图纸)都有相同的基本界面，只有小部分有区别。首先，我们将检查常见元素的三种文档类型。图1.1显示了当你打开一个模型时SolidWorks的界面。图形区域所有的功能都发生在SolidWorks的图形区域。你将在这里进行零件建模，装配体的组装以及绘制草图。你将在第2章了解有关这个区域的更多细节。通过学习这三种文件类型的更多细节内容来学习基础知识。视图工具栏在图形区域的顶部是视图工具栏。这个透明的工具栏在顶部的图形区域总是可用的，它能让你快速和容易地获得你所需要的的视角。如图1.2所示，飞出一个小的向下指向箭头为您提供更多的工具图标。图1.1 Solidworks用户界面图1.2显示弹出菜单中额外的工具当你更加熟悉SolidWorks时，你可能会发现，这些视图工具栏显示的工具可能不是你最常使用的。有效的工具栏并不是只有这些默认的视图工具。请执行以下操作制定视图工具栏：1、右键点击任何显示在视图工具栏的按钮，从底部的菜单选择定制。2、选择命令选项卡顶部的自定义窗口。3、在分类部分的窗口，找到你想要的工具集。本例中,选择标准视图分类。这些选定的类别工具将被显示在按钮区域，如图1.3所示。4、拖拽自定义窗口中所需的按钮至顶部的视图工具栏。当鼠标指针更改为一个绿色加号，将按钮安放在那里。注解：在SolidWorks 2010中这个视图工具栏可以隐藏。通过右键单击任何工具栏中的按钮，取消选中菜单中的视图(单)来隐藏工具栏。图1.4命令选项卡中的自定义窗口状态栏SolidWorks界面的底部是状态栏。顾名思义，状态栏将会给出有关你所进行的操作的信息。状态栏可以在视图菜单中关闭，但我们强烈建议打开它，因为它在你的工作中是非常有用的。这里是一些你可以在状态栏找到的信息的例子：当你将鼠标停留于一个工具图标上，状态栏通常会为您提供一个比工具提示更好的描述(见图1.4)。当你熟悉了SolidWorks各种工具的图标，你将较少需要这一信息。选择一个边、点或其任何组合将显示出基本测量快速参考，如图1.5所示。虽然这不能取代测量工具，但如果你只是想快速知道两个边线之间的距离它是非常有用的。当你在画草图时，你的鼠标指针将显示你的草图状态以及坐标位置。草图状态将分为完全定义的、过定义、不完全定义、没有找到解决方案或无效的方案。后面当我们开始绘制草图时我们将介绍它们所代表的意思。图1.4在状态栏显示的额外工具信息图1.5 在状态栏快速显示尺寸任务窗格图形区域的右侧是任务窗格。任务窗格是在一个位置提供了大量的资源的一组窗口。通常这个任务窗格是隐藏的，在图形区域的标签图标是唯一可见的。这可能是最好的选择，因为你的图形区域基板面是非常宝贵的。然而，如果你希望任务窗格一直是打开的状态，你可以这样做：1、单击任务窗格的任何标签图标。2、右上角的任务窗格中，单击图钉图标“销开放”任务窗格（见图1.6）.图1.6 把任务窗格打开和隐藏一遍3、图形将调整使房间的任务窗格，它将保持开放甚至当你点击其他地方在SolidWorks4、设置自动隐藏任务窗格,再次点击图钉图标。实习报告一、实习目的理论联系实际，了解电阻点焊钳的基本外形及构造，为对零件三维建模打下基础；了解电阻点焊钳的工作原理及特性，了解国内外发展现状，掌握发展趋势，方便改进焊钳；了解XM型电阻点焊钳静臂的材料以及该材料的材料性能。重点掌握XM型焊钳静臂的加工工艺以及加工设备。二、实习内容对于任何机械工厂，安全始终是重中之重，所以指导老师首先对我们进行了一些安全教育。另外，由于这是一家外资企业，一般不允许参观，所以在参观过程中一定不能乱碰任何机器、按钮，必须听从工厂师傅的安排。2.1、参观整个电阻点焊钳装配的过程。刚进入工厂，首先映入眼帘的是电阻点焊钳的装配流程。对照实体，师傅给我们讲解了电阻点焊钳的主要组成部分，包括机械传动部分、气缸部分、电气控制部分等。还指出了一些安装中需要注意到的问题，如润滑等。如图1所示为电阻点焊钳的主要组成部分。图1 电阻点焊钳的组成工厂师傅还为我们讲解了电阻点焊钳的工作原理、工作方式以及国内外发展现状。2.2、听工厂师傅讲解有关焊钳主要零件的工艺及材料。看完装配过程后，工厂师傅主要为我们讲解了电阻点焊钳中静臂和动臂的材料。以前的焊钳静臂是从法国进口的，其材料为黄铜（H62)，但H62的导电率较低， IACS约 22% 28 %。为获得较大电流，节省电能，降低焊钳静臂的发热，现在焊钳所用材料为导电率较高的铬锆铜（其表达式为CuCr1Zr），该合金同时具有高强度（抗拉强度Rm450MPa、屈服强度Rp0.2360MPa）高导（导电率IACS：75%83%）的优良性能，且耐热耐磨，防变形能力强。广泛用作汽车、宇航工业的钢板和不锈钢板的接触焊机点焊，滚焊焊炬最理想的电极材料，高压开关焊点材料和断路器材料，也广泛用于IC框架引线材料。焊钳的静臂和动臂的毛坯都是铸件，并且都要求是精密铸造。然后用数控机床直接加工出成品，如图2为焊钳静臂的实体图。图2 电阻点焊钳的实体图2.3、提问环节工厂师傅给我们讲解完电阻点焊钳主要零件的工艺之后，让我们思考一会，有问题的话就提出来。同学们提出了很多问题，如斜块上的光孔的作用，静臂侧面上M4螺纹孔的作用，与电极杆相连接的孔中M8的螺纹孔和M8的光孔分别有什么作用。工厂师傅一一为我们做出了解答。2.4、自由观看场内的零件、装配、加工。最后就是工厂师傅允许我们自由观察场内的设备及零件，但是要求我们不能打扰工人的工作。大家组队观察、讨论焊钳的主要零件的各种问题，并拍摄部分照片以供后面的设计使用。三、实习总结本次实习对我后面的设计有很大的帮助，不仅让我在对零件进行三维建模时脑海中有清晰地轮廓，而且使我对电阻点焊钳静臂的材料和工艺有了较深入的了解，让我在后面的设计中有了很多的参考。通过这次实习，我还了解了电阻点焊钳的作用及发展趋势，让我对电阻点焊钳的认识有了明显的提高。总之，本次实习让我受益匪浅。开题报告1、 课题名称：基于Solidworks的电阻电焊钳主要零件的工艺工装优化2、 课题来源：结合社会实际3、 选题的目的与意义：目的：在给定XM型电阻电焊钳静臂部件图纸的基础上，利用solidworks三维设计软件，通过毕业设计训练，使我们熟悉掌握电阻点焊钳的功能、用途和结构特点，分析制定其主要零件的机械加工工艺路线，重点进行工序工装夹具的三维建模设计与优化。更是为了实现电阻点焊钳的国有化。意义：1将我们大学所学的知识做一个很好的融合与应用 2掌握Solidworks三维软件的使用 3提高我们对工艺工装设计流程熟识和通用夹具的设计能力 4 实现电阻点焊钳的国有化4、 电阻点焊钳，电阻点焊的基本认识，应用范围及特点电阻点焊钳的基本认识 如上图，是XM型电阻点焊钳的总装图片。本次设计主要是针对M型电阻点焊钳的静臂进行三维建模并进行工艺工装优化。下图为XM型电阻点焊钳静臂的零件图形。电阻点焊的基本认识：定义：焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。利用点焊机进行交叉钢筋的焊接，可成型为钢筋网片或骨架，以代替人工绑扎。同人工绑扎相比较，电焊具有功效高、节约劳动力、成品整体性好、节约材料、降低成本等特点。点焊采用的点焊机有单点点焊机（主要用于焊接较粗钢筋），多点点焊机（主要用于焊接钢筋网片）和悬挂式点焊机（能任意移动、可焊接各种几何形状的大型钢筋网片和钢筋骨架）。电阻点焊主要工作参数有变压器级数、焊接通电时间、电流强度、电极压力等。焊接时应根据钢筋级别、直径及焊机性能等具体情况合理选择工作参数。点焊接头的质量检查包括外观检查和强度检验两部分内容。取样时，外观检查应按同一类型制品分批抽查，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。要求焊点处金属熔化均匀；压入深度符合规定；焊点无脱落、漏焊、裂纹、多孔性缺陷及明显的烧伤现象；制品尺寸，网格间距偏差应满足有关规定。偏差应满足有关规定。强度检验时，从每批成品中切取。热轧钢筋焊点应作抗剪试验；冷拔低碳钢丝焊点处作抗剪试验外，还应对较小钢丝作拉力试验。强度指标应符合钢筋焊接及验收规程的规定。试验结果，如有一个试件达不到上述要求，则应取双倍数量的试件进行复检。复检结果，如仍有一个试件不能达到上述要求，则该批制品即为不合格。采用加固处理后，可进行二次验收。电阻点焊的特点1、焊件间依靠尺寸不大的熔核进行连接，熔核应均匀，对称的分布在两焊件的贴合面上。2、点焊是热机械（力）联合作用的焊接过程。3、点焊接头质量主要取决于熔核尺寸（直径和焊透率）、熔核本身及其周围热影响区的金属显微组织及缺陷情况。同时若有压纹过深，表面裂纹，贴损等表面缺陷，也会使表面疲劳强度降低。点焊的工作原理点焊工作原理见图。将钢筋的交叉部分置于点焊机的两个电极间，然后通电，钢筋温升至一定高度后熔化，再加压使交叉处钢筋焊接在一起，焊点的压入深度应符合下列要求：热轧钢筋点焊时，压入深度为较小钢筋直径的30%45%；冷拔低碳钢丝点焊时，压入深度为较小钢丝直径的30%35%。点焊机的焊接回路主要是由电阻焊变压器次级线圈，次级硬，软件接件，电极臂（导电轴，轴瓦），电极握杆，电极（电极平板）等组成。 电阻点焊实际中的应用和发展前景：在汽车工业的应用电阻焊作为一种高效、廉价且机械化和 自动化程度较高的连接技术 ，在汽车工业中得到 了广泛的应用 。无论是在汽车车身组装中，还是汽车零部件的生产中，电阻焊工艺都占了 相当重要且相当数量比例的地位 。电阻焊在汽车零部件生产中的应用： 1 轿车横梁装配焊接 2 液力变矩器平衡块焊接3 传动轴平衡块凸焊 4 汽车制动蹄焊接汽车车身焊装线上的电阻焊设备主要有 3 类: a. 悬挂式点焊机 它是目前车身焊装生产线上的主要设备，用于车身的各个部位的装配点焊，特别用于点焊焊接位置复杂多变的部件。 b. 点焊机器人 为了提高车身焊装线的自动化程度 ，减轻操作者的劳动强度，提高工作效率，保证焊接质量，在现代化的车身焊接生产线上，采用点焊机器人代替笨重的悬挂式点焊机，以代替人的单主要从事压力焊工艺及设备 、焊接自动控制等方调、重复、长时间的强体力劳动 。同时，还适应产品的多样化生产。 c. 多点焊机 采用多点焊工艺的目的是为了提高生产效率，减小焊接变形，在车身焊装生产线上，车身底板的点焊装配经常采用多点焊机。电阻点焊的发展及现状电阻点焊技术的技术研究中，研究的热点和重点是点焊电源，电阻点焊电源提供电阻焊的电阻加热能量，它的发展经历了单相工频交流点焊机、直流脉冲点焊机、三相低频点焊机、次级整流式及电容储能式点焊机的过程，80年代中期又出现了逆变式点焊机。日本、美国等国家先后推出逆变式电阻焊机产品，并应用于汽车、家电、电子行业，建立起以逆变点焊机器人为主的汽车车身焊装线，使逆变式电阻点焊机进入实际应用阶段。目前，逆变电阻焊机主要用于中小功率焊机及集成点焊钳上。目前，对于逆变电源的控制，有采用集成移相控制芯片与微型计算机相结合的方式，实现对电源能量的恒流控制；也有使用了数字信号处理器(DSP)作为主控芯片，通过软件来实现控制方式，这些控制方式主要有传统移相控制、双极性控制和有限双极性控制三种方式，也有通过在双极性控制和有限双极性控制两种控制方式基础上增加移相控制，形成移相双极性控制方式和移相有限双极性控制方式。通过对各种控制方式下的检测分析，传统移相控制方式实现了开关管的零电压开通，其开关管的开通功率损失小，更适合精密逆变点焊电源。电阻点焊电源技术快速发展，但其加压技术却还没有得到相应的发展，这将影响着电阻点焊技术的进一步发展。国外电阻焊技术的最新发展1计算机模拟的工业应用计算机数值模拟有其成本低，参数改变灵活、方便等优点，但目前大部分都用于离线计算和模拟，如何将这种方法有效地应用到工业生产中对焊接质量进行在线评估和控制，这个问题也成为近年来焊接学家们研究的一个重点。丹麦学者Zhang,Wenqi基于长期的工程研究和工业合作，开发了一个新的基于有限元方法的焊接软件:SORPAS,用于模拟电阻凸焊和点焊过程。为了使该软件能被工厂中的工程师和技术员直接应用，电阻焊中的所有参数被考虑并自动地在软件中实现。该软件支持Windows友好界面，操作灵活，对工件及电极可灵活地进行几何形状设计，参数设置犹如正式焊机，它可用于工业中支持产品开发和工艺优化。现在Volkswangen, Volvo, Siemens和ABB等公司都开始采用此软件。美国华盛顿大学的Li,Wei提出了一个基于接触区域的点焊质量评估模型，它是用一个有限元分析模型来表示接触区域变化，根据模拟结果进行在线应用，经试验：在不同的电极尺寸、电极力、焊接时间和电流下这种方法是成功的，它将为电阻焊监测和控制提供重要的信息。2新型材料的可焊性研究随着工业的迅猛发展，对工业产品(特别是汽车)外壳用材的性能提出了更高的要求，并促进了产品用材的更新换代。例如，为了改善汽车外壳的抗腐蚀性能，提高汽车的使用寿命，在汽车车身制造中大量采用镀锌钢板代替普通冷轧钢板；为了减轻车身总体重量，节省能源消耗，世界各大汽车公司正在开发铝合金或高强钢车身的汽车。由于在汽车车身等薄板结构的装配制造中，大量采用电阻点焊方法，为保证焊接质量，研究铝合金、镀锌钢板高强钢等新材料的电阻点焊性能已成了非常迫切的任务。近年来，各国焊接工作者就此方面做了大量的理论及实际研究工作，并取得了一定的成绩。 5、 选用Solidworks三维设计软件的优势1、 Solidworks菜单少，使用直观、简单，界面友好。2、 数据转换接口丰富，转换成功率高。3、 Solidworks与I-DEAS、ANSYS、Pro-e、AutoCAD等之间的数据转换均非常成功、流畅。4、Solidworks具有很好的设计柔性，使设计过程灵活、方便修改。6、 工作的进度安排及最终完成时间1 设计准备工作及开题报告查阅有关文献资料，了解电阻点焊钳在汽车工业上的用途，熟悉电阻点焊钳的工作原理，组成结构及设计特点；分子主要零部件的静臂的材料特性和结构特性，了解工艺工装的有关内容（1周）学习掌握Solidworks设计方法及实际应用构思设计流程框架，撰写开题报告（设计思路。计划进程等，3000字），撰写文献综述（3000字）。（1周）2 主要零件工艺工装设计与优化（总7周）零件图的二维绘制，三维建模，二维工程图输出（1周）毛坯图三维建模，二维工程图输出（1周）制定出零件的加工工艺路线，重点工序的工时定额，鞋靴用量计算，填写加工工艺和工序卡（1周）夹具实体建模运动仿真与优化设计（3周）夹具而为装配图，专用零件图绘制（1周）3 外文翻译（1周）4 编写设计说明书（1周）5 修改打印，输出图纸，流程图及设计说明书（1周）6 最终完成时间：2013年5月7、 主要内容及应完成的工作1 了解汽车工业中广泛使用的电阻点焊钳的功能和结构特点2 分析其中的组要组成零件的材料和结构特性，制定其加工工艺规程，生成有关的工艺文件3 利用Solidworks进行有关工序工装的实体建模运动仿真与优化设计，并输出二维工程图。8、 现有条件及必须采取的措施应收集的资料及主要参考文献：1、 电阻点焊钳在汽车工业上的应用方面有关文献资料2、 焊接设备与方法有关的教材与手册资料3、 机械加工工艺手册与资料4、 夹具设计教材与图册5、 机械制造技术基础课程设计指导教程（邹青主编）6、 机械加工工艺手册，第二版，王先逵主编7、 机械加工工艺装备设计手册，机械工业出版社，19988、 机床夹具设计手册，杨黎明，国防工业出版社9、 Solidworks三维设计教材及有关参考书6汽车车身用铝合金与钢材料电阻点焊技术研究摘要：综述了铝合金与钢的电阻点焊技术的研究现状。介绍了工艺垫片法和过渡层法两类工艺方法，分析了其各自特点。利用工艺垫片法能够以较低的焊接电流获得具有很高抗剪强度的接头；采用过渡层法能获得具有较高抗拉强度的接头，但焊接时需要较高的焊接电流。并就此指出了今后铝钢的电阻点焊的研究方向。1、 绪论随着整个汽车工业的发展，节约资源、减少环境污染成为整个汽车工业亟待解决的两大问题。材料轻量化成为汽车制造业的发展趋势，作为汽车轻量化材料中最主要的两类材料，由高强度钢板和铝合金钢组成的钢-铝一体化车身结构是实现车身框架结构轻量化和高强度的重要途径。在汽车工业中，由于钢和铝之间的导电、导热等物理性能存在着较大的差异以及它们之间易形成极脆金属间化合物，使得难以形成质优、稳定的点焊接头。因此，开展高强度钢板与铝合金异种材料点焊工艺机理研究，具有重大的工程应用价值。为了既能实现车身轻量化又能保证其安全性系数，多元材料结构型车身越来越受到汽车工业的青睐。在这种车身结构里，承重部位和加强零件使用传统的钢材或超高强度钢以确保安全性，其余部位则采用铝合金、镁合金等轻材料以实现车身整体轻量化1。因此，在焊装这种车身结构时，将必然涉及到铝合金和钢之间的异种材料连接。而电阻点焊因具有生产效率高、操作简便、不需填充材料、易于实现自动化等优点，迄今仍是汽车车身生产的主要焊接方法23。由于铝合金和钢的电阻率、热导率、熔点等热物理性能差异很大，且两者之间的的固溶度较低，容易在界面生成脆性的反应层46，这两种材料之间的连接还存在一些问题。为此，许多学者对铝钢之间的连接进行了详细的研究。在此综述铝合金与钢之间的电阻点焊技术研究现状，分析了各方法的特点，探讨了界面反应层对接头性能的影响，并展望了今后铝钢的电阻点焊的研究方向。2、 主体1 现代汽车车身金属用材目前，汽车用材的研发动向主要有两点：1)车身材料的混合设计，即根据对车辆性能的不同要求采用复合材料车身概念，如增加低密度的铝合金、镁合金、塑料和复合材料等的使用量。2)使用高强度材料降低钢板厚度规格，这主要表现在高强钢或超高强钢的使用，车用钢板在较长时间内仍为车身的主要用材。由高强度钢板和铝合金钢组成的钢-铝一体化车身结构是在传统的钢车身基础上，通过优化设计，以高强钢减少车身钢板的质量，以铝合金材料替代某些构件或组件，由多种材质的薄壁梁结构经可靠连接，实现车身框架结构的轻量化和高强度，钢-铝一体化车身结构已成为今后车身轻量化的发展技术路线8，9。1.1 铝合金在轻质材料中，由于聚合物类的塑料制品在回收环节存在环境污染问题，镁合金材料的价格和安全性也限制了它的广泛应用，而铝合金材料由于资源丰富，并随着电力工业的发展和铝冶炼工艺的改进，使铝的产量迅速增加，成本相应下降。此外，铝合金具有一系列优良特性，如密度小、比强度和比刚度高、弹性好、抗冲击性能良好、高导热、高导电、耐磨、耐腐蚀、表面易着色、良好的加工成型性以及高的回收再生性等，使得铝合金在汽车工业中逐渐广泛应用成了不可阻挡的趋势。铝合金在汽车工业中呈现出快速增长的势头。所用的铝合金基本上属于两大类，即铸造铝合金和变形铝合金，前者主要生产各种铸件如发动机上的部分零部件（活塞、缸盖等）以及变速箱、制动器、转向器等部件上的部分铝合金铸件；后者主要用于生产各种加工材（如板、带、型、棒、线）及锻件，各类加工材一般要经过进一步加工才能成为汽车零部件如汽车水箱、车用空调的蒸发器和冷凝器以及车身各部分等。其品种构成是铸件占 80%左右，锻件只占 1%3%，其余是加工材10。1.2 现代车用钢板钢材是汽车制造的主要原料，据粗略统计，生产一辆汽车的原材料中，钢材所占的比例约为 72%88%。用于汽车制造的钢材品种主要有型钢、中板、薄板、钢带、优质钢材、钢管等，其中以薄板和优质钢材为主，薄板主要用于车身，要求钢板成型性能良好、表面质量好、厚度公差小。按钢板特点分，车身用钢板可分为特殊钢板和普通低碳钢板。其中特殊钢板又可分为高强度钢板、涂层钢板、拼焊钢板等；普通低碳钢板多用于中低档汽车车身和结构零件(如前后纵梁、转向器横梁、车身 B 立柱及各零件加强板等)。随着对车身轻量化、高刚度等要求的进一步提高，高强度钢板、涂层钢板在车身的使用比率逐年提高。在汽车用高强度钢板中，双相钢(DP)、复相钢(CP)、相变诱发塑性钢(TRIP)和马氏体钢(MART)等的强度范围为 5001600MPa，均具有高的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的成形性和低的平面各向异性等优点，在汽车上得到了广泛应用11。目前在车身材料中还大量应用着涂层钢板，主要有镀锌钢板、镀铝钢板、镀铜钢板、镀铅锡钢板、镀铬钢板及涂覆塑料或层状复合板，其中以镀锌钢板的应用最广，轿车用涂镀钢板占其钢板总量的比例已超过 50%。随着汽车轻量化发展，高强度镀锌钢板的使用越来越广泛，特别是中高档轿车车身几乎完全使用镀锌板，镀锌钢板厚度从 0.53.0mm，其中车身覆盖件多用 0.60.8mm 的镀锌钢板。镀锌钢板一般以 DP 钢、TRIP 钢、CP 钢等高强度钢板为基板。高强度镀锌钢板在成型性能、烘烤硬化性、以及焊接性能等方面也有其独特的优越性能，在汽车工业中取代普通的冷轧钢板已经成为必然的趋势。2 铝钢电阻点焊工艺方法目前，关于铝合金与钢的异种材料电阻点焊的研究主要有如下两类工艺方法。2.1采用工艺垫片法由于铝合金和钢的电阻率、热导率差异很大，致使焊接过程中析热不平衡以及熔核(Nugget)偏析现象。为此，采用工艺垫片法对铝钢异种材料材进行电阻点焊4，7。即在点焊时，在铝合金板与电极之间夹一材质为钢的工艺垫片(Cover Plate)用来改善铝侧的析热。强度试验结果显示，采用工艺垫片法焊接铝钢异种材料可在较低焊接电流条件下获得具有较高抗剪强度的接头。与铝合金同种材料接头相比，用这种方法焊接的铝钢接头具有同等程度的抗剪强度和较低的抗拉强度，表明界面反应层将使接头抗拉强度降低而对接头的抗剪强度没有影响7。所以，在实际应用中，应尽量避免焊接界面与受力方向垂直的接头结构，而选择界面平行于受力方向的工艺设计。2.2采用中间过渡层法如上所述，铝钢直接接触焊接，两者发生界面反应而影响接头抗拉强度。因而，中间过渡层法被诸多学者所采用。即焊接铝钢异种材料时，在两者之间插入第三金属或合金，使铝钢不直接接触以避免铝钢界面反应。一般与两母材有较高固溶度且具有一定强度能满足接合要求的金属作为中间过渡层将能很好地改善接头性能。可是实际上很难发现这样的中间过渡层金属。为此，一些其他材料被选为过渡层用来焊接铝合金与钢6,13。3 铝合金及钢的电阻点焊3.1铝合金的电阻点焊由于铝合金在其物理性能上的特殊性,使它在电阻点焊可焊性方面与常用冷轧低碳钢相比有其一定的特点,其中存在的最严重的问题是电极的烧损及寿命问题对于一般低碳钢的点焊,电极寿命可以达到几千点,而铝合金的点焊一般仅能达到几十点12。铝合金电阻点焊技术还存在着飞溅问题、焊点表面成型质量问题及点焊接头的焊接质量不稳定等问题,这些问题皆与电极的磨损及其工作寿命存在着密切的关系。因此,电极磨损及寿命问题是铝合金电阻点焊技术的关键问题。国内的天津大学在铝合金点焊电极寿命研究方面做了较多的工作12:研究了工件表面清理工艺对电极寿命的影响;研究了铝合金连续点焊焊点表面质量及电极端面状态变化情况;研究了点焊过程电极烧损的形式;进行了电刷镀钻的电极表面改性及电流波形控制以提高铝合金点焊电极寿命吴志生等人从电极端而铜铝合金化的角度进行了研究,认为点焊电极/工件接触面的铜铝合金化是铝合金点焊电极寿命显著降低的根本原因,并提出了采用深冷处理电极的方法来提高电极寿命。3.2镀锌钢板的电阻点焊近年来,为防止锈蚀,国外汽车生产中大量采用镀锌板,其结果是导致可焊性恶化,每辆轿车中大致有3000一4000个点焊焊点,大批量的生产带来了一系列的问题,因而引起焊接界的广泛关注,开始进行比较深入的研究,虽然已取得一些进展,但迄今为止仍没有得到比较圆满的解决。与无镀层碳钢板点焊相比,镀锌钢板的点焊主要有两点不同,一是在通电加热时,由于锌的熔点低(约420),工件间的锌层先于钢板熔化,在压力的作用下将之排挤出焊接区域,形成一个锌的园环,将焊核包在其中,由于锌环的分流作用,故需要更大的焊接电流,以及适当增大压力和延长通电时间。二是在通电时熔化的锌与电极相互作用,在电极表面形成一合金层,同时一些氧化了的锌也附在电极上,这样就改变了电极的物理性能和形状,使得电极迅速“磨损”,寿命大大降低,如一对电极焊无镀层钢板时,可焊数千个焊点,而镀锌板则可能只焊20个焊点就需更换或修理。这对于大批量生产的汽车工业来说是一个非常严重的问题,特别是在采用点焊机器人的情况下更是如此。目前对于镀锌板点焊的研究主要从三个方面着手一是镀锌板的性能对可焊性的影响.如镀锌层的厚度、成分、形态、表面状态等;二是对镀锌板点焊工艺及设备的要求;三是对镀锌点焊电极材料的研究16。3、 总结钢-铝一体化车身结构是高性能轻质材料的应用及发展方向。目前，钢-铝连接机理及技术的研究仍处于起步阶段，尚未形成成熟理论和技术工艺。现有的低碳钢-铝合金点焊连接研究对抑制和控制界面化合物的生成、提高接头强度等内容进行了研究，但在提高电阻点焊效率方面有待进一步完善；在钢-铝电阻点焊的界面反应机理等方面仍需进一步深入研究。已有的研究内容未涉及高强钢-铝合金点焊条件下焊接热循环以及焊接接头熔核形成机理。因此，进行钢-铝一体化车身结构的电阻点焊机理的基础理论研究，为解决钢-铝一体化车身结构的优质高效连接技术的瓶颈,扩大铝-钢异种金属复合结构在工程中应用提供新的研究方向，对提升自主创新技术能力、提高新型节能汽车的自主研发水平有着重要意义。由于铝合金与钢的物理、冶金性能差异较大，致使它们之间的焊接难度较大。现在，多种的焊接工艺方法已被尝试，虽然较大地提高了接头性能，但尚未达到实用化层面。所以，为推动汽车轻量化的进展，今后在对铝钢界面反应动力学、合金元素对界面反应的影响、界面反应生成物类型、形貌和厚度对接头性能的影响等现象解明的同时，研究开发一些新工艺、新技术也是非常重要的。4、 参考文献1 元恒新，陈海英铝合金车身的点焊工艺J电焊机， 2006，36(2)：63662龙伟民，李涛，钟素娟，等焊接技术在汽车工业中的应用现状及前景J电焊机，2004，34(6)：133 袁少波，童彦刚点焊技术在汽车工业的应用J电焊机，2005，35(2)：26304 Qiu R F，Iwamoto C，Satonaka SInterfacial reaction layer in resistance spot welded joint between aluminum alloy and austenitic stainless steel JMaterials Science and Technology，2010，26(2)：2432465 吉玲钢铝异种金属连接方法现状分析J电焊机，2009，39(12)：1021046 Oikawa H，Ohmiya S，Yoshimura T，et a