车身焊装夹具手册

精品文档 1欢迎下载 车身焊装夹具手册车身焊装夹具手册 编制 审核 审定 批准 日期 精品文档 2欢迎下载 一 概念及名称概念及名称 1 基准点及车线的规定 一般情况下汽车坐标系的原点规定为车前轮轴心线的中点 TL 或 X 表示车长 以车前轮为原点向车尾方向为正 向车头方向为负 BL 或 Y 表示车宽 以车的对称中心线为原点 面对车的行驶方向 向右为 正 向左为负 WL 或 Z 表示车高 以车前轮为原点 向上为正 向下为负 见图 1 1 有 时 汽车生产厂家也可自行规定基准点及坐标系的位置 图 1 1 由于夹紧位置的需要而将夹紧单元旋转一定角度时 其车线的标注如图 1 2 其 中 45 图 1 2 2 夹紧单元 POST 精品文档 3欢迎下载 一个典型的夹紧单元通常包括 L 板 支板 夹紧臂 定位块 垫片 回转销 定位销 定位销连接板 到位止动块或限位块 连接板 气缸 等 见图 1 3 图 1 3 3 夹具 一套完整的夹具一般包含若干夹紧单元 POST 基板 BASE 举升机构 LIFTER 甚至旋转机构 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 见图 1 4 手动夹具 见图 1 5 气动夹具 图 1 4 图 1 5 二 基板 Base 板 Base 板一般由槽钢与钢板焊接而成 槽钢多采用 10 12 14b 16 20 25b 等 钢板厚度多采用 t 20mm 或 t 25mm 此为加工完成的厚度 选用毛料时 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 30 40mm 的钢 精品文档 4欢迎下载 板焊接而成 而对于总拼夹具以及顶盖装焊夹具 其滑台及支架则可采用矩形方管与钢板 焊接而成 1 Base 的最大外形尺寸 对于 Base 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 对 于只加工顶底两面的普通 Base 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 Base 本身 为 2 3m 见图 2 1 图 2 1 而对于较宽大的 Base 为了使其便于加工 往往将其划分为若干个 Base Base 间则以支架相联接 此时该 Base 的单侧或双侧就需加工 见图 2 2 单 侧 见图 2 3 双侧 图 2 2 图 2 3 仅加工单侧 其宽度不大于 2000mm 加工双侧时其宽度不大于 1600mm 而 对于 Base 长度方向的两端需加工时其尺寸见图 2 4 精品文档 5欢迎下载 图 2 4 对于总成线中装焊顶盖工位 其两侧滑台 Base 因较高 往往用方管焊接而成 此时其高度不大于1550mm 当其侧面需加工孔时 其距顶面最大距离不大于500mm 见图2 5 图 2 5 2 Base 尺寸与所使用型钢型号关系表 BASE 尺寸 800X1200 800X1200 1000X1600 1000X1600 1500X2000 1500X2000 2000X3200 2000X3200 3000X4000 3000X4000 3500X5000 上面板 t1 202020202025 下面板 t2 151515202020 槽钢型号 C10C12C14C16C20C25b 注 表中所示板厚 t1 t2 为加工完成的尺寸 3 Base 设计中应注意焊接及加工工艺性 a 槽钢的布置 对于普通 Base 而言 槽钢布置见图 2 6 槽钢间距为 700mm 900mm 个别情况 除外 并且四周槽钢搭接以八字为主 但如滑台以及 Base 间的连接板等 以方 管 矩形管焊合而成的框架结构不允许采用八字结构 而在露出型材腹腔的部位 加堵 见图 2 7 精品文档 6欢迎下载 图 2 6 图 2 7 b 槽钢的接口 见图 2 8 图 2 8 c 在端面处钢板需探出槽钢 20mm 以便焊接 d 对于长条型的小型 Base 其结构应如图 2 9 所示 突出部便于机加工时装 夹 e 下板的布置 如图 2 10 图 2 10 图 2 11 其加强板的尺寸详见附表一 f Base 的起吊装置 小型 Base 使用起吊环 于 Base 上表面钻 M30 螺孔 钻孔时应注意 起吊钢丝绳是否会与 Post 等发生干涉 大型 Base 需采用吊耳 结构见图 2 11 其 相关尺寸已形成标准 g 地脚结构 图 2 9 精品文档 7欢迎下载 地脚板结构如图 2 12 其中过孔直径 28 螺孔尺寸为 M24 且 已形成标准 若 Base 较矮需加装支腿时 其结构见图 2 13 图 2 12 图 2 13 h 若使用方管 矩形管焊合结构件及 Base 时 应预先加工出气孔 以免气体 受热膨胀 引起不必要的变形 i Base 的基准槽 基准槽的位置应优先选用车线数值的 100 的整倍数 其次选用车线 数值的 50 的整倍数 对于小型 Base 基准槽可贯通 对于大型 Base 其基准槽可 断续 见图 2 14 此外在设计 Base 钻孔图时 尽量避免将孔打入基准槽内 见 图 2 15 图 2 14 图 2 15 j 为避免 Lifter 及个别 Post 上气缸与 Base 干涉 应提前在 Base 板上开出 相应孔 这些孔的位置及尺寸应标示在 Base 焊接图中 以便在机加工前将孔切割 出来 尤其当 Post 的气缸底部与 Base 面间隙小于 25mm 或沉入 Base 面板以下时 其开孔尺寸见图 2 16 及图 2 17 当该 Post 周围有其它夹紧单元时 其开孔尺寸 酌情而定 精品文档 8欢迎下载 图 2 16 图 2 17 k 对于旋转 Base 为减小其转动惯量 一般只在有 Post 的部位铺以钢板 其它部位做镂空处理 此外 旋转 Base 如无特殊情况 其拐角部位做倒角处理 见图 2 18 以减小其回转半径 l Base Link 及联接板 当焊接线含输送机构时 为不使各单一夹具 因输送力的作用而 产生偏移 需用 Base Link 将各单一 Base 联接起来形成一个刚体 Base link 一 般采用 100X100 方管或 100X150 矩形管焊合而成 其结构形式如图 2 19 其与 Base 间尺寸链见图 2 20 联接板的作用是将 Base 与 Base Link 联接起来 现已 形成标准件见图 2 21 图 2 19 图 2 21 图 2 20 图 2 18 精品文档 9欢迎下载 三 L 板及 H 腿 L 板是固定在 Base 或 H 腿上 用以联接支板 夹紧臂及定位块等的专用支座 其 高度自 100mm 至 500mm 间 每隔 50mm 划分为 2 类 9 种规格 已形成标准 见图 3 1 及 3 2 图 3 1 图 3 2 此外 在特殊场合为减小尺寸或减轻重量 可将 L Plate 与支板作为一体或采用其 它形式 见图 3 3 及 3 4 图 3 3 图 3 4 在车身线及侧围线上因采用了输送机构 工件与 Base 面间尺寸往往较大 此时就需在 L Plate 及 Base 间采用一个过渡的支撑架 H 腿 精品文档 10欢迎下载 目前 H 腿的高度自 400mm 1000mm 间划分为 4 类 12 种规格 且已形成标准件 见 图 3 5 及 3 6 图 3 5 图 3 6 四 支板 目前 支板只将定位面与 L plate 联接起来 其本身并不直接定位工件 个别情 况例外 支板所用材料为 Q235 A 依据合同及技术协议其厚度分为 16mm 及 19mm 两种 规格 见图 4 1 当支板尺寸过大时为减轻重量 可开孔处理 见图 4 2 或将该 Post 分为两 个 见图 4 3 图 4 2图 4 4图 4 3 去除 图 4 1 精品文档 11欢迎下载 此外 为使气缸摆动灵活 其吊耳处 应为图 4 4 结构 当 Post 上定位块 A B 面间的斜角大于 10 时 或夹紧臂上装有斜的 Locate pin 时 在支板及 L plate 间需采用斜铁 其尺寸标注见图 4 5 图 5 1 图 5 2 图 5 3 五 夹紧臂 图 4 5 精品文档 12欢迎下载 1 夹紧臂的夹紧力 普通 Post 中夹紧臂夹紧力不得小于 30kgf 当 Post 为双级夹紧臂时 第一级气缸直径为 63 第二级气缸直径为 50 图 5 1 此外 当 Post 为双夹 紧臂且分为支板和夹紧臂时 支板侧气缸直径为 63 夹紧臂侧气缸直径为 50 见图 5 2 一般情况下 图 5 2 尺寸 A 60 系统压力为 0 5MPa 气缸的效率为 80 时 夹 紧臂的夹紧力如下表所示 此外 对于汽车车架类夹具由于 其板厚较 大 需要夹紧力在 50 80kg 以上 此时 气缸直径应为 63 或 80 2 夹紧臂的开启角度 为方便装卸工件 必须保证夹紧臂有一定的开启角度 一般而言 夹紧臂打开以 后 其与工件间隙沿搬运方向的投影不小于 30mm 见图 5 3 3 使用气缸夹紧时应注意的几个问题 a 为保证夹紧 不能将气缸的行程全部使用出来 应保留 5 10mm 余量 例如 额定行程为 75mm 的气缸使用 70mm 作为实际行程 保留 5mm 以保证有效的夹紧 b Hinge Pin 在高度方向的位置应在实际行程的 1 2 高度以保证气缸在运动过 程中摆动均匀 且两个极限位置姿态一致 见图 5 4 c 气缸底部距 Base 面的间隙不小于 25mm 气缸摆动的极限位置应在图中表达 其与可能发生干涉的部位距离不得小于 15mm 见图 5 5 d 当气缸行程较大时 应注意夹紧臂与气缸头的结合处 以免干涉见图 5 6 图 5 4 图 5 5 缸径 缸径 mmmm 气缸力 气缸力 kgfkgf B AB A 5078 52 5 631254 2 802002 8 精品文档 13欢迎下载 e 见图 5 6 当 A 100 时 B 取 25 当 100 A 150 时 B 取 30 当 150 A 200 时 B 取 35 但当夹紧臂上有定 位销时 为便于固定支座 尺寸 B 可酌情而定 此外对于地板本体等夹具 由于夹紧臂过长 不便用 钢板制作 应用矩形管制作夹紧臂 既有刚性 重量又轻 但当夹紧臂过长时打开后会造成取件困难 此时可将夹紧 臂只打开一定角度 然后将夹紧臂横向转出 见图 5 7 图 5 7 4 夹紧臂上的工艺孔 夹紧臂较长时为加工方便 一般开有工艺孔 工艺孔的位置及尺寸见图 5 8 为便于加工工艺孔 其孔距及孔径应优先选用附表二所给数据 5 若该工位为弧焊夹具 则整个 POST 除气缸及 L PLATE 外都需镀铜处理 六 定位块 为便于调整 我公司制造的焊接夹具广泛采用了定位块 1 种类 定位块的毛坯已成标准件 依高度划分为三种规格 50mm 70mm 90mm 依宽度又 可划分为两种规格 16mm 19mm 依种类又可分为四种见图 6 1 图 5 6 图 5 8 精品文档 14欢迎下载 图 6 1 关于定位块具体应用实例因过于繁杂 在此不作赘述 图 6 2 2 材料 普通定位块毛坯的材料为 45 钢精密铸造且表面发黑处理 形面加工后表面高频 淬火 HRC32 35 但当定位块与外板等覆盖件直接接触时 为避免划伤工件表面其材 料为尼龙 厚度为 22 为防止其转动一般在支板或夹紧臂上加工止口 见图 6 2 七 垫片及 Side Plate 垫片一般与定位块配合使用 为防止个别定位块旋转 需加装 Side Plate 见图 7 1 图 7 1 图 7 2 1 厚度 垫片的厚度有两种规格 t 0 5mm 及 1 0mm 一般而言一组垫片厚度为 3mm 由四片组成即 0 5 0 5 1 0 1 0 3mm 见图 7 2 宽度 垫片宽度分为两种规格 16mm 及 19mm 长度 垫片的长度主要采用两种规格 见图 7 3 上述垫片已经形成标准件 具体规格及尺寸详见标准件图册 因夹具出厂时均已 经过三坐标检测 而在现场又需要调整夹具时 加减垫片要做详细记录 Side Plate 见图 7 4 已形成标准件 图 7 3图 7 4 精品文档 15欢迎下载 八 Locate Pin 为使焊接件在夹具中能够准确定位 便于焊接 焊接夹具大量采用了定位销 Locate Pin 一般来说每一个焊接件均需采用两个 Locate Pin 定位 定位孔的选用首先应以甲 乙双方确认过的基准孔 其次应采用工件上精度较高的孔 最后采用螺孔并且间距尽可 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 1 定位销的设计 a 定位销的直径及公差 原则上定位销的直径应比工件的相应孔减 0 2mm 同时定位销公差为 d0 0 02 当不得已采用螺孔时定位销直径应采用下表 螺柱公称直径 dM5M6M8M10M12M16 精定位孔内径 D 6 2 8 2 10 2 12 2 粗定位孔内径 D 6 4 8 5 10 4 12 5 b 定位销的长度 原则上定位销有效长度应伸出工件 5 8mm 见图 8 1 其长度通常为15mm 20mm 25mm三个系列 且尽量选用长度大于20的长销 c 定位销的装配 原则上优先选用 A 型销 当结构所限用 A 型销定位有 困难时 才用 B 型销见图 8 2 当定位销直径 D 32mm 时 销的固定方式见图 8 3 当定位销直径 D 7mm 时 为保证定位销的刚性 有效长度 L 一般取 15 20mm 不 宜过长 但为防止工件与 Bracket 发生干涉 定位销结构见图 8 4 图 8 1图 8 2 精品文档 16欢迎下载 d 定位销的材料及硬度 定位销材料 一般为 45 钢 前部高频淬火 硬度为 HRC42 45 发黑处理 e 定位销的前端形式 如无须特殊要求定位销的前端见图 8 5 而当有特 殊要求时 其前部可做成图 8 6 形式 f 定位销的装配公差 见图 8 7 及 8 8 图 8 5 图 8 6 图 8 7 图 8 8 2 定位销的形式 定位销一般分为固定式和滑动式 其中滑动式又分为手动滑动和气动滑动两种 形式 a 固定式 见图 8 9 b 手动滑动式 见图 8 10 c 气动滑动式分为单销机构及双销机构 见图 8 11 其行程为 30mm 已形 成标准当需较大行程时可采用图 8 12 结构 图 8 4图 8 3 精品文档 17欢迎下载 图 8 9 图 8 10 图 8 11 图 8 12 3 定位销设计时应注意的问题 a 应注意定位销支座与工件干涉 见图 8 13 b 定位销直径 D 32mm 时 其四面应削平 以便于工件的装卸 见图 8 14 c 当定位孔为长孔时 可同时使用两圆销定位 但要布置得当见图 8 15 d 当单独使用定位销时 可将其固定于支架上 支架可用 40X40 的方管焊接 而成 见图 8 16 e 当工件定位孔倾斜时 含螺纹孔 应做其在水平面的投影 该投影为 一近似椭圆 当其长短轴 D d 0 2mm 时 可选用普通定位销 而当其 D d 0 2mm 时 应考虑采用伸缩销 图 8 14图 8 13 图 8 15图 8 16 精品文档 18欢迎下载 f 空中点处尺寸的标注 定位销在倾斜使用时如图 8 17 所示 如果仅对 P 点标注 在加工及测量中因 P 点为空中虚拟点不便标注及测量 因此必须 如图所示在 Q 点处标注尺寸 P 点作为参考 g 采用滑动式定位销及直线导轨 直线轴承时 应考虑焊渣飞溅及粉末因 素 滑动部分应加装防护套 见图 8 18 并且滑动式垂直定位销为防焊接 飞溅及垃圾积存而被卡住 设计时要使定位销的端面比工件端面高 图 8 18 九 Bracket 为使定位销两向可调 我司广泛采用了 Pin Bracket 及 Key 目前依长度的不同 将 Bracket 分为 80 和 100 两个系列 见图 9 1 同时每个系列内部又因定位销及安装 形式划分为 A B C D E 五个型号 见图 9 2 及 9 3 目前上述 Bracket 均已纳入标 准 当定位销单独使用时见图 8 16 此外 为避免 Bracket 与工件干涉 可将标准定位销加长 但加长时应注意其强度 见图 9 4 图 9 1 图 9 4 图 8 17 精品文档 19欢迎下载 图 9 2 图 9 3 十 Hinge Pin 及 Link 1 Hinge Pin 及 Link 的基本结构 如图 10 1 尺寸 A 一般选为 60 特殊情况可 变化 图 10 1 图 10 2 2 Hinge Pin 位置的确定 确定 Hinge Pin 的位置在 Post 设计中非常重要 应充分考虑以下几个方面 a 夹紧臂在旋转中是否有干涉现象 见图 10 2 b 带定位销的夹紧臂 Hinge Pin 的位置应与定位孔的位置在一个平面内 为使 Hinge Pin 在支板板上钻孔位置为整数 Hinge Pin 的具体位置可做微调 以保证定位销可安全退出 见图 10 3 精品文档 20欢迎下载 图 10 3 图 10 4 c 为保证夹紧臂的夹紧力在 30Kg 以上 以及夹紧臂打开时 能保证工件 正常装卸时 Hing pin 所处的位置 d 手动夹紧臂见图 10 4 A 轴位置的确定与 Hinge pin 位置的确定方法相同 3 Hinge pin 的种类 标准 Hinge pin 直径为 16 依据支板厚度的不同 当 t 16 时 A 34 而 t 19 时 A 37 见图 10 5 一般情况下与 Hing pin 成套使用的 Bush 外径 D 18 但有时因夹紧臂过重或双级夹紧臂中的第一级 Bush 的外径为 D 22 图 10 5 图 10 6 4 其它的 Hinge pin 在一些非标准的旋转机构中需采用特殊的 Hinge pin 时 其结构及尺寸见图 10 6 及附表 精品文档 21欢迎下载 5 Link 的种类 Link 目前已经形成标准系列 见图 10 7 应优先选用 L 40 的 Link 十一 H Link 设计中遇到夹紧臂打开高度受限制且开启角度要求大 或者夹紧臂运动轨迹受限制时 考虑使用 H Link 它与普通 Link 在使用上有区别 与 H Link 相配的气缸 在运动过 程中气缸无摆动 可选用防转架将气缸固定 见图 11 1 一般情况下 A 60mm B 70mm 已形成标准 注意 与 H Link 挡铁相接触的支板侧面一定要加工 且有公差 见图 11 2 图 11 1 图 11 2 十二 Stopper 及 Carcher 为防止压紧力或冲击过大 造成工件变形或划伤工件表面 使用 Stopper 而在夹紧 臂板厚方向有精度要求时使用 Carcher 1 夹紧臂上有定位销时 使用单孔 Carche 见图 12 1 2 双级夹紧臂的第一级 使用单孔 Carche 见图 12 2 图 10 7 精品文档 22欢迎下载 图 12 1 图 12 2 3 当夹紧单元中 A B 面相差大于 3mm 时 使用单孔 Carcher 见图 12 3 4 当夹紧臂臂长超过 250 时 使用单孔 Carcher 见图 12 4 图 12 3 图 12 4 5 当夹紧臂上有定位销且距 Hinge pin 超过 250 时 使用双孔 Carcher 见 图 12 5 6 双级 Post 且第二级夹紧臂上有定位销时 第一级使用双孔 Carcher 见 图 12 6 7 为配合不同的支板板厚 Stopper 及 Carcher 均有两种宽度尺寸 其中 Carcher 还分为单孔及双孔 已形成标准 此外 Stopper 及 Carcher 应尽量远离 Hinge pin 以求得最佳的定位效果 精品文档 23欢迎下载 图 12 5 图 12 6 十三 BackBar 在外板夹具设计中 为避免焊后留下痕迹影响美观 采用了 BackBar 将其放置于外 板外侧 焊接时焊枪的两个电极分别与外板内侧及 BackBar 接触 这样就不会在外板外侧 留下焊接痕迹 见图 13 1 BackBar 应使用导电性能良好且耐磨性较好的铬青铜 QCr0 5 材 料 BackBar 设计时应有一定的浮动量 以保证工件定位可靠 目前我 们主要采用螺栓式 BackBar 其厚度为 10 8 mm 已形成标准 图 13 1 十四 Gun Guide 焊枪导向 Gun Guide 主要用于以下几个方面 1 夹具中 Post 较密集 焊枪难于定位在正确的焊点位置 2 焊点位置及数量有较高要求 3 将两个工件焊合时 上面的工件完全遮盖了下面的工件 无法 快速 准确 地找到焊点位置 设计焊枪导向时 应首先确定焊枪 并将其摆放在正确位置之后进行导向设计 注意 焊枪导向应导引电极臂 不要导电极头 见图 14 1 焊枪导向一般用尼龙等绝缘材料制成 用沉头螺钉与支架连接起来 若只导引一个焊点时 见图 14 2 若焊几个焊点且相距不远时 可参见 14 3 尼龙板厚 t 10mm 其与支架连接孔见图 14 4 支架可与相邻 Post 连接或另外在 Base 板上单独做支架 图 14 1 图 14 2 图 14 3 图 14 4 十五 工件导向及吊具导向 1 在一些夹具中为便于放入及取出工件 采用了导向装置 见图 15 1 已形成 标准 若导向角度较大或导向较长时可做成图示 15 2 的形式 精品文档 24欢迎下载 2 为使吊具方便抓取工件 特设置了吊具导向 见图 15 3 已形成标准 图 15 1 图 15 2 十六 焊枪通过性 当夹具在工艺规划时 根据焊点的位置 板厚初选了焊枪 夹具在进入建模设计时更要时时注意留出焊枪通道 并且每设计一个 Post 时就要注意周围的焊点及焊枪可达性 当夹具模型全部建成后 要进行焊枪通道检验 一般而言 焊枪通道是指焊枪与周围 Post 工件间的间隙 对于有一定深度的焊点 间隙如图 16 1 而对于边沿上的焊点 间隙 如图 16 2 对于地板本体类的夹具 其地板较 大 但所焊合的工件较小且都位于居中位置更 要注意焊枪通道 对于一些装焊小件的工位 因小件的工艺性较差 往往一个孔周围并没 太多的翻边 因而给焊接造成困难 此时焊枪 与定位块的间隙要酌情而定 但间隙应大于 5mm 见图 16 3 图 16 1 图 16 2 此外 在设计焊枪时 应尽量使电极头取直 而当焊接有一定困难时才允许使用带一定斜角的焊枪 见图 16 4 当工件较大 基本呈方形 且相对两边有焊点 工艺规划只有一把焊枪时 应考虑采用平面旋转夹具 见图 16 5 当工件为一长条形时 夹具的设计应考虑焊枪从一个方向进入 此时应预留出足够 的焊枪通道 见图 16 6 当所焊小件有定位销定位 且焊点离定位销较近时 BRACKET 应 设计成如图 16 7 形式 不要采用图 16 8 结构 图 15 3 图 16 3图 16 4 精品文档 25欢迎下载 图 16 7 图 16 8 图 16 5 图 16 6 十七 磁铁 为装夹小工件 采用了磁铁 当工件稍大 可同时放置定位销和磁铁时 可用图 17 1 结 构 注意 此结构一定要加装铜套 用以防止 磁铁消磁 而当工件太小 只可以一个定位销 和止口定位时 可用图 17 2 结构 但此结构 尽量少用 上述两种结构都已形成标准 图 17 1 图 17 2 十八 铜排及电缆安装方式 1 当夹具装有自动焊枪时 就必然安装有变压器 变压器与主铜排间以及主铜排 与辅铜排电缆间都有联接与绝缘问题 a 变压器与主铜排间 见图 18 1 b 主排与辅排间 见图 18 2 c 铜排之间 见图 18 3 d 铜排与支座间 见图 18 4 e 焊枪与铜排间 见图 18 5