RH06左車門總成補焊夾具畢業(yè)設計.doc

xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 x xx xx xx xx xx xx xx x 本科畢業(yè)設計說明書本科畢業(yè)設計說明書 RH06RH06 左車門總成補焊夾具左車門總成補焊夾具 RH06 Door Panels left Welding fixture 性性 質(zhì)質(zhì) 畢業(yè)設計畢業(yè)設計 畢業(yè)論文畢業(yè)論文 教 學 院 機電工程學院 系 別 機械設計制造及其自動化 學生學號 xxxxxxx 學生姓名 xxxxxx 專業(yè)班級 機自 xxxx 指導教師 xxxxxx 職 稱 副教授 起止日期 2013 4 1 2013 6 10 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 吉 林 化 工 學 院 Jilin Institute of Chemical Technology xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 I 摘摘 要要 科技的高速發(fā)展 生活節(jié)奏的加快 道路的暢通 等等各方面的因素為汽車的發(fā) 展和普及創(chuàng)造了可能 隨之而來的就是汽車的品質(zhì)的好壞直接影響汽車的銷量 今天 的汽車行業(yè) 一款好的造型更會加重汽車價值的砝碼 更加吸引消費者的眼球 然而 一款好的造型到成為一款好車 白車身的加工生產(chǎn)線就起了很大的比重 白車身的焊 接的好壞就至關重要 這就要依靠汽車的焊裝夾具和好的工藝做保障 焊裝夾具的設 計是否合理直接影響生產(chǎn)線的節(jié)拍和車身焊裝質(zhì)量 這就對夾具的設計者的專業(yè)素質(zhì) 和水平提出了新的要求 如果夾具制造企業(yè)中間機械式的設計人員對焊裝夾具的設計 原則的不清就會影響到最終的車身質(zhì)量 本文針對RH06 左車門總成補焊夾具的具體設計 簡介焊裝生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程 分析了焊裝夾具的設計原理 與氣動設計 最后本文提出了設計不足與對汽車焊裝行 業(yè)發(fā)展的預測 關鍵詞 焊接夾具 車身 設計 方法 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 I Abstract Technology of rapid development accelerate the pace of life road unblocked etc all aspects of factors for the development and popularization of car created the possibility Following is the car will have a direct impact on the quality of the sales of cars today s automobile industry in good shape can accentuate more car value of Jordan farmar more attractive to consumers of a good eye however to become a paragraph of modelling of car body in white processing production line and there was a large proportion The welding quality white body it is crucial it will depend on automobile welding installation fixtures and good process to ensure welding assembling fixture design production line is reasonable directly affect the tempo and body welding quality this to the jig designer s professional quality and level if puts forward new requirements for manufacturing enterprise of fixture design personnel to middle mechanical design principle of the welding assembling fixture the not clear will affect the final body quality This paper about RH06 Door Panels left Welding fixture welding installation fixtures the specific design introduction of technological process of welding assembling production systems Analyzed the principle of design welding assembling fixture with pneumatic design Finally this paper puts forward design deficiencies and for car welding industry forecasts Key Words Welding jig Automobile body design Methods xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 III 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 第1 章 緒論 1 1 1 課題的來源及意義 1 1 2 汽車焊裝夾具的設計 1 1 2 1 車身焊裝夾具的結(jié)構特點 2 1 2 2 車身焊裝夾具的定位特點 2 1 2 3 車身焊裝夾具的夾緊特點 3 1 2 4 焊接夾具的精度控制 4 1 3 汽車焊裝夾具計算機輔助設計的可行性和趨勢 5 第2 章 焊接工藝分析在夾具設計中影響 6 2 1 焊裝夾具的基本概念 6 2 2 焊接夾具的基本作用與要求 6 2 2 1 焊裝夾具的基本作用 6 2 2 2 對焊裝夾具的基本要求 7 2 2 3 焊裝工裝的特殊性 7 2 3 焊裝線發(fā)展過程及目前的現(xiàn)狀 7 2 4 生產(chǎn)綱領對焊裝夾具設計的影響 8 2 5 焊點工藝分布對焊接夾具設計的影響 8 2 6 焊裝夾具的組成 10 2 7 本章小結(jié) 14 第3 章 夾具的主要設計流程及參數(shù) 15 3 1 目前焊接夾具的一般設計流程 15 3 2 一套完整夾具包含的內(nèi)容和主要的定位方式 16 3 2 1 焊裝夾具組成 16 3 3 夾具零件目前的行業(yè)標準化建庫 18 3 3 1 基板 19 3 3 2 L 板及 H 腿 19 3 3 3 定位塊及壓頭標準 20 3 3 4 夾緊臂 21 3 3 5 墊片 21 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 IV 3 3 6 定位銷 22 3 3 7 螺釘與基準銷 23 第4 章 汽車焊裝夾具計算機輔助設計 24 4 1 焊裝夾具計算機輔助設計總體控制方案 24 4 2 焊裝夾具定位可靠性設計方法 25 4 2 1 N 2 1 定位原理 25 4 2 2 夾具定位點優(yōu)化設計算法 26 4 3 焊裝夾具結(jié)構計算機輔助設計 27 4 3 1 定位元件標準化設計 28 4 3 2 夾緊元件標準化設計 29 4 4 焊裝夾具計算機輔助設計方案評價 30 4 5 本章小結(jié) 32 5 1 車門焊裝技術與發(fā)展現(xiàn)狀 33 5 2 車門焊裝偏差分析的研究現(xiàn)狀 33 5 3 車門焊裝工藝分析 34 第6 章 氣壓傳動 36 6 1 氣缸選擇 36 6 2 氣路操作圖 38 6 3 氣路原理圖 39 第7 章 結(jié)論與展望 40 7 1 總結(jié) 40 7 2 對后續(xù)研究工作的展望 42 第8 章 參考文獻 43 致 謝 44 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 1 第 1 章 緒論 1 1 課題的來源及意義 汽車自19 世紀末誕生至今100 余年期間 汽車工業(yè)從無到有 以驚人的速度發(fā) 展 寫下了人類近代文明史的重要篇章 汽車是數(shù)量最多 普及最廣 活動范圍最廣 泛 運輸量最大的重要的現(xiàn)代化陸地交通工具 目前 全世界有幾億輛汽車在陸地上 行駛 并且一每年幾千萬輛的速度增長 可以斷言 沒有哪種機械產(chǎn)品想汽車那樣對 人類社會產(chǎn)生如此廣泛而深遠的影響 在漫長的歷史歲月中 車輛一直是由人力或畜 力驅(qū)動 直至18 世紀發(fā)明了動力機械后 才出現(xiàn)了機動車 汽車是重要的交通運輸工具 是科學技術發(fā)展水平的標志 汽車工業(yè)在世界制造 業(yè)的進步中起著重要的作用 其實力足以左右整個國民經(jīng)濟的動向 可以斷言 沒有 那個國民經(jīng)濟部門完全與汽車無關 汽車工業(yè)的發(fā)展無疑會促使各行各業(yè)的繁榮興旺 帶動整個國民經(jīng)濟的發(fā)展 從 汽車開始大批生產(chǎn)至20 世紀30 年代末 被稱為汽車技術發(fā)展的黃金時代 那時 汽 車已成為社會生活中不可缺少的交通工具 由于汽車速度提高 道路建設亦漸趨完善 社會對汽車的大量需求 使汽車結(jié)構 性能和制造工藝的改進和各項研究蓬勃發(fā)展 同時 汽車工業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)體系中具有一種龍頭的地位 它可以構成一種重要的 產(chǎn)業(yè)增長極 帶動一大批相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 在國家的經(jīng)濟結(jié)構調(diào)整發(fā)展的過程中 受 到國家和地方政府的極大關注 我國許多省市都希望或曾經(jīng)希望將汽車產(chǎn)業(yè)作為支柱 產(chǎn)業(yè)加以發(fā)展 汽車車身是汽車的重要組成部分 是整個汽車零部件的載體 它的重量和制造成 本占整車的40 60 他通常是由300 500 多個具有空間曲面的薄板沖壓 通過裝焊 鉚接和機械連接等方法而構成一個完整的車體 其中焊接是最主要的連接方法 它直 接影響著車身質(zhì)量 生產(chǎn)率和經(jīng)濟性 在生產(chǎn)線上有 200 個左右的裝配工作站進行大 批量 快節(jié)奏的焊裝生產(chǎn) 焊裝夾具就是為保證焊件尺寸 提高裝配效率 防止焊接 變形所采用的工藝裝備 汽車焊裝結(jié)構生產(chǎn)中裝配和焊接是兩個重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié) 完 成這兩個環(huán)節(jié)的工藝過程離不開裝配夾具和焊裝夾具 1 2 汽車焊裝夾具的設計 汽車車身大多是通過裝配焊接而成的 在現(xiàn)代汽車工業(yè)中 已廣泛采用機械 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 2 化 自動化的工藝手段進行汽車車身的焊裝 汽車焊裝夾具的設計制造是實施車身 焊裝工藝的重要裝備之一 在人工裝焊過程中 由于個人很難始終如一地保持焊裝 零件的準確位置 在焊接熱的作用下 焊接后的產(chǎn)品一般都會發(fā)生變形 從而很難保 證總裝后的技術要求 而采用焊裝夾具可以精確地對裝配零件進行定位和牢固地夾 緊 不僅可以保證裝配零件的相對位置 而且在焊接過程中使零件的變形受到一定的 限制 從而大大地減小焊接變形 因此 汽車車身焊裝夾具的使用不僅是保證和提高 產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段 同時也是提高勞動生產(chǎn)率 改善勞動條件 降低產(chǎn)品成本的 有效途徑 1 2 1 車身焊裝夾具的結(jié)構特點 車身焊裝夾具體積龐大 結(jié)構復雜 為了便于制造 裝配 檢測和維修 必須 對夾具結(jié)構進行分解 否則 無法進行測量 車身總裝夾具有 3 個裝配基準 底板 左側(cè)圍和右側(cè)圍 在它們的平面上都加工有基準槽和坐標線 定位夾緊組合單元按 各自的基準槽進行裝配 檢測 最后將 3 大部分組合起來 成為一套完整的夾具 如圖 1 1 所示 圖 1 1 1 2 2 車身焊裝夾具的定位特點 車身焊裝夾具大都以沖壓件的曲面外型 在曲面上經(jīng)過整形的平臺 拉延和壓 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 3 彎成型的臺階 經(jīng)過修邊的窗口和外部邊緣 裝配用孔和工藝孔定位 這就在很大 程度上決定了它的定位元件形狀比較特殊 很少能用標準元件 焊接夾具上要分別 對各被焊工件進行定位 并使其不互相干涉 在設計定位元件時要充分利用工件裝 配的相互依賴關系作為自然的定位支承 有的工件焊接成封閉體 無法設置定位支 承 可要求產(chǎn)品設計時預沖平臺 翻邊作為定位控制點 總之 對于要求不嚴格的 裝配 盡量不使用焊接夾具 車身焊裝夾具上 板狀定位較多 定位板一般用 A3 A5 號鋼板 厚度為 12 20mm 定位塊間距既要保證定位精度 又要保證焊鉗伸 入的方便性 定位件按坐標標注尺寸 不注公差 如圖 1 2 所示 圖 1 2 1 2 3 車身焊裝夾具的夾緊特點 車身沖壓件裝配后 多使用電阻焊接 工件不受扭轉(zhuǎn)力矩 當工件的重力與點 焊時加壓方向一致 焊接壓力足以克服工件的彈性變形 并仍能保持準確的裝配位 置與定位基準貼合 此時可以省去夾緊機構 焊接通常在兩個工件間進行 夾緊點一般都比較多 電阻焊是一種高效焊接工 藝 為減少裝卸工人的輔助時間 夾緊應采用高效快速裝置和多點聯(lián)動機構 對于薄板沖壓件 夾緊力作用點應作用在支承點上 只有對剛性很好的工作才 允許作用在幾個支承點所組成的平面內(nèi) 以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準 夾緊力主要用于保持工件裝配的相對位置 克服工件的彈性變形 使其與定位支承 或?qū)щ婋姌O貼合 對于 1 2mm 厚度以下的鋼板 貼合間隙不大于 0 8mm 每個夾緊 點的夾緊力一般在 300 750N 范圍內(nèi) 對于 1 5 2 5mm 之間的沖壓件 貼合間隙不 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 4 大于 1 5mm 每個夾緊點的夾緊力在 500 3000N 范圍內(nèi) 夾緊器按照夾緊方向有平面 垂直 45 度夾緊器 按照操作方式有螺栓夾緊 快速夾緊 手柄螺旋夾緊 還有手工 氣動或液壓 其中帶補償?shù)穆菪龏A緊器最為 常用 這種夾緊器在懸臂中增加了彈性伸縮 抵消夾緊時的側(cè)向分力 以補償夾具 本身的變形和插入過程中的間隙 保證夾緊力與受力面垂直 夾緊頭部一般由碳鋼 不銹鋼 尼龍材料制成 以適合不同的工件要求 如果配備兩點 三點夾緊橋 可 以同時夾緊不同高度的兩個位置的工件 另外也可以按照夾緊的型面加工特殊的夾 緊頭 圖 1 3 1 2 4 焊接夾具的精度控制 焊接夾具精度標準由設計單位制定 其中規(guī)定了底板基準槽和坐線的形態(tài)和精 度要求 定位銷和其他定位支承件的尺寸和形位公差要求 承制單位按要求進行檢 測 判斷并進行調(diào)整 合格后就固定定位銷 隨著機床加工精度的提高 為了降低 定位誤差 提高加工精度 對夾具的制造精度要求更高 高精度夾具的定位孔距精 度高達 0 01mm 5um 夾具支承面的垂直度達到 0 01mm 300mm 平行度高達 0 01mm 500mm 德國 demmeler 戴美樂 公司制造的 4m 長 2m 寬的孔系列組合焊 接夾具平臺 其等高誤差為 0 03mm 精密平口鉗的平行度和垂直度在 5um 以內(nèi) 夾具重復安裝的定位精度高達 5um 瑞士 EROEA 柔性夾具的重復定位精度高達 2 5um 機床夾具的精度已提高到微米級 世界知名的夾具制造公司都是精密機械制 造企業(yè) 誠然 為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性 夾具有不同的型號 以及不同 檔次的精度標準供選擇 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 5 1 3 汽車焊裝夾具計算機輔助設計的可行性和趨勢 汽車焊裝夾具有 5 大類 200 多種 通常由支座 定位板 壓板 銷軸 夾緊器 及限位塊等組成 支座是夾具的基礎單元 它將夾具固定在焊裝線的基座上面 其 精度直接影響夾具的準確性 定位板是夾具的核心單元之一 起支撐定位的作用 定位板的制造精度直接影響焊件的焊裝精度和互換性 隨著焊裝線精度和自動化程 度的提高 定位板大都采用定位型面與焊件 汽車鈑金件 型面相同的定位方式 即 定位板定位面直接由焊件型面的設計數(shù)值采用 NC 加工而成 壓板使焊件的定位基 準與定位板緊密接觸 保持焊接過程中焊件位置不發(fā)生變動 限位塊限制壓板的壓 緊程度 保護焊件不因壓板壓緊力過大而變形 支座和基座 定位板和支座之間采 用螺釘聯(lián)接 通過定位銷保證安裝的位置精度 汽車焊裝夾具結(jié)構具有以下幾個特點 可以采用大量的標準化元件 為適應汽車改型快 研制周期短的發(fā)展要求 在進行夾具的具體結(jié)構設計時應盡可能采用標準化元件 在焊裝生產(chǎn)線的設計中 大量系列化的標準件的使用 可極大縮短生產(chǎn)線的設計與制造周期 目前汽車工業(yè) 發(fā)達國家 如美國 日本 韓國 歐盟各國 的汽車發(fā)展速度之所以快 最重要的原 因就是大量系列化標準件的使用 當一種新的車型定型后 其生產(chǎn)線的設計與制造 幾乎是大量標準件與外購件的堆砌與組合 其中夾具設計的系列化 通用化 標準 化達到 75 焊接工具達 95 需要設計的部分 僅是與產(chǎn)品相關的專用部件 為 了提高效率 降低成本 并減少不必要的浪費 建立一套統(tǒng)一的汽車焊裝線設計標 準體系具有重要的意義 根據(jù)焊裝夾具的結(jié)構性質(zhì) 夾具支座 限位塊 銷軸等均可按一定的尺寸規(guī) 格設計成系列的標準件 一般 定位板 壓扳厚度取 16mm 壓板連接板厚度 9mm 銷軸直徑 12h7 基準銷孔到車線的尺寸公差為 0 1mm 同一板上的定位銷孔間 的尺寸公差為 0 02mm 在夾具設計時 根據(jù)實際尺寸需要在標準庫中調(diào)用標準圖 庫即可 這些標準件可先組織人員進行加工 按規(guī)格存庫以備裝配選用 老線改造 時 原標準件仍可繼續(xù)使用 在整個汽車焊裝生產(chǎn)線夾具的設計中 通用相似零部件的使用非常多 設計 時只需選用若干個通用元部件任意組合成一個獨立的定位夾緊單元 再由若干個功 能和輔助裝置組合成一套完整的焊接夾具 由此可見 汽車焊裝夾具的特點決定了焊裝夾具進行計算機輔助設計的可行性 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 6 第 2 章 焊接工藝分析在夾具設計中影響 2 1 焊裝夾具的基本概念 把沖壓件在一定工藝裝備中定形 定位并夾緊 組合成車身組件 合件 分總 成及總成 同時利用焊接的方法使其形成整體的過程稱為裝焊過程 焊裝過程中所 使用的夾具稱為焊裝夾具 如圖 2 1 所示 圖 2 1 2 2 焊接夾具的基本作用與要求 裝配焊接是車身制造中的重要環(huán)節(jié)之一 它直接影響車身質(zhì)量 生產(chǎn)率和經(jīng)濟 性 提高裝配精度和焊接質(zhì)量是車身制造的核心工作 焊裝夾具就是為了保證車身 的裝配精度 提高生產(chǎn)率 2 2 1 焊裝夾具的基本作用 1 給車身的部件定位 夾緊 保證裝配精度 2 保證焊接工藝能正常進行 如焊接變位機 保證裝焊質(zhì)量 3 減輕勞動強度 提高勞動生產(chǎn)率 改善勞動條件 降低產(chǎn)品成本 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 7 2 2 2 對焊裝夾具的基本要求 1 保證產(chǎn)品的形狀和尺寸精度符合圖紙和技術條件要求 這是夾具設計的 首要問題 在裝配時 夾具必須使被裝配的零件或部件獲得正確的位置和可靠的夾 緊 并且在焊接時它能夠防止和減少焊件產(chǎn)生變形 2 保證焊接工藝能順利進行 夾具結(jié)構應開敞 工人操作方便 焊接設備 容易接近工作位置 必要時可在夾具上切去影響開敞性的部分 以改善夾具的開敞 性 3 保證有良好的可操作性 降低勞動強度 提高生產(chǎn)效率 4 盡量低的制造成本 為此所設計的夾具結(jié)構應盡量簡單 制造和維修應 容易 應盡量采用標準化夾具元件 對易損件便于更換 盡量少用可拆卸的活動夾 具元件 2 2 3 焊裝工裝的特殊性 1 被裝焊零件多為鈑金沖壓件 彈性件 故而零件尺寸的穩(wěn)定性受材質(zhì)與沖 壓工藝等因素影響較大 2 主要零件多為形狀不規(guī)則的曲面件 故用三維坐標來描述尺寸關系 3 被裝焊零件焊接工藝方法主要為電阻點焊 MAG 焊 少量電阻縫焊 T 形接 頭采用電阻凸焊或螺柱焊 近 1O 余年來發(fā)展了薄板激光焊代替點焊 縫焊 MAG 焊 還有用 CuSi3 焊絲的 MIG 銅釬焊 尤其對鍍鋅板結(jié)構 4 裝焊夾具多為過定位設計 結(jié)構也較繁雜 夾具上的定位元件既有 壓緊 一定位 的功能 又有校驗零件尺寸的功能 并通過壓緊使零件適度變形到位 起到校正尺寸的功能 5 定位 夾緊單元都為二維或三維方向可調(diào)整 以適應鈑金沖壓件批量的不 穩(wěn)定尺寸變化 2 3 焊裝線發(fā)展過程及目前的現(xiàn)狀 焊裝線發(fā)展經(jīng)過四個階段 即手工操作階段 半自動化階段 自動化階段 柔 性化階段 隨著焊裝線的發(fā)展 焊裝機器人大量應用 焊裝線的自動化 柔性化程 度日益加深 并且有向智能化發(fā)展的趨勢 5 1 手工操作階段 隨著汽車的發(fā)明及開始商品化 相應的工裝設備也被需求 由于批量和技術原 因 設備簡陋 主要為手工操作階段 2 半自動化階段 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 8 技術的提高和批量的增大 對工裝設備的要求也隨之提高 為保證生產(chǎn)時間和 減輕勞動強度 在關鍵位置及繁重勞動位置采用自動化 3 自動化階段 對汽車的需求和質(zhì)量的要求越來越高 為了滿足這種市場要求 汽車生產(chǎn)進入 自動化階段 4 柔性化階段 隨消費者對汽車品味要求的不同 多品種小批量的生產(chǎn)越來越成為汽車生產(chǎn)的 主流 因此對工裝設備的柔性要求越來越高 焊裝線的柔性表現(xiàn)在兩個方面 全面 柔性 即能生產(chǎn)各種不同規(guī)格的車 替換柔性 即生產(chǎn)線上的某一部分出現(xiàn)故障 只要降低生產(chǎn)仍可工作 車身焊裝夾具種類繁多 根據(jù)對象不同有小型裝焊夾具 分總成裝焊夾具 總 成裝焊夾具等 根據(jù)工作位置是否變化有固定式裝焊夾具和移動式裝焊夾具等 汽車車身裝焊夾具的設計是一項涉及面很廣的綜合性技術 在設計時首先要確 定生產(chǎn)綱領 投資額度及車間廠房結(jié)構 面積等 掌握產(chǎn)品結(jié)構 熟悉產(chǎn)品技術條 件要求 明確夾具設計技術標準 通曉工藝要求 只有做到上述內(nèi)容 才能對焊接 夾具進行全方位的設計 才能設計出滿足工藝要求的裝焊夾具 才能保證車身整體 骨骼精度及各項功能 2 4 生產(chǎn)綱領對焊裝夾具設計的影響 年生產(chǎn)綱領決定了夾具的設計節(jié)拍 工位的生產(chǎn)節(jié)拍由夾具動作時間 裝配時 間 焊接時間 搬運時間等組成 以東風小康焊裝線為例 生產(chǎn)綱領 1 萬臺 年 工作制度 兩班制 全年工作 244 天 每班工作時間 8 小時 生產(chǎn)節(jié)拍 T 21 分 臺 T 244 天 2 班 8 小時 60 分 10000 輛 0 9 21 生產(chǎn)節(jié)拍 T 夾具動作時間 工作時間 裝配時間 焊接時間 搬運時間 由上述時間我們不難看出生產(chǎn)綱領決定了生產(chǎn)節(jié)拍 而夾具的自動化水平將很大程 度上影響到生產(chǎn)綱領 因此 我們在對夾具設計時 必須考慮生產(chǎn)綱領來設計夾具 保證能夠在生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)完成該夾具上所有作業(yè)內(nèi)容 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 9 2 5 焊點工藝分布對焊接夾具設計的影響 在夾具設計的時候 需要重點考慮的一個問題就是焊點工藝分布 考慮焊接夾 具的可操作性 夾具不能與焊機焊接有干涉 因此在夾具設計過程中 在三維數(shù)模 中 用焊鉗模擬在夾具平臺上焊接過程 圖 2 2 示 圖 2 2 微型車車門焊點方向復雜 所以應當選用較為合適的焊鉗極臂 在保證接頭 強度和技術要求的前提下應盡可能減小搭邊寬度 以減輕結(jié)構重量 為保證焊點質(zhì) 量 對焊點中心離邊板最小尺寸要求 可參考表 2 1 表 2 1 焊接結(jié)構鋼時焊點中心到板邊的距離 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 10 一個焊件厚度 mm 12346 焊點中心到板邊最小距離 mm 812182530 車門本體通常是由外板總成和內(nèi) 板總成 經(jīng)過涂膠 包邊 焊接 膠合固化 等工藝裝配而成 這樣不但可以提 高車門的強度 而且還可以獲得較高的精度 在生產(chǎn)過程中 車門外板 車門 內(nèi)板和各種加強板首先由各種不同厚度的薄鋼板 沖壓成形 然后車門外板和車 門內(nèi)板分別與各種加強板焊接裝配而成外板總成和 內(nèi)板總成 其中外板總成一 般由外板和外板加強板等零件焊接而成 內(nèi)板總成一 般由內(nèi)板 內(nèi)板加強板 門鎖加強板 鉸鏈加強板 玻璃導軌 防撞梁等零件焊 接而成 表 2 2 焊接結(jié)構鋼時的點距 一個焊件的厚度 mm 12346 焊二層板的最小點距 mm 1525304060 2 6 焊裝夾具的組成 汽車焊接夾具通常由夾具地板 定位裝置 夾緊機構 測量系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)等 五大部分組成 夾具地板 夾具地板是焊接夾具的基礎元件 它的精度直接影響定位機構的準確性 因此 對工作平面的平面度和表面粗糙度均有嚴格的要求 夾具自身測量裝置的基準是建 立在夾具地板上 因此在設計夾具地板時 應留有足夠的位置來設立測量裝置的基 準槽 以滿足實際測量的需要 另外 在不影響定位機構裝配和定位槽建立的情況 下 應盡可能采用框架結(jié)構 這樣可以節(jié)約材料 減輕夾具自重 這一點對流水線 上的隨行夾具尤為重要 定位裝置 定位裝置中的零部件通常有固定銷 插銷 擋鐵 V 型塊 以及根據(jù)焊件實際 形狀確定的定位塊等 1 因焊接夾具使用頻率極高 所以定位元件應具有足夠的剛性和硬度 以保證 在更換修整期的精度 2 為便于調(diào)整和更換主要定位元件及使夾具具備柔性的混型功能 定位機構應 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 11 盡可能設計成組合可調(diào)式的 3 標準化設計 因汽車結(jié)構區(qū)別較大 尤其是重 中 輕 微型車 所以應根 據(jù)車型分別指定汽車焊接夾具標準 以適應不同車型的需要 4 定位元件可選用厚度為 16mm 18mm 20mm 三種尺寸的鋼板 統(tǒng)一備料 另 外 定位元件的熱處理應在夾具調(diào)試合格后進行 但應準確記錄更改數(shù)據(jù) 并相應 修整夾具資料 使之符合調(diào)試合格狀況 為今后制造提供準確資料 夾緊機構 汽車焊接夾具的夾緊機構以快速夾緊機構和氣動夾緊機構為主 快速夾緊機構 具有以下優(yōu)點 1 結(jié)構簡單 動作迅速 從自由狀態(tài)到夾緊僅需幾秒鐘 符合大批量生產(chǎn)需要 2 快速夾緊器根據(jù)需要可幾個串聯(lián)或并聯(lián)在一起使用 達到二次夾緊或多點夾 緊的目的 另外對定位精度較低的焊件能實現(xiàn)夾緊和定位同時進行 消除了專用定 位元件 它還能通過轉(zhuǎn)換其機構組成發(fā)揮更多作用 應用范圍較廣 3 配以螺紋調(diào)節(jié)壓塊 可糾正焊件變形 保證焊點搭邊能緊密配合 不產(chǎn)生脫 焊 虛焊現(xiàn)象 提高焊接質(zhì)量 4 同氣缸配套使用 可實現(xiàn)手動 氣動混用 保證了流水線正常運行 輔助機構 輔助機構在焊接過程中發(fā)揮著重要作用 下面介紹三種常用輔助機構 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 在夾具地板和夾具支撐中布置如圖 3 所示的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 可使夾具體在平面上做 360 度旋轉(zhuǎn) 為使轉(zhuǎn)動靈活輕巧還配備有滾動軸承 這樣的系統(tǒng)可解決或克服焊機 少的缺陷 因為當焊機不動 電纜長度有限時 轉(zhuǎn)動夾具可使焊點移動到焊鉗的工 作區(qū)域進行焊接 使焊接工作方便輕松地進行 保證焊接質(zhì)量 另外 為保證夾具 在裝夾 拆卸時能處于穩(wěn)定工況 還應設計止動裝置 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 12 圖 2 3 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)示意圖 2 翻轉(zhuǎn)機構 如圖 2 4 所示 當焊點處于中間位置時 如果用 X 型焊鉗進行點焊 則焊鉗無 法伸進 喉深也不夠 難以焊接 若用 C 型焊鉗 如果夾具平放 雖能焊接 但工 人的勞動強度大 所以設計夾具時 可將其設計成可翻轉(zhuǎn)夾具 使焊件能向兩邊翻 轉(zhuǎn) 90 度 焊件平面處于豎直位置 這樣工人只要將焊槍處于水平位置便可焊接 大大降低了勞動強度 在設計翻轉(zhuǎn)夾具時需要設計止動機構 以防止夾具自動回復 原位造成事故 圖 2 4 需翻轉(zhuǎn)焊接總成 3 反作用焊接機構 在微型車和轎車底版部位的焊接總成中 如圖 5 所示的中間位置焊點 是普通 X 型焊和 C 型焊無法焊接的 一般是采用反作用點焊進行焊接 在使用反作用點焊 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 13 時 夾具中心需配置有反作用焊臂 見圖 2 5 反作用焊臂應具有一定的穩(wěn)定性和 剛性 在裝夾焊件和取出焊件時 反作用焊臂應能旋轉(zhuǎn)讓位 圖 2 5 反作用焊臂系統(tǒng) 測量機構 利用夾具本身設計測量機構是提高夾具設計和制造精度的重要措施 在傳統(tǒng)的 夾具設計中 夾具合格的標準是利用實際沖壓件進行裝配組合來檢驗的 但由于沖 壓件不可能十分準確 部件總成更有累計誤差 所以車身焊接總成的精度必然不高 很難達到設計要求 有不少廠家使用三坐標測量儀進行檢驗 可它對一些結(jié)構復雜 的定位元件仍然無法測量 通過實踐證明 利用夾具自身測量機構與三坐標測量儀 配合使用 可大大提高焊接夾具的精度 1 測量機構組成 1 基準面和基準槽 測量機構的基準面為夾具地板的工作表面 基準槽是 在夾具地板上設計兩條相互垂直的十字交叉槽 其結(jié)構如圖 2 6 槽子的位置可由 實際需要確定 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 14 圖 2 6 測量基準體系 2 測量器具 測量器除常規(guī)量具 三坐標測量儀外 還需設計專用量塊和 方箱 如圖 2 7 圖 2 7 測量示意圖 2 實際測量時應注意的問題 1 定位元件的倒角應在測量 調(diào)試合格后進行加工 即保留測量點 2 測量器使用要得當 防止人為誤差造成的假象 若能使用三坐標測量儀 時 可進行對比檢查 車身焊裝生產(chǎn)現(xiàn)代化是直接體現(xiàn)了汽車生產(chǎn)制造水平的先進性 隨著汽車工業(yè) 的發(fā)展 當代汽車 特別是小型轎車發(fā)展速度非?？?汽車性能越來越好 無論是 汽車外表和內(nèi)飾系統(tǒng)要求也越來越崗 生產(chǎn)批量和生產(chǎn)效率增長迅速 市場競爭更 加激烈 因而要求汽車裝焊技術發(fā)展與之相適應 國內(nèi)目前較好水平差距甚遠 尤 其是車身的焊裝還較落后 必須要求盡快的實現(xiàn)生產(chǎn)組織集團化 管理科學化 焊 裝夾具專業(yè)化 裝焊生產(chǎn)線機械化和自動化才能保證車身的焊裝質(zhì)量和生產(chǎn)數(shù)量 盡快使我國的汽車生產(chǎn)水平趕上發(fā)達國家的先進水平 使我國的汽車工業(yè)與國際市 場接軌 2 7 本章小結(jié) 只要充分建立了車身裝焊夾具的標準件庫與模塊化功能單元庫 在確定了夾具 上載零部件數(shù)與姿態(tài)位置后 編制出一種 設計師 軟件 對夾具組成作定性化與 定量化處理 評判 關鍵在于突破實現(xiàn) 鑒于經(jīng)驗 實例 的推理和鑒于知識的修改 這類的程序設計 即可實現(xiàn)半智能化或智能化的夾具設計 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 15 第 3 章 夾具的主要設計流程及參數(shù) 3 1 目前焊接夾具的一般設計流程 建立零件總成裝配文件 調(diào)入總成圖零件文件 設計零件定位方式 通過草圖或建模繪制定位部件 完成所有零件定位部件 繪制連接板等輔助零件 檢查部件之間是否干涉 設計拼臺 基板 檢查焊槍是否干涉 完成夾具控制系統(tǒng)的安裝 完成部件二維圖紙 準備 結(jié)束 是 否 是 否 圖 3 1 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 16 3 2 一套完整夾具包含的內(nèi)容和主要的定位方式 3 2 1 焊裝夾具組成 汽車車身焊裝夾具設計屬于專用夾具設計的范疇 盡管各類車身焊接夾具的結(jié) 構形式 復雜程度和零件數(shù)量不同 但按功能來分 車身焊接夾具通常由工作零件 夾緊器 固定零件 輔助零件組成 如圖 3 2 所示 圖 3 2 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 17 表 3 1 夾具零件的結(jié)構圖夾具零件的屬性 組成結(jié)構信 息 零件信息屬性值 工作零件 夾緊器 鏈接零件 輔助零件 定位快 壓塊 定位銷 夾緊氣缸 連桿 連接板 壓轉(zhuǎn)臂 限位塊 支座 墊片 螺栓 基準銷 L 型 U 型 L 型 U 型 圓形 菱形 工作行程 缸徑 鉸支點距離 安裝孔間水平距離 垂直距離 安裝孔間水平距離 垂直距離 孔數(shù) 垂直距離 高度 長度 孔數(shù) 孔距 厚度 直徑 長度 1 工作零件 與車身零件直接接觸的零件 是夾具的核心零件 它確定被裝 配薄板件在夾具中的位置 從而保證被裝配的薄板件間相互位置符合技術要求 有 時還直接確定焊接結(jié)構的外形 工作部件主要有三類 定位塊 定位車身型面 壓塊 夾緊定位面 定位銷 定位車身的孔 一般壓點的數(shù)量 N 定位點的數(shù)量 M 且壓塊與定位塊是一一對應的 定位銷的安 裝與車身零件上孔的位置是相適應的 2 夾緊器 實現(xiàn)夾具的夾緊動作 由氣缸或手動夾緊器驅(qū)動 保證定位元件 與薄板件緊密接觸 同時保證薄板件在焊接時位置不會應焊接和裝配受力而發(fā)生變 化 根據(jù)零件斷面結(jié)構及設計要求不同 可以分為一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷式 兩節(jié)旋轉(zhuǎn)銷式和 手動四連桿式三種 3 固定零件 用以承裝工作零件和夾緊器 或使夾具安裝固定在工作臺上 是夾具安裝和檢驗的基礎 這類零件通常做成標準化結(jié)構 供設計者根據(jù)需要進行 合理選用 可以分為固定式 旋轉(zhuǎn)式兩種 圖示 3 3 基板 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 18 圖 3 3 基板 4 輔助零件 緊固連接或完成輔助功能的零件 通常是國標件和按照行業(yè)標 準設計企業(yè)標準件 按各部分的名稱來分 車身焊接夾具通常由定位塊 壓塊 定位銷 夾緊氣缸 連桿 壓轉(zhuǎn)臂 限位塊 支座 墊片 螺栓 基準銷等組成 夾具設計中對同一零件可能有不同的結(jié)構形式 如定位銷分為固定銷 移動銷 幾種 其中移動式有旋轉(zhuǎn) 直線移動等種類 圖 3 4 固定銷和旋轉(zhuǎn)銷 3 33 3 夾具零件目前的行業(yè)標準化建庫夾具零件目前的行業(yè)標準化建庫 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 19 為適應汽車改型快 研制周期短的發(fā)展要求 在進行夾具的具體結(jié)構設計時應 盡可能多的采用標準化元件 在焊裝生產(chǎn)線的設計中 大量系列化的標準件的使用 可極大縮短生產(chǎn)線的設計與制造周期 3 3 1 基板 基板一般由槽鋼與鋼板焊接而成 槽鋼多采用 10 12 14 16 20 25b 等 鋼板厚度多采用 t 20mm 或 t 25mm 對于小夾 具或滑臺等可采用 t 30 40mm 的鋼板焊接而成 對于總拼接夾具以及頂蓋焊裝夾具 其滑臺及支架可采用矩形方管與鋼板焊接而成 基板的設計尺寸應充分考慮加工工 藝性 以及吊裝 運輸?shù)确奖阈?對于本套夾具基板只需要加工頂?shù)變擅?寬度不 得大于 2000mm 能夠運輸?shù)淖畲髮挾?圖 3 5 3 3 2 L 板及H 腿 L 板是固定在基板或 H 腿上的 用以連接支板 夾緊臂及定位塊等專用支座 其高度自 100mm 至 500mm 之間 每個 50mm 劃為 2 類 9 種規(guī)格 已形成標準 圖 3 6 工件與基板面尺寸較大時需要在 L 支板與基板之間使用 H 腿 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 20 安裝板工藝要求 安裝板大部份都為非標準件 其本身并不直接定位工件 板的材料一般使用 Q235A 依據(jù)合同及技術協(xié)議其厚度分為 16mm 及 19mm 兩種規(guī)格 為了方便氣缸的 擺動以及防止與氣缸碰撞其吊耳處應適當去除 圖 3 7 3 3 3 定位塊及壓頭標準 定位塊毛配已經(jīng)成為標準件 常用的高度可以劃分為三種規(guī)格 50mm 70mm 90mm 但根據(jù)車身零件的不同可以調(diào)整 寬度已經(jīng)形成標準可以化 為兩準規(guī)格 16mm 19mm 材料常常采用 45 使用數(shù)控加工 表面發(fā)藍 表面加工成 型后表面高頻淬火 HRC38 42 圖 3 8 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 21 3 3 4 夾緊臂 在普通加緊單元中夾緊臂夾緊力不得小于 300N 當夾緊單元為雙級夾緊臂時 第一級氣缸直徑為 63mm 第二級汽缸直徑為 50mm 此外 當夾緊單元為雙加緊臂且 分為支板和夾緊臂時 支板側(cè)汽缸直徑為 63mm 夾緊臂側(cè)氣缸直徑為 50mm 圖 3 9 3 3 5 墊片 墊片一般與定位塊配合使用 因為 UG 設計中所有設計都為理想狀態(tài) 夾具的 零件在機加工中會出現(xiàn)誤差 安裝中也會出現(xiàn)誤差 零件在沖壓過程中也會出現(xiàn)偏 差 這些誤差都是不可避免的 所以在安裝的過程中需要使用三坐標測量儀測試每 個點的絕對坐標后 通過增減墊片調(diào)整坐標誤差 墊片厚度一般有兩種規(guī)格 t 0 5mm 及 t 1 0 一般而言一組墊片的厚度為 3mm 有四片墊片組成 0 5 0 5 1 0 1 0 3mm 寬度配合定位塊的尺寸 寬度分為兩種規(guī)格 16mm 及 19mm 長度墊片主要的有兩種規(guī)格 長度為 50mm 25mm 墊片的加工一般采用多板 料焊接后采用線切割的加工方式 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 22 圖 3 10 墊片標準 3 3 6 定位銷 定位銷是定位車身部件的重要方式 一般定位銷與白件的孔配合 定位銷的直 徑一般比工件相應孔減 0 2mm 0 5mm 形狀根據(jù)工件上的空的形狀 長度一般首先保 證伸出工件 5 10mm 長度一般選取為 15mm 20mm 25mm 三個系列 盡量選用長度大 于 20 的長銷 定位銷的材料一般選用 45 鋼 前部高頻淬火 硬度為 HRC42 45 發(fā)黑處理 表面粗糙度要達到 0 8 定位銷的安裝一般要與銷座配合 銷座的尺寸 長度根據(jù)夾具尺寸的需要 寬度與定位塊類似 16mm 19mm 銷座的使用一般要考慮 到是否與工件干涉 如果遇到干涉可以改變銷座尺寸或通過倒角 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 23 圖 3 11 銷與銷座 3 3 7 螺釘與基準銷 夾具安裝中使用的螺釘一般為內(nèi)六角螺釘 為了方便安裝直徑盡量選用統(tǒng)一的 標準 基準銷一般選用圓柱銷 長度一般大于 20mm 直徑為 8mm xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 24 第 4 章 汽車焊裝夾具計算機輔助設計 4 1 焊裝夾具計算機輔助設計總體控制方案 汽車焊裝夾具的計算機輔助設計要經(jīng)歷 3 個步驟 夾具方案設計 夾具元部件 設計 夾具組裝與評價 圖 4 1 是焊裝夾具計算機輔助設計系統(tǒng)信息流向與總體控 制方案 圖 4 1 在夾具計算機輔助設計總體方案設計中 首先必須確定夾具的設計基準 它與 汽車車身的設計基準一致 夾具上全部元件的位置都是直接根據(jù)設計基準確定的 根據(jù)作業(yè)高度可初步?jīng)Q定夾具底板的高度 即夾具固定位置的高度 其次繪制出焊 裝工件圖 它包括在此夾具上需要焊裝的沖壓件外形以及要求的焊點位置 以此作 為夾具設置的基礎 下一步便是夾具位置的合理布置 這也是方案設計中的關鍵 為此必須根據(jù)制訂的工藝方案 清楚地把握沖壓件的空間形狀 組合關系 焊裝順 序以及焊點布置 合理規(guī)劃夾具的安放位置和大致結(jié)構 以保證能夠方便 迅速 準確地完成整個焊裝過程 在夾具元部件設計中 根據(jù)夾具設計方案中得到的功能需求 檢索夾具資源工 程數(shù)據(jù)庫中已有的定位夾緊元件 并設計或外購沒有的定位夾緊元件 最后 進行 夾具的組裝 并根據(jù)一定的規(guī)則和算法評價選擇最優(yōu)的夾具設計方案 繪制出整個 夾具設計的工程圖 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 25 簡而言之 汽車焊裝夾具計算機輔助設計的關鍵支持技術應重點研究以下內(nèi)容 焊裝夾具定位可靠性設計方法 夾具布局方案設計可參考以前類似零件焊裝 夾具設計方案 但是 值得注意的是 選擇好的定位點的數(shù)量和位置是焊裝夾具設 計的關鍵 由于汽車車身是由薄板焊接而成的 焊裝過程中需要保證其空間定位的 穩(wěn)定性 因此 傳統(tǒng)的六點定位原理不再適用于汽車車身裝焊夾具設計 分析車身 沖壓件的特點 焊裝夾具設計時要采用超定位的方法 要考慮主定位和輔助定位 主支撐和輔助支撐等多個定位點和支撐點 焊裝夾具定位可靠是穩(wěn)健設計的保證 焊裝夾具工程數(shù)據(jù)庫的建立 包括夾具資源庫和夾具設計算法庫 重點討論 夾具元件數(shù)據(jù)庫 圖形庫以及夾具設計結(jié)果數(shù)據(jù)庫和夾具設計算法庫的構造方法 焊裝夾具元部件標準化設計 進行定位元件和夾緊元件的標準化結(jié)構設計研 究 焊裝夾具計算機輔助設計方案與綜合評價 根據(jù)夾具設計方案中得到的功能 需求 搜索夾具工程數(shù)據(jù)庫 這實際上是夾具設計中功能 結(jié)構關系映射 發(fā)現(xiàn)已 有的元部件 進行夾具方案設計 由于方案可能不止一種 因此應對這些方案進行 評價以選出最優(yōu)的方案 評價包括 定位的確定性 夾具的可制造性 夾具的可裝 配性等方面進行綜合評價 4 2 焊裝夾具定位可靠性設計方法 美國汽車工業(yè)的統(tǒng)計表明 72 的車身制造誤差源于焊裝夾具定位誤差 因此 如何有效地減少和控制定位誤差的影響 對提高焊裝質(zhì)量至關重要 汽車焊裝夾具 與通用的機加工夾具存在顯著的差別 它的加工對象是薄板柔性件這一特殊的零件 它不僅要滿足精確定位的共性要求 還要充分考慮薄板柔性件的易變形性 以適應 于汽車產(chǎn)品的高質(zhì)量要求 4 2 1 N 2 1 定位原理 自由物體在空間有 6 個自由度 即饒 X Y Z 軸的移動和轉(zhuǎn)動 要使其完全固 定 需要加上 6 個支撐 如在水平面 XOY 平面 內(nèi)布置 3 個支持點 在一個垂直面 XOZ 平面 內(nèi)布置 2 個支撐點 在另一個垂直面 YOZ 平面 內(nèi)布置 1 個支撐點 這 稱為 6 點定位法 也就是 3 2 1 定位原理 當工件放在平面上 這即是三點支 撐 而用銷軸的支撐都是線支撐 相當于二點支撐 球面上的支撐相當于一點支撐 汽車車身絕大部分是薄板柔性沖壓件 其焊裝過程 其最主要的尺寸問題是薄 xxxxx RH06 左車門總成補焊夾具 26 板件法向上的變形 甚至其自重所引起的變形也不容忽視 有關分析表明 對一塊 長寬各 400mm 厚 1mm 的薄板 用 3 2 1 原理定位 在其自重作用下可能產(chǎn)生 1 3mm 的平均變形 因此 對于薄板件而言 最合理的夾具系統(tǒng)是 N 2 1 定位原 理 要求其第一基準面上存在多于 3 個定位點 去限制這一方向上的零件變形 N 2 1 定位原理是適用于薄板柔性件夾具設計的定位原理 它要求 工件第一 基準面上所需的定位點數(shù)為 N N 3 第二 第三基準面所需的定位點為 2 個和 1 個 在第二 第三基準面上分別需要 2 個和 1 個定位點去限制薄板件的剛體運動是 完全足夠的 因為實際焊裝中夾緊力通常不會作用在這兩個基準面方向上 第二基 準面上的兩定位點應布置在薄板件較長的邊上 這是因為 一是由于兩定位點間距 盡可能大時 零件更穩(wěn)定 二是可以更好地彌補零件表面或定位元件的安裝誤差 值得強調(diào)的是 在沖壓件的正反兩側(cè)同時設置定位點是絕對不允許的 因為這種情 況下 甚至極小的幾何缺陷都可能導致薄板件相對巨大的撓度和潛在的不穩(wěn)定或翹 曲 4 2 2 夾具定位點優(yōu)化設計算法 在 N 2 1 定位原理中 第一基準面上的定位點 N 一般大于 3 但這并不意味 著 N 越大越好 實際上 N 個定位點的位置同樣起著很重要的作用 我們采用有限 元分析法確定定位點 N 的大小和位置 有限元法是一種求解場問題的數(shù)值方法 其數(shù)學基礎是變分原理 核心思想是 離散化和分片插值 用網(wǎng)格去逼近所分析的場 目前二維有限元的應用已十分成熟 國內(nèi)外都有較多的研究和實例 并出現(xiàn)了 DEFORM FORGE2 MARC 等商品化軟件 根據(jù)有限元網(wǎng)格劃分的基本原則 為薄板沖壓件劃分合適的有限元網(wǎng)格模型 定位 元件是剛性點接觸 可以限制薄板在接觸點處的一個或一個以上自由度 假如第一 基準面上的定位元件不限制薄板件的剛體運動 則薄板件可能滑動 在不考慮沖壓 導致的薄板件的殘余應變和加工硬化的條件下 用靜態(tài)線性有限元分析去找出工件 的變形 確定定位點的數(shù)目和位置 首先必須確定定位點優(yōu)化目標函數(shù) 如式 3 7 所示 式中 x 是一個表示 N 個設計變量或定位元件位置的向量的不同組合 F x 是用 于優(yōu)化的目標函數(shù) 定義為節(jié)點在薄板表面法向變形的平方和 n 是有限元節(jié)點數(shù) 節(jié)點的變形考慮在方程 F x 里 Wi 是薄板表面上第 i 個節(jié)點在該處法方向的節(jié)點 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 27 變形 首先假定初始可行的夾具定位布置 然后基于有限元分析計算目標函數(shù) 最 后由非線性優(yōu)化尋求定位點的最佳數(shù)目和布置形式 具體步驟為 按照有限遠網(wǎng)格劃分原則將工件進行網(wǎng)格劃分 在工件的可行位置按一定的 間隔布滿支撐點 并將支撐點進行編號 1 2 3 N 計算在重力作用下 F x 的大小 如果 F x 太大 則應該調(diào)整支撐點的間隔 使 F x 控制在一定的范圍內(nèi) 依次去掉支撐點 1 2 每次去掉一個支撐點 計算在重力作用下 F x 的 大小 比較可得到對沖壓件影響最小的支撐點 去掉這個點 則這個工件的支撐點 減少為 N 1 再在這 N 1 個點中 依次去掉支撐點 比較找出影響最小的點并去掉 將工 件的支撐點減少為 N 2 不斷重復上一步驟 直到 F x 引起突變或者 F x 的值達到不能接受的時候 此時工件上的定位點數(shù)目和位置就是最優(yōu)的 圖 3 2 所示是某汽車門框焊接示意圖 按現(xiàn)有的夾具定位夾持進行焊接 焊后尺寸波動較大 經(jīng)分析增加兩個夾持點 焊 后尺寸波動明顯減小 上面的優(yōu)化計算過程只考慮了薄板件的重力作用 實際情況 下有可能還需考慮