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江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書
題目： 平臺焊接總成焊接夾具設(shè)計(jì)
專業(yè)：
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摘 要
焊裝生產(chǎn)線及焊裝夾具是工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，它對生產(chǎn)制造水平起著至關(guān)重要的作用，直接影響生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，激烈的市場競爭使產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，機(jī)械設(shè)計(jì)越來越個(gè)性化，對焊裝線的需求量巨大，必須自行設(shè)計(jì)適合我國國情的焊裝線，努力提高設(shè)計(jì)和制造能力。本文設(shè)計(jì)了焊裝夾具部件，對夾具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型簡化，以前圍總成工位為重點(diǎn)，對焊裝夾具的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：平臺，夾具設(shè)計(jì)，焊接夾具
III
目 錄
摘 要 II
目 錄 III
第1章 緒論 5
1.1課題的來源及意義 5
1.2 焊裝夾具國內(nèi)外研究概況 5
1.3 夾具設(shè)計(jì)的基本理論及方法 6
1.4 焊裝夾具發(fā)展趨勢 7
第2章 焊接工藝分析在夾具設(shè)計(jì)中影響 8
2.1 焊裝夾具的基本概念 8
2.2 焊接夾具的基本作用與要求 8
2.2.1焊裝夾具的基本作用 8
2.2.2 對焊裝夾具的基本要求 8
2.3 焊裝線發(fā)展過程及目前的現(xiàn)狀 9
2.4 平臺焊接工藝分析 9
2.4.1劃線 10
2.4.2 號料 10
2.4.3 下料 10
2.4.3氣割 11
2.4.4 鉆孔 12
第3章 焊裝夾具設(shè)計(jì) 12
3.1焊裝夾具概述 12
3.1.1焊裝夾具分類 12
3.1.2 焊裝夾具的功用 13
3.2焊裝夾具設(shè)計(jì)原則及作用 13
3.2.1焊裝夾具設(shè)計(jì)原則 13
3.2.2焊裝夾具的作用 14
3.3夾具的構(gòu)成與特點(diǎn) 15
3.3.1一般夾具的組成 15
3.3.2 焊裝夾具的構(gòu)成及特點(diǎn) 17
3.4焊裝夾具定位原則及結(jié)構(gòu)分析 18
3.4.1焊裝夾具定位原則 18
3.4.2 焊裝夾具結(jié)構(gòu)分析 19
3.4.3設(shè)計(jì)步驟 20
第4章 夾具的主要設(shè)計(jì)流程及參數(shù) 21
4.1 目前焊接夾具的一般設(shè)計(jì)流程 21
4.2夾具設(shè)計(jì)及使用說明 22
4.2.1裝焊方案 24
4.2.2主要零件設(shè)計(jì)的說明 24
4.2.3裝配要求 25
4.2.4裝焊夾具使用說明 25
結(jié)束語 27
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 29
第1章 緒論
1.1課題的來源及意義
工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有特殊地位和作用，工業(yè)能極大地帶動(dòng)和促進(jìn)其它工業(yè)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并且成為顯示一個(gè)國家工業(yè)發(fā)達(dá)水平的重要標(biāo)志。隨著市場競爭的日益加劇，加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代步伐，新產(chǎn)品的開發(fā)和制造周期越來越短。2、在制造業(yè)中，焊裝夾具在焊裝線投入中占有相當(dāng)大的比例，焊裝夾具的設(shè)計(jì)制造直接影響的生產(chǎn)規(guī)模、效率和生產(chǎn)質(zhì)量。
該課題來源于企業(yè)實(shí)際，需要根據(jù)要求制作一個(gè)薄板組合件的焊接夾具圖。
圖1 平臺圖
焊裝是制造的重要組成部分，它是將已經(jīng)沖壓成形的零件在夾具上定位夾緊后，通過點(diǎn)焊、凸焊、CO2保護(hù)焊、釬焊以及粘接工藝（主要是電阻點(diǎn)焊）裝配成為白的過程。目前，國內(nèi)的焊接裝備生產(chǎn)廠家綜合技術(shù)實(shí)力不足，不具備設(shè)計(jì)制造高水平的成套焊裝線的能力，面對行業(yè)的日益激烈的競爭又不允許國內(nèi)的生產(chǎn)廠家用國產(chǎn)的裝備進(jìn)行試驗(yàn)，只好成套引進(jìn)，使得國內(nèi)接裝備生產(chǎn)廠家近年來與國外水平的差距越來越大。國內(nèi)焊接生產(chǎn)水平與國外逐漸接近，而國內(nèi)焊接裝備制造水平與國外差距卻逐漸加大，提高我國焊裝線及焊裝夾具自主設(shè)計(jì)和制造水平迫在眉睫。
1.2 焊裝夾具國內(nèi)外研究概況
中國的制造業(yè)已有50年的歷史，只是在近幾年中才得到了飛速的發(fā)展。相比之下，我國制造業(yè)的工藝水平，特別是焊接工裝夾具水平，顯得越來越不適應(yīng)這種快速發(fā)展速度的要求。這種現(xiàn)象的存在，原因在于在我國機(jī)械加工行業(yè)的傳統(tǒng)習(xí)慣中，焊接制造工藝的地位不高。在中國眾多的制造生產(chǎn)廠家中，焊接工裝夾具通常采用的是專用工裝夾具，它是針對一道或幾道特定的焊接工藝而配備的。隨著目前生產(chǎn)小批量、個(gè)性化的發(fā)展趨勢，這類工裝的使用就越來越受到限制，其設(shè)計(jì)生產(chǎn)的周期較長，場地占用較大，重復(fù)使用率較低的缺點(diǎn)充分的暴露出來。這種現(xiàn)狀很大程度制約了我國制造業(yè)焊接工藝水平的提高，延長了新車型研發(fā)的周期。在世界先進(jìn)國家的制造業(yè)，對廣泛使用的焊接工裝夾具已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行合理選用即可[1]。
在國內(nèi)對焊接夾具的系統(tǒng)研究不夠重視，焊接夾具的開發(fā)設(shè)計(jì)更是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。在我國現(xiàn)有的所有引進(jìn)車型中, 焊接夾具幾乎無一例外全部依賴進(jìn)口。焊接夾具開發(fā)的滯后狀態(tài)嚴(yán)重制約了我國工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。這與國外的技術(shù)封鎖有關(guān)但更主要的是我們重引進(jìn)輕研究開發(fā)重眼前利益, 輕長遠(yuǎn)打算。我國不少科研部門和制造單位從事了這項(xiàng)有益的作, 如機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計(jì)研究院、沈陽牡機(jī)制造公司、成都飛機(jī)制造公司和一汽、東風(fēng)等國內(nèi)著名大集團(tuán)都是其中的佼佼者。由于國產(chǎn)焊裝起點(diǎn)都不高,批量不大,與西方大國相比水平還有待在實(shí)踐中進(jìn)一步提高。
在世界先進(jìn)發(fā)達(dá)國家，焊接工藝及柔性焊接生產(chǎn)線備受關(guān)注，特別是柔性焊裝生產(chǎn)線適應(yīng)不同產(chǎn)量、不同生產(chǎn)率、不同自動(dòng)化程度、不同工廠環(huán)境的特點(diǎn)，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)是焊裝線的主流發(fā)展趨勢。而且在工業(yè)發(fā)達(dá)國家和大國,焊裝的研制開已形成一個(gè)相對獨(dú)立的新興工業(yè)部門焊裝的開發(fā)與設(shè)計(jì)已形成子標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化人們能夠緊隨車型更新?lián)Q代的步伐,及時(shí)地為新產(chǎn)品提供相應(yīng)的焊接生產(chǎn)線為廠家早上批量占領(lǐng)市場提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)裝備保證,爭得了寶貴時(shí)間。
1.3 夾具設(shè)計(jì)的基本理論及方法
經(jīng)過多年的發(fā)展,在焊裝夾具的分析和設(shè)計(jì)方面已經(jīng)形成了較為系統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)的基本理論。如N-2-1 定位原理，形閉合和力閉合，螺旋理論等。N-2-1 定位原理車用焊裝夾具設(shè)計(jì)屬于專用夾具設(shè)計(jì)的范疇,其中包括定位元件,夾緊元件,連接元件,骨架及緊固元件等基本組成部分,設(shè)計(jì)中最重要的部分是定位元件的設(shè)計(jì),往常設(shè)計(jì)時(shí)大多采用六點(diǎn)定位,即“3-2-1”定位原理。對于零件,定位夾具除了具備限制零件剛體運(yùn)動(dòng)的基本功能外,還必須能夠限制過多的工件變形。如果還是用普通的六點(diǎn)定位的話,工件將因?yàn)闆]有進(jìn)行可靠的定位而發(fā)生定位不準(zhǔn)的問題。要對薄板柔性件進(jìn)行可靠定位,必須有更為有效的夾具設(shè)計(jì)理論來支持。
“N-2-1”定位原理是一種新的定位原理,該定位原理與廣泛應(yīng)用于剛性件的“3-2-1”定位原理相比更適用于薄板件的定位。我們可以根據(jù)“N-2-1”定位原理,提出夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)算法,即利用有限元分析和非線性規(guī)劃方法去找到最優(yōu)的“N”定位點(diǎn),以使得薄板件的總體變形最小。
“N-2-1”定位原理認(rèn)為[2]:
（1）第一基準(zhǔn)面上所需的定位點(diǎn)數(shù)為N(N≥3)
對絕大部分薄板件加工過程,其最主要的尺寸問題是薄板件法向方向上的變形,甚至其自重所引起的變形就不容忽視。有關(guān)分析表明,對一塊長寬各400mm,厚1mm的薄板,用“3-2-1”原理定位,在其自重作用下就可能產(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)是要求其第一基準(zhǔn)面上存在多于三個(gè)定位點(diǎn)去限制這一方向上的零件變形。
（2）第二、第三基準(zhǔn)面所需的定位點(diǎn)為二個(gè)和一個(gè)
在第二、第三基準(zhǔn)面上分別需要二個(gè)和一個(gè)定位點(diǎn)去限制薄板件的剛體運(yùn)動(dòng)。二個(gè)和一個(gè)定位點(diǎn)是完全足夠的,因?yàn)閷?shí)際加工所產(chǎn)生的力通常不會作用在這兩個(gè)基準(zhǔn)面上,以避免彎曲和翹曲。更進(jìn)一步的分析表明,第二基準(zhǔn)面上的兩個(gè)定位點(diǎn)應(yīng)布置在薄板件較長的邊上。這是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)定位點(diǎn)間距盡可能大時(shí),零件將更穩(wěn)定,同時(shí)還可以更好的彌補(bǔ)零件表面或定位元件的安裝誤差。
（3）禁止在正反兩側(cè)同時(shí)設(shè)置定位點(diǎn)
必須強(qiáng)調(diào)禁止在工件正反兩側(cè)同時(shí)設(shè)置定位點(diǎn),因?yàn)樯踔翗O小的幾何缺陷都可能導(dǎo)致薄板件相對巨大的撓度和潛在的不穩(wěn)定或翹曲。
1.4 焊裝夾具發(fā)展趨勢
目前，中國有市場兩個(gè)特點(diǎn)：一是有很高的增長率，二是市場競爭非常激烈。市場的競爭點(diǎn)越來越集中在產(chǎn)品的更新?lián)Q代上，面對如此快速的產(chǎn)品更新，行業(yè)過去采用那種大批量單車型專機(jī)生產(chǎn)模式已不太適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展的要求。因此多品種的柔性化生產(chǎn)也越來越多地應(yīng)用在生產(chǎn)中，概括起來，目前焊裝夾具的發(fā)展顯現(xiàn)以下兩方面的特點(diǎn)[3]：
（1）焊接夾具設(shè)計(jì)的智能化趨勢
焊接夾具的設(shè)計(jì)受零件結(jié)構(gòu)形狀、焊接工藝、焊接方法、焊接設(shè)備等多種因素的影響和制約，設(shè)計(jì)周期長，設(shè)計(jì)工作量大，設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，在一定程度上制約了柔性化的發(fā)展方向。隨著AI技術(shù)和CAD技術(shù)的飛速發(fā)展，探索其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和規(guī)律，建立一個(gè)具有零部件庫、實(shí)例知識庫、領(lǐng)域知識庫和推理規(guī)則的智能化系統(tǒng)，對于提高設(shè)計(jì)效率，縮短新車型的開發(fā)周期具有較大的實(shí)用價(jià)值。
（2）自動(dòng)化、柔性化程度普遍提高趨勢
制造的個(gè)性化、批量化、高效率和對產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求，使焊裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化、柔性化程度日益提高。由于焊接機(jī)器人可以提高焊裝生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，保證焊接質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)了裝焊的柔性化、自動(dòng)化生產(chǎn)方式的有效手段，這樣焊接機(jī)器人在焊接生產(chǎn)中獲得了大量應(yīng)用。隨著機(jī)器人自動(dòng)化成套焊裝系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，我國焊裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化、柔性化程度將顯著提高。
第2章 焊接工藝分析在夾具設(shè)計(jì)中影響
2.1 焊裝夾具的基本概念
把薄板類零件在一定工藝裝備中定形、定位并夾緊，組合成組件、合件、分總成及總成，同時(shí)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。
2.2 焊接夾具的基本作用與要求
裝配焊接是制造中的重要環(huán)節(jié)之一，它直接影響質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，提高裝配精度和焊接質(zhì)量是制造的核心工作。焊裝夾具就是為了保證的裝配精度、提高生產(chǎn)率。
2.2.1焊裝夾具的基本作用
（1）給的部件定位、夾緊，保證裝配精度。
（2）保證焊接工藝能正常進(jìn)行。（如焊接變位機(jī)），保證裝焊質(zhì)量。
（3）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，降低產(chǎn)品成本。
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(shù)條件要求。這是夾具設(shè)計(jì)的首要問題。在裝配時(shí)，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(shí)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(jìn)行，夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)開敞，工人操作方便，焊接設(shè)備容易接近工作位置，必要時(shí)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(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。
（4）盡量低的制造成本，為此所設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，制造和維修應(yīng)容易，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，對易損件便于更換。盡量少用可拆卸的活動(dòng)夾具元件[4]。
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(gè)階段，即手工操作階段、半自動(dòng)化階段、自動(dòng)化階段、柔性化階段。隨著焊裝線的發(fā)展，焊裝機(jī)器人大量應(yīng)用，焊裝線的自動(dòng)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
隨著的發(fā)明及開始商品化，相應(yīng)的工裝設(shè)備也被需求，由于批量和技術(shù)原因，設(shè)備簡陋，主要為手工操作階段。
（2）半自動(dòng)化階段
技術(shù)的提高和批量的增大，對工裝設(shè)備的要求也隨之提高，為保證生產(chǎn)時(shí)間和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，在關(guān)鍵位置及繁重勞動(dòng)位置采用自動(dòng)化。
（3）自動(dòng)化階段
對的需求和質(zhì)量的要求越來越高，為了滿足這種市場要求，生產(chǎn)進(jìn)入自動(dòng)化階段。
（4）柔性化階段
隨消費(fèi)者對品味要求的不同，多品種小批量的生產(chǎn)越來越成為生產(chǎn)的主流，因此對工裝設(shè)備的柔性要求越來越高，焊裝線的柔性表現(xiàn)在兩個(gè)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。
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(dòng)式裝焊夾具等。
裝焊夾具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及面很廣的綜合性技術(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定生產(chǎn)綱領(lǐng)、投資額度及車間廠房結(jié)構(gòu)、面積等；掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，熟悉產(chǎn)品技術(shù)條件要求，明確夾具設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通曉工藝要求。只有做到上述內(nèi)容，才能對焊接夾具進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)，才能設(shè)計(jì)出滿足工藝要求的裝焊夾具，才能保證整體骨骼精度及各項(xiàng)功能。
2.4 平臺焊接工藝分析
根據(jù)平臺的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求及經(jīng)濟(jì)因素選擇母材Q235-A、35#、方鋼、矩形管。從材料可知這些零件使用的材料均為低碳鋼。低碳鋼中含碳較低，含錳、硅又少，所以在通常情況下不會因焊接而引起嚴(yán)重的硬化組織和淬化組織，這種鋼材的塑性和沖擊韌性優(yōu)良，焊成的接頭塑性和沖擊韌性也很好，焊接時(shí)一般不需要預(yù)熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，可以說整個(gè)焊接過程中不需要特殊的工藝措施，其焊接性優(yōu)良，可以采用各種焊接方法焊接。
2.4.1劃線
劃線是根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣上的圖形和尺寸，按1：1的比例在待下料的鋼材表面上劃出加工界限的過程。劃線是結(jié)構(gòu)制造中較為細(xì)致的工作，要求所劃的零件尺寸和形狀正確，并合理的使用鋼材。因此劃線前應(yīng)看圖樣，明確零件的尺寸、形狀和技術(shù)要求。
対劃線的基本要求是線條清晰勻稱，定型、定位尺寸準(zhǔn)確。由于劃線的線條有一定寬度，一般要求精度達(dá)到0.25-0.5mm。應(yīng)當(dāng)注意，工件的加工精度不能完全由劃線確定，而應(yīng)該在加工過程中通過測量來保證把后板展開再按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)圖樣上的圖形和尺寸，按1:1的比例在待下料的鋼材上畫出加工界限，再經(jīng)過加工做出樣板，用樣品進(jìn)行劃線。
2.4.2 號料
在成批生產(chǎn)和重復(fù)次數(shù)較多時(shí)，為了提高生產(chǎn)率和節(jié)約原材料，一般先做成樣板，用樣板進(jìn)行劃線，即為號料。
1、號料的方法
號料的方法有很多，常用的有樣板號料和草圖號料。當(dāng)圖形比較復(fù)雜、曲線較多時(shí)，通常利用樣板號料以提高質(zhì)量和效率。而形狀比較規(guī)則的矩形板、肋板等，則按草圖號料或按號料卡片直接在鋼材上號料。
2、樣板的分類
樣板按其用途可分為劃線樣板和檢測樣板兩種。劃線樣板按其用途可分為展開樣板、劃孔樣板和切口樣板。
3、號料的作用
節(jié)約原材料
提高生產(chǎn)率
2.4.3 下料
下料就是將毛坯或工件從原材料上分離下來的工序。
常用的下料方法有鋸割、砂輪切割、剪切、沖裁和熱切割。
我采取的下料方法為熱切割中的氧-乙炔氣體切割，所選用的設(shè)備是CG2—1520型搖臂式仿形氣割機(jī)，之所以選擇它是因?yàn)樗脑O(shè)備簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，切割質(zhì)量較好，成本低，可以切割厚度大形狀復(fù)雜的零件。采
對于成形方法我采取的是沖壓成形，它是金屬壓力生產(chǎn)中的一部分。所謂金屬壓力加工即對胚料施加外力使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸形狀以及改善性能用以制造機(jī)械零件或毛胚的成形加工方法。此次用的就是其中鍛壓成形工藝，它是鍛壓和沖壓的總稱。
按圖樣將材料沖壓成形。
圖2 零件圖
圖3 材料明細(xì)表
其中薄板類的零件是先開料，然后沖壓沖孔彎曲工藝，軸類的進(jìn)行圓棒鋸切然后機(jī)械加工而成的
2.4.3氣割
氣割時(shí)，一般選切內(nèi)圓，然后再切外圓。
切割時(shí)首先要在鋼板上割個(gè)孔，切割方法是先對鋼板進(jìn)行預(yù)熱，嘴頭要垂直于鋼板，至鋼板暗紅達(dá)到切割溫度時(shí)，將割嘴傾斜一些，便于氧化鐵渣的吹出，此時(shí)打開高壓氧將鐵渣吹出。開始切割時(shí)高壓氧不要開得太大，隨著割炬逐漸往后拖，將割嘴傾斜相反方向的熔化金屬吹出。當(dāng)氧化鐵渣的火花不再上飛時(shí)，說明正將鋼板切透。這時(shí)將嘴頭和鋼板垂直，割炬延內(nèi)圓線切割。
為了保證切口質(zhì)量，切割速度不宜過快。
2.4.4 鉆孔
按圖紙要求在各零件上鉆出相應(yīng)的孔，并攻出相應(yīng)的各個(gè)孔。
第3章 焊裝夾具設(shè)計(jì)
3.1焊裝夾具概述
3.1.1焊裝夾具分類
焊裝夾具種類繁多，按用途可分為：
（1）裝配用夾具
這類夾具主要是按圖紙和工藝上的要求，把焊件中各零件或組件的相互位置能準(zhǔn)確地固定下來，工件只在它上面進(jìn)行點(diǎn)固，而不完成整個(gè)焊接工作。
（2）焊接用夾具
這類夾具專門用來焊接焊件，即將已經(jīng)點(diǎn)固好的焊件放在它上面完成所有焊縫的焊接。它的主要任務(wù)是防止焊接變形，并使處在各種位置的焊縫都盡可能地調(diào)整到最的利于施焊和位置。一般這類夾具用于焊件重量大或采用自動(dòng)焊進(jìn)行焊接的情況，在手工操作小件焊接時(shí)，除有特殊質(zhì)量要求外，一般不采用這類夾具。
（3）裝配──焊接夾具
這類夾具能完成整個(gè)焊件的裝配和焊接工作，它具有裝配用夾具和焊接用夾具的性能。
（4）檢驗(yàn)夾具
簡稱檢具，它是用于檢查焊接完的部件的形狀尺寸是否符合質(zhì)量要求，起量規(guī)的作用。
（5）其它夾具
指矯正夾具，整修加工夾具和熱處理夾具等
3.1.2 焊裝夾具的功用
（1）在焊接過程中定位夾緊，保證零件之間正確的裝配關(guān)系，同時(shí)保證焊接質(zhì)量及焊接過程順利
采用焊裝夾具可以精確地對零件進(jìn)行定位并牢固的夾緊，保證裝配件的相對位置，減少了由于人工劃線的誤差帶來的定位不精確。同時(shí)焊裝夾具在焊接過程中使零件的變形受到一定的限制，可以大大減少焊接變形，使焊后零件的結(jié)構(gòu)尺寸容易達(dá)到圖紙要求。
（2）縮短焊裝時(shí)間，能夠批量生產(chǎn)，減少加工費(fèi)，降低產(chǎn)品成本
采用了焊接夾具，零件由定位元件定位，不用劃線，不用測量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置，加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程。另外在焊裝夾具上備有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)牢固夾緊，可減輕工人的體力勞動(dòng)，提高裝配效率，
夾具可強(qiáng)行夾固焊件或預(yù)先給予反變形，能控制和消除焊接變形，提高焊接質(zhì)量，減少或取消焊后矯正變形或修補(bǔ)工藝缺陷的工序，使整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期縮短。
雖然制作焊裝夾具增加了產(chǎn)品成本，但焊裝夾具的使用減少了裝配和焊接工時(shí)的消耗，提高了產(chǎn)量，易形成大批量生產(chǎn)，從而減少加工費(fèi)用，使產(chǎn)品總成本降低。
（3）增加了產(chǎn)品的均勻性，能得到具有互換性的產(chǎn)品
采用焊裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，使焊接質(zhì)量穩(wěn)定，所以可提高焊件的互換性能。
（4）減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，使不熟練工人操作也成為可能
如果不使用夾具，在裝配定位焊接時(shí)，要求工人在生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間內(nèi)劃線來保證裝配焊接零件的相互位置是不可能的。在焊接時(shí)，裝配鉗工要始終扶持住工件，保證其位置在焊接過程中不發(fā)生變動(dòng)，這項(xiàng)工作也非常困難和疲勞。焊裝夾具的使用降低了對工人的技術(shù)要求，也減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2焊裝夾具設(shè)計(jì)原則及作用
3.2.1焊裝夾具設(shè)計(jì)原則
（1）焊裝夾具必須保證焊件焊后能獲得正確的幾何形狀和尺寸，尤其是保證上門窗等孔洞的尺寸和形狀。在裝配時(shí)，夾具必須使被裝配的元件獲得正確的位置和可靠和夾緊，并且在焊接時(shí)能阻止焊件產(chǎn)生變形。
（2）焊裝夾具應(yīng)動(dòng)作迅速，操作方便。操作位置要處于工人容易接近．最宜操作的部位。特別是手動(dòng)夾具，其操作力不能過大，操作頻率不能過高，操作高度應(yīng)設(shè)計(jì)在工人最易用力的部位。當(dāng)夾具處于夾緊狀態(tài)時(shí)，應(yīng)能自鎖。
（3）焊裝夾具的設(shè)置應(yīng)便于施工，有足夠的裝配．焊接空間，不能影響間接操作和焊工觀察，不妨礙焊件的裝卸。所有的定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)與焊點(diǎn)保持適當(dāng)距離，或布置在焊件的下方或側(cè)面。夾緊機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件應(yīng)能夠或轉(zhuǎn)位。
（4）夾緊可靠，剛性適當(dāng)。夾緊時(shí)不破壞焊件的定位位置和幾何形狀，以及焊件的表面質(zhì)量。夾緊力適當(dāng)，使夾緊后既不使焊件松動(dòng)滑移，又不使焊件的拘束過大而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。
（5）為了保證使用安全，應(yīng)設(shè)置必要的安全互鎖保護(hù)裝置。
（6）用于大型零件焊接的夾具，要有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是夾具的剛度，對結(jié)構(gòu)的形狀精度．尺寸精度影響較大。
（7）在同一個(gè)夾具上，定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式不宜過多，并且盡量只選用一種動(dòng)力源。
（8）焊裝夾具本身應(yīng)具有較好的制造工藝性和較高的機(jī)械效率，盡量使制作時(shí)投資少成本低。
（9）盡量選用已通用化．標(biāo)準(zhǔn)化的夾緊機(jī)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)零部件來設(shè)計(jì)制造焊裝夾具。
上述這些原則是設(shè)計(jì)焊裝夾具時(shí)所必須考慮的，但具體到焊裝夾具的結(jié)構(gòu)上卻是差異甚大，有的焊裝夾具只有一個(gè)簡單的框架，有的則相當(dāng)復(fù)雜。一般來說，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)批量的大小和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)并結(jié)合本廠的生產(chǎn)條件來選擇焊裝夾具的類型，設(shè)計(jì)夾具。
3.2.2焊裝夾具的作用
（1）提高了產(chǎn)品的裝配精度,優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量。
（2）采用焊裝夾具可以精確地對零件定位并牢固的夾緊，保證裝配件的相對位置，減少了由于人工劃線的誤差帶來的不準(zhǔn)確。同時(shí)焊裝夾具在焊裝過程中使零件的變形受到一定的限制，可以大大減少焊接變形，使焊后零件的結(jié)構(gòu)尺寸容易達(dá)到圖紙要求。
（3）焊接時(shí)間短，能夠批量生產(chǎn)，減少加工費(fèi)，降低產(chǎn)品成本。
（4）采用了焊裝夾具，零件有定位元件定位，不用劃線，不用測量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置，加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程。另外在焊裝夾具上有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)牢固夾緊，可減輕工人的體力勞動(dòng)，提高裝配效率。
夾具可強(qiáng)行加固焊件或預(yù)先給于反變形，能控制和消除焊接變形，提高焊接質(zhì)量，減少或取消焊后校正變形或修補(bǔ)工藝殘缺的工序，使整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)品縮短。
雖然制作焊裝夾具增加了產(chǎn)品的成本，但焊裝夾具的使用減少了焊接和裝配工時(shí)的消耗，提高了產(chǎn)量，易形成大批量生產(chǎn)，從而減少加工費(fèi)，使產(chǎn)品總成本降低。
增加了產(chǎn)品的均勻性，能得到具有互換性的產(chǎn)品。
采用焊裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，使焊接質(zhì)量穩(wěn)定，所以可提高焊件的互換性能。減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，使不熟練工人操作也成為可能。
如果不使用夾具，在裝配定位焊時(shí)，要求工人在生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間內(nèi)劃線來保證裝配焊接零件的相互位置是不可能的。在焊接時(shí)，裝配鉗工要始終扶持住工件，保證焊接時(shí)的裝配精度。
3.3夾具的構(gòu)成與特點(diǎn)
3.3.1一般夾具的組成
（1）定位元件
在裝配焊接作業(yè)中，零件按圖紙要求，在夾具中找到確定位置的過程稱為定位。定位元件是保證零件在夾具中獲得正確裝配位置的零件或部件。定位的方法很多，歸納起來主要有以下幾種。
利用擋鐵對平面進(jìn)行定位；(定平面)
利用支撐面或支撐釘對平面進(jìn)行定位；（定平面）
利用V形塊對外圓柱體進(jìn)行定位；（定圓柱）
利用銷釘對孔進(jìn)行定位；（孔定位）
利用卡板對型面進(jìn)行定位；（定曲面）
在焊裝夾具中經(jīng)常使用的定位元件有支撐板、定位銷、V形塊和卡板。這些定位件，除了起定位外，還要和夾緊元件配合來承受各種力的作用，如夾緊力、焊接變形應(yīng)力等。
（2）如圖3.2所示支撐板構(gòu)造簡單，經(jīng)常在可調(diào)定位中使用。
圖3.2
（3）如圖3.3所示為圓柱定位用V形塊，在管類零件定位時(shí)常用。
圖3.3
（4）定位銷是焊裝夾具經(jīng)常采用的定位結(jié)構(gòu)，是保證夾具定位和裝配精度的一種非常重要的方式。為保證相應(yīng)精度要求，要使各部件在夾具上的定位基準(zhǔn)具有統(tǒng)一性，而這些統(tǒng)一性的基準(zhǔn)常使用基準(zhǔn)孔，因而基準(zhǔn)銷的使用也相當(dāng)普遍。同時(shí)，由于定位銷磨損較快，此時(shí)常采用便于更換的可換式定位銷。圖2-3所示為孔用定位銷。
（5）卡板定位件
由于所定位工件外形不同而結(jié)構(gòu)有所不同，卡板定位件在焊裝夾具中使用最多。
夾緊結(jié)構(gòu)：在焊接作業(yè)中，使零件一直保持確定位置的過程叫做夾緊。使零件保持確定位置的各種機(jī)構(gòu)，稱為夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊與定位是緊密聯(lián)系在一起的，定位機(jī)構(gòu)在前面已經(jīng)講過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。僅僅定好位，在大多數(shù)場合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件夾緊，才能完成工件在夾具中的全部裝夾任務(wù)。夾緊機(jī)構(gòu)對焊件起夾緊作用是夾具組成中最重要最核心的部分。夾緊機(jī)構(gòu)主要有以下幾種： 圖3.4定位銷
手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)
手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是以人力為動(dòng)力源，通過手柄或腳踏板，靠人工操作用于焊裝作業(yè)中的機(jī)構(gòu)。它機(jī)構(gòu)簡單，具有自鎖和擴(kuò)力功能，但工作效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，一般在單件或小批量生產(chǎn)中應(yīng)用最多。
由于焊裝夾具的夾緊點(diǎn)較多，為減少裝卸工件的輔助時(shí)間，應(yīng)采用高效快速或多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)的夾緊機(jī)構(gòu)，而且要求動(dòng)作靈活，操作方便，體積小，行程大，夾緊時(shí)不損傷零件的外表面。在焊裝夾具中使用的手動(dòng)夾緊器主要有杠桿—鉸鏈?zhǔn)綂A緊器，同時(shí)移動(dòng)式的螺旋夾緊器和大力鉗也常應(yīng)用在隨處可夾的場合，它靈活方便。
氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)
氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是以壓縮空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，推動(dòng)氣缸動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)夾緊作用的機(jī)構(gòu)。由于氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊速度快，夾緊力比較穩(wěn)定，操作簡單，不污染環(huán)境，并可實(shí)現(xiàn)程序控制，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，在批量和大批量焊裝生產(chǎn)線上廣為應(yīng)用。通過氣動(dòng)回路控制，操作者可在一個(gè)位置操作按鈕開關(guān)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)方位的氣缸動(dòng)作控制，而且夾緊、松開速度極快，從而能大大縮短生產(chǎn)輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的形式很多，可根據(jù)使用要求，工件形式及具體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分析，氣缸可直接選用標(biāo)準(zhǔn)化的夾緊氣缸。
3.3.2 焊裝夾具的構(gòu)成及特點(diǎn)
焊裝夾具通常由支座、定位板、壓板、銷軸、夾緊器及限位塊等組成（如圖2-5所示）。支座是夾具的基礎(chǔ)單元，它將夾具按夾具所在的車線位置固定在焊裝線的基座上面。支座的精度直接影響夾具的準(zhǔn)確性。定位板是夾具的核心單元，起支撐定位的作用。隨著焊裝線精度和自動(dòng)化程度的提高,定位板大都采用定位型面與焊件（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(shè)計(jì)數(shù)值采用NC加工而成。因而，定位板的制造精度直接影響焊件的焊裝精度和互換性。壓板使焊件的定位基準(zhǔn)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(dòng)。限位塊限制壓板的壓緊程度，保護(hù)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。
由于產(chǎn)品的形式和種類繁多，在焊裝過程中使用的夾具種類和要求也不一樣，因而各種夾具在構(gòu)造上有著很大的差別。目前，焊裝夾具還沒有同一的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)化，均屬于非標(biāo)設(shè)計(jì)與制造的工藝裝備，是根據(jù)具體車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件和實(shí)際需要來進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造的，但其功用要求以及基本結(jié)構(gòu)的組成上還是具有共性。同機(jī)械加工夾具相比，焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)既有其共同點(diǎn)，又有其特殊性。這主要表現(xiàn)在以下幾方面:
（1）.焊接過程一般都在高溫下進(jìn)行
由于加熱和冷卻的不均勻性，焊接時(shí)和焊接后焊道的縱向和橫向都要產(chǎn)生相當(dāng)大的局部應(yīng)力與收縮變形。因此除了在焊接工藝方面進(jìn)行優(yōu)化之外，在夾具的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)使夾具有較大的剛度，并盡量保持焊接結(jié)構(gòu)的裝配精度。夾緊系統(tǒng)應(yīng)能保持自鎖，并有足夠的裝配作業(yè)、焊接空間。焊接夾具與工件間應(yīng)保持良好接觸。在定位精度方面，焊接時(shí)定位裝夾精度的要求比機(jī)械加工低。有時(shí)需要夾具對工件給予反變形或者作剛性夾固，但沒有必要對所有的零件都作剛性夾固，以允許某些工件在某一方向有適量移動(dòng)，以防止內(nèi)應(yīng)力過大。
（2）、焊裝夾具定位面的形狀復(fù)雜，精度要求高，設(shè)計(jì)制造難度大
因?yàn)闆_壓件大多為空間曲面，這就要求夾具定位元件的工作表面必須與上相應(yīng)的定位表面保持一致，這樣才能在焊裝過程中保證的外形。因而定位件的定位表面大多是型面，而且其布置亦具有空間位置特點(diǎn)。在夾具中定位的表面往往是取各重要部位的斷面，因而焊裝夾具定位件的工作表面只有用仿形或數(shù)控設(shè)備加工，才能使其獲得準(zhǔn)確的形狀。另外，焊件一般是由許多個(gè)簡單零件組焊而成，而這些零件的裝配和點(diǎn)固在夾具體上又是按順序進(jìn)行的，因此，它們的定位和夾緊是一個(gè)個(gè)單獨(dú)進(jìn)行的。從這一方面分析，其裝夾系統(tǒng)要比單純加工零件的機(jī)械加工夾具復(fù)雜。
（3）、裝配調(diào)整工作量大
由于零件外形尺寸大，定位元件很難做成整體結(jié)構(gòu)，都是由一個(gè)個(gè)定位板構(gòu)成表面的空間形狀，這就是使得裝配時(shí)的調(diào)整工作量增大。焊裝夾具的定位尺寸是否正確，要以焊件脫離夾具后，即在無拘束條件下的檢驗(yàn)尺寸是否合格為依據(jù)。也就是說，焊接夾具的定位是由產(chǎn)品圖紙尺寸和相應(yīng)的焊接變形收縮量共同決定。這就必須經(jīng)過檢驗(yàn)時(shí)接樣件，多次反復(fù)精調(diào)夾具，使定位尺寸達(dá)到穩(wěn)定。
3.4焊裝夾具定位原則及結(jié)構(gòu)分析
3.4.1焊裝夾具定位原則
六點(diǎn)定位原理
工件在夾具中的定位問題，可以采用類似確定剛體在空間直角坐標(biāo)系中的位置加以分析。工件在沒有采取定位措施前，在空間中的位置是任意的，共有六個(gè)不確定度，見圖2-6：
沿X、Y、Z軸的任意移動(dòng)，稱為沿X、Y、Z的不確定度，用表示；
繞X、Y、Z軸的任意轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為繞X、Y、Z的不確定度，用表示；
根據(jù)工件在夾具中的加工精度和選擇定位元件的情況，通常把工件的定位分為以下幾種：
（1）完全定位 工件在夾具中若六個(gè)自由度均被限制，稱為完全定位。
（2）部分定位 工件在夾具中若六個(gè)自由度沒有被全部限制時(shí)，稱為部分定位。
（3）欠定位 工件在夾具中，若實(shí)際定位支撐點(diǎn)或?qū)嶋H限制的不定度個(gè)數(shù)少于工序加工要求應(yīng)該控制的不定度的個(gè)數(shù)時(shí)，工件的定位不足，稱為欠定位。 圖3.6 物體不定度
（4）重復(fù)定位（或稱為過定位） 工件在夾具中，若幾個(gè)定位支撐點(diǎn)限制同一個(gè)或幾個(gè)不定度時(shí)，稱為重復(fù)定位。
焊裝夾具定位原則
與其它夾具一樣，設(shè)計(jì)焊裝夾具亦應(yīng)遵循六點(diǎn)定位原理。但由于形狀復(fù)雜，大多是曲面結(jié)構(gòu)，剛性差，易變形，因而焊裝夾具在定位上有別于其它夾具， 焊裝夾具設(shè)計(jì)采用過定位原則。
因?yàn)榱慵话銥閺椥泽w，剛性差，易變形。尤其是當(dāng)零件尺寸較大時(shí)，剛性更差，這些零件在其自身重量作用下都難以保證其準(zhǔn)確的形狀，單純采用六點(diǎn)定位原則定位，無法保證其位置和形狀，因而需要采用工件表面或型面進(jìn)行定位的定位方式，即在焊點(diǎn)附近均需設(shè)置定位面，增加其剛性，其定位點(diǎn)的數(shù)量和位置會影響夾具的功能和焊件的質(zhì)量。焊裝夾具的六點(diǎn)定位原理加過定位原則是區(qū)別于其它夾具的最主要特點(diǎn)。
六點(diǎn)定位原理指限制六個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的不定度，在設(shè)計(jì)焊裝夾具時(shí)，常有兩種誤解：一是認(rèn)為六點(diǎn)定定位原理對薄板焊裝夾具不適用，二是看到薄板焊裝夾具上有過定位現(xiàn)象。產(chǎn)生這種誤解的原因是把限制六個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的不定度理解為限制六個(gè)方向的自由度，焊接夾具設(shè)計(jì)的宗旨是限制六個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的自由度，這種限制不僅依靠夾具的定位夾緊裝置，而且依靠制件之間的相互制約關(guān)系。只有正確認(rèn)識了薄板沖壓件焊裝生產(chǎn)的特點(diǎn)，同時(shí)又正確理解了六點(diǎn)定位原理，才能正確應(yīng)用這個(gè)原理。從定位原理看，支承對薄板來說是必不可少的，可以消除由于工件受夾緊力作用而引起的變形。過定位使接觸點(diǎn)不穩(wěn)定，產(chǎn)生裝配位置上的干涉，但在調(diào)整夾具時(shí)只要認(rèn)真修磨支承（定位）面，其過定位引起的不良后果是可以控制在允許范圍內(nèi)的。
圖3-1 工件定位圖
3.4.2 焊裝夾具結(jié)構(gòu)分析
在焊裝夾具中的定位元件與夾緊元件分工明確，定位件提供相應(yīng)的裝配基準(zhǔn)與被定位的零件的定位面相匹配。元件的設(shè)置僅僅提供了可靠定位的必須條件，而被定位的零件能否真正可靠的實(shí)現(xiàn)空間定位，往往要有夾緊元件的有力配合。但是，夾緊元件本身在夾緊操作中是運(yùn)動(dòng)的，其工作面并不是定位裝配基準(zhǔn)，所以定位元件與夾緊元件配合使用，組成定位夾緊元件。
圖3-2 夾緊裝配圖
3.4.3設(shè)計(jì)步驟
（1）在設(shè)計(jì)焊接夾具之前，應(yīng)首先了解生產(chǎn)綱領(lǐng)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征、工藝需要及生產(chǎn)線布置方式，作好充分的工藝調(diào)研，參照國內(nèi)外先進(jìn)的夾具結(jié)構(gòu)，并結(jié)合實(shí)際情況確定夾具總體方案。諸如是固定夾具還是隨行夾具，機(jī)械化、自動(dòng)化水平是高是低，幾種車型主要夾具是否混型共用等。
（2）根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及所需焊接設(shè)備型號、規(guī)格，確定定位及夾緊方式；同時(shí)根據(jù)沖壓件的工藝特點(diǎn)及后續(xù)裝配工藝的需要選擇合適的定位點(diǎn)及關(guān)鍵定位點(diǎn)。
（3）主體機(jī)構(gòu)確定后，便可確定輔助裝置。如水、電、氣回路，氣、液動(dòng)元件以及覆蓋件外部焊點(diǎn)所需保護(hù)銅板等。
（4）因焊接夾具總體結(jié)構(gòu)都很龐大，空間結(jié)構(gòu)及尺寸復(fù)雜，所以其設(shè)計(jì)應(yīng)采用坐標(biāo)法及模塊化設(shè)計(jì)的方法，以提高設(shè)計(jì)效率。
（5）在進(jìn)行夾具的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)化元件，或提高自身的通用化、系列化程度。
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第4章 夾具的主要設(shè)計(jì)流程及參數(shù)
4.1 目前焊接夾具的一般設(shè)計(jì)流程
建立零件總成裝配文件
調(diào)入總成圖零件文件
設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(zhǔn)備
結(jié)束
是
否
是
否
4.2夾具設(shè)計(jì)及使用說明
焊裝夾具設(shè)計(jì)屬于專用夾具設(shè)計(jì)的范疇，盡管各類焊接夾具的結(jié)構(gòu)形式、復(fù)雜程度和零件數(shù)量不同，但按功能來分，焊接夾具通常由工作零件、夾緊器、固定零件、輔助零件組成，如圖所示（圖4.1）
圖4.1
圖4.2材料表
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí)，需要更換零件加工時(shí)速度要求快。本夾具設(shè)計(jì)，用移動(dòng)夾緊的大平面定位三個(gè)自由度，定位兩個(gè)自由度，用定位塊定位最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。四周通過轉(zhuǎn)動(dòng)星形手柄實(shí)現(xiàn)夾緊。
(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(shù)要求，有時(shí)還直接確定焊接結(jié)構(gòu)的外形。工作部件主要有三類：
定位塊——定位型面：壓塊——夾緊定位面；定位銷——定位車身的孔，一般壓點(diǎn)的數(shù)量N ≤定位點(diǎn)的數(shù)量M，且壓塊與定位塊是一一對應(yīng)的。定位銷的安裝與車身零件上孔的位置是相適應(yīng)的。
(2)夾緊器：實(shí)現(xiàn)夾具的夾緊動(dòng)作，由手動(dòng)夾緊器驅(qū)動(dòng)，保證定位元件與薄板件緊密接觸，同時(shí)保證薄板件在焊接時(shí)位置不會應(yīng)焊接和裝配受力而發(fā)生變化。
(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(yàn)的基礎(chǔ)。這類零件通常做成標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，供設(shè)計(jì)者根據(jù)需要進(jìn)行合理選用，可以分為固定式、旋轉(zhuǎn)式兩種[10]。
(4)輔助零件：緊固連接或完成輔助功能的零件，通常是國標(biāo)件和按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件。
按各部分的名稱來分，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(zhǔn)銷等組成。
4.2.1裝焊方案
從焊接件產(chǎn)品圖中看出，序4、序3和序2的組件分別與序1進(jìn)行焊接。序1為主焊零件同時(shí)也是主體件，它的長度方向可用擋板定位，端面可采用擋銷。裝焊方案初擬為：
序4兩件與撐桿先在夾具上裝配、點(diǎn)固、取出焊接，然后在夾具上進(jìn)行序3組件與序6桿的裝配、完成三面焊。
裝焊夾具結(jié)構(gòu)
裝焊夾具采用夾具體，再在夾具體上裝上定位和夾緊序1撐桿的擋板、擋銷、螺旋夾緊器件，定位和夾緊、快撤式螺旋夾緊器件，定位和夾緊序3和序2支、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，構(gòu)成整個(gè)焊接夾具。
“焊接組合”裝焊夾具結(jié)構(gòu)見“撐桿焊接組合”裝焊夾具圖
4.2.2主要零件設(shè)計(jì)的說明
1、夾具體
綜合考慮了結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)型、標(biāo)準(zhǔn)化以及各種夾具體的優(yōu)缺點(diǎn)等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；考慮到定位的精確度，要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時(shí)配作；考慮到焊件小，夾具體的強(qiáng)度要求以及夾具體的結(jié)構(gòu)要求，沒有在夾具體上設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋。
2、壓板
考慮到定位錐頭銷釘需垂直取出焊件才能保證順利脫離焊件，在壓板上開了凹槽起到定位作用；考慮到快速并順利取出焊件，將壓板設(shè)計(jì)成可退式壓板。
3、插銷機(jī)構(gòu)主體
插銷機(jī)構(gòu)主體作為插銷的支座，考慮到發(fā)距離小，將兩個(gè)插銷的插銷機(jī)構(gòu)主體做成一體；并且為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)襯管兩件中心線的距離和平行度將在設(shè)計(jì)一體的插銷機(jī)構(gòu)主體的插銷孔時(shí)要求兩孔中心線的距離和平行度。
4、快撤式螺旋夾緊器件
同插銷機(jī)構(gòu)主體一樣，快撤式螺旋夾緊器件主體也做成一體并且要求兩孔中心線的距離。
快撤式螺旋夾緊器件工作過程：螺母套筒不直接固定在主體上，而是以它外圓上的L形槽沿著主體上的定位銷來回移動(dòng)；工件裝入后推動(dòng)手柄使螺母套筒連同螺栓快速接近工件；轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使定位銷進(jìn)入螺母套筒的圓周槽內(nèi)，螺母不能軸向移動(dòng)，再旋轉(zhuǎn)螺栓便可夾緊工件；卸下焊件時(shí)，只要稍松螺栓，再用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)螺母套筒使銷釘進(jìn)入螺母套筒外圓的直槽位置，便可快速撤回螺栓，取出焊件。
4.2.3裝配要求
(1)、擋銷裝配到夾具體上時(shí)，需要保證基面與夾具體橫向中心線垂直
?? （2）、定位和夾緊序1撐桿的擋板、螺旋夾緊器件裝配到夾具體上時(shí)，需要保證基面與夾具體橫向中心線平行；定位和夾緊序4發(fā)動(dòng)機(jī)襯管兩件的插銷機(jī)構(gòu)、快撤式螺旋夾緊器件裝配到夾具體上時(shí)，需要保證其中心線與夾具體橫向中心線垂直。
?? （3）、定位和夾緊序4發(fā)動(dòng)機(jī)襯管兩件的插銷機(jī)構(gòu)、快撤式螺旋夾緊器件的裝配，裝上螺釘，配做銷釘孔并由銷釘保證插銷機(jī)構(gòu)和快撤式螺旋夾緊器件右邊中心線與擋銷基面的距離和公差
?? （4）、定位和夾緊序3螺母M6和序2喇叭支座的組件的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)裝配時(shí)，裝上螺柱底座螺釘，配做銷釘孔并由銷釘保證螺旋夾緊機(jī)構(gòu)定位錐頭銷釘中心線與擋銷基面的距離和公差。
?? （5）、定位和夾緊序1撐桿的擋板、螺旋夾緊器件的裝配，裝上螺釘，配做銷釘孔并由銷釘保證擋板和螺旋夾緊器件右端面與擋銷基面的距離
?? （6）、裝上彈簧、壓板等其他零件，完成整個(gè)裝配。
4.2.4裝焊夾具使用說明
1、夾具的操作步驟
（1）、將序4按照“撐桿焊接組合”圖裝配到序1撐桿上，并將其放置于夾具體上，由擋銷、擋板將序1撐桿定位，由螺旋夾緊器夾緊序1撐桿；同時(shí)由插銷將序4發(fā)動(dòng)機(jī)襯管兩件定位，由快撤式螺旋夾緊器件將其夾緊。
（2）、點(diǎn)固焊后，松開快撤式螺旋夾緊器件，拔出插銷，取下進(jìn)行焊接
（3）、將焊件再放置于夾具體上，由擋銷、擋板將焊件定位，由螺旋夾緊器夾緊焊件；之后將組件放置焊件之上并由螺旋夾緊機(jī)構(gòu)上的錐頭銷釘和螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的壓板上的開的凹槽來定位由螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊
（4）、對組件與撐桿進(jìn)行三面焊，然后松開所有螺旋夾緊器，的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的壓板被彈簧彈起，其上的定位錐頭銷釘隨之脫離焊件，然后將壓板推出使一端脫離螺旋夾緊機(jī)構(gòu)螺柱，將壓板旋轉(zhuǎn)到焊件一邊，之后取出焊件。
2、夾具使用注意事項(xiàng)、保養(yǎng)及維護(hù)
（1）使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置；
（2）如果擋銷磨損超差，可以進(jìn)行打磨修復(fù)；如果擋板、插銷、定位錐頭銷磨損超差，可以重新組裝，錯(cuò)開磨損部位后繼續(xù)使用。
（3）使用后需要涂防繡油。
結(jié)束語
經(jīng)過幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻的體會到，設(shè)計(jì)一件產(chǎn)品很不容易。 “眼高手低”的問題在設(shè)計(jì)中暴露得一覽無余，但正是通過這樣的實(shí)踐經(jīng)歷，使我清醒地認(rèn)識到，干任何一項(xiàng)工作都是一件復(fù)雜的事情，不可能一下完成，我們必須一步一步、持之以恒、循序漸進(jìn)，逐步完善和提高。通過這幾個(gè)月的努力，我不僅溫習(xí)了很多知識，還開拓了自己的視野。
焊裝夾具設(shè)計(jì)，并不是單純的用軟件設(shè)計(jì)，它涉及到很多所學(xué)專業(yè)方面的知識，如機(jī)械制造工藝，機(jī)械材料，互換性測量技術(shù)等，另外還能涉及到成本控制等許多方面的內(nèi)容。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，也是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)的過程。在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常感到吃力，但是我并沒有因?yàn)檫@樣或那樣的困難而放棄，而是一點(diǎn)一點(diǎn)的學(xué)習(xí)，遇到困難，盡量自己想辦法獨(dú)立解決，直到實(shí)在解決不了再向?qū)熐笾Ｒ驗(yàn)樵O(shè)計(jì)本身就是在鍛煉我們自己研究和做事的能力，這樣的機(jī)會不多阿！面臨畢業(yè)，畢業(yè)設(shè)計(jì)就是我們由學(xué)生時(shí)代轉(zhuǎn)向社會的過渡臺。另外在設(shè)計(jì)夾具過成中仍有許多操作程序不是很清楚，以至于沒有一個(gè)清晰的思路來設(shè)計(jì)。雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中復(fù)習(xí)來所學(xué)的內(nèi)容，也學(xué)到了許多新的知識，但在這個(gè)設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)的過程中，我并不是因?qū)W到了許多新的知識而感到高興，而是因有許多問題不明白，不清楚而感到無知。夾具設(shè)計(jì)雖然不是一個(gè)專業(yè)，但它卻涵蓋幾個(gè)專業(yè)的知識，這就需要我在今后的夾具設(shè)計(jì)過程中不斷學(xué)習(xí)，不斷創(chuàng)新，不斷積累，這樣才能把夾具設(shè)計(jì)的更完美，更先進(jìn)，更具柔性。
焊裝夾具設(shè)計(jì)涉及的知識面很廣，不但要把軟件用得好，還要對機(jī)械有很深的掌握能力，機(jī)械知識不可缺少，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是我們進(jìn)行設(shè)計(jì)最大的絆腳石，因此我的夾具設(shè)計(jì)難免有錯(cuò)誤。我以后會努力學(xué)習(xí)不斷改進(jìn)，完善自己。
致 謝
大學(xué)的艱苦跋涉，幾個(gè)月的精心準(zhǔn)備，畢業(yè)論文終于到了劃句號的時(shí)候，心頭照例該如釋重負(fù)，但寫作過程中常常出現(xiàn)的輾轉(zhuǎn)反側(cè)和力不從心之感卻揮之不去。論文寫作的過程并不輕松，工作的壓力時(shí)時(shí)襲擾，知識的積累尚欠火候，于是，我只能一次次埋頭于圖書館中，一次次在深夜奮筆疾書。第一次花費(fèi)如此長的時(shí)間和如此多的精力，完成一篇具有一定學(xué)術(shù)價(jià)值的論文，其中的艱辛與困難難以訴說，但曲終幕落后留下的滋味，值得我一生慢慢品嘗。
敲完最后一個(gè)字符，重新從頭細(xì)細(xì)閱讀早已不陌生的文字，我感觸頗多。雖然其中沒有什么值得特別炫耀的成果，但對我而言，是寶貴的。它是無數(shù)教誨、關(guān)愛和幫助的結(jié)果。
我要感謝我的指導(dǎo)教師XX老師。老師雖身負(fù)教學(xué)、科研重任，仍抽出時(shí)間，不時(shí)召集我和同門以督責(zé)課業(yè)，從初稿到定稿，不厭其煩，一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他傳授給我方方面面的知識，拓寬了我的知識面，培養(yǎng)了我的功底，對論文的完成不無裨益。我還要感謝學(xué)院所有教過我的老師，是你們讓我成熟成長；感謝學(xué)院的各位工作人員，他細(xì)致的工作使我和同學(xué)們的學(xué)習(xí)和生活井然有序。
謹(jǐn)向我的父母和家人表示誠摯的謝意。他們是我生命中永遠(yuǎn)的依靠和支持，他們無微不至的關(guān)懷，是我前進(jìn)的動(dòng)力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒有他們就沒有我，我的點(diǎn)滴成就都來自他們。
讓我依依不舍的還有各位學(xué)友、同門和室友。在我需要幫助的時(shí)候他們伸出溫暖的雙手，鼎立襄助。能和他們相遇、相交、相知是人生的一大幸事。
本論文的完成遠(yuǎn)非終點(diǎn)，文中的不足和淺顯之處則是我新的征程上一個(gè)個(gè)新的起點(diǎn)。
我將繼續(xù)前行！
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