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毕业设计（论文）中期检查表 填表日期 年 月 日 迄今已进行 周剩余 周 学生姓名 陈伟东 院系 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07 指导教师姓名 林明 职称 高级工程师 从事 专业 汽车运用 是否外聘 是否 题目名称 车门左边框焊接总成的自动焊接装置设计 指 导 教 师 填 写 毕业 设计 （论文）工作 进度 已完成主要内容 待完成主要内容 存在问题及努力方向 学生签字： 指导教师 意 见 指导教师签字： 年 月 日 教研室 意 见 教研室主任签字： 年 月 日 本科学生毕业设计 车门左边框焊接总成的自动焊接装置设计 系部名称： 汽车 与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 学生姓名： 陈伟东 指导教师： 林 明 职 称： 高级工程师 黑 龙 江 工 程 学 院 二 一一 年六月 s F3 011黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 大多数焊接工装是为某种焊接组合件的装配焊接工艺而专门设计的，属于非标准装置，往往需要根据产品结构特点、生产条件和实际需要自行设计制造。本 次车门焊接夹具的设计亦不例外。焊接工装设计室生产准备工作的重要内容之 一，也是焊接生产工艺的主要设计内容之一。 对于汽车、 摩托车和飞机等制造业，可以毫不夸张的说，没有焊接工装夹具就没有产品。通过在工艺设计时提出所需 要的工装类型、结构草图和简要说明，在此基础上完成详细的结构和零件设计及 全部图样。工装设计的质量对生产效率、加工成本、产品质量以及生 产安全等有直接影响为此，设计焊接工装时必须考虑实用性、经济性、可靠性和艺术性等。 在夹具设计和制造过程中，普遍存在尺寸链为题。在把零件组装成装配体的过程中，也就是将零件上有关尺寸进行组合和积累。由于零件尺寸存在制造误差，因此装配时也就会有误差的综合和积累。积累后形成的总误差将会影响机器的工 作性能和质量。这就形成了零件的尺寸误差和综合误差之间的相互影响关系。因此合理地确定零件的尺寸和形位公差显得尤为重要。 关键词： 汽车；结构设计；轿车车门；夹具设计；焊接工装； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 is a to to to of is no of is a of it is no to no is no of to on on of so In of it is so be a is 毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 陈伟东 系部 汽车工程 专业、班级 导教师姓名 林明 职称 高级 教师 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 车门左边框焊接总成的自动焊接装置设计 一、 课题研究 现状 ， 选题的 目的、 依据和意义 微型及普及型汽车在我国有很大的市场，从 格适合我国国情，适合正在发展的中国的国情，焊接工装是汽车生产过程中的重要设备之一，随着现在设计加工制造技术的发展，汽车白扯身焊接方法及技术手段等也在 不断发展，确定焊接工艺与生产工装的方案及设计，从而达到对汽车焊接工艺装备进一步的更深了解。 该毕业设计可以加强常用工具 件的使用与掌握；加快了解汽车企业生产工艺装备设计，制造及应用的过程。 机器人技术是融合了电子技术，机械技术等多种新兴技术的一种高新技术，工业机器人先后经历了从第一代示教再现机器人，第二代离线编程机器人，到现在的第三代智能机器人三个过程，焊接作为工业裁缝，是工业生产中非常重要的加工手段，焊接质量的好坏对产品质量起着决定性的影响，同时由于焊接烟尘，弧光，金属飞溅的存在，焊接的工作 环境非常恶劣，随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化，柔性化与智能化已经成为必然趋势，采用机器人焊接已经成为焊接技术自动化的主要标志。 1 焊接机器人应用的重要意义 （ 1）稳定和提高焊接质量，保证其均一性。焊接参数如焊接电流，电压，焊接速度和干伸长量等对焊接结果有着决定作用，采用机器人焊接时，每条焊接的焊接参数都是恒定的，寒风质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，因此焊接质量稳定，而人工焊接时。焊接速度，干伸长量等都是变化的，很难做到质量的均一性。 （ 2）改善了劳动条件。采用机器人焊 接，工人只需要装卸弓箭，远离了焊接弧光，烟雾和飞溅等，对于点焊来说，工人无需搬运笨重的手工焊钳，使工人从高强度的体力劳动中解脱出来。 （ 3）提高劳动生产率，机器人可二十四小时连续生产，随着告诉高效焊接技术的应用，采用机器人焊接，效率提高得更为明显。 （ 4）产品周期明确，容易控制产品产量，机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确 5）缩短产品改型换代的周期，减少相应的设备投资，可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是可以通过修改程序以适应不同工件的生产。 二 文献综述 1 我国焊接 机器人的应用状况 我过焊接机器人的应用主要集中在汽车，摩托车，工程机械，铁路机车等主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早的用户。早在 20 世纪 70 年代末，上海电焊机厂与上海电动工具研究所合作研制了直角坐标机械手，成功应用于上海牌轿车底盘焊接。一汽公司是我国最早引进焊接机器人的企业， 1984 年起先后从 司引进了 3 台点焊机器人，用于当时红旗牌轿车的车身焊接和解放牌车身顶盖的焊接， 1986 年成功将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于 1988 年开发了机器人车身总焊接。 20 世纪 80 年代末和 20 世纪 90 年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车虽然是国外的二手设备，但其焊接自动化程度和装备水平让我们认识到了与国外的巨大差距。随后二汽在货车及轻型车项目中都引进了焊接机器人，可以说 20 世纪 90 年代以来的技术引进和生产设备，工艺装备的引进使我国的汽车制造水平由原来的作坊式生产提高到规模化生产，同时使国外焊接机器人大量进入中国。由于我国基础设施建设的高速发展带动了工程机械行业的繁荣，工程机械行业也成为较早引入焊接机器人的行业之一，近年来随着我国经济的高速发展，能源的大量需求，与能源相关的制造行业也 都开始寻求自动化焊接技术，焊接机器人逐渐崭露头角。铁路机车行业由于我国货运，客运，程序地铁等需求量的不断增加以及列车提速的需求，机械人的需求一直处于稳步增长态势。据 2001 年统计，全国共有各类焊接机器人 1040 台，汽车制造和汽车零部件生产企业中的焊接机器人占全部焊接机器人的 76%。在汽车行业中点焊机器人与弧焊机器人的比例为 3：2，恰行业大都是以弧焊机器人为主，主要分布在工程机械 10%，摩托车 6%，铁路车辆 4%,锅炉 1%等行业，焊接机器人也主要分布在全国几大汽车制造厂。 目前在我过应用的机器人主要分日系，欧系 和国产三类。日系中主要有安川，松下， 二越，川崎等公司产品，欧系中主要有德国的 典 大利 奥地利 产机器人主要是沈阳新松机器人公司产品。 目前在我国虽然已经具有资助知识产权的焊接机器人系列产品，但确不能批量生产 。 2，设计内容目前是如何实现的 自动焊接装置适用 车门右边框自动焊接要求：利用 车门右边框产品数模，定位元件的多个自由度都可方便，精确调整的夹具使其保持在高精度，确保工件高质量，能够大幅度提高生产效率及焊接质量， 使设备的性价比达到最高，符合人机工程的夹具设计使操作者操作便捷，省力，减轻操作者劳动强度。 工件焊接夹具工装台采用限位转动，焊接过程中，夹具变位焊接协调运动，可将焊接转到最合适的焊接位置，最佳的焊接姿态进行焊接。 本工作站的设计以产品的工艺分析和工艺流程的合理安排为基础，以机器人的焊接生产能力为条件，已达到产能为目标，力求设备做到高柔性，使设备的性价比达到最高，设计设备时以经济型，安全性，良好的操作性，并把设备的可靠性作为我们首要追求的目标。 3， 设计内容 1，基于产品数模设计焊接组件的加工方案，并对其工装 的设计过程，方法及工作远离进行分析，确定定位加紧装置和转动机构的最终设计方案 2，通过分析拟定必要的保证要求的设计内容：设计三个工位的焊接夹具，各工位的焊接夹具工作既可以相互独立，也可以有序预约，使操作者操作便捷，维护方便 3，通过分析设计符合实际的焊接夹具 4，通过分析，对定位加紧装置和转动机构进行了结构的设计 5，完成二维和三维装配图 6，要有对相关项目进行理论分析和设计计算 7，图纸和说明书要符合规范，标准化，清晰 4， 主要部品的相关资料 1， 本生产线所选用的弧焊机器人是日本松下最新推出的墓前世界最先进的 机型 括机器人本体，机器人控制柜，示校盒 3 部分 2， 接电源 3， 单机器人三工位工作站内的三位置水平翻转工装台用于夹具翻转变换位置，其中用于工件焊接与装卸夹具翻转位置机构，采用汽缸驱动，通过机构翻转，翻转范围：正负 60，翻转到位后由气动精确定位，保证焊接精度。重复定位精度为正负 具翻转变位采用 制器，由机器人控制柜统一控制，焊接过程中，夹具变位与机器人协调运动，可将任何一段焊缝转到最合适的焊接位置，由机器人带动焊枪以最佳的焊接自带进行焊接。 4， 变压器 5， 焊接夹具改造： 焊接夹具是生产线中最重要的部分，其设计，制造的好坏直接关系到产品的质量和产品的稳定性，也直接关系到操作者操作的便捷程度。我们的夹具是按照唐山松下产业机器有限公司的夹具制作标准，其具体标准简摘如下：各个工件在不同工序上尽量采用同一定位基准，各个工序夹具的基准保持一致，尽量减少由于定位选择合理，且除主定位外的每一个定位点均设计调整位置精度的机构，调整时由基准，能够方便掌握调整量。 工件各三间夹紧点选择合理，夹具部分采用自动（气动）夹紧与手动加紧相结合的方式，在关键部位采用自锁式的压紧机构，夹紧力足以抵抗焊接变形 ，以有效控制工件的焊接变形。 夹具地板具有足够的刚度，通过夹紧机构的夹紧，能够有效控制工件在焊接过程中的焊接变形。 夹具设有拔销机构或工件顶出机构，使操作者卸件省力，便捷。 夹具在装夹工件完成后能够在工装台转动的配合下，机器人带动焊枪以较好的姿态（具有一定的调解空间）到达焊缝的任何位置，而不与夹具相干涉 夹具的所有定位元件及距焊缝较近的夹紧元件采用特殊的表面处理，提高其耐磨性能，保证使用寿命，并能够有效防止焊接飞溅的粘附 采用 接汽缸，汽缸杆，气管，电器线路要有充分可 靠的防护，有效防止焊接飞溅的粘附 高精度的数控加工中心可保证夹具的加工精度 5， 工作站的特点 ： 1， 机器人焊接工作站的配置均为柔性配置，通过更换夹具即可快速适应产品变化的需要 2， 符合人机工程的夹具设计使操作者操作便捷，省力，减轻操作者劳动强度 3， 定位元件的多个自由度都可方便，精确调整的夹具使其保持在高精度，确保工件高质量 4， 机器人与电源焊接都为松下产品，设备间匹配紧密，能够大幅度提高生产效率及焊接质量，使设备的性价比达到最高 5， 机器人工作站内设置三个恭维的焊接夹具，各恭维的焊接夹具工作即可以相互独立，也可以有序预约， 使操作者操作便捷，维护方便 6， 工件焊接夹具工装台采用限位转动，由电器控制器统一控制，焊接过程中，夹具变位与机器人协调运动，可将焊缝转到最合适的焊接位置，由机器人带动焊枪以最佳的焊接姿态进行焊接 7， 示教盒的操作吉阿米娜能够任选中 /英 /日的任意文字，且两种文字可方便切换 8， 机器人系统说明备有中文技术资料，极大方便了操作者学习和使用 9， 机器人工作站四周配置防护栏或遮光板，可避免弧光和飞溅造成的伤害 10， 由 成的控制系统灵敏可靠，故障少，且操作和维护方便 11， 系统的运行状态及系统报警信息可随时在控制器上显示，使系 统维护直观，操作便捷 6， 焊接工艺分析 ： 根据提供的数模，图纸等相关资料，通过详细分析所焊接工件的功能和工作环境，各冲压件的形状特性，尺寸精度要求，焊缝长度及位置特点，结合各件的焊接工作量及机器人的工作效率，工作站由一台机器人 +一台焊接设备的 3 各 工位 完成焊接任务。 车门框的焊缝位置决定不可能将所有焊缝敞开，所以另外在 工位 增加 限位 转动台，该工位由汽缸带动工装台（焊接夹具）转动 三 基本内容 ，拟解决的主要问题（技术路线） 1 方案简述 该系统由一台机器人本体 +1 台 接电源 +3 个可转动限位工装台及电控系统等组 成，各工作台的焊接夹具焊接工作既可以相互独立，也可以有序预约，焊接过程中，夹具转动变位与机器人协调运动，由电器控制器统一控制，可将焊缝转到最合适的焊接位置。 2 主要设备构成： 机器人本体及控制装置 1 套 日本松下制造 制翻转变位控制 1 套 唐山松下 接电源 1 套 日本松下制造 焊接附件 1 套 日本 /唐山松下制造 枪 1 套 日本松下制造 2 位置翻转变位工装台 3 套 新科锐 底座及支架等 1 套 新科锐 电气系统 1 套 新科锐 变压器 1 套 唐山松下 为提高机器人工作效率，便于操作者操作，工作站设备三工位水平轴转动变位工装台，操作者在其中 1 个装卸工件，机器人在另外两个进行焊接。每个工装爱安装一套夹具，工装台 30 转可变换 3 个夹具的位置，可 将焊缝转到最合适的焊接位置 3 其具体操作流程： 操作者在 1#水平翻转工装台 30装卸位置将各工序的各个散件装夹在各自的位置上，装夹完毕，操作者退出并按启动按钮。 机器人立即开始在夹具 1#工位上进行焊接，焊接过程中，水平翻转工装台旋转可以按照程序自动翻转 60 操作者可以在 2# 3#工装台装夹相应的焊接组件，装夹完毕，可以进行预约启动 当机器人在 1#工位焊接结束，只要 2#工位夹具有预约，机器人立即自动转到 2#工位焊接位置，机器人立即进行焊接 当机器人在 2#工位焊接结束，只要 3#工位夹具有预约，机器人立即自动转 到 3#工位焊接位置，机器人立即进行焊接 此时，操作者可以在 1#工位装卸工件。装夹完毕，可以进行预约启动 如此循环往复工作。 四、 进度安排 1，熟悉设计任务书，并了解相关材料（网上查阅），准备资料，填写开题报告：第 1 2，熟悉零部件图纸（提出有相应问题），熟练掌握 上版本及装配工艺学：第 4 3，据自己所学知识及实习工厂或其他装配厂提出改进设计方法，确定设计方案及设计内容，有改进解决问题的方法简单方案草书（说明问题），辅助工具 有一定使用能力：第6 4，焊接工装的设计及中期检查：第 8 5，二维装配图与三维的设计：第 10 6，进行理论分析和设计计算及装配的主要零部件图设计：第 12 7，总结毕业设计及编写说明书，后期检查审核及修改不足：第 15 8，毕业设计准备答辩及答辩：第 17 周 五，主要参考资料 （ 1） 日本机器人学会编，机器人技术手册，总光泽等译，北京：科学技术出版社， 2009 （ 2） 哈尔滨凌云汽车零部件有限公司焊接机器人工作站技术方案说明书 （ 3） 先进焊接设备与维修，魏继昆编著，机械工业出版社 （ 4） 邱宣怀主编，机械设计，第四版，北京：高等教 育出版社， 2007 （ 5） 网上资料等 六、备注 指导教师意见： 签字： 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 目 录 摘要 第 1 章 绪论 1 题的背景及研究意义 1 内外研究现状 1 拟制造技术的应用和发展 1 性技术的发展与应用 2 题研究的主要内容 3 第 2章 车门焊接夹具及焊接技术的研究 4 焊接夹具的概述 4 接夹具的特点 5 接夹具要求 5 接夹具设计方案的确定 6 章小结 11 第 3章 汽车车门的三维夹具设计 12 12 分 12 分 12 接夹具典型结构设计 15 章小结 16 第 4章 工作站的生产能力分析 17 车门三维夹紧设计的重要零部件进行分析和强度校核 18 章小结 23 总结 考文献 25 致谢 28 附录 29 黑龙江工程学院本科生毕业设计 II 毕业设计指导教师评分表 学生姓名 陈伟东 院 系 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 林明 职称 高级工 程师 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 车门左边框焊接总成的自动焊接装置 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 10 2 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 10 3 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 15 4 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 20 5 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） 10 6 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 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、 的使用等） 5 8 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 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 评阅人评分表 学生 姓名 陈伟东 专业 班级 车连工程 导教 师姓名 林明 职称 高级工程师 题目 车门左边框焊接总成的自动焊接装置 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 10 2 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 10 3 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 15 4 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 25 5 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） 15 6 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 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、 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 毕业 设计 答辩评分表 学生 姓名 陈伟东 专业 班级 车辆工程 导 教师 林明 职 称 高级工程师 题目 车门左边框焊接总成的自动焊接装置 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 10 2 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 10 3 应用文献资料、计算机、外文的能力 10 4 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、 、实用性、科学性和创 新 性 15 5 毕业 设计 答辩准备情况 5 6 毕业 设计 自述情况 20 7 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（论文）成绩评定表 学生 姓名 陈伟东 性别 男 院系 汽车与交通工程学院 专业 车辆工程 班级 计（论文）题目 车门左边框焊接总成的自动焊接装置 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+、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 离合器压盘总成高速破坏试验台设计 类别 毕业设计 学生姓名 陈伟东 院（ 系 ） 、专业、班级 汽车与交通工程学院车辆 导教师 林明 职 称 高级工程师 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 黑龙江工程学院本科生毕业设计 0 目 录 摘 要 . I . 错误 !未定义书签。 第 1 章 绪论 . 1 结 论 . 致 谢 . 参考文献 . 附 录 . 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第一章 绪 论 题的背景及研究意义 汽车是数量最多、最普及、活动范围最广泛、运输量最大的现代化工具。没有哪种机械产品像汽车那样对社会产生如此广泛而深远的影响。中国汽车工程学会理事长张小虞对中国入世五 年带给中国汽车的影响时表示，国内汽车的产量在入世的 5 年内增长了 3 倍，中国在全世界汽车产业的排序从过去的第 8 位上升到前 3 位。中国已经成为汽车产业大国。要想迈入汽车产业强国行列，我国汽车工业必须努力打造自主品牌、加速技术创新、提高自主知识产权的比重、调整产品结构、促进产品创新和管理机制创新，从总体上提高我国汽车行业的制造水平和能力，增强汽车行业的国际竞争力，加速我国汽车行业的国际化进程。 （ 1） 良好的车身结构给驾驶员和乘客提供了安全的架乘空间。在发生事故时，车身相关部分能充分吸收撞击的能量， 降低人员所受的冲击。因此，车身焊接技术十分重要，它是提高产品质量和生产效率的关键。 车身装焊夹具也正是保证其焊接高质量的关键焊接夹具属于焊接工艺过程的辅助装置，在汽车车身大批量生产过程中，该装置是必不可少的。它不仅可以提高焊接生产率，而且也是保证焊接产品的尺寸精度及外观要求的重要装置。焊接夹具没有统一规格和标准化，属于非标准设计和制造的工艺装备，要根据具体车型的结构特点、生产条件和实际需求来自行设计与制造。因此在汽车制造过程中汽车焊装工艺和焊接夹具的设计变得尤为重要。本设计为了缩短夹具设计的周期，提高设 计精度和设计效率将直接利用 件进行三维设计。 件可以构建整套夹具的全数字化模型，可对整个产品、指定的子系统或零件进行可视化装配分析、检测 从而促进产品的性能优化。与传统二维设计相比，利用 软件所提供的虚拟装配功能，能实现不通过实际生产调试就可在设计过程中检测出零件存在的问题大大降低的成产成本（ 2）。 内外研究现状 拟制造技术的应用和发展 从 20 世纪 60 年代起至今，制造企业的战略由资源经济向知识经济转变。 20 世黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 纪 60 年代制造企业追求 的是扩大生产规模， 70 年代是降低生产成本， 80 年代是提高产品质量， 90 年代则是进一步加快市场响应速度， 21 世纪随着知识经济的到来，技术创新成为企业发展的灵魂，企业必须同时具备时间竞争能力、质量竞争能力、价格竞争能力和创新竞争能力才能赢得市场。虚拟制造（ 发展适应了时代的要求。虚拟制造又称拟实制造，它是实际制造过程在计算机上的本质实现，即利用计算机仿真和虚拟现实技术，在计算机上模拟出产品的整个制造过程，从而对产品的设计、加工制造、性能分析、生产管理和调度、销售及 售后服务做出综合评价，以增强制造过程各个层次的决策与控制能力。可以看出，虚拟制造并不是真实的制造过程。它不产生真实产品，不消耗材料和能量，而是利用制造对象、制造资源和制造过程的模型实现制造的本质过程。 从虚拟制造概念的提出到迄今为止，它已成为世界各国科技界、企业界研究的热点。世界上许多国家都将虚拟制造看作是 21 世纪制造业变革的核心技术之一，纷纷从不同方向开展研究。美国拖拉机公司用虚拟设计方法代替常规设计方法，把原来从设计到定型所需的 6月时间缩短到不足 1 个月时间，而且允许用户在虚拟环境下 观察试验（ 并在 1993 年获得虚拟环境应用奖。 近几年来， 虚拟制造技术也引起我国科技工作者的关注，已开展了很多研究工作， 据不完全统计，目前全国已有几十家科研 机构 、高等院校和企业正在开展虚拟制造技术方面的研究。国家 863/题也将 “ 制造系统的可视化、虚拟建模与仿真 ” 确定为研究重点。如今，随着先进的计算机理论和技术的不断应用，虚拟制造技术取得了的显著发展，虚拟制造技术的应用成为汽车制造业提高竞争力的重要技术手段 （ 3）。 性技术的发展与应用 在 20 世纪 30 年代到 20 世纪 50 年代，一般采用自动流水线制造设备，这可称为刚性自动化（ 式。自动流水线设备的价格通常相当昂贵，如果要改变产品的品种，自动流水线需要作较大的改动，在投资和时间方面的耗费很大，柔性制造系统的出现改变了这一状况。由于柔性技术具有较高的生产率和对产品及市场的应变能力，使其在制造领域得到了广泛的应用，尤其在英国、美国、日本、德国等工业化国家，柔性焊装夹具在国外已成为车身生产线的主要方式，结构上多采用贯通式焊装生产。贯通式焊装生产是指工件的定位夹具系统 与工位间输送系统呈分离状态， 其功能是将工件移送至下一工位。 目前对柔性夹具的设计主要是对于传统夹具的创新研究，这类夹具有两种： 统的槽系组合夹具的突出特点是组装灵活多变，使用可靠，尽管它有好的柔性， 但是配套元件多而且元件黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 加工精度极高， 尤其是夹具装配和调整时间长，初置费用高，生产厂家很少采用，逐渐被冷落。 是最新发展的柔性夹具，它与传统的槽系组合夹具原理相同只是元件结构和组装方式不同。该系列元件因其结构简单，以孔定位，螺栓连接，定位精度高，刚性好，是现代柔性夹具 的主流。使用孔系组合夹具可以大幅节省夹具的设计制造工时，缩短生产准备周期，节约钢材，经济效益十分显著。装焊夹具的柔性设计是夹具设计方面需要解决的关键问题，对于现有焊接夹具创新研究的同时，也要在夹具原理和结构方面进行创新研究，寻求原理、结构方面的突破。为此本设计将采用孔系组合夹具来提高焊装夹具的柔性化 （ 4）。 题研究的主要内容 1. 基于产品数模设计焊接组件的加工方案，并对其工装的设计过程，方法及工作远离进行分析，确定定位加紧装置和转动机构的最终设计方案 2. 通过分析拟定必要的保证要求的设计内容： 设计三个工位的焊接夹具，各工位的焊接夹具工作既可以相互独立，也可以有序预约，使操作者操作便捷，维护方便 3. 通过分析设计符合实际的焊接夹具 4. 通过分析，对定位加紧装置和转动机构进行了结构的设计 5. 完成二维和三维装配图 6. 要有对相关项目进行理论分析和设计计算 7. 图纸和说明书要符合规范，标准化，清晰 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第二章 车门焊接夹具及焊接技术的研究 一个车门的制造过程为：冲压，凸焊，点焊，弧焊，包边等，而点焊又是其 中的重中之重。为了达到以上强度，刚度及精度方面的要求，在点焊过程 中使用 一副可靠的焊接夹具是极其重要的。 在焊接生产过程中， 焊接所需要的工时较少， 而约占全部加工工时 2/3 以上的时间都是用于备料、 装配及其他辅助工作。 因此， 必须大力推广使用机械化和自动化程度较高的装配焊接工艺装备。 焊接工装夹具的主要作用如下： （ 1）准确、可靠的定位和夹紧，减小制品的尺寸偏差，提高零件精度和可 换性。 （ 2）有效地防止焊接变形。 （ 3）使工件出于最佳施焊部位，焊缝的成型性良好，工艺缺陷明显降低， 焊接速度得以提高。 （ 4）扩大先进的工艺方法的使用范围，促进焊接结构的生 产机械化和自动 化的综合发展。 如下图 : 。 车门焊接工作台 图 2接夹具的概述 装焊夹具概述 把冲压件在一定工艺装配中定形、定位并夹紧，组合成前围组件、合件、分总成及总成，同时利用焊接的方法使其形成整体的过程称为装焊过程。装焊夹具没有统一规格和标准化，均属于非标准设计和制造的工艺设备，是根据具体各车黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 型的结构特点、生产条件和实际需要来 焊接夹具 图 2 焊接夹具的特点 配焊接夹具的定位方式、定位元件形状复杂。 车门 装配焊接夹具由于 车门零件大多是三维空间曲面的冲压件，他们不仅形状复杂，而且刚性差，易变形。在夹具中定位时往往要合理的取前围某特定的曲面、孔作定位面、定位孔，定位孔的首选应是产品图的基准孔， 门 外形复杂，大多是三维空间曲面尺寸较大装焊夹具的定位往往采用过定位的设计以保证在装焊部件时的正确性，尽量减少车身焊接时产生的焊接变形； 车车身装配焊接夹具中的夹紧装置通常采用手动与气动装置，大部分采用气动夹紧装置。夹紧装置的位置与结构设计需合理、精确、牢靠；动作的程序设计需准确、简捷。 门 装配 焊接夹具设计时要充分分析车身零部件，考虑定位、定位装置、夹紧装置、输送装置及焊枪、焊钳之间的干扰问题。设计人员必须充分考虑冲压件装配焊接前后取出等一系列的干涉问题，如定位装置、夹紧装置之间的干涉；焊枪、焊钳与定位装置、夹紧装置之间的干涉 5。 接夹具要求 在汽车车身焊接过程中定位夹紧 保证车身零件之间正确的装配关系 同时保证车身焊接质量及焊接过程顺利 车门焊接夹具的优劣在决定着车门质量。为此，此次装焊夹具的设计必须达 到以下要求： （ 1）保证焊件焊后几何形状和尺寸精度符合图纸和技术要求 ； （ 2）使用时安全可靠，凡是受力的各种器件，都应有足够的强度和刚度； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 （ 3）便于施工和操作，定位、夹紧和松开应省力而迅速，夹具应使装配和 焊接过程简化，操作顺序合理； （ 4）容易制造和便于维修；零部件应尽量标准化、通用化，易于加工制作； 易磨损件要便于更换； （ 5）降低夹具制造成本，尽量使用标准件。 此次所焊接的车门为 哈飞 左前门部件， 设计了其中点焊的第一道工 序的夹具，选用的焊接设备为悬挂式电焊机，选用的焊钳为 X 型焊钳。 本次设计所全程使用 术， 3D 图利用 件绘制，2D 图利用 件绘制。设计的过程中参考了一些点焊工艺方面的书籍，也参考了 诸多焊接工装方面的书籍，采用了一些知名企业的焊接工装标准，借鉴了现有的 车门装焊夹具。以上种种都让我收益颇多 6 接夹具设计方案的确定 1. 夹具高度。 考虑到本地人的平均身高，将夹具的夹紧时的高度定为 1000方 便取件并考虑到夹紧机构力臂受力足够，夹具打开的最高的高度为 1 2. 摆放方案。 车的前后方向为 x 方向，车的宽度方向为 y 方向，垂直于地面的方向为 z 方向。垂直零线在前壁板前方距离车体 2000的平面上，水平零线位于轮 胎下方距离车架顶部 500，车体中心线为 y=0 的平面，左边为负，右边为 正。 考虑到车门整体呈扁平状，并且为方便焊接操作，将零件的摆放方式定 为车门按车身坐标来摆放， 向与地面平行， 向为 的法线方向。 即 y 3. 案 夹具的基本件，它要把夹具的各种元件、机构装置连接成一个 工件外形 整体。 夹具 形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、 轮廓尺寸 及加工条件等。设计夹具 应满足以下要求： （ 1） 足够的强度和刚度； （ 2） 结构简单、轻便。在保证强度和刚度的前提下结构尽可能简单紧 凑。 （ 3） 安装稳定可靠。 （ 4） 结构的工艺性好，便于制造、装配和检验。 （ 5） 尺寸稳定且具备一定精度。 （ 6） 清理方便。 由于夹具底板要承受相当重的重量，综合考虑结构合理性、工艺性、经 济性，标准化等，为保证夹具的刚度和强度，夹具的 采用厚度为 20龙江工程学院本科生毕业设计 7 的 材或者 材，板材下面用槽钢支撑，槽钢选 用热轧普通槽钢， 代号为 707 14b。槽钢在两个垂直方向呈网状搭接，槽钢与 通过焊 接连接，焊后经过退火处理以消除焊接应力。 的平面度 槽钢靠 近地面的底部焊接 5 个支脚底座。 撑采用支脚支撑，支脚通过螺栓与 上的支脚底座进 行连接。 形需将板件包含在内， 外形与车门整体外形相一致。 （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准确和确定不变的位置，在保证 加工要求的情况下，限制足够的自由 度。 (1) 工件的定位原理 自由物体在空间直角坐标系中有 6 个自由度，即沿 个 轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。 要使工件在夹具中有确定不变的位 置，则必须限制六个自由度。工件的六个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个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。在焊 接生产中，为了调整和控制不可避免产生的焊接应力和变形，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。在焊接夹具设计中，按加工要求应限 制的自由度而没有限制的欠定位是不允 许的； 而选用两个或更多的支撑点限制一 个自由度的方法称为过定位，过定位容易位置变动，夹紧时造成工件或定位元件 的变形，影响工件的定位精度。但是在大的钣金件中，为了保证焊接不变形和保 护工件不受外力压垮，常常需要多设置若干定位加紧。 以下说明钣金件的典型定位方式。 一个钣金件由一个主定位孔和一个副定位孔及三个定位面进行定位。定位 原理如下图所示。 H 为主定位孔，呈圆形（ 为副定位孔，为了 ； h 防止与主定位孔配合时出现过定位，其形状呈腰形（ 为定位面。 ， S H 中插入主定位销（ 限制 x， y 向平动自由度，在 h 中插入销 配合 H 中的销可以限制绕 z 轴的转动自由度， 3 个 S 面相当于三个点，限制板件 Z 向的移动及绕 x 轴和 y 轴的转动，所以综上 S 面限制板件三个自由度， H 限制 板件两个自由度， h 限制一个自由度。由此，板件得以完好定位。 如图 龙江工程学院本科生毕业设计 8 车门数模 图 夹紧机构的三要素是夹紧力的方向、夹紧力作用点、夹紧力大小。对夹紧 机构的基本要求如下： （ 1）夹 紧作用准确，出于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全 可靠。 （ 2）夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件的表面质量。 （ 3）夹紧件应具备一定的刚性和强度，仅仅作用力是可调节的。 （ 4）结构力求简单便于制造和维修。 一般的，夹紧与支撑成对存在，即假如一个零件的一边为支撑面，该零件 的另一面有一个配对的夹持面。本夹具采用的夹紧方式出于夹紧状态时， 1 的下表面通过螺栓紧固在连接板上，上表面作为 S 面的支撑面， 2 用螺栓紧固在压爪上，下表面作为 S 面的夹紧面。压 爪通过铰链 1 与气 缸的耳环相连，通过铰链 2 与连接板相连。气缸通过铰链 3 与连接板相连。 如图 :龙江工程学院本科生毕业设计 9 焊接夹具 图 夹紧松开时，压爪及 2 通过气缸的力作用，绕着铰链 2 的中心沿 着弧线旋转。当夹紧时，压爪及 2 通过气缸的力作用，绕着铰链 2 的中心 沿着图示弧线向下旋转，当气缸出力过大使 2 行程过大而压坏工件时，限 位块起着限位作用。 此处的气缸选用 司的 列耳环式气缸。 对于钣金件，要使焊接时能够可靠压紧，对于厚 度 钢板，压紧 力 F50于厚度 30据杠杆原理计算可得 出压爪不一超过 这种夹紧方式能够满足以上四种基本要求。 （典型的夹紧机构 气缸选用 品 环式气缸 7。 6 量及位置确定 连接板用螺栓固定在 L 支座上， L 支座用螺栓固定在 上。一个 L 支座就叫做一个 数量及位置取决于定位销位置数量及 S 面的 以保证工件平衡稳定， 所以 置数量。 一般的每隔 400设置一个 S 面， 的数量也大致为每 400是 布置不能影响焊前放件，焊接操作和 焊后取件。 以下为本夹具的 案。根据以上各零件的定位信息，确定了 数量及位置。 固定两个定位销， 均固定一对支撑夹紧。 固定两对支撑夹紧块和两个定位销。 的 为异形 。 固定两对支撑夹紧块。 龙江工程学院本科生毕业设计 10 均带有一个 的标准夹紧气缸。 附有一个 x 方向活动定位销， 此 有一个 列的薄型气缸和一个 列的带导杆薄型气缸。 为方便气路分别控制不同的动作，将 2、 3、 4、 5、 6、 9、 10 中的 的 导杆气缸为组 B 组， 紧气缸确定为 A 组。 系列的薄型气缸为 C 组。 的夹紧气缸为 D 组。 如图图 门 设计是汽车前门左边框焊接总成的自动焊接装置设计 所以只需要 . 紧固方案 本夹具典型的紧固方案如下图所示。所有的紧固方式必须采用两个销钉和 若干螺栓紧固的方式。有两个销钉孔，两个零件的销钉孔中插入销钉实现定位， 定位后再用螺栓紧固。在两个被紧固的零件之间必须加一垫片，以保证后期的可 调节能力，垫片的厚度为 5固件 要求为高强度内六角螺丝，性能等级为 。 L 支座的与 之间的紧固采用 内六角螺丝；连接板与 L 支座之间的紧固采用 内六角螺栓（ ； 与压爪和连接板 之间的紧固采用 内六角螺丝。销钉必须是是新的带有螺纹的孔，以便 在需要时取出。 如图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 定位销 图 章小结 通过对车门焊接夹具的了解 ,掌握夹具的作用 ,掌握焊接夹具的特点和要求 ,确定基本定位方案 . 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 第三章 汽车车门的三维夹具设计 本文将阐述利用 维软件进行装焊夹具的设计 要结构及零件的设计说明 1 分 1） 的形状大致与车门形状相似， 的大小要超过零件大小， 这样在工作的时候可以防止车门零件被磕碰。 采用材质为 上钻有三个基准孔。在制造时选用如图示的右下角的基准孔为基准。用 于安装 L 制作的销孔与基准孔的公差为 同个 L 座下的销孔公差为 两个表面的粗糙度为 朝上的方向的平面度为 与槽钢支架焊接成型。 如 图 :）槽钢支架 槽钢选用热轧普通槽钢，代号为 707 14b。槽钢在两个垂直方向呈网状 搭接，槽钢与 通过焊接连接，焊后经过退火处理以消除焊接应力。 3）支撑 支撑底座焊接在槽钢支架上。下方的支撑有不同直径的圆钢和螺母焊接而 成。 图 分 只设有两个定位销，定位销固定在销座上，固定方式为挡销限 位。销座通过螺栓和垫片 与适配块连接。适配块通过螺栓和垫片与连接板连接。 由于连个垫黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 片垂直，所以定位销具有双向调节的能力。 （ 1） 定位销 A 一般的，定位销定位处的直径 D=孔的最大实体尺寸 位销的公 差为 0/ 定位销采用的材料为 20 要求渗碳处理， 渗碳深度为 淬火处理至 2，销子的锐边需倒钝，定位销做表面氧化处理。 定位销 A 作为皮带内侧加强件的主定位销和窗框加强件的副定位销。由于 窗框加强件副定位孔的直径为 带内侧加强件主定位孔 的半径为 底层的车门内板上的孔为一过孔直径为 12个孔的中心在同 一直线上，该直线与 y 轴平行。由下至上，三层板的厚度分别为 1该处窗框加强件与皮带内侧加强版之间的距离为 定位销 A 可设计为台阶销，台阶的下级作为皮带内侧加强件的主定位销，台阶的上级作为 窗框加强件的副定位销。其定位方式如图 示。 （ 2）定位销 B，定位销 B 作为作为车门内板的主定位销。其直径为孔直径最 大实体尺寸 差为 0/ （ 3）销座 销座用于固定定位销，由于定位销下部有一锥度，当一个销钉卡住定位销 的锥面时，将定位销限位。销座上有销钉孔和螺纹孔，可以固定在适配块上。 （ 4）垫片 垫片为本夹具的通用规格。垫片起调节作用，其基本形式为 3 个相同大小 的孔，孔的直径为 螺纹孔和销钉孔直径大。垫片厚度为 5片 材料为 面磨光氧化处理。 （ 5）适配块 适配块用于固定销座。并且在两个方向上设有销钉孔和螺纹孔，这样可以在 两个方向烧伤安装垫片，以实现单独的双向调节能力。适配块的材料为 （ 6）连接板 连接板用于固定适配块。连接板固定在 L 支座上。连接板上设有一组用于与 L 支座装配的螺纹孔与销钉孔，其基本形式为两个销钉孔用于定位，四个螺纹孔 用于紧固。两个销钉孔之间的公差为 连接板采用的材料为 面磨光氧化处理。 （ 7） L 支座 L 支座铸造而成，其材料为 造制作要承受较大的力，所以采用加 强肋的形式。铸造后需机加，用于连接的表面粗糙度为 对表面的垂直度 要求为 总高度有 425、 405330、 300250205种规格， 不同规格的 L 支座仅有数值方向上的高度尺寸及加强筋的高度尺寸不同， 其余均 为相同尺寸。高度为 330 L 支座的外形尺寸及技术要求见附图 有一对支撑压紧。 垫片采用同 标准规格。 L 支座基 本形式与 的 L 支座一样，其总体高度为 250 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 1。 基本形状为 L 型， 应尽量避免异形。 的材料为 1 的作用是 夹紧片件，故要求夹紧面的形状精度较高，夹紧面与 的主体面 存在一定角度。具体的外形尺寸及技术要求见附图 2 2 作为起支撑作用，故其支撑面的形状精度也较高，支撑面与 的 主体面存在一定角度。具体的外形尺寸及技术要求见附图 限位块公，限位块母 限位块起限位作用，限位块公用螺栓紧固在压爪上，限位块母用螺栓紧固在 连接板上。当压爪向下压时，限位块公作用在限位块母上，从而防止气缸行程过 大而压坏零件。限位块的外形尺寸及技术要求见附图 压爪臂。 压爪臂 由一个臂块和侧边两个小件组成。 臂块末端用于连接气缸末端的耳环， 组成铰链。侧边两小件与连接块连接组成另外一个铰链。侧边见与臂块采用焊接 的方式连接在一起。焊缝高度为 5，焊后应打磨使焊缝光滑，焊后需失效消除应 力。连接板的外形尺寸及技术要求。 连接板 连接板的外形尺寸及技术要求见附图 有一对支撑压紧机构。其 L 支座选用 205规格。连接板的外形 尺寸及技术要求见附图 虑到两个 S 面较近，在 布置两对支撑压紧， 为 异形，压爪臂 为异形。 有两个定位销，连接板为异形。垫片、适配块与之前所用的型 号一致。 定位销 定位销 C 同定位销 A 一样，由于该销所处的环境与定位销 A 完全一样的，设 计为台阶销形式， 其零件图见定位销 A 的零件图。 定位销 D 作为内板的副定位销， 由于腰形孔的直径为 20其形状与定位销 B 一样，其零件图件定位销 B 的 零件图。 L 块。 L 块用于固定 ，这样使 具有了 Z 轴方向的调节能力。 L 块紧固在连 接板上，其紧固原理仍为两个定位销定位和一 颗螺母紧固。 共有 4 个 。 1,3 用于支撑， 2,4 用于夹紧。其中 3 为异形 。四个 的外形尺寸及技术要求。 连接板 连接板为异形连接板。由两片型板焊接之后进行机加。其外形尺寸及技术要 求。 压爪臂 压爪臂为异形。由两片型板焊接之后进行机加。其外形尺寸及技术要求见。 设有一对支撑夹紧。 限位块、 垫片为通用规格。 支座高度为 425 L 连接板规格与 致。 、压爪臂的 外形尺寸及技术要求见。 有两对支撑压紧。由于此处有两对支撑夹紧，且空间位置相对狭 窄，所黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 以可以将支撑块可以设计为两个支撑面的形式。这种异形的支撑块为平板 线切割到所需形状后焊接而成。夹紧块也有一个为异形。在上臂设有两个压紧 。连接板与 致。 L 支座高度为 405片、限位块为通用规 格。 及压爪臂的形状尺寸及技术要求见。 有两对支撑夹紧。 L 支座的高度为 330于此处压爪臂叫长， 因此制造时需保证零件的额强度、刚度。淬火 处理之 、压爪臂及 连接板的外形尺寸及技术要求 接夹具典型结构设计 焊装夹具常见的结构包括定位元件和夹紧元件 型面定位两种 ,夹紧机构有手动 ,气动两种夹紧方式 ,气动夹紧具有手动所没有的许多优点所以在这里我们将采用气动夹紧方式 . 图 3示的焊接夹具的典型结构由如下几部分组成 :支承座是整个夹具的基础 ,起支撑 ,定位作用 ,上下限位块限位作用 , 防止 夹具在夹紧时由于操作失误将工件打坏 ,压紧块和支撑块同时使用 ,起型面定位作用 ,定位销主要用来进行孔定位 ,过渡板是支承座 和其他部分的过渡 ,一般所有的定位元件和夹紧元件都安装在过渡板上 ,调整垫一般厚度在 3间 ,用来精密调整在该方向上的距离 ,过渡快在这里用来连接定位销 ,加上调整垫的作用 ,保证定位销至少在 2 个定位方向上可以精密调整距离 在汽缸的带动下 ,往复运动 但直观的展现了夹具各组成元件的结构 ,而且清晰的表明了各元件之间的连接方式和相对位置 因此这里的典型结构不是实际设计的夹具 ,而是对夹具各组成元件的结构和连接方式的说明 元件的结构和连接方式的设计应该以图 3黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 夹紧装置 1 图 :紧装置 2 图 :利用 对主要夹具各零件的作用详细阐述。对典型夹具设进行计 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 第四章 工作站的生产能力分析 根据以上工艺分析及工艺流程安排，机器人 接工作站采用 1个工位，完成 3个工序焊接。 产节拍： 计算依据如下 : 焊缝总长以资料求得。 机器人焊接时焊接速度 300mm/器人起 转时间 为2秒。 设备运转率 85%。设备运转率考虑了系统维护、维修、更换气体、焊丝、更换钨极等因素。 每年工作 251天 ,设备利用率按 85计算。 人工装卸件时间 37s/件。气缸翻转时间 5S,工位的位置变换时间 15s/次（含机器人空跑换位）。变位时间： 60/3秒。 生产能力计算如下： #夹具 工序 序 序 焊缝总长 60 缝段数 4 总焊接时间 12s 总跳转时间（含起 20s 变位时间 5s 工位变换时间 10s 装卸件时间： 35s 生产节拍 2#夹具 工序 序 序 焊缝总长 75 缝段数 6 总焊接时间 15s 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 总跳转时间（含起 30s 变位时间 10s 工位换位时间 10s 装卸件时间： 40s 生产节拍 3#夹具： 工序 序 序 缝总长 132 缝段数 8 总焊接时间 跳转时间（含起 40s 变位时间 15s 工位换位时间 10s 装卸件时间： 40s 生产节拍 车门三维夹紧设计的重要零部件进行分析和强度校核 首先我们根据前面的材料的强度极限来确定内板所能承受的最大载荷 ,已知材料为 089公式 4 A （ 4 在这里我们选用 通过 08因为零件的夹紧力的目的是为了保证工件定位精度 ,所以在保证工件夹紧的状态下就可以进行焊接 ,通过向导师和工程师的了解该受力采用 200所以下面根据夹紧机构的原动力计算公式求得夹紧机构的原动力 : 02111 0 7 12 0 0 5 0 3 5 1 . 3 25 0 0 . 8 5 k g 式中 : 05 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 N) M) M) 图 们根据所求的夹紧机构原动力来确定汽缸的缸径 6414 5 0 3 0 . 0 3 9 9 4 03 . 1 4 0 . 5 1 0m m m 汽缸拉力 2 2 242 0 . 0 3 9 2 0 . 0 2 0 2 0 . 5 1 0 6 4 1 74F D d 式中 : 可以忽略不计 a 一般工厂供压为 5个标准大气压 1个标准大气压 =M) M) 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 图 中 态时活塞杆顶点的位置 ,是压紧臂的旋转中心点 ,是汽缸运动时的旋转中心点 点转动 ,同时汽缸绕 因此该机构运动简图为 其中 为一固定值 , 222 9 7 3 5 1 0 3 . 1 2 由于压紧臂绕 21 转动 ,因此 实际大小由压紧臂的设计尺寸决定 ,假设 汽缸伸出行程为 60,则 221 ( 9 7 6 0 ) 3 5 1 6 0 . 8B C m m ,此时 12C 的值越大 . 考虑到由于还要克服一定的机械摩擦阻力 ,由机械设计手册查的该汽缸尺寸为50 80面我们对该夹紧装置的压紧臂进行强度的校核 : 该结构钢为 料 : 夹紧装置的压紧臂 图 图可以简化为外伸梁 ,它的弯曲强度条件是梁内截面上最大弯曲应力是否超过材料的许用应力 m a x 式中 2332 362 2 0 0 1 0 7 1 0 3 2 1 . 41 6 1 0 3 0 1 02 . 4 1 0 6662 1 . 48 . 9 2 1 0 62 . 4 1 0M b p L N z p 与 所以满足其强度条件 我们对驱动四个夹紧臂的汽缸进行选择 ,根据经验知道每个夹紧点 20022 满足工件的定位夹紧 ,那么通过夹紧臂输出力就应该为 800N,那么根据力夹紧机构的原动力计算公式求得夹紧机构的原动力 : 0211j l 2 1 5 18 0 0 2 8 9 0 2 9 47 0 0 . 8 5F N k g 式中 : 0 N) M) M) 我们根据所求的夹紧机构原动力来确定汽缸的缸径 D: 1644 2 8 9 0 0 . 0 9 5 8 9 63 . 1 4 0 . 5 1 0m m m 通过机械设计手册查的汽缸的内径趋于 100以确定汽缸尺寸为 100缸 拉力 2 2 242 0 . 1 2 0 . 0 2 5 2 0 . 5 1 0 6 3 6 8 04F D d 式中 : 可以忽略不计 一般工厂供压为 5个标准大气压 M) M) 由三维模型的建立和仿真测量求得该汽缸 的伸出行程为 70那么由机械设计手册我们查的汽缸 100*100余零部件经过与前一夹紧机构同样的校核证明 ,强度都满足设计的要求 我们通过 结果显示各零件的体积和表面面积主惯性力矩等方面参数 ,能力制造和制定工艺黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 制定做出很好的参照参数 . 结论 ;通过对这部分进行计算机三维的运动仿真对这部分夹紧机构全局干涉检查 ,结果表明与传统二维设计相比 ,利用 软件所提供的虚拟装配功能 ,不通过实际生产调试就可在设计过 程中检测出零件存在的问题 当连接板和支座的两对销控间存在很小偏差时 ,用 装配会自动提示约束错误信息 可通过改变汽缸的装配约束状态模拟旋转臂的打开过程 ,从而快捷的检测出是否存在干涉 ,上下料是否顺畅等问题 ,克服了传统二维设计产品报废率高 ,生产周期较长等缺点 . 机械设计的目的是为了能够更快更好的制造出机械产品，工艺要求就是机械制造的中非常重 要的组成部分。本节将在上节的基础上，系统的分析本研究中的工艺要求。 材料方面：支撑座的材料一般为铸铁；销的材料为 40 紧块和支撑块等定位零件用 45 号钢； 其他元件一般是用 A；调整垫厚度为 3他元件厚度一般为 16 20先 使用 16件制作工艺方面：压紧块与支撑块中定位面的表面粗糙度为 孔的表面粗糙 度为 他平面的表面粗糙度一般为