汽车焊接夹具设计论文

PAGEPAGE1目录目录 1第一章绪论 31.1汽车焊装夹具简介 41.1.1汽车焊装夹具的发展前景 41.1.2汽车焊装夹具的研究内容 41.1.3汽车焊装夹具的研究价值 41.1.4汽车焊装夹具的生产要领 5第二章汽车车身焊接工艺 62.1汽车生产线上的常用焊接设备简介 62.2汽车车身概述 92.2.1车身结构 92.2.2车身工艺 102.3汽车车身焊接工艺 112.3.1焊接工艺简介 112.3.2汽车车身常用的焊接方法 122.3.3电阻焊 142.4车身焊装生产线的组成 162.4.1车身完成线（SLATLINE）成型工位的总称 162.4.2主焊线（MAINLINE） 162.4.3地板总成线（UNDERBODYLINE） 162.4.4恻围总成线（SIDEFRAMELINE） 172.4.5移动线（MOVINGLINE） 172.4.6子线（SUBLINE） 172.5汽车工业焊接的总体发展趋势 172.5.1发展自动化柔性生产系统 172.5.2发展轻便组合式智能自动焊机 18第三章汽车车身焊装夹具 193.1焊装夹具概述 193.1.1焊装夹具分类 193.1.2焊装夹具的功用 193.2焊装夹具设计原则及作用 203.2.1焊装夹具设计原则 203.2.2焊装夹具的作用 213.3夹具的构成与特点 213.3.1一般夹具的组成 213.3.2汽车焊装夹具的构成及特点 233.4汽车焊装夹具定位原则及结构分析 243.4.1焊装夹具定位原则 243.4.2焊装夹具结构分析 263.4.3设计步骤 27第四章哈飞汽车前地板焊装夹具三维设计 284.1FF010工位的焊装夹具设计说明 284.1.1设计分析 294.2三维建模 304.2.1设置路径 314.2.2.绘制草图 324.2.3标准件的选择 344.2.4装配 354.2.5剪切 364.2.6运动分析 374.2.7绘制工程图 40结束语 45致谢 46参考文献 47附录英文翻译 48

第一章绪论汽车自19世纪末诞生至今100余年期间，汽车工业从无到有，从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，从速度为零到加速到100公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车，以惊人的速度发展，写下了人类近代文明的重要篇章。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交通工具。可以断言，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。汽车是重要的交通运输工具，是科学技术发展水平的标志。汽车工业在世界制造业的进步中起着重要的作用，其实力足以左右整个国民经济的动向。可以断言，没有哪个国民经济部门完全与汽车无关。汽车工业的发展无疑会促使各行各业的繁荣兴旺，带动整个国民经济的发展。因此，世界各个地方发达国家几乎无一例外地把汽车工业作为国民经济的支柱产业。汽车生产制造水平直接体现国家汽车工业发展程度。而汽车工业对实现国家工业现代化起着极为重要的作用，是国民经济中的支柱性产业，它能带动和促进其它工业和事业的发展。它是显示一个国家工业发达水平的重要标志。随着汽车工业的不断发展，汽车的换代周期越来越短，同类产品的车型也越来越多。汽车车身的发展同样也是受到很多人的关注，并且各个汽车制造公司在车身设计方面投入很大的人力和物力。经过这一百年，汽车发展的速度是如此惊人！进入21世纪汽车的发展趋势是系列化、模块化、轻量化、小型化、电子化（自动化、智能化）及个性化。汽车性能的好与坏将直接影响该种车型投放市场后的销售情况。因为人们在购买爱车时不仅考虑该种汽车制造商，也就是品牌，而且还会考虑到该种车型的动力性，经济性，安全性。在这四者中尤为重要的就是经济性和安全性。21世纪，中国已经进入世界贸易组织，因此，中国汽车工业必须面向国际市场，与整个世界汽车工业作严峻的横向比较，寻找自身的发展空间，确定新的坐标系和创立新的发展战略。开发的中国汽车市场将成为国际汽车工业的竞技场，中国的汽车工业面临着与世界诸强竞争求生存的挑战。 汽车车身是具有复杂型面的壳体零件，它是由数百件薄板冲压件通过焊接、铆接或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，因而提高装配精度和焊接质量是车身制造的核心工作。而焊接质量又直接与各个工件定位的好坏和加紧的质量有关，于是这就需要有夹具来完成此任务。在焊装过程中，特别是对于具有孔洞的部分，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，其中有些夹具的主要定位部分需用车身主模型进行靠模加工或产品的CAD数据进行数控加工，使冲压件在装配时很好的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。1.1汽车焊装夹具简介1.1.1汽车焊装夹具的发展前景汽车车身总共由400多个零件组成，采用90余套焊装夹具，经过200多个装配工序焊接装配而成。汽车车身的制造质量主要依靠焊装夹具来保证。国外的焊装夹具生产制造企业设计时主要依靠经验，存在设计效率低、设计周期长等问题。国内主要汽车厂家的焊装夹具90％依靠进口，缺乏自主开发能力。因此非常有必要开展焊装夹具设计方法方面的研究，同时也说明了汽车焊装夹具有着巨大的发展前景。目前国内外对车身焊装夹具的研究都还限于焊装夹具的计算机辅助设计、制造以及焊装夹具的柔性化和可重组性等方面。对焊装夹具的全生命周期，包括设计、制造、装配、调试以及后续改型阶段缺乏系统而有效的计算机辅助手段，考虑焊装夹具对车身零件焊装偏差的影响规律的研究比较少，缺乏焊装夹具对车身零件焊装偏差影响规律的定量研究，以及根据研究结果得到的焊装夹具设计的指导原则和相应设计方法。一个国家汽车工业和一个汽车企业的国际竞争力取决于装备的先进性和制造成本。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

随着汽车技术的不断发展，对汽车车身制造工艺水平提出了更高的要求。1.1.2汽车焊装夹具的研究内容汽车夹具研究的主要内容是阐述汽车焊装夹具的发展过程及其现状，汽车焊装夹具设计原理、步骤、方法及夹具功能。并对夹具的设计过程作出了深入地分析：汽车车身是具有复杂型面的壳体零件，它是由数百件薄板冲压件通过装焊、铆接或机械联接等方法而构成一个完整的车体。其中装焊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。在焊装过程中，特别是对于具有孔洞的部分，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。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。而焊装夹具的设计必须考虑到工位安排、焊点位置分布以及冲压件形状，它是以车身产品图纸及工艺方案为依据的。汽车夹具设计的好与坏直接影响到汽车生产的效率和质量，而汽车夹具的设计工作又与各种因素有关，所以总的来说研究的主要内容就是在各种约束和要求下，使汽车夹具更加合理、使用和经济。1.1.3汽车焊装夹具的研究价值不论是传统制造还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。夹具对加工质量、生产率和产品的成本都有直接的影响。花费在夹具设计和制造上的时间，不论在改进现有产品或者新产品开发中，在生产周期中都占有较大的比重，所以制造业中非常重视对夹具的研究。夹具广泛用于各种制造工序中，用于将工件定位、并牢固地夹持在一定位置，以便按照产品设计规定完成要求的制造过程。具体地说就是用夹具将工件固定在固定的位置，并有一定的方位进而进行焊接、加工等。夹具设计中除了要保证定位、加紧等基本要求外还要满足其它要求，如保证夹具的生产率，为了减少薄壁件变形需对夹具专门设计。生产批量的大小通常是决定装夹方法和夹具结构的重要因素，大量生产特别强调高效装夹，这可大大提高生产率和经济效益，此时即使夹具成本高昂设计的时间长，但分摊到每个工件上的成本还是很低的，此时夹具的效率比柔性更重要，所以大量生产中广泛使用专用夹具。专用夹具是专门为每一道工序根据其操作性质设计的夹具结构。尽管今日的汽车工业夹具出现柔性化的趋势，作为制造装备的一部分，汽车焊接夹具可以保证和提高汽车产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件，降低产品成本，提高装焊自动化程度，因此汽车焊接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，受到国内外的广泛关注。1.1.4汽车焊装夹具的生产要领设计一套合理的汽车夹具需要遵守以下要求:1．焊装夹具必须保证焊件焊后能获得正确的几何形状和尺寸，尤其是保证车身上门窗等孔洞的尺寸和形状。在装配时，夹具必须使被装配的元件获得正确的位置和可靠的夹紧，并且在焊接时能阻止焊件产生变形。2.使用时要安全可靠，在夹具上凡是受力的各种器件，都应该具有足够的强度和刚度，足以承受重力和焊件变形所引起的各个方面的力。3.焊装夹具要便于操作，在保证强度和刚度的前提下，应该轻便灵巧；定位、夹紧和松开应该省力又迅速。4.夹具应该容易制造和便于维修，夹具零部件应该尽量标准化、通用化、易于加工制作；易磨损的零件要便于更换。5.成本要低，制作时投资少，使用时能源消耗和管理费用少。6.应该便于施工。夹具应使装配和焊接过程简化，操作程序合理；工件装卸应当方便；能够保证装配和焊接过程的正常进行；采用焊枪的夹具，应该考虑下电极的结构形式和必要的导电绝缘装置，以减少阻抗和分流；能使焊缝处于简便施焊的位置；具有供焊枪、焊钳、焊距进出和移动的空间和工人自由操作的位置；在夹具上便于进行中间质量检查等。7.车身总成焊装夹具结构复杂，在制造和使用中应该能够调整样架来进行校正8．焊装夹具本身应具有较好的制造工艺性和较高的机械效率，尽量使制作时投资少，成本低。上述问题应根据生产批量的大小和产品结构的特点并结合本厂的生产条件来选择焊装夹具的类型，设计夹具。

第二章汽车车身焊接工艺焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法，在汽车制造中得到广泛的应用。汽车的发动机、变速箱、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用，汽车的发动机、变速箱、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。焊装作为汽车生产的四大工艺之一，其技术、自动化水平对汽车生产的作用至关重要，目前我国国内焊装线的水平参差不齐，影响了汽车的快速发展。本文详细介绍了汽车制造中焊接新技术的应用情况与总体发展趋势并对汽车焊接夹具原理、结构及设计方法、原则进行了一定的研究和探讨。2.1汽车生产线上的常用焊接设备简介目前汽车生产常用的焊接设备大致可以分为四类：直接焊接设备类、工装夹具类、扣合压力类、检测工具类。1．直接焊接设备类

直接焊接设备是指使用此类设备使工件通过焊接的方式粘合在一起的焊接设备，目前公司主要有以下种类的直接焊接设备：悬挂式点焊机、傀儡焊、自动焊、点焊机器人、弧焊机器人、MIG焊机、固定式螺母凸焊机、螺柱焊机等。

◆悬挂式点焊机图2.1悬挂式点焊机——该产品整体性能相当稳定、使用便捷、维护方便。

◆傀儡焊、自动焊图2.2傀儡焊——就是借助外界人工焊接对生产线上焊接通道不畅通、普通焊钳不能焊接的零件进行的一种焊接，即通过焊钳在辅助机构上进行焊接，辅助机构引至需要焊接的零件位置从而完成焊接。

自动焊——即通过可编程控制器对焊钳的运动轨迹及焊接参数进行自动控制，使焊钳按照工艺的规定进行自动焊接。

◆点焊机器人、弧焊机器人图2.3机器人焊钳控制方式有伺服控制与气动控制两种方式。伺服焊钳对零件的精度要求较高，如果零件的精度达不到要求，机器人伺服焊钳的故障率就会非常高，并且维护费用大，备件费用也较高，不利于企业的成本节约。气动焊钳的维护成本相对较低，并且维护方便，相对伺服焊钳而言零件的精度对设备造成的损坏率较低。

◆MIG焊机图2.4MIG焊机——俗称二氧化碳保护焊，此设备整体性能稳定，故障率低，其中一个不足是MIG焊机的焊枪部分易损坏。

MIG焊机的另一缺点是在使用过程中烟、尘比较大。2.2汽车车身概述2.2.1车身结构汽车车身是一个形状复杂的空间薄壳体。其主要部件均由钢板冲压焊接而成。为了增加美观和防腐性车身表面还涂有漆膜。此外还有很多金属的和非金属的装饰件。因此，冲压、焊装、涂饰是车身制造的主要工序。车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种。非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。在此种情况下，安装在车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅随本身的重力，它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。而车架则承受发动机及底盘各部件的重力，这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的力(最后一项对车架或车身影响最大)。顶盖总成顶盖总成ROOF发动机盖HOOD翼子板FENDER前门后门FRONTDOORREARDOOR地板总成FLOOR左侧围总成SIDE，LHSIDE，RH右侧围总成行李厢盖TRUNKLID发动机室ENGINEROOM图2.5白车身结构半承载式车身的特点是车身与车架用螺钉连接、铆接或焊接等方法刚性地连接。在此种情况下，汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。承载式车身的特点是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。在此种情况下，上述各种载荷全部由汽车车身承受。为了减小汽车的整车质量和节约材料，大多数中级、普通级、微型轿车和部分客车车身常采用承载式结构。货车驾驶室只占汽车长度的小部分，不可能采用承载结构。微型车、轿车和各种小型汽车以及载货汽车的驾驶室等都属于物价车身。无骨架车身并不是因为没有骨架而不能承载，有些无骨架车身（例如很多轿车）还属于承载式车身。即使属于非承载式车身的货车驾驶室等也要具有一定的刚度以抵抗受力变形。所以无骨架车身是以车身板制件冲压成某种形状或者是几个车身零件焊合后形成具有某种界面形式的“梁”，以增加其刚性或承受较大载荷，只不过是没有专门的骨架零件而已。由此可见，无骨架车身的零件一般比较复杂。薄钢板薄钢板整车白车身车身零件装焊总装图2.6车身制造过程2.2.2车身工艺汽车车身的制造程序虽然大致相同，但由于年生产纲领不同，生产方式也不相同，使用的设备和工艺装备不同，声长过程中的机械化自动化程度不同，因此工艺特征有很大差别。 在单件少量生产中，车身覆盖间的形成大都已板金为主，配以少量的胎具和工具。只有少数对外观影响大的覆盖件采用模具成形；车身的总装也是使用简单夹具和样架结合找来定位的，其焊接虽然部分已采用点焊，但还大量采用二氧化碳气体保护焊和气焊，甚至手工电弧焊。为了获得平整的表面，往往刮腻子、打磨数次。涂饰采用手工喷漆和自然干燥。在小批量生产中，主要覆盖件往往采用简单模具在液压式压力机上成形，至于切边、翻边、冲孔等工序还需手工配合一些机器完成。装配一般在固定式装配台上进行，使用简单的夹具来确定零件的相互位置，互换性差。焊接主要是点焊和二氧化碳保护焊，虽然有简易喷漆室和烘干室，但操作仍多为手工，工序间的运输主要靠行车或地面轻便小车来完成。中批和大批量生产基本上属于流水线形式。覆盖件在冲压线上全模具成形，然后被送到有快速定位和加紧的固定式或随行式夹具的装配线上，按工位完成合件、分总成和车身总装。焊接则大量采用悬挂式点焊机配以各种专用焊钳和焊枪，有的还有少量多点焊机。车身的表面处理则在有脱脂、磷化、电脉底漆和烘干室等先进设施的图示生产线上完成。工序间的运输也因使用滑道、输送带和悬链等而实现了机械化和半自动化。大量生产的机械化、自动化程度更高。车身覆盖件的半自动或自动冲压生产线上完成。装焊和涂饰分别在自动控制的生产线上进行。这些自动线还大量装备了机器人和计算机等现代高科技产品。不管哪一种生产方式，与一般机械产品相比，车身生产具有明显的特点：冲压件质量要求高，制造难度大。车身的表面处理要求高。车身制造投资大、周期长。近年来，由于汽车产量的激增和科学技术的飞速发展，针对汽车车身的制造特点各国都非常重视汽车车身制造技术的研究和改进工作，并已经取得了一些可喜成果。例如，在车身冲压方面，实现了大型覆盖件的冲压生产机械化或自动化、配料准备即卷料的开卷、校平、剪切和落料处理的自动化。现在正向着CAD/CAM一体化的方向发展；在焊装方面，从现在大量使用悬挂式点焊钳的装焊生产线向一多点焊机为主的自动生产线过渡，并向着机器人的自动化焊装线的方向发展。2.3汽车车身焊接工艺2.3.1焊接工艺简介汽车车身壳体是一个复杂的结构件，它是由百余种甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法连接而成的。由于车身冲压件的材料大都是具有良好的焊接性能的低碳钢，所以焊接是现代车身制造中应用最广泛的联结方式。由于车身零件大都是薄壁板件或薄壁杆件，其刚性很差，所以在装焊过程中必须使用多点定位加紧的专用焊装夹具，以保证各零件或合件在焊接处的贴合和相互位置，特别是门窗等空洞的尺寸等。这也是车身装焊工艺的特点之一。为了便于制造，车身设计时，通常将车身划分为若干分总成，各分总成又划分为若干个合件，合件由若干个零件组成。车身装焊的顺序则是上述过程的逆过程，即先将若干个零件装焊成合件，再将若干个合件和零件装焊成分总成，最后将分总成和合件、零件装焊成车身总成。 对于有骨架的中型或大型客车，一般是先装焊前、后围和左、右围等几个大块骨架分总成，然后在底板的基础上将这几大片分总成焊合成车身骨架总成。最后在骨架上蒙皮就成为白车身总成。车身装焊的方式与生产率密切相关。在单件小批生产中，大都采用手工装焊的方式，只有少量的装焊夹具，全部装焊工作都在一个或几个工位上完成。随着批量的增大，装焊工作转化为流水线式，特别是车身总装常常是在有多个工位的流水装焊线上完成的。每个工位都有保证装焊质量的夹具。若是大批量生产，装焊工作则是在具有定位迅速准确的焊装夹具和完善的质量控制手段的自动化生产线上完成的。有的自动线上还大量使用了焊接机器人，以适应快的生产节奏和保证稳的焊接质量。2.3.2汽车车身常用的焊接方法车身制造中应用最多的式电阻焊，一般占整个焊接工作量的60%以上，有的车身几乎全部采用电阻焊。除此之外就是二氧化碳气体保护焊，它主要用于车身骨架和车身总成的焊接中。下表列举了车身制造中常用的焊接方法。表2-1车身制造中常用的焊接方法及典型应用实例焊接方法典型应用实例电阻焊点焊单点焊悬挂式点焊机车身总成、车身侧围等分总成固定式点焊机小型板类零件多点焊压床式多点焊机车身底板总成C形多点焊机车门、发动机盖等总成缝焊悬挂式缝焊机车身顶盖流水槽固定式缝焊机油箱总成凸焊螺母、小支架电弧焊CO2气体保护焊车身总成氩弧焊车身顶盖后两侧接缝手工电弧焊厚料零部件气焊氧-乙炔焊车身总成补焊钎焊锡钎焊水箱特种焊微弧等离子焊车身顶盖后脚板激光焊车身底板电阻焊是所有焊接方法中焊接效率最高的一种，适用于大量生产，在薄板焊接方面使用最广。在汽车后轮罩的焊接中焊接方法用的最多的是点焊和螺柱焊，下面就主要介绍一下这两种焊接方法。1.点焊点焊是一种高速、经济的连接方法，它适用于焊接搭接头、接头气密性要求低、厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板件，因此广泛用于汽车车身的焊接。点焊按一次形成的焊点数，可分为单点焊和多点焊：按对焊件的供方向，可分为单面点焊和双面点焊。如图2-1所示图2.7典型的点焊方法（a）双面单点焊（b）双面双点焊（c）双面多点焊（d）单面单点焊（e）单面双点焊（f）单面多点焊最常见的点焊方法是双面点焊（电极从工件两侧供电），尤其是双面点焊，在车身焊接中运用最多，这时工件的两侧均有电极压痕。单面点主要用于电极难以从两侧接近工件或工件一侧要求压痕较浅的场合，如汽车车身外表面或装饰面板的点焊，此时，一侧是电极，另一侧是接触面积较大的导电板，可以消除或减轻下面的压痕，在汽车车身大量生产中，单面多点焊也获得广泛应用，图3-3c所示为使用一个变压器将各电极并联进行双面多点焊，为了保证通过各焊点的电流基本一致，要求所有电流通路的阻抗基本相等，且每一接部位的表面状态、材料厚度和电极压力都须相同。为了避免各焊点处因阻抗不等使焊接质量不良，常采用各电极变压器分离式。焊点的质量的一般要求：焊点质量不仅取决于焊点尺寸，还与焊点表面与内部质量有关。焊点在外观上要求表面压坑线，平滑呈均匀过渡，无明显凸或局部挤压的表面鼓起，外表面没有环状或径向裂纹；表面不得有熔化或粘附的铜合金。从内部看，焊点形状应规则、均匀，焊点尺寸应满足结构强度的要求；内部无超标的裂纹和缩孔；焊点核心周围无严重过热组织。焊点尺寸主要焊点直径，焊透率和表面压坑深度等。表2-2点焊尺寸其中，焊点直径d是影响焊点强度的主要因素，它与焊点强度近似成正比关系，d的大小可根据焊件厚度和对应接头强度的要求选取。例如:点焊0.8～1mm厚的覆盖件时，焊点直径可取4～6mm；焊透率A表示焊点高度，可在20%~80%范围内，当焊透率过小，强度也低，熔核接近焊件表面，易出现飞溅，裂纹。压痕深度c不仅影响接头强度，而且影响表面外观质量，一般不得超过板厚的15%～20%。焊点间距e的选择要考虑分流的影响以及保证得到足够高的强度。搭接量是边距与点距之和，即e+2s，它取决于被焊接金属的种类、厚度和焊接条件。常用于车身冲压件材料和低碳钢的焊接接头最小搭接量及最小点距。2.螺柱焊螺柱焊是金属螺柱等紧固件焊于工件上的焊接方法，它是焊接紧固件的一种快速方法，不仅效率高，而且可以通过专用设备对接头质量进行有效的控制，能够得到全断面熔合的焊接接头，从而保证接头的导热性、导电性和接头强度。在汽车车身零件组焊过程中，常常种用螺柱焊在一些小零件上焊接安装汽车附件用的紧固件。广泛使用的螺柱焊方法主要有电弧螺柱焊和电容螺柱焊，它们都是利用直流焊接电源来产生电弧。(1)电容螺柱焊由于电容放电螺柱焊焊接熔深小，比较适用于焊接汽车仪表板等薄板上的紧固件，为了获得最佳焊接质量，设置与零件曲面相适应的导向保护套圈对焊枪进行导向。电容放电螺柱焊是利用一组储能电容器的直流焊接电源不产生电弧。焊接时，首先要在螺柱与工件之间引燃电弧，使螺柱端面和相应的工件表面被加热到熔化状态，达到适宜的温度时，将螺柱挤压到熔池中去，使两者融合形成焊缝。为了减少熔融金属被氧化的程度和防止螺柱插入前焊缝金属发生凝固，应调好定时使螺柱在电容器能量未全部放完和电弧仍在燃烧时插入熔池，以确保接头质量。(2)电弧螺柱焊电弧螺柱焊机是由焊接电源、控制器、焊枪、地线钳、焊接电缆等部分组成。但大多数焊接设备的焊接电源都与控制器合并为一体，称为主机。比较先进的控制方式是使用微处理器，以便精确设置和适时控制焊接过程中的焊接电流、焊接时间等参数。焊接电源一般为晶闸管控制的或逆变式的弧焊整流器。逆变式的弧焊整流器体积小、重量轻、动特性好，无疑是焊机的首选，但受大功率器件的限制，所以目前大容量的焊机还是以晶闸管控制的弧焊整流器为主。但不论那种结构的焊接电源，其安全要求都应符合GB15579的规定。2.3.3电阻焊电阻焊加热时间比较短，热量较集中，焊接过程中产生的应力和变形较小，通常在焊后不必进行校正和热处理。不需要焊丝、焊条、保护气体、焊剂等焊接材料，焊接成本比较低。操作较简单，易于实现机械化和自动化，生产效率比较高，是汽车车身制造中应力最广泛的焊接方法。而本文主要使用电阻焊和点焊1.电阻焊原理电阻焊原理如图所示，它是将被焊工件压紧于两电极之间，并在焊接处通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，断电冷却时，在压力继续作用下实现金属结合，形成牢固接头。这种工艺过程称为电阻焊，也叫接触焊。图2.8电阻焊原理由电阻焊的基本原理可以看出电阻焊有以下特点：(1)利用电流通过工作工件焊接处的电阻而产生的热量对工件加热，即热源不是来源于工件之外，而是内部热源。(2)整个焊接过程式在压力作用下完成的，即心须施加压力。(3)在焊接处不需要加任何填充材料，也不需要任何保护剂，电极压力和焊接电流是产生电阻焊的基本条件。2.电阻焊的分类电阻焊的方法主要有四种：即点焊、凸焊、缝焊和对焊。(1)点焊主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等。(2)凸焊用于车身零部件、减震器阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等。(3)缝焊用于车身顶盖雨檐、减震器封头、油箱、消声器和机油盘等。(4)对焊用于钢圈、排进气阀杆、刀具等。(5)冲压零件——焊接小组件——焊接分总成——焊接总成——白车身 冲压零件焊接小组件冲压零件焊接小组件焊接分总成图2.9车身焊装过程2.4车身焊装生产线的组成车身焊装生产线是汽车白车身BIW（BODYINWHITE）全部成线有由许多焊装工位组成。每个工位由许多定位加紧夹具、自动焊接装置及检测装置等设备以及供电供气供水装置组成。线间、工位间通过搬送机、机器人等搬送设备实现上下料和零部件的传送，以保证生产线内各工位工作的连贯性。2.4.1车身完成线（SLATLINE）成型工位的总称它由车身总成生产线和许多分总成线组成，每一条总成线或分总车身完成线是一条车身装配生产线，通过铰链连接方式分别将焊装好的前后车门、翼子板、发动机罩，行李厢或背门与车身本体连接装配，形成白车身BIW（BODYINWHITE），同时对车身焊接质量进行检测和修磨。车身完成线的特点是整条生产线不需要焊接，是机械铰链连接，属于可拆卸连接，无任何焊接设备基本上是手工作业，是整个车身焊装生产线的最后一道工序，完成后的产品即为白车身，将输送到涂装车间进行表面处理。2.4.2主焊线（MAINLINE）主焊线是车身焊装车间最重要的一条焊装生产线，它完成车身六大分总成（地板、左右侧围、顶盖、通风罩及仪表板、后行李台）的焊接，有时也叫车身总成生产线。车身总成工位是主焊线上的一个核心工位，在这个工位上，实现六大总成的装配。其中地板总成的上料是通过地板传送机构（UNDERSHUTTLE）直接传送到总成工位；侧围总成的自动上料方式有移动式、旋转式、移动翻转式和2~4位翻转基座式；顶盖、通风罩、后行李台是利用自动输送机械（AUTOFEEDINGMACHINE）上料。在主焊线上还设置若干个补焊工位，完成车身主体的补焊。从主焊线上生产出来的产品通过升降机设备传送到车身完成线上。地板总成工位2.4.3地板总成线（UNDERBODYLINE）地板总成线完成发动机室、前地板和后地板的装配焊接。地板是车身结构中强度相对较大的部分，常常需要布置有二氧化碳焊机进行补焊。根据自动化程度不同，地板总成线上设置有工位间传送机构，焊装夹具，机器人点焊系统，涂胶设备，升降机等等。2.4.4恻围总成线（SIDEFRAMELINE）恻围总成线完成侧围内外板的结合，一般它有左右对称的两条生产线。在侧围总成线上布置有工位间的传输机构，焊装夹具，机器人点焊系统，涂胶设备，自动输送机械等等。2.4.5移动线（MOVINGLINE）移动线主要指车门焊装线，发动机罩和行李厢焊装线，翼子板焊状线，车门、发动机罩、行李厢盖焊装线都是经过涂胶、折边、焊接、完成等工序实现内外板的结合。它的主要设备有内外板焊装夹具，折边机，转换压模，输入输出设备，涂胶设备，铰链装配夹具，二氧化碳焊机等等。2.4.6子线（SUBLINE）子线主要指车身中的一些组合件、分总成件的简单小型焊装线，如顶盖焊装线，通风罩焊装线，后行李台焊装线，发动机室焊装线，前地板焊装线，后地板焊装线，前立柱焊装线，中立柱焊装线等等。根据自动化程度不同，子线可以设计成单工位独立操作形式，也可以设计成几个工位流水线操作方式；被焊接零件在各工位之间可以应用手工或自动传送。2.5汽车工业焊接的总体发展趋势世界现代焊接技术以高效、节能、优质及工艺过程数字化、自动化、智能化控制为特征。在国内,无论是从目前焊接设备和材料产量构成比的发展趋势,还是从焊接设备和材料的制造技术和发展方向上看,我国现代焊接技术已有很大发展,部分产品技术已达到或接近国外先进水平,特别是逆变式焊机技术。今年我国现代焊接技术将继续向着高效、节能、机电一体化和成套焊接设备以及规模生产方面发展。其中,逆变式焊机技术已成熟,正在全国推广应用;波控、智能及自动、半自动焊接技术快速发展;成套、专用焊接设备整体制造能力与水平较大提高,发展出现较好的势头;焊接材料生产水平迅速增长,产品结构变化大。2.5.1发展自动化柔性生产系统纵观整个汽车工业的焊接现状，不难分析出汽车工业的焊接发展趋势为：发展自动化柔性生产系统。而工业机器人，因集自动化生产和灵活性生产特点于一身，故轿车生产近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面，主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。焊接生产线要高度自动化，广泛采用6自由度的机器人，且机器人具有焊钳储存库，可根据焊装部位的不同要求或焊装产品的变更，自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置则已发展为采用无人驾驶的更具柔性化的感应导向小车。2.5.2发展轻便组合式智能自动焊机国内汽车焊接水平与国外相比差距很大。近年来，国内的汽车制造厂都非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上。各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制，自动完成工件的传送和焊接。焊接由R30型极坐标式机器人和G60肘节式机器人61台进行，机器人驱动由微机控制，数字和文字显示，磁带记录仪输入和输出程序。机器人的动作采用点到点的序步轨迹，具有很高的焊接自动化水平，既改善了工作条件，提高了产品质量和生产率，又降低材料消耗。类似的高水平的生产线，在上海、武汉等地都有合资及引进，包括了德国、美国、法国和日本的先进汽车制造技术。但这些毕竟还远不能适应我国民族汽车工业迅速发展的需要，我们必须坚持技术创新，大力加速发展高效节能的焊接新材料、新工艺和新设备，发展应用机器人技术，发展轻便灵巧的智能设备，建立高效经济的焊接自动化系统，必须用计算机及信息技术改造传统产业，提高档次。相信，在不久的将来，通过我们的共同努力，国内汽车行业的焊接技术会逐步缩短与国外先进焊装技术水平的差距，迎接WTO带给汽车工业的机遇和挑战。PAGEPAGE19第三章汽车车身焊装夹具3.1焊装夹具概述3.1.1焊装夹具分类焊装夹具种类繁多，按用途可分为：（1）装配用夹具这类夹具主要是按车身图纸和工艺上的要求，把焊件中各零件或组件的相互位置能准确地固定下来，工件只在它上面进行点固，而不完成整个焊接工作。（2）焊接用夹具这类夹具专门用来焊接焊件，即将已经点固好的焊件放在它上面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的利于施焊和位置。一般这类夹具用于焊件重量大或采用自动焊进行焊接的情况，在手工操作小件焊接时，除有特殊质量要求外，一般不采用这类夹具。（3）装配──焊接夹具这类夹具能完成整个焊件的装配和焊接工作，它具有装配用夹具和焊接用夹具的性能。（4）检验夹具简称检具，它是用于检查焊接完的车身部件的形状尺寸是否符合质量要求，起量规的作用。（5）其它夹具指矫正夹具，整修加工夹具和热处理夹具等3.1.2焊装夹具的功用（1）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采用焊装夹具可以精确地对零件进行定位并牢固的夹紧，保证装配件的相对位置，减少了由于人工划线的误差带来的定位不精确。同时焊装夹具在焊接过程中使零件的变形受到一定的限制，可以大大减少焊接变形，使焊后零件的结构尺寸容易达到图纸要求。（2）缩短焊装时间，能够批量生产，减少加工费，降低产品成本采用了焊接夹具，零件由定位元件定位，不用划线，不用测量就能得到准确的装配位置，加快了装配作业的进程。另外在焊装夹具上备有扩力机构牢固夹紧，可减轻工人的体力劳动，提高装配效率，夹具可强行夹固焊件或预先给予反变形，能控制和消除焊接变形，提高焊接质量，减少或取消焊后矫正变形或修补工艺缺陷的工序，使整个产品的生产周期缩短。虽然制作焊装夹具增加了产品成本，但焊装夹具的使用减少了装配和焊接工时的消耗，提高了产量，易形成大批量生产，从而减少加工费用，使产品总成本降低。（3）增加了产品的均匀性，能得到具有互换性的产品采用焊装夹具后，由于保证了装配精度，控制了焊接变形，使焊接质量稳定，所以可提高焊件的互换性能。（4）减轻了工人劳动强度，使不熟练工人操作也成为可能如果不使用夹具，在装配定位焊接时，要求工人在生产节拍时间内划线来保证装配焊接零件的相互位置是不可能的。在焊接时，装配钳工要始终扶持住工件，保证其位置在焊接过程中不发生变动，这项工作也非常困难和疲劳。焊装夹具的使用降低了对工人的技术要求，也减少了工人的劳动强度。3.2焊装夹具设计原则及作用3.2.1焊装夹具设计原则（1）焊装夹具必须保证焊件焊后能获得正确的几何形状和尺寸，尤其是保证车身上门窗等孔洞的尺寸和形状。在装配时，夹具必须使被装配的元件获得正确的位置和可靠和夹紧，并且在焊接时能阻止焊件产生变形。（2）焊装夹具应动作迅速，操作方便。操作位置要处于工人容易接近．最宜操作的部位。特别是手动夹具，其操作力不能过大，操作频率不能过高，操作高度应设计在工人最易用力的部位。当夹具处于夹紧状态时，应能自锁。（3）焊装夹具的设置应便于施工，有足够的装配．焊接空间，不能影响间接操作和焊工观察，不妨碍焊件的装卸。所有的定位元件和夹紧机构应与焊点保持适当距离，或布置在焊件的下方或侧面。夹紧机构的执行元件应能够或转位。（4）夹紧可靠，刚性适当。夹紧时不破坏焊件的定位位置和几何形状，以及焊件的表面质量。夹紧力适当，使夹紧后既不使焊件松动滑移，又不使焊件的拘束过大而产生较大的应力。（5）为了保证使用安全，应设置必要的安全互锁保护装置。（6）用于大型零件焊接的夹具，要有足够的强度和刚度，特别是夹具的刚度，对结构的形状精度．尺寸精度影响较大。（7）在同一个夹具上，定位元件和夹紧机构的结构形式不宜过多，并且尽量只选用一种动力源。（8）焊装夹具本身应具有较好的制造工艺性和较高的机械效率，尽量使制作时投资少成本低。（9）尽量选用已通用化．标准化的夹紧机构及标准零部件来设计制造焊装夹具。上述这些原则是设计车身焊装夹具时所必须考虑的，但具体到焊装夹具的结构上却是差异甚大，有的焊装夹具只有一个简单的框架，有的则相当复杂。一般来说，应根据生产批量的大小和产品结构的特点并结合本厂的生产条件来选择焊装夹具的类型，设计夹具。3.2.2焊装夹具的作用（1）提高了产品的装配精度,优化产品质量。（2）采用焊装夹具可以精确地对零件定位并牢固的夹紧，保证装配件的相对位置，减少了由于人工划线的误差带来的不准确。同时焊装夹具在焊装过程中使零件的变形受到一定的限制，可以大大减少焊接变形，使焊后零件的结构尺寸容易达到图纸要求。（3）焊接时间短，能够批量生产，减少加工费，降低产品成本。（4）采用了焊装夹具，零件有定位元件定位，不用划线，不用测量就能得到准确的装配位置，加快了装配作业的进程。另外在焊装夹具上有扩力机构牢固夹紧，可减轻工人的体力劳动，提高装配效率。夹具可强行加固焊件或预先给于反变形，能控制和消除焊接变形，提高焊接质量，减少或取消焊后校正变形或修补工艺残缺的工序，使整个产品的生产品缩短。虽然制作焊装夹具增加了产品的成本，但焊装夹具的使用减少了焊接和装配工时的消耗，提高了产量，易形成大批量生产，从而减少加工费，使产品总成本降低。增加了产品的均匀性，能得到具有互换性的产品。采用焊装夹具后，由于保证了装配精度，控制了焊接变形，使焊接质量稳定，所以可提高焊件的互换性能。减轻了工人劳动强度，使不熟练工人操作也成为可能。如果不使用夹具，在装配定位焊时，要求工人在生产节拍时间内划线来保证装配焊接零件的相互位置是不可能的。在焊接时，装配钳工要始终扶持住工件，保证焊接时的装配精度。3.3夹具的构成与特点3.3.1一般夹具的组成（1）定位元件在装配焊接作业中，零件按图纸要求，在夹具中找到确定位置的过程称为定位。定位元件是保证零件在夹具中获得正确装配位置的零件或部件。定位的方法很多，归纳起来主要有以下几种。利用挡铁对平面进行定位；(定平面)利用支撑面或支撑钉对平面进行定位；（定平面）利用V形块对外圆柱体进行定位；（定圆柱）利用销钉对孔进行定位；（孔定位）利用卡板对型面进行定位；（定曲面）在焊装夹具中经常使用的定位元件有支撑板、定位销、V形块和卡板。这些定位件，除了起定位外，还要和夹紧元件配合来承受各种力的作用，如夹紧力、焊接变形应力等。（2）如图3.2所示支撑板构造简单，经常在可调定位中使用。图3.2（3）如图3.3所示为圆柱定位用V形块，在管类零件定位时常用。图3.3（4）定位销是汽车焊装夹具经常采用的定位结构，是保证夹具定位和装配精度的一种非常重要的方式。为保证相应精度要求，要使车身各部件在夹具上的定位基准具有统一性，而这些统一性的基准常使用基准孔，因而基准销的使用也相当普遍。同时，由于定位销磨损较快，此时常采用便于更换的可换式定位销。图2-3所示为孔用定位销。（5）卡板定位件由于所定位工件外形不同而结构有所不同，卡板定位件在汽车焊装夹具中使用最多。夹紧结构：在焊接作业中，使零件一直保持确定位置的过程叫做夹紧。使零件保持确定位置的各种机构，称为夹紧机构。夹紧与定位是紧密联系在一起的，定位机构在前面已经讲过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位，在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件夹紧，才能完成工件在夹具中的全部装夹任务。夹紧机构对焊件起夹紧作用是夹具组成中最重要最核心的部分。夹紧机构主要有以下几种：图3.4定位销手动夹紧机构手动夹紧机构是以人力为动力源，通过手柄或脚踏板，靠人工操作用于焊装作业中的机构。它机构简单，具有自锁和扩力功能，但工作效率较低，劳动强度较大，一般在单件或小批量生产中应用最多。由于车身焊装夹具的夹紧点较多，为减少装卸工件的辅助时间，应采用高效快速或多点联动的夹紧机构，而且要求动作灵活，操作方便，体积小，行程大，夹紧时不损伤车身零件的外表面。在车身焊装夹具中使用的手动夹紧器主要有杠杆—铰链式夹紧器，同时移动式的螺旋夹紧器和大力钳也常应用在随处可夹的场合，它灵活方便。气动夹紧机构气动夹紧机构是以压缩空气为传动介质，推动气缸动作以实现夹紧作用的机构。由于气动夹紧机构的夹紧速度快，夹紧力比较稳定，操作简单，不污染环境，并可实现程序控制，容易实现机械化和自动化，在批量和大批量汽车焊装生产线上广为应用。通过气动回路控制，操作者可在一个位置操作按钮开关，实现各个方位的气缸动作控制，而且夹紧、松开速度极快，从而能大大缩短生产辅助时间，提高劳动生产率。气动夹紧机构的形式很多，可根据使用要求，工件形式及具体结构来进行分析，气缸可直接选用标准化的夹紧气缸。3.3.2汽车焊装夹具的构成及特点汽车焊装夹具通常由支座、定位板、压板、销轴、夹紧器及限位块等组成（如图2-5所示）。支座是夹具的基础单元，它将夹具按夹具所在的车线位置固定在焊装线的基座上面。支座的精度直接影响夹具的准确性。定位板是夹具的核心单元，起支撑定位的作用。随着焊装线精度和自动化程度的提高,定位板大都采用定位型面与焊件（汽车钣金件）型面相同的定位方式。即定位板定位面直接由焊件型面的设计数值采用NC加工而成。因而，定位板的制造精度直接影响焊件的焊装精度和互换性。压板使焊件的定位基准与定位板紧密接触，保持焊接过程中焊件位置不发生变动。限位块限制压板的压紧程度，保护焊件不因压板压紧力过大而变形，支座和基座、定位板和支座之间采用螺钉联接，通过定位销保证安装的位置精度。由于汽车产品的形式和种类繁多，在焊装过程中使用的夹具种类和要求也不一样，因而各种夹具在构造上有着很大的差别。目前，汽车焊装夹具还没有同一的规格和标准化，均属于非标设计与制造的工艺装备，是根据具体车型的结构特点、生产条件和实际需要来进行设计与制造的，但其功用要求以及基本结构的组成上还是具有共性。同机械加工夹具相比，焊接工装夹具的设计既有其共同点，又有其特殊性。这主要表现在以下几方面:（1）.焊接过程一般都在高温下进行由于加热和冷却的不均匀性，焊接时和焊接后焊道的纵向和横向都要产生相当大的局部应力与收缩变形。因此除了在焊接工艺方面进行优化之外，在夹具的设计过程中，应使夹具有较大的刚度，并尽量保持焊接结构的装配精度。夹紧系统应能保持自锁，并有足够的装配作业、焊接空间。焊接夹具与工件间应保持良好接触。在定位精度方面，焊接时定位装夹精度的要求比机械加工低。有时需要夹具对工件给予反变形或者作刚性夹固，但没有必要对所有的零件都作刚性夹固，以允许某些工件在某一方向有适量移动，以防止内应力过大。图3.5焊装夹具结构示意图（2）、车身焊装夹具定位面的形状复杂，精度要求高，设计制造难度大因为车身冲压件大多为空间曲面，这就要求夹具定位元件的工作表面必须与车身上相应的定位表面保持一致，这样才能在焊装过程中保证车身的外形。因而定位件的定位表面大多是型面，而且其布置亦具有空间位置特点。在夹具中定位的表面往往是取车身各重要部位的断面，因而焊装夹具定位件的工作表面只有用仿形或数控设备加工，才能使其获得准确的形状。另外，焊件一般是由许多个简单零件组焊而成，而这些零件的装配和点固在夹具体上又是按顺序进行的，因此，它们的定位和夹紧是一个个单独进行的。从这一方面分析，其装夹系统要比单纯加工零件的机械加工夹具复杂。（3）、装配调整工作量大由于车身零件外形尺寸大，定位元件很难做成整体结构，都是由一个个定位板构成车身表面的空间形状，这就是使得装配时的调整工作量增大。车身焊装夹具的定位尺寸是否正确，要以焊件脱离夹具后，即在无拘束条件下的检验尺寸是否合格为依据。也就是说，焊接夹具的定位是由产品图纸尺寸和相应的焊接变形收缩量共同决定。这就必须经过检验时接样件，多次反复精调夹具，使定位尺寸达到稳定。3.4汽车焊装夹具定位原则及结构分析3.4.1焊装夹具定位原则六点定位原理工件在夹具中的定位问题，可以采用类似确定刚体在空间直角坐标系中的位置加以分析。工件在没有采取定位措施前，在空间中的位置是任意的，共有六个不确定度，见图2-6：沿X、Y、Z轴的任意移动，称为沿X、Y、Z的不确定度，用表示；绕X、Y、Z轴的任意转动，称为绕X、Y、Z的不确定度，用表示；根据工件在夹具中的加工精度和选择定位元件的情况，通常把工件的定位分为以下几种：（1）完全定位工件在夹具中若六个自由度均被限制，称为完全定位。（2）部分定位工件在夹具中若六个自由度没有被全部限制时，称为部分定位。（3）欠定位工件在夹具中，若实际定位支撑点或实际限制的不定度个数少于工序加工要求应该控制的不定度的个数时，工件的定位不足，称为欠定位。图3.6物体不定度（4）重复定位（或称为过定位）工件在夹具中，若几个定位支撑点限制同一个或几个不定度时，称为重复定位。汽车焊装夹具定位原则与其它夹具一样，设计汽车焊装夹具亦应遵循六点定位原理。但由于车身形状复杂，大多是曲面结构，刚性差，易变形，因而车身焊装夹具在定位上有别于其它夹具，焊装夹具设计采用过定位原则。因为车身零件一般为弹性体，刚性差，易变形。尤其是当零件尺寸较大时，刚性更差，这些零件在其自身重量作用下都难以保证其准确的形状，单纯采用六点定位原则定位，无法保证其位置和形状，因而需要采用工件表面或型面进行定位的定位方式，即在焊点附近均需设置定位面，增加其刚性，其定位点的数量和位置会影响夹具的功能和焊件的质量。车身焊装夹具的六点定位原理加过定位原则是区别于其它夹具的最主要特点。六点定位原理指限制六个方向运动的不定度，在设计车身焊装夹具时，常有两种误解：一是认为六点定定位原理对薄板焊装夹具不适用，二是看到薄板焊装夹具上有过定位现象。产生这种误解的原因是把限制六个方向运动的不定度理解为限制六个方向的自由度，焊接夹具设计的宗旨是限制六个方向运动的自由度，这种限制不仅依靠夹具的定位夹紧装置，而且依靠制件之间的相互制约关系。只有正确认识了薄板冲压件焊装生产的特点，同时又正确理解了六点定位原理，才能正确应用这个原理。从定位原理看，支承对薄板来说是必不可少的，可以消除由于工件受夹紧力作用而引起的变形。过定位使接触点不稳定，产生装配位置上的干涉，但在调整夹具时只要认真修磨支承（定位）面，其过定位引起的不良后果是可以控制在允许范围内的。3.4.2焊装夹具结构分析从机构学的角度分析，杠杆—铰链式夹具实质是平面四杆机构的基本型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构，双摇杆机构，或者基本型的演变型。夹具的简单抽象模型如图2-6所示：图3.7(3-1)(3-2)(3-3)其中：F—气缸理想夹紧力d—气缸直径p—气缸平均压力η—与气缸有关的参数（常数）在焊装夹具中的定位元件与夹紧元件分工明确，定位件提供相应的装配基准与被定位的零件的定位面相匹配。元件的设置仅仅提供了可靠定位的必须条件，而被定位的零件能否真正可靠的实现空间定位，往往要有夹紧元件的有力配合。但是，夹紧元件本身在夹紧操作中是运动的，其工作面并不是定位装配基准，所以定位元件与夹紧元件配合使用，组成定位夹紧元件。3.4.3设计步骤（1）在设计焊接夹具之前，应首先了解生产纲领、产品结构特征、工艺需要及生产线布置方式，作好充分的工艺调研，参照国内外先进的夹具结构，并结合实际情况确定夹具总体方案。诸如是固定夹具还是随行夹具，机械化、自动化水平是高是低，几种车型主要夹具是否混型共用等。（2）根据焊件结构特点及所需焊接设备型号、规格，确定定位及夹紧方式；同时根据冲压件的工艺特点及后续装配工艺的需要选择合适的定位点及关键定位点。（3）主体机构确定后，便可确定辅助装置。如水、电、气回路，气、液动元件以及覆盖件外部焊点所需保护铜板等。（4）因焊接夹具总体结构都很庞大，空间结构及尺寸复杂，所以其设计应采用坐标法及模块化设计的方法，以提高设计效率。（5）在进行夹具的具体结构设计时，应尽可能多的采用标准化元件，或提高自身的通用化、系列化程度。第四章哈飞汽车前地板焊装夹具三维设计4.1FF010工位的焊装夹具设计说明（1）FF010工位的主要控制点布置图（MCP）主要控制点是需要设计夹具的定位位置，它一般选在保证焊接质量，防止零件在焊接中变形的部位。在MCP中，规定了夹具的数量和位置、厚度以及夹具的结构（定位、夹紧、定位夹紧、定位销）U03U02图4.1工作总布置图（MCP）夹具类型为固定和旋转方式采用气动夹紧且需要顶升装置，在进料和取料时为手动、吊装。（2）主要控制断面形状（MCS）MCS是组合件在MCP中，规定了定位面的大致形状，方式，夹紧打开方向，定位销方式（固定、移动、旋转）等。焊装夹具的设计必须要在了解了零件的形状，焊接过程和要求的前提下进行，它既要保证设计的设备可靠，满足使用要求，又要力争设备的设计和制造简单、方便。图4.2主要断面形状控制图（MCS）在对FF010工位的夹具定位夹紧位置和定位面的大致形状有了初步的了解后开始介绍我所设计的本工位的部分夹具的具体设计过程以及设计完成后的三维和二维图的绘制4.1.1设计分析我要完成的是FF010工位的U01、U02、U03的三维设计和二维绘图。其中U01和U02为夹具U03为支架及其定位装置。前两个工位的焊点分布及夹紧定位方式如下图所示：图4.3断面形状和定位方式示图有图可知夹具在夹紧片体的过程中定位方式主要为销定位。 图4.4焊点分布图4.2三维建模现以U01工位夹具为例详细介绍我的夹具的三维建模过程。优选图层优选图层可用图层内容

优选图层可用图层内容11～10实体模型

6161～70BASETAP车线1111～20夹具打开状态

7171～80GA车线2121～40草图

81A，82B81～90车身断面4141～50参考点线面

9191～100PNL实体5151～60夹具或附属装置车线

101101～120DRAFTING表4-1图层设置示意图4.2.1设置路径图4.6路径的设置4.2.2.绘制草图1.截取断面：在汽车前地板片体中截取断面来确定定位板和压板的位置图4.7断面2.绘制草图:U01工位的夹具由压板、定为板、销支架和一些标准件及国标件组成。现以定位板为装配体，将其按照绝对坐标绘出。在Format→WCS→Origin命令下输入定位板的绝对坐标原点并画出草图由选择汽缸的型号，行程，确定旋转点的位置:保证压紧力达到要求，同时还要保证气缸打开状态PNL件能够顺利取出（干涉空间>30）,旋转点的位置在气缸形成始末的中点位置,因为这样可以使气缸最终保持竖直状态，便于计算和标注。图4.8草图的绘制在Modeling命令下用 指令进行拉深操作从而画出定位板如下图：图4.9草图的拉伸按照相同的方法分别画出压板、销支架1和销支架2如下图： 图4.10夹具零件图4.2.3标准件的选择1气缸的选用与计算根据夹紧力确定气缸的缸径气缸的缸径大小代表了气缸输出力的大小，而且缸径d的尺寸已经标准化。在设计过程中可以预选气缸缸径，然后验算夹紧力，通过调整机构的设计或改变气缸缸径来满足定位夹紧要求。如图所示的气动夹具为夹具单元FF010-01-00简化所示的杠杆机构原理图由杠杆平衡原理有其中，P－单杠双作用气缸推力kgfF－夹紧力kgfA－气缸作用力臂mmB－夹紧力臂mm由气缸运动结构原理有：其中，η-气缸的负载率，即气缸活塞杆受到的轴向负载力与理论输出力之比，一般取η=50%d－气缸缸径，cmp－气缸系统使用压力，kgf/cm2，汽车焊装线气压一般调节为4～5kgf/cm24.将式代入式求出夹紧力F图4.11气缸根据经验，在车身薄板焊接中，夹紧力F30kgf才能满足焊接要求。选用Φ63的气缸，取气压p＝5kgf/cm2，＝50％，取上边的压头计算A/B＝80/355则F==35.1kgf>30kgf如果F＜30kgf可以调整A/B的值或选用大缸径d的气缸由以上计算可知选用缸径为63，行程为150的气缸可行。2.定位销的选择: 图4.12定位销定位销是靠圆柱面与工件的定位基准孔接触进行定位的,为确保零件在装配夹具中定位准确。在本夹具中，都采用两个定位销来限制零件的五个自由度，又零件是对称结构，故采用对称的两个孔定位，定位销材料采用45号钢；工作表面硬度35/45HRC。4.2.4装配将以上画出的零件图在Start→Assemblies下进行装配，在装配前先新建一个Part为FF010-01-00，然后在其中进行装配，将压板以绝对坐标的方式加入，然后其余零件依次以Mate的形式装配图4.13零件图的装配其余零件除了加工件外还包括一些标准件、外构件和国标件。详细名称及数目如下表所示表4-2标题栏装配完成后得到U01工位的焊装夹具，下一步就以相同的装配方式装上一些国标件和标准件从而形成一个完整的夹具如下图： 压板定位板 销支架1和2 支架夹紧气缸 图4.14装配完后的夹具体4.2.5剪切夹具的作用在于在焊接过程中能够始终夹紧被焊接的物体从而保证焊接过程的稳定性和精确性，因此这就需要对夹具的某些部件进行剪切操作使其达到要求的高度或厚度。在本夹具中可用汽车前地板片体进行剪切如下图：图4.15剪切示意图在选取线来截取面的过程中用到的命令有 → →其中面偏置的距离为1.6。完成后得下图4.16剪切完成后的视图4.2.6运动分析UG中夹具运动分析制作过程(1)进入motion模块，并取消随后出现的对话框。 图4.17运动分析过程图(2)打开装配树，右键单击装配文件名，新建运动构件。 (3)取消运动过程中的装配约束关系。(4)单击图标定义LINK 一节旋转销LINK的定义压板及其上面的运动件——LINK01气缸头——LINK02气缸体——LINK03两节旋转销LINK的定义压板及其上面的运动件——LINK01连杆——LINK02气缸头——LINK03(5)单击图标定义JOINT。(6)按照上图右所示进入运动分析状态，首先要选取夹具在夹紧过程中运动的连杆，其次要找出运动副，分别操作完成后得下图所示内容图4.18连杆和运动副定义完成后的图示：图4.19运动过程示意图(7)单击图标可以编辑修改LINK和JOINT。(8)单击图标进行运动过程模拟。A.首先出现分析选项对话框，设置好运动时间和步数后单击OK。时间运动部数图4.20B.出现分析的信息窗口和运动对话框。 运动过程运动控制按钮轨迹保存 图4.21C.将压板打开状态及气缸摆动最大状态的运动轨迹保存。4.2.7绘制工程图（1）预设置-对象(preference-object)体(body)实体(solidbody)曲线：Conicsandspines->blueArc->whiteLine->white草图：sketchcurves->cyan(青色)Referencecurves->gray参考特征：datumfeature->aquamarine(碧绿色)5点和坐标系：White系统显示颜色(systemdisplaycolor)Red

图4.22工程图的预设置注意：若需要这种半径＼直径显示需要在预设置-注释-尺寸(Preference->Annotation->Dimensions)设置和预设置-注释-半径(Preference->Annotation->Radial)设置（2）在M

odeling中画出车线步骤为：（1）在Format->WCS中建立绝对坐标.（2）Curves->BasicCurves命令画出车线图4.23车线示意图3.生成工程图（1）．载入图框File->Import->Part（2）.定义图纸大小，Drawing->Edit4．视图插入（1）主视图的插入和正交视图的插入Draw->AddView（2）用户自定义立体视图的插入View->Operation->SaveasDraw->AddView（3）编辑视图边界Draw->DefineViewBoundary，必要时对齐视图，Draw->AlignView（4)视图中线型的编辑在ModelingApplication中，Edit->ObjectDisplay（5)不可见线的虚线显示和消隐，及个别对象的消隐Preference->ViewDisplayEdit->ViewDependentEdit（6)视图中图层可见的控制Preference->View 图4.24显示不可见线 图4.25调解边框大小图4.26转换边框是否显示5.标注车线Insert->IDSymbol6.插入中心线Insert->UtilitySymbol7．插入螺纹符号、焊接符号和断面号Insert->UserDefinedSymbol8．标注尺寸Insert->Dimension9．插入表面粗糙度Insert->SurfaceFinishSymbol10.文字注释、标题栏、明细栏、技术要求填写Insert->Annotation11．零件标号Insert->IDSymbol标注要求：在二维图的制作中需要注意的是尺寸的标注以及公差的标注。一般两基准销之间的公差是±0.02mm，销的定位公差是±0.1mm。为了工程应用中的调整，定位销必须有销支架和连支架连接在连接板上。图4.27表面粗糙度的标注图4.28工程图图4.29U02和U03工位夹具和三套夹具总装图 结束语经过三个月的毕业设计，我深刻的体会到，设计一件产品很不容易。“眼高手低”的问题在设计中暴露得一览无余，但正是通过这样的实践经历，使我清醒地认识到，干任何一项工作都是一件复杂的事情，不可能一下完成，我们必须一步一步、持之以恒、循序渐进，逐步完善和提高。通过这三个月的努力，我不仅温习了很多知识，还开拓了自己的视野。焊装夹具设计，并不是单纯的用软件设计，它涉及到很多所学专业方面的知识，如机械制造工艺，机械材料，互换性测量技术等，另外还能涉及到成本控制等许多方面的内容。毕业设计的过程，也是一个不断学习的过程。比如说，我接受过UG培训，开始我认为凭以前对UG的掌握就可以完成这次设计的大部分工作，可实际操作起来，没自己想象的那么简单。还有当完成三维设计后，以为后面的工程图可以轻轻松松地做完，现在才知道这项工作比三维设计还要麻烦。至今我仍有许多命令不懂，许多操作不会。在设计过程中经常感到吃力，但是我并没有因为这样或那样的困难而放弃，而是一点一点的学习，遇到困难，尽量自己想办法独立解决，直到实在解决不了再向导师求助。因为设计本身就是在锻炼我们自己研究和做事的能力，这样的机会不多阿！面临毕业，毕业设计就是我们由学生时代转向社会的过渡台。另外在设计夹具过成中仍有许多操作程序不是很清楚，以至于没有一个清晰的思路来设计。虽然在毕业设计过程中复习四年来所学的内容，也学到了许多新的知识，但在这个设计，学习的过程中，我并不是因学到了许多新的知识而感到高兴，而是因有许多问题不明白，不清楚而感到无知。夹具设计虽然不是一个专业，但它却涵盖几个专业的知识，这就需要我在今后的夹具设计过程中不断学习，不断创新，不断积累，这样才能把夹具设计的更完美，更先进，更具柔性。汽车焊装夹具设计涉及的知识面很广，不但要把软件用得好，还要对机械有很深的掌握能力，机械知识不可缺少，实践经验是我们进行设计最大的绊脚石，因此我的夹具设计难免有错误。我以后会努力学习不断改进，完善自己。

附录英文翻译Spincontrolforcars.Stabilitycontrolsystemsarethelatestinastringoftechnologiesfocusingonimproveddirivingsafety.Suchsystemsdetecttheinitialphasesofaskidandrestoredirectionalcontrolin40milliseconds,seventimesfastertthanthereactiontimeoftheaveragehuman.Theycorrectvehiclepathsbyadjustingenginetorqueorapplyingtheleft-or-right-sidebrakes,orboth,asneeded.ThetechnologyhasalreadybeenappliedtotheMercedes-BenzS600coupe.

FullText:COPYRIGHT1995AmericanSocietyofMechanicalEngineersAutomaticstabilitysystemscandetecttheonsetofaskidandbringafishtailingvehiclebackoncourseevenbeforeitsdrivercanreact.Safetyglass,seatbelts,crumplezones,airbags,antilockbrakes,tractioncontrol,andnowstabilitycontrol.Thecontinuingprogressionofsafetysystemsforcarshasyieldedyetanotherdevicedesignedtokeepoccupantsfrominjury.Stabilitycontrolsystemshelpdriversrecoverfromuncontrolledskidsincurves,thusavoidingspinoutsandaccidents.Usingcomputersandanarrayofsensors,astabilitycontrolsystemdetectstheonsetofaskidandrestoresdirectionalcontrolmorequicklythanahumandrivercan.Everymicrosecond,thesystemtakesa"snapshot,"calculatingwhetheracarisgoingexactlyinthedirectionitisbeingsteered.Ifthereistheslightestdifferencebetweenwherethedriverissteeringandwherethevehicleisgoing,thesystemcorrectsitspathinasplit-secondbyadjustingenginetorqueand/orapplyingthecat'sleft-orright-sidebrakesas