焊接夹具

2024-08-12

焊接夹具（精选十篇）

焊接夹具篇1

通常夹具设计部门接到车身夹具设计订单后, 根据汽车车身的数模和焊点, 再进行工序拆分, 分成前部装配总成、后部装配总成、左车身装配总成、右车身装配总成和底盘装配总成这几个部分。之后再对这几个部分进行拆分。直到拆分成几个小模块, 每个小模块包含完整功能的冲压板件, 这部分必须十分精确而且还要保证每个部分在安装时没有干扰到周围其他模块。

设计部门根据工序先后安排作业时间确定工期, 按照步骤的先后顺序, 设计人员进行设计, 每一个独立焊点夹具模块设计必须达到精度要求, 否则会影响整体的焊接效果。

根据拆分好的板材进行单独的设计, 在设计过程中, 每套夹具都有底板、夹具、电器系统组成, 底板是所有夹具安装及自身定位的地方。为了方便设计和检测, 还要在底板上确定基准孔和辅基准孔。底板下面有便于移动的万向车轮。汽车夹具设计就是设计部门根据厂商提供的数据模型进行设计的工作。

(一) 在夹具设计过程中应用的软件

在设计过程中会应用到一系列的三维设计软件, 和现在的大部分机械行业一样, 应用的软件有UG、Pro/e、MDT、AutoCAD等等。但在夹具设计软件设计行业中应用的最多的是MDT这种软件。

MDT这款软件全称是Mechanical Desktop, 其中还包含了AutoCAD软件。MDT软件的界面与AutoCAD的类似, 有些功能也有相同的部分, 但是MDT软件加载了很多的特殊的模块, 比如说三维标准件、计算功能等等比较新的功能, 对于企业进行设计的后续问题例如装箱搬运进行重量计算等问题的解决都有很好的帮助。这里面要特别说明的一项是MDT软件中零件造型、部件的功能对夹具设计很方便, 无论是零件组合、合并还是零件、部件之间的装配实用性和查找性很强, 不会再出现零件混乱或是不方便查找的问题出现。

(二) 简析汽车夹具设计的流程

在进行设计的时候, 把已经根据工序拆分好的车身数模焊接件找到, 利用UG、Pro/e等设计软件把数模以.igs等的格式导出, 再导入到MDT中。需要注意的是:

1. 夹具设计要避开焊点的位置, 夹具被定位的位置要让开焊点, 在没有焊点的地方安装固定。

这里面在设计的时候要注意在关键焊点的附近需要定位的位置上要放置关键点夹具, 这往往是所在组夹具设计的关键处, 这样可以减少焊接变形。

2. 在定位车身板材的时候, 是以车身上定位孔为定位基准的。

设计者要充分利用这些车身板材上的孔来做为自身夹具设计的孔基准来定位和支撑, 保证车身焊接过程中焊点的准确。

3. 设计出的夹具与车身接触的支撑定位块、支夹紧块, 它的尺寸形状基本上是固定的, 是呈L形或者是凸字形的。

只是在具体接触车身板材的地方根据车身板材的具体形状由车身切割线在MDT软件上进行三视图投影, 来画出支撑块和夹紧块的图。出图后, 在用数控机床进行加工, 加工出符合要求的定位支撑夹紧块。这样加工出来的零件的表面尺寸及形状和车身接触面的形状很吻合, 支撑夹紧块的形状直接影响车身外侧的加工质量, 是很关键的设计步骤。

4. 设计的夹具要求在夹具打开的状态下车身的板材能够

顺利的从夹具上取出, 这就需要夹具设计的过程中选择好合适的打开行程来确定气缸, 使得打开后的夹紧块和汽车车身板材边缘有20~30毫米的空间。

设计初步完成之后, 进行装配设计测试, 看各个方面是否合适, 例如气缸是否可以打开, 打开后能否取出工件, 作业高度是否符合人体工程学的要求满足人体 (下转第73页) (上接第140页) 工作习惯, 焊枪是否可以方便简洁的进行焊点作业。若无问题则可以进行控制气缸工作的电器气路设计。

(三) 现场安装

工人按照图纸进行装配、调试以及测试。一般企业都会采用三坐标测试, 确定实际夹具支撑块和定位销安装后的位置与数模中的位置和高度是否一致的。如若不一致可以用垫片进行微调, 使夹具与车身接触位置不影响车身质量。

(四) 焊接问题及检验

对于每套夹具进行试焊, 就是检验一下工作流程有无问题。包括时间节拍是否符合设计要求, 焊接出焊点的位置是否准确, 工件有无较大的焊接热变形。

如若出现问题进行反馈, 重新设计。

(五) 思考

设计中尽量选择标准件, 比如L形定位块可以根据不同作业高度进行标准化设计, 定位支撑块、夹紧块、气缸、支撑臂等制作成标准块, 省去制作设计加工的工时和加工费用。

设计部门和生产制造部门有效的配合, 加工过程中难免会有设计过程中想不到的问题, 若出现问题, 工人与设计者要及时沟通共同解决问题, 以免出现沟通不畅的情况。

在加工制造中我国机加工水平虽有较快发展, 但自动化作业以及制造精度上与发达国家有一些差距。工厂企业要努力引进先进技术, 学习新水平的知识, 缩小差距, 使汽车制造水平早日赶上发达国家。

摘要：汽车车身是由多个复杂薄板冲压件及其他辅助工件通过焊接等加工方法制造一个完整车身, 在这个过程中焊接夹具的辅助焊接过程是一个重要的步骤。文章对夹具设计进行简述分析。

关键词：汽车车身,焊接夹具,设计

参考文献

[1]赵丽, 刘旭波, 刘鸿章, 杨凯.汽车焊接夹具复合结构的设计与应用[J].焊接, 2006 (8) .

[2]徐礼锋.浅议汽车焊接夹具的结构设计[J].职业圈, 2007 (2) .

汽车焊接夹具设计规范化篇2

Auto Welding Jigs Design of Orientation standardization

Abstract: Discuss on auto welding jigs design of orientation from “N-2-1”principle of orientation、benchmark unite、structure of orientation. Especially for describing structure of orientation standardization, establish nonstandard of design into standardization, in order to shorten period of auto welding jigs design, reduce design cost.

Key words: Auto welding jigs, Benchmark，Orientation of design, Structure of standardization

1 前言

国内汽车行业近几年的快速增长，带动了国内汽车焊接夹具制造业的快速成长。基本每个新车型投产，均需要投入相应的焊接夹具。按目前市场情况看，从新车型开发到推进市场，要求周期短，进而对焊接夹具设计、制造、调试提出更高的要求。

汽车焊接夹具的功能是为了实现车身零件的正确装配，保证零件正确搭配和完成焊接。工程上通常从装配精度、缩短制造周期和可调整性等方面来评价汽车焊接夹具设计的优劣。定位是焊接夹具最基本的元素，也是设计过程主要考虑元素，定位设计规范化在很大程度上提高焊接夹具的性能，缩短周期，提高效益。

2 “N－2－1”定位原理

一般的物体定位按照六点定位原则，即可确定正确位置。对于车身柔性零件的定位，如果仅靠六点定位规则定位，将无法保证零件的正确位置和形状，因此，在汽车焊接夹具的设计中，经常有过定位的方式定位，即N大于3。“N－2－1”定位原理更加适合汽车焊接夹具设计，防止薄板变形，在汽车焊接夹具上已广泛应用。根据汽车零件的形状和考虑焊接夹具制造成本、焊接可操作性等考虑，夹具定位元件的数量N一般选取4－6。

3 定位基准统一

基准统一是机械加工工艺设计的基本思想之一，焊接夹具设计定位基准统一要求保证两点，第一、保证焊接夹具设计基准与车身设计基准、冲压基准、检测基准的统一；第二、保证焊接夹具设计基准在分总成、总成、车身焊接总成的各总成之间保持前后统一。基准统一保证了车身焊接精度，便于查找质量问题原因，提高管理水平。

4 定位结构规范化

汽车焊接夹具基本结构，见图1，包括：固定平台式底座；定位部件；紧固件连接；气动－杠杆复合夹紧；操作高度可调。

图1

4.1 固定平台式底座

固定平台式底座有2种，一种是Q235平板式，见上图1的固定平台。选用平板式的原则：夹具固定平台面积在1200×500以下的，一般选用平板式。另一种是焊接件式，见图2。选用该结构的原则：夹具固定平台面积在1200×500以上的，一般选用焊接件式。焊接件由基板、槽钢、垫板焊接而成，结构规范化。

图2

4.2定位部件：

定位部件是焊接夹具最基本单元，定位部件规范化设计是焊接夹具定位设计规范化重要方面。定位部件的结构一般由角支座

摘要：从“N－2－1”定位原理、基准统一、定位结构等各方面论述汽车焊接夹具定位设计贵规范化。重点描述定位结构规范化，制定非标设计设计规范，缩短汽车焊接夹具设计周期，降低设计成本。

Auto Welding Jigs Design of Orientation standardization

Key words: Auto welding jigs, Benchmark，Orientation of design, Structure of standardization

1 前言

汽车焊接夹具的功能是为了实现车身零件的正确装配，保证零件正确搭配和完成焊接，

工程上通常从装配精度、缩短制造周期和可调整性等方面来评价汽车焊接夹具设计的优劣。定位是焊接夹具最基本的元素，也是设计过程主要考虑元素，定位设计规范化在很大程度上提高焊接夹具的性能，缩短周期，提高效益。

2 “N－2－1”定位原理

3 定位基准统一

4 定位结构规范化

汽车焊接夹具基本结构，见图1，包括：固定平台式底座；定位部件；紧固件连接；气动－杠杆复合夹紧；操作高度可调。

图1

4.1 固定平台式底座

图2

4.2定位部件：

定位部件是焊接夹具最基本单元，定位部件规范化设计是焊接夹具定位设计规范化重要方面。定位部件的结构一般由角支座

、连接板、定位块、压块、压板、调整垫片、销、销支架、限位、气缸等零部件组成（见图3）。每个零部件可规范化，在设计时形成规范化设计。

图3

角支座：也称定位部件底座，焊接件，见图4。材料Q235钢，厚16mm，结构和装配尺寸可规范化，高度尺寸根据设计要求具体确定，按50mm递增减等级选用。

图4

连接板：连接作用，见图5，材料Q235钢，厚16mm。连接板功能是与角支座连接，安装气缸、定位块、压板、限位等，根据装配功能尺寸要求，图示气缸安装尺寸、角支座安装尺寸、定位块安装尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。

图5

定位块：定位零件作用，见图6，材料45号钢，厚16mm，热处理HRC38－43。根据装配功能尺寸要求，图示安装尺寸已规范化，型面定位尺寸根据设计要求具体选定确定。

图6

压块：夹紧零件作用，见图7，材料45号钢，厚16mm，热处理HRC38－43。根据装配功能尺寸要求，图示装配尺寸已规范化，型面定位尺寸根据设计要求具体选定确定。

图7

压板：气缸驱动压紧零件的连接机构，焊接件，见图8，材料Q235钢。根据装配功能尺寸要求，图示气缸、连接板的装配尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求确定。按经验设计法，两孔距离L等于气缸工作行程的一半，气缸张开角度位置最佳。

图8

调整垫片：通过增减垫片达到夹具微调目的，组合件，厚度有1mm、0.5mm，见图9，材料Q235钢。根据装配功能尺寸要求，图示尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。

图9

销：零件主定位作用，一般有圆销和菱形销，圆销起主定位，菱形销起副定位作用。见图10，材料45号钢，热处理HRC38－43，销径d为孔径D－0.05mm，有效长度优先采用L大于等于20，并且其工作表面应高于工件6－8mm。根据装配功能尺寸要求，图示尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。

图10

销支架：连接销作用，见图11，材料45号钢，热处理HRC38－43，与销配合安装。根据装配功能尺寸要求，图示与连接板装配、销配合尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。

图11

限位：限位作用，见图12，组合件，由凸凹件配合，材料45号钢，热处理HRC38－43。与连接板、压板连接方式使用沉头内六角螺栓，图示装配尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。

图12

气缸：外购件，在气动行业已形成标准化产品，根据行程和夹紧力设计需要选择。国内外厂家有德国的FESTO、日本的SMC、中国的江都永坚，可根据客户需要选择。

5 结束语

根据“N－2－1”定位原理和基准统一原则，建立汽车焊接夹具定位部件规范化设计库，科学进行汽车焊接夹具设计，可缩短设计周期，降低生产成本，为企业创造利润。

参考文献

林忠钦，汽车车身制造质量控制技术，北京，机械工业出版社，.1

焊接工艺分析在夹具设计中影响篇3

关键词：汽车夹具设计

中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（b）-0045-01

随着我国汽车工业和汽车制造技术的快速发展，为了占有一定的市场份额汽车的设计理念应该适应市场的需要，做出适当的调整。现在汽车的设计都考虑到客户的要求，具有一定的个性化，同时对于汽车车身焊接的质量也有很高的要求。要想达到要求汽车的焊接生产线必须完备。在汽车焊接的过程中使用焊接夹具是保证汽车焊接质量的主要措施，在我国汽车生产制造水平以及质量主要就是汽车车身的焊接质量，然而控制焊接质量的关键点就是焊装夹具的使用。焊接夹具的使用直接影响汽车工业生产效率和质量，更进一步就是影响汽车生产规模。目前，关于汽车车身的焊装夹具种类比较多，我们根据汽车的不同部位以及焊接的不同对象主要有：总成装焊夹具、总成装焊夹具、小型装焊夹具。根据焊接工作时夹具的位置可分为移动式装焊夹具和固定式装焊夹具[1]。

1 焊装夹具作用

在汽车的生产工艺中把车身冲压件在一定工艺设备中定位、定形并固定好组合成车身组件形成车体就是焊装夹具。在形成汽车车体的过程中采用的焊接方法就是装焊过程。焊接夹具也就是在汽车车身焊接过程中使用的夹具。在汽车的生产环节中，装配焊接这一环节对于汽车的生产质量影响不小，装配焊接的质量也影响汽车的生产效率和经济型。为了提高汽车企业的生产效率和经济效益，我们在汽车装配焊接的过程中采用焊接夹具，这样就可以很好的保证焊接的质量以及汽车装配的精准度，提高汽车生产的效率和汽车感观质量。综上所述，汽车车身焊接夹具的作用就是能够保证汽车焊接工艺顺利进行，提高生产效率和经济效益，减少焊工作业的强度，保证汽车装配的精准度，提高汽车生产的质量[2]。

2 对焊装夹具的基本要求

在汽车装配生产的过程中对于夹具也是有一定的要求：首先，依据汽车本身的设计和焊接工艺要求来看，夹具的形状、尺寸以及精度是否达到设计要求和技术要求，这是不可忽视的环节，在焊装夹具设计中首先考虑的问题。在进行装配时应该使装配的部件或者零件与汽车的设计图纸中的位置保持一致并且用夹具加紧，同时调整位置，保证装配部件的位置准确夹具夹紧，以免在焊接时出现部件产生变形或者移动。因此，这就对焊接夹具提出了更高的要求。为了保证汽车焊接工艺顺利进行，提高生产效率和经济效益，工人操作方便，减少焊工作业的强度，保证汽车装配的精准度，提高汽车生产的质量。因此，在进行夹具设计时应该设计结构相对应简单，有良好的可操作性，制作和维修相对比较容易，出现夹具部件损坏时更换比较方便，成本相对比较经济合理的夹具。但是焊装夹具必须符合施工技术要求。在进行夹具焊接时，夹具结构应开敞，这样焊接设备比较容易接近工作位置，这样降低了工人的劳动强度，提高了生产效率[3]。

3 焊装夹具发展过程及目前的现状

焊装夹具的发展主要经历了以下三个时期：手工操作时期、半自动化时期、自动化时期。随着我国汽车工业和汽车制造技术的快速发展，汽车的设计理念也随之发生了一定的变化，焊装夹具的发展也发生很大的变化，很多汽车生产企业采用自能化的焊接工艺焊装机器人，这一应用使焊接夹具步入了自动化发展时期。下面我就简单的介绍一下焊装夹具发展的三个时期。

（1）手工操作时期。

随着我国汽车工业水平的提高，在汽车的生产过程中已经逐渐的使用焊装夹具设备，但是由于技术原因，这一时期的焊装夹具比较简陋，主要是手工操作時期。

（2）半自动化时期。

随着汽车制造业的水平不断发展和技术的提高，对于汽车焊夹具的要求也是越来越高，这一时期的汽车生产数量也是极具的上升，为了提高汽车生产的效率，减少劳动力，很多汽车生产企业都在汽车焊接的车间采用半自动焊装夹具。

（3）自动化时期。

随着汽车制造技术和科技的发展，汽车生产企业也随之不断的增加，很多国外的汽车生产企业也来分享中国汽车市场这块蛋糕。客户对汽车的质量的要求越来越高，为了满足这种市场要求和在日益激烈的市场竞争中占有一席之地，汽车生产进入自动化阶段，因此汽车部件焊接也随之步入了自动化阶段。

4 焊接工艺分析在夹具设计中影响

在夹具设计的时候，需要重点考虑的一个问题就是焊点工艺分布，我们只有对焊接工艺进行仔细的研究才有可能设计出经济适用的焊接夹具，在汽车的生产工艺中把车身冲压件在一定工艺设备中定位、定形并固定好组合成车身组件形成车体就是焊装夹具。汽车车身焊接夹具的作用就是能够保证汽车焊接工艺顺利进行，提高生产效率和经济效益，减少焊工作业的强度，保证汽车装配的精准度，提高汽车生产的质量。由夹具的作用我们知道除了考虑焊点工艺分布还应该考虑焊接夹具的可操作性，因此在夹具设计过程中，用焊钳模拟在夹具平台上焊接过程，应当选用较为合适的焊钳电极。在保证接头强度和技术要求的前提下应尽可能减小搭边宽度，以减轻结构重量。为保证焊点质量，对焊点中心离边板最小尺寸要求。因此，我们在对夹具设计时，应该充分的考虑焊点工艺分布和焊接夹具的可操作性，由上述分析我们不难看出，焊接工艺分析在夹具设计中影响是很重要的，而夹具的自动化水平将很大程度上影响到焊接工艺，必须考虑焊接工艺来设计夹具，以能够保证焊接工艺能正常进行，装焊质量。减轻工人劳动强度，降低产品成本，提高劳动生产率[4]。

5 结语

在进行汽车焊接夹具的设计时，我们应该充分的考虑焊接工艺，因此焊接工艺在夹具的设计过程中起到了指导的作用，焊接工艺的确定是车身夹具设计的基础，在夹具设计生产时我们必须考虑的一个因素就是焊接工艺，在夹具设计的时候，需要重点考虑的一个问题就是焊点工艺分布，在进行夹具设计时应该设计结构相对应简单，有良好的可操作性，制作和维修相对比较容易，出现夹具部件损坏时更换比较方便，成本相对比较经济合理的夹具。合理的夹具设计能够保证焊接工艺的顺利进行，对焊接工艺的具体分析也能够找到夹具的设计理念，保证汽车焊接质量[5]。

参考文献

[1] 赵静，张俊华，李春植，等.汽车车身焊装生产线和焊装夹具简介[J].现代制造技术与装备，2007（1）.

[2] 熊晓萍.汽车车身焊接夹具运动机构浅析[J].现代制造工程，2005（1）：80-82.

[3] 杨握全.汽车装焊技术及夹具设计[M].北京：北京理工大学出版社，1996.

[4] 周志强，罗来军.汽车覆盖件焊装夹具设计参数库的开发[J].机械设计，2002（10）：26-29.

连杆焊接夹具的设计与应用篇4

焊接夹具是在焊接加工中用以准确地确定焊接时工件位置, 并将其牢固地夹紧, 方便操作工人对焊件进行焊接、保证焊件结构精度方面要求的工艺装备, 其在焊接加工中占有重要地位。

焊接夹具主要作用:通过对工件准确、可靠的定位和夹紧, 减轻甚至取消下料和划线工作, 减小制品的尺寸偏差, 有效防止和减轻焊接变形, 提高零件的精度和可换性。利用夹具机构代替手工装配对零件部位进行定位、夹紧及与变位机械配合实现工件翻转等繁重的工作, 改善了工人的劳动条件。焊接夹具可使工件处于较好的施焊方位, 有利于焊缝的成型, 从而减少工艺缺陷, 提高焊接速度等。在焊接生产中, 真正用于焊接所需要的工时较少, 用于备料、装配及其他辅助工作的时间约占全部加工工时的2/3以上, 这些辅助时间严重制约着焊接生产效率的提高。为此, 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。

2 夹具设计任务

图1中工件为一电动病床中升降传动机构中的连杆, 由一根两端制有圆的60 mm×30 mm×1.5 mm的矩形管与两段长105 mm、外径32×4的无缝钢管组成, 矩形管材料Q195, 无缝钢管材料Q235, 连杆焊接组合的总体尺寸是495 mm×105 mm×32 mm。通过CO2气体保护焊焊接而成;生产批量≥30 000件, 为大批量生产。

零件重点技术要求如下:

(1) 该工件在产品中为四件一组对称使用, 所以对两轴中心距及平行度有较高的要求。同时由于是大批量生产, 对工件的互换性也有着较高的要求。

(2) 为降低加工成本, 提高生产效率, 矩形管件的圆弧部分采用冲切的方式加工。由于冲切圆弧加工精度较低, 工件精度主要由焊接来保证, 这给后续焊装带来了较高的要求。

(3) 零件的焊接工艺为位于矩形管两端的全周焊接, 所以焊接时的局部高温对矩形管整体的水平方向变形较小, 同时由于无缝管较短, 无缝管轴线的变形对工件精度产生的影响也不大。但是由于前道矩形管冲切工序中, 为了便于焊装, 管的长度公差为负值, 所以焊接时在462尺寸方向上存在较大的收缩变形, 且这种变形势必会引起两无缝管的轴线出现偏移, 如果不进行有效的控制, 势必会严重影响产品质量。故而在设计工件定位时, 保证无缝管定位的可靠和刚性为首要关键。

(4) 由于焊接工作位于工件两端, 加之工件外形尺寸较小, 施焊空间不大, 所以在设计夹具时, 还要考虑留出较大的施焊空间。

(5) 夹具设计的同时必须要考虑工件装卸的便利, 只有装卸方便快捷, 才能缩短焊接辅助时间, 提高焊接效率。

3 夹具设计

3.1 定位方案

综上所述, 为了保证无缝管定位的准确和刚性, 并为工件焊接留出较大的施焊空间, 如图2所示, 本设计方案采用两组固定定位锥头和活动定位锥头, 通过对两无缝管内径压紧定心的定位形式, 来保证两无缝管轴线准确和可靠的定位。矩形管下平面通过垫块进行定位。

3.2 零件设计

(1) 底板:为保证夹具有足够的刚度与强度, 防止产生变形, 底板选用规格700 mm×120 mm×40 mm, 材料Q235;考虑到定位的精确度, 底板经调质处理, 上下平面用平面磨床加工, 表面粗糙度为Ra1.6, 其余Ra3.2;U型座的销孔在装配时配作。考虑到焊件小, 夹具体强度足够, 所以没有在夹具体上设计加强筋。

(2) U型座:考虑到U型座在整个夹具中有极高的精度要求, U型座选用规格240 mm×125 mm×70 mm, 材料Q235;零件外形采用NC加工, 定位面及孔表面粗糙度Ra1.6, 其余为Ra6.3;两孔同轴。考虑到整个零件贴近焊接工作区, 为防止焊接时飞溅, 零件需进行表面氧化处理。

(3) 衬套:考虑到衬套的自润滑性, 采用球墨铸铁制成, 表面粗糙度Ra1.6。

(4) 固定、活动定位锥头:考虑到夹具中锥端定位头在定位时定位面为锥度表面, 其所承受工作应力较大, 定位锥头材料采用T10A, 表面淬火处理 (HRC55~60) , 硬化层深度1.5 mm以上, 并进行表面镀硬铬处理。活动定位锥头尾部制有内螺纹, 方便与压紧装置连接。

(5) 垫块:采用Q235材料制成, 定位面与安装面表面粗糙度Ra1.6, 其余Ra3.2。

固定定位锥头与U型座采用H7/K6的过渡配合精密定位, 活动定位锥头与衬套采用H7/g6的间隙配合, 衬套与U型座采用H7/P6的过盈配合。U型座、垫块通过螺钉固定在底板上, 并用圆柱销定位。

所有零件上的尖角与毛刺皆通过导角去除, 防止工人使用时划伤身体。非工作表面涂防火防锈型聚胺脂漆, 以防止夹具锈蚀。

3.3 支撑机构与夹紧器

采用两个锥度定位圆管, 定心机构除了起到圆管件夹紧的作用外还起到了定位作用, 同时也最大限度地为焊装提供了施焊空间。

夹紧器采用气动夹紧, 用三个气缸控制三个夹紧器, 分别作用于两个活动定位锥头和矩形方管中间, 将焊接件牢牢地夹紧固定在夹具上。由于圆管两端夹紧头采用锥形结构, 既保证了焊接操作的空间, 又能有效防止焊接时的形变。

采用锥度定心, 在焊接完成后松开夹紧器, 工件就能很容易地被取出, 这大大提高了工作效率, 降低了工人的劳动强度。

3.4 夹具的装配要求

(1) 为了便于装配时的测量与调整, 根据夹具的特点, 需制作两根样棒, 样棒根据衬套内孔与固定定位锥头安装孔尺寸, 通过外圆磨制而成。样棒与衬套内孔、固定锥头安装孔配合采用H7/g6的间隙配合, 表面粗糙度Ra1.6, 直线度0.01 mm。

(2) 装配时先将衬套分别装入U型座中。

(3) 分别将U型座装配到底板上时, 插入之前制作好的样棒, 检查两孔轴线与底板平面垂直度, 并进行调试, 将垂直度控制在0.05 mm范围内。同时调整两U型座相对水平距离, 即两孔中心距离462 mm, 调整径向公差为产品图上公差+0.15 mm的一半;调整时先用螺钉紧固一侧, 再调整另一侧。调试完成后, 配作销钉孔, 装入圆柱销进行定位。

(4) 装入固定锥头和垫块。

(5) 装入活动锥头, 连接上夹紧器, 注意在气缸夹紧点处必须预留5~8 mm运动间隙, 防止运动到端点而无法夹紧工件。

3.5 夹具特点

根据产品的特点, 夹具被设计成长矩形, 体积小巧, 可安装在水平旋转的变位台上, 焊接时工人焊完一侧, 水平转动夹具180°, 即可焊接另一侧, 方便快捷, 大大降低了劳动强度。

4 使用结果

经现场加工实测, 使用该夹具生产的工件, 焊接精度满足图纸要求, 同时工件的互换性达100%;该夹具装夹时间约为12 s/件, 焊装时间约为60 s/件, 整个焊接加工过程耗时72 s/件, 具有较高的生产效率。

5 结语

本课题中开发的连杆类工件的焊接夹具, 能够使连杆两轴线获得准确的位置和可靠的夹紧, 由于夹紧器采用气动夹紧, 操作方便, 定位夹紧迅速, 有效控制了焊接变形及互换性差的缺陷, 生产出的产品质量稳定合格、符合使用要求。

摘要：介绍了焊接连杆类零件的焊接夹具设计, 分析了该夹具的定位方案、设计要求和使用加工效果。

关键词：焊接夹具,锥端定心,连杆

参考文献

[1]增渊兴一.焊接结构分析[M].张伟昌, 译.北京:机械工业出版社, 1985.

[2]王政.焊接工装夹具及变位机械---性能、设计、选用[M].北京:机械工业出版社, 2010.

焊接夹具篇5

激光加工技术作为先进制造技术之一，在工业发达国家的汽车工业应用中已越来越广泛，激光切割和激光焊接逐渐成为标准的加工工艺。三维激光切割技术可以取代冲压工艺中的冲孔模和修边模，不仅节省了大量的设计制造成本，而且缩短了新车型的开发周期；激光焊接技术应用于白车身焊接，大大提高了车身的强度和刚度，增加了车身的安全性，而且有利于车身的轻量化。本文对白车身切割焊

第一文库网接柔性生产线和焊接柔性夹具进行了初步设计。激光光束入射角对焊接质量的影响作为车身焊接中的难点问题之一，本文就该问题进行了重点研究。

首先，对白车身切割焊接生产线和柔性焊接夹具进行了研究。分析了车门结构和基于激光焊接的工艺；基于柔性化和安全性的考虑，对生产线总体布局进行了设计；按照技术上先进、经济上合理、生产上适用的原则，对该生产线主要设备进行了选型和设计；基于标准化、模块化的设计思想，设计和试制了车身激光焊接柔性夹具。

其次，论述了激光焊接原理和激光焊接技术在汽车制造中的应用，对车身常用板材一镀锌板的几种焊接方法进行了比较，即激光焊接、弧焊、电阻点焊；总结分析了镀锌板激光焊接的难点和影响焊接质量的主要因素；提出了提高焊接质量的方法，包括：工艺措施法、优化参数和焊接过程法、在线检测控制法。

最后，针对激光光束入射角对镀锌板焊接质量的影响进行了深入的研究，通过正交试验选取光束垂直入射焊接时较佳的工艺参数，在该参数下，改变光束入射角，进行焊接试验，对试验结果做了大量的焊后检测分析，包括焊缝表面形貌、焊缝截面、拉剪试验、硬度、金相等。通过试验数据的处理和分析，得出了入射角变化对镀锌板焊接质量的影响规律和该实验条件下临界入射角。为激光焊接在车身上的应用奠定了基础。关键词：白车身；生产线；柔性夹具；入射角；工艺；质量

硕士学位论文

Abstract

Laserprocessing

hasbeentechnology，appliedmoreasoneoftbeadvancedonmanufacturingindustryoftechnologies，

industrialandmorewidelytheautodeVelopedcountries，lasercuttingandweldinggraduallybecomethe

canstandardprocess．Three－dimensionallasercuttingtechnologywhichreplace

punchdieandtrimmingdieinthestampingprocess，cannotonlyreducethecostofdiedesignandmanufacture，butalsogfeat】yshonenthedesigncycleoflaserweldingtechnologywhichwelding，cannotcananewcar；beappliedinbody．in―white（BIW）assemblyonIyinlproVethestrength，stif．fhessandsecurityofthebody，butalsoreducetheconsunlptionofbodymaterialandweight，theBIWlasercuttingandweldingproductionlineandnexibilityfixturehavebeeninitialdesignedinthispaper．Theeffbctoflaserbeam

aincidentangleonga】vanizedsheetweldingperformanceis

Firstly，thedi侬cultproblem，whichhasbeenmainlyresearched．andweldingproductionlineandnexibility行xtureBIWlasercuttinghaVebeenresearched．ThestructureandprocessofthedoorhaveBasedonbeenanalyzed．oftheconsiderationofnexibleandsafety，the

tooveralllayoutBIWisdesigned．Accordingprincipleofmoderntechniques，economy，andproduction

onpractice，selectinganddesigningthemainequipments．Basethedesigeideaof

standardizationandmodularization，theBIWflexiblelaserwelding6xtureofBIWwasdesignedandtrial?produced．

Secondly，theprincipleoflaserweldinganditsapplicationinareautoaremanufacturediscussed．SeVeralweldingmethodsofgalvanizedsteelsheetcompared，thatincludelaserwelding，arcwelding，resistancespotwelding．Thedif拜cultpointofgalVanizedsheetlaserweldingandmaininfluencingf．actorsofweldingperformanceareanalyzed．ThemethodsofimproVingwelding

measure，optimizeperf．0rmanceareproposed，includingchangeprocedureparameterandweldingprocess，

on―linedetectioncontrols．

Finally，theeff．ectsoflaserbeamincidentangleongalvanizedsheetweldingperfIormancehaVebeenintensiVestudy．Therelativelyidealprocessparametersisobtainedbyorthogonaltest．Thengalvanized

onsheetweldingexperimentunderdifferentincidentangleswerecarriedoutbasedtherelativelyidealparametersof

焊接夹具对产品质量的影响篇6

针对沈飞物流装备公司产品多品种, 小批量, 结构多是平面立体、曲面立体较少, 而且产品结构比较复杂的情况, 不适于使用机械化、自动化程度较高的焊接焊接辅助装置以及专用焊接夹具, 以使用通用的、适应性强的夹具为主。如带T型槽的装配焊接平台, 为焊接加工提供了灵活的装卡定位装置。

2 产品结构要求与保证措施

2.1 焊接变形对产品质量的影响及产生机理

绝大多数焊接方法都采用局部加热, 故不可避免地将产生内应力和变形。焊接残余应力与变形不但可能引起工艺缺陷, 而且在一定条件下将影响结构的承载能力 (如强度、刚度和受压稳定性) 、加工精度、尺寸稳定性。

产品常用钢材是低碳钢, 其屈服极限σS从室温到500℃时为一常量, 而500℃至600℃直线下降到零, 并在加热温度达到200℃时, 压应力即可达到σS。现以低碳钢为例。

焊接热膨胀必然要受到周围冷金属的限制, 并且为了保证尺寸精度, 往往要进行刚性固定, 所以焊接常在拘束条件下进行。焊接时, 在焊缝上最高温度可高达材料的沸点, 而离开热源温度急剧下降至室温。

加热时, 由于材料有抵抗塑性变形的能力 (屈服强度) , 金属内部产生压缩变形, 受到压应力, 随温度上升, 压应力达到材料的屈服极限σS, 内部变形率大于金属屈服时的变形率, 即|εe-εT|>εS, 而产生压缩塑性变形。而焊缝金属及其附近高温区 (T>600℃) , 压应力为零, 故内部变形全部为压缩塑性变形。

式中, εp—压缩塑性变形率;εe—外部变形率;εT—自由变形率;εS—金属屈服时的变形率。

冷却时, 材料的屈服强度上升, 阻止高温金属收缩而产生拉应力, 但由于已产生压缩塑性变形, 在拘束条件下, 内部变形率大于金属屈服时的变形率, 而要继续收缩, 而产生拉抻塑性变形, 拉应力为σS。同时, 随着高温区热量的传导, 部分母材金属屈服, 压缩塑性变形区有所扩大, 随温度下降, 拉抻塑性变形区也有所扩大。最终在焊接结构中形成焊接接头受到拉应力的新的应力平衡系统, 即焊接残余应力。

若不加拘束, 内部压缩塑性变形将转变成外部外形, 拉应力减小, 但产品质量无法保证。所以, 在拘束条件下焊接时, 宜选择合适焊接顺序、方向、方法、规范, 或边焊边锤击、辗压焊缝, 使其延展, 从而降低内应力等措施。

2.2 回转库

在回转库的框架生产过程中, 由于库体较高, “侧臂”、“链轨”需拼焊而成, 此时长度与厚度之比比较大, 变形倾向大。焊接时, 采用T型槽螺栓与压板刚性固定;焊接方法采用CO2焊, 利用其电弧热量集中, 穿透力强, 熔深大的特点, 减小接头间隙, 进一步减少熔敷金属量, 从而焊缝尺寸小, 热影响区小, 焊接应力也减小;同时采用反变形法, 预防变形。通过以上工艺措施, 焊接变形得到了有效控制, 保证了平面度和直线度要求。

回转库结构要求“框架”的“竖梁”相对中心线对称度误差小于0.3mm, “链轨”相对“框架”中心线对称度误差小于0.3mm, “链轨”与“框架”平行度误差小于0.5mm。焊时, 先在平台上定位工艺装备“回转库定位销座”, 再以“定位销”的轴线为中心线, 固定定位轮廓的弯板, 再用高度尺比较“链轨”的高度差, 同时刚性固定, 焊接顺序采用从里向外、从上向下、对称焊, 尽量使焊缝能自由收缩, 减少了“链轨”因受焊接应力而向下的位移, 便于取下销轴。

由于采用了定位设施, 减少了测量时间, 减轻了装配时的劳动强度, 保证了产品质量, 生产效率也由日产4个框架提高到8个。

2.3 高架库

在“单侧牛腿片架”施工过程中, 虽经刚性固定, 而且焊接顺序采用从中间向两边隔排、对称焊。但由于焊缝多且分布在一侧, 过分集中;焊时采用手工电弧焊 (作业区超过CO2焊操作范围) , 线能量大, 热量输入大。焊后产生了较大的挠曲变形, 形成了一曲线, 弧顶最高达到8mm。

为矫正变形, 先采用了机械矫正法, 首先中间支撑, 用φ4mm的钢丝拧成多股在两侧拉紧至相反方向产生少量变形, 维持1小时, 以延展焊缝及周围压缩塑性变形区的金属。但卸载后发现, 由于焊缝多且密、结构刚度大、支撑点少, 施加力使结构达不到其屈服极限, 弯曲程度消除不够理想。然后采用了局部加热矫正法, 先在平台上用压板将“片架”强制压平, 再辅以在变形的相反面上堆焊之形焊道, 用新产生的焊接变形去抵消原有变形, 经充分冷却后卸载, 发现变形基本消除。

2.4 箱形件

对于工具车、工具柜、文件柜、更衣柜等产品, 都属薄板结构, 有的是螺接结构, 有的是焊接结构。焊接过程中极易因焊接热输入在薄板中产生的压应力超过其屈服强度, 而产生压缩塑性变形, 使薄板失稳产生波浪变形, 影响外观质量。因此, 在施工过程中采用了窄间隙、断续焊、选择热量集中的CO2焊, 并自制了小型夹边工具及控制轮廓尺寸的内部支撑、外部夹紧装置, 以及选购焊接用夹钳等焊前固定、校形的工艺措施。使焊缝尺寸小, 热量分散, 这样残余应力小, 变形也小, 产品质量得到保证。

3 结论

浅谈汽车钣金焊接夹具设计要素篇7

1 定位基准

根据焊件图纸规定的基准设计焊接夹具定位基准,如果是单道工序保证焊接夹具定位基准与焊件图纸定位基准一致即可。如果是多道工序,尽量保证多道工序采用同一定位基准,以减少因不同工序的定位基准不同而引起的定位偏差。焊接夹具定位优先采用圆孔定位,然后是面定位,迫不得已才能采取边定位。

焊接夹具需要保证焊件6个自由度受到约束,不可过度约束,特殊情况下允许不饱和约束。焊接夹具定位基准的主基准与图纸要求一致,如焊件主基准是圆孔,焊接夹具则采用菱形销为主定位基准,数量一般为1~2个,尽量采取对角分布,辅助定位基准根据焊件具体情况可以是圆柱销、椭圆销或定位面。材质采用耐磨材料如CR12MOV加热处理48~52HRC。如果焊件主基准为面,焊接夹具则采用S定位块为主基准,数量为3个以上,材质采用耐磨材料如CR12MOV加热处理48~52HRC。以上定位基准的制作需要满足高精度要求,同时生产过程中存在磨损,因此为保证生产持续性需要保证定位基准的一致性和制定基准使用寿命,根据焊件材质和结构不同,定位基准在焊接8 000~10 000PSC后需要更换定位基准。以上措施可以有效减小焊件成品的尺寸偏差,提高焊件成品的尺寸精度。从而保证高的合格率,提高经济效益。

2 焊接变形

焊接时温度高冷却后焊接会因热胀冷缩和焊件的应力释放而有不同程度的变形,这就要求在焊接夹具设计时需要把焊接变形的因素考虑在内。实际生产中引起焊接变形的因素众多,人员、机器、原料、方法、环境的任一变化都有可能引起严重的焊接变形,尤其对于长条形、壁薄零件的焊接变形更大。本文从焊接夹具设计入手讨论如何减小焊接变形度。焊接夹具除以主定位基准、副定位基准保证焊件尺寸精度外,对于长条形和薄壁形焊件,在容易变形位置需增加夹持装置以保证焊件变形量在可控范围。通常增加夹持装置的位置为焊件的面,设计焊接夹具时需设计为在正负公差范围内可微调结构,一般用1~2毫米不等厚度的特定形状的铜片或铝片进行调节,以保证焊接调试时调试焊接夹具方便高效。

3 焊缝质量

焊缝质量是焊件质量的关键,焊缝质量的评价因素包含焊缝位置、焊缝长度、焊缝熔深等技术要求。影响焊缝质量的因素众多,实际生产中人员、机器、原料、方法、环境任一要素的波动都可能引起焊接质量的波动,从而造成产品合格率低下,不能满足生产需求。本文从焊接夹具的角度入手讨论焊接夹具对焊接质量的影响。为保证焊接满足焊件图纸关于焊缝位置、焊缝长度、焊缝熔深等技术要求,设计焊接夹具时需要把焊枪位置、焊枪大小和长度、焊接夹具旋转角度等因素考虑在内。首先,要保证焊枪位置能满足焊缝位置的要求,如有部分焊缝位置焊枪无法进入焊接,优先考虑增加焊接夹具复杂程度能否满足要求,再考虑增加焊接夹具数量能否满足要求,以上两种措施如都不可行则考虑手工补焊该焊缝。其次,需要考虑焊枪大小和长度,焊接夹具上需预留焊枪直径大小和长度能够顺利穿过的孔,以保证焊接顺利进行。最后,还需要考虑焊接夹具的旋转角度,一般机器人焊接可以任意旋转角度,如果需要焊接夹具旋转360度以内,一般焊接夹具都能做到。如果需要焊接夹具旋转360度以上,为避免汽缸气管打结,汽缸气管接头需采取可以旋转的接头。设计焊接夹具时采取以上措施,可以有效保证焊缝位置、焊缝长度和焊缝熔深达到焊件图纸要求,保证焊件具有高合格率,从而提高经济效益。

4 互换性

焊接夹具属于非标装置,尽管焊接产品不同,焊接夹具也会有所不同,但同一类型的夹具尽量做到结构的模块化、标准化,以减轻制作焊接夹具的工作量和保证焊接夹具维护工作的高效率。例如:焊接夹具安装孔径和距离一致,气管直径大小一致,气管接头大小一致,汽缸规格一致及夹具微调垫块一致,保证以上所述一致性就能保证焊接夹具设计和维护的互相性,从而大大提高生产效率,保证经济效益。

5 经济性

焊接夹具属于非标设备,根据焊件尺寸精度和结构的不同,焊接夹具设计的精度和结构也是不一样的。合理的焊接夹具设计不仅能满足焊件质量和焊接效率的要求,而且也满足焊接夹具制作的经济性要求,具体从材料和加工性两方面考虑。定位销、定位面及保证尺寸的夹持面需要选择耐磨材料和热处理,其他结构部分可选取A3或45#加表面处理的方式。同时,所有部件还需考虑可加工性及加工的经济性。在满足焊接夹具技术要求的前提下,最大程度地减少材料成本支出和加工成本消耗。

汽车防撞梁焊接夹具的结构设计篇8

随着汽车产业的高速发展和汽车行业内的激烈竞争,新车型不断出现,汽车新产品的开发和制造周期越来越短,而汽车的安全性也成为消费者和汽车制造企业越来越关心的问题。汽车保险杠与加强横梁(防撞梁)作为吸收和缓和外界冲击力的车身构件,在低速碰撞事故中,对于保护车身以及车身附件可以起到一定的作用,能够避免外部事物对车辆造成较大的冲击,保护内部乘员作用。

我国汽车产业在最近几年飞速发展,已成为全世界最大的汽车消费国,但我国汽车制造工艺水平,特别是焊装夹具制造水平显得越来越不适应这种高速发展的要求。在中国众多汽车生产厂家中,通常是采用专用焊接工装夹具,随着目前汽车小批量生产、个性化的发展趋势,此类工装夹具设计周期长和适用范围小及重复使用率低的缺点就暴露了出来,严重制约了我国汽车制造业发展。然而,在世界先进国家的汽车制造业对广泛使用的焊接工装夹具已经标准化、系列化,在设计应用时进行合理选用即可。在国内,焊接夹具的开发设计更是一个薄弱环节,在现有引进的车型中,焊接夹具几乎全部依靠进口,焊接夹具开发的滞后状态严重地影响了我国汽车工业的进一步发展。

2 防撞梁定位原理

夹具设计中最重要的部分就是定位元件的设计,大多采用的是六点定位原理,但对于薄板冲压件,被装焊的零部件大多数是成型的板材和型材,未组焊前刚度小、易变型,因此夹具除了具备约束零件刚性运动的基本功能外,还应该能够抑制超出使用要求的工件形变。近些年来,国内外学者在薄板焊接工装夹具结构设计过程中开展大量研究工作,提出了一种薄板冲压件焊接工装夹具的设计理论和方法,即N-2-1理论,它与广泛应用的3-2-1原理相比更适用于薄板件的定位,其定位原理为:

(1)第一基准面上所需的定位点数为N(N≥3),对于绝大部分薄板件加工过程,最主要的问题是薄板件法线方向的变形,在此过程中薄板自重所引起的变形也是不容忽视的。由实践数据可得,对一块长宽各400mm、厚1mm的薄板,用3-2-1原理进行定位,在其自重作用下就能产生1~3mm的变形量,因此对于薄板零部件,最合理的夹具焊接系统是要求其第一基准面上存在多于三个定位点去限制这定位法线方向的零件变形;

(2)第二、第三基准面所需的定位点分别为2个和1个,在第二、第三基准面上分别需要2个和1个定位点去限制焊接零部件的刚体运动。由实践数据可知,第二基准面上的两个定位点应布置在薄板件较长的边上,这是因为当两个定位点间距大时零件焊接过程中更加稳定,同时还可以更好地弥补零件表面或定位元件的安装误差。汽车防撞梁定位结构如图1所示。

3 防撞梁支撑结构设计

根据防撞梁部件特点及焊接功能要求,提出采用具有自锁功能的四杆机构以实现其摆角和定位精度要求,支撑结构如图2所示。该支撑结构零部件主要由工作部件、固定部件、辅助部件和动力源器件组成,其功能如下:

工作部件:一般是与防撞梁直接接触的零件,它是夹具的核心零件。经工作部件的定位可保证被焊接件焊接过程中位姿,从而保证焊接技术要求,工作部件一般有:定位块(定位座)、定位销、压块等。其定位方法是定位块一般通过定位平面进行定位,定位销通过销孔定位,一般压点的数量N≤定位点数量M,并且压块与定位块是一一对应的。

固定部件:用以承装工作零件和夹紧器或使夹具安装固定在工作台上,是夹具安装和检验的基础。这类部件已标准化,设计者进行合理选配即可。

辅助部件:紧固连接或完成辅助功能的零件,通常是国标件和按照行业标准设计,以企业标准件。

动力源器件:它能实现夹具的夹紧动作,由气缸、液压缸或手动夹紧装置驱动,保证定位元件与薄板件的紧密接触,同时保证薄板件在焊接过程中,焊接位置不会因焊接和装配受力而发生变化。根据零件断面结构可分为一节旋转销式,两节旋转销式和手动四连杆式三种。

4防撞梁焊接夹持结构设计

防撞梁总成由支撑梁、支撑连接件、支撑座和加强板组成。在焊接过程中,由于支撑梁同支撑连接件完全通过焊接连接,因此焊接精度及焊接后板材回弹量具有严格要求,为了满足焊接要求,本文提出采用过定位变角度四杆夹持机构,该结构能够实现平面距离微调整,从而保证防撞梁总成焊接精度同时满足系列化、批量化生产要求,其焊接夹持结构如图3所示。根据焊接工艺要求及生产节拍要求,焊接夹持结构采用液压传动。根据液压传动设计要求其摇臂摆角设计是其关键所在,由其设计要求可知,摇臂摆角运动空间90°≤α≤115°,由此阈值对其执行部件进行设计,原理如图4所示。

5 防撞梁模拟仿真分析

5.1 焊接夹持定位部件有限元分析

防撞梁焊接夹具受其工作条件和环境影响,需对其高频多冲击定位零部件-焊接夹持定位部件进行强度和刚度校核,以便从设计的角度避免失效。本文提出通过有限单元法对其进行校核,其验证分析过程由预处理,解方程组和后处理组成。其预处理主要包括:(1)建立求解域并将之离散成有限单元,即将问题分解成节点和单元;(2)假设代表单元物理行为的形函数(近似连续函数);(3)建立单元刚度矩阵,对单元建立方程;(4)将单元组合成整体的问题,构造总体刚度矩阵;(5)施加边界条件,初值条件和负荷;解方程过程主要目的是获取各节点的位移量或热传递问题中不同节点的温度值;后处理过程是现实求解结果的信息化显示并预测其发展趋势与分布。其分析过程及结果,如图5~图7所示。

由分析结果可知,其应力区域集中在定位孔及连接孔位置,对应力集中区域采用倒圆角和热处理方法改善局部区域性能提高抗疲劳能力。

5.2 支撑结构运动仿真分析

针对防撞梁焊接总成要求,本文提出采用运动模拟分析方法对其支撑结构进行分析,目的在于验证所涉及机构是否存在干涉问题及对其总成运动轨迹进行检测,最终实现支撑结构的优化设计。其整体运动仿真分析流程如图8所示。

由其检测流程,可得运动仿真检测结果,如图9所示。

6 结论

(1)提出了一种具有自锁功能的四杆机构以实现其摆角和定位精度要求,解决了焊接过程中连杆振动问题,通过运动仿真分析对其支撑结构功能要求模拟验证,确定了其传动机构的可行性。

(2)提出了一种过定位变角度四杆夹持机构,该结构能够实现平面距离微调整,从而在保证防撞梁总成焊接精度的同时满足系列化、批量化生产要求。通过有限元分析对其焊接夹持定位部件进行强度和刚度校核,以验证结构设计可靠性并进一步优化焊接夹持结构。

(3)实践表明,相对于传统的防撞梁焊接夹具,本文所设计夹持结构具有更高的定位精度和鲁棒性,能满足防撞梁总成焊接需求。

参考文献

[1]王纯祥.焊接工装夹具设计及应用[M].北京:化学工业出版社,2011.

[2]胡家秀.简明机械零件设计使用手册[M].北京:机械工业出版社,2009.

[3]熊晓萍,金权东.车身焊接夹具智能化设计方法的研究[J].机械设计与制造,2006(11):84-85.

[4]张展生,成晔.由机器人调整的可重构汽车车身焊接夹具的设计研究[J].制造技术与机床,2005(10):101-104.

[5]熊晓萍.汽车车身焊接夹具运动机构浅析[J].现代制造工程,2005(1):80-81.

万向轮焊接专机夹具结构设计改进篇9

最初设计的万向脚轮焊接专机工件夹紧定位机构采用弹簧拉动两个定位凸台缩进,斜面推动两个定位凸台伸出的工作原理,如图1。人手按下斜面后,由斜面推动定位凸台伸出进入两个脚轮侧板结构孔中,使斜面位置固定后,两个脚轮侧板位置随之固定即可施焊。由于交客户使用几年后反映该结构不好用,弹簧容易坏,工作性能不稳定可靠,操作者都不欢迎这种结构,故在客户定购的第二台同种焊接专机设计中抛弃了该种形式,并提出三种方案供客户选择。方案一为定位凸台连动机构装入椭圆凹槽中,工作时将椭圆凹槽手动转动90度后,使定位凸台伸出进入两个脚轮侧板结构孔中实现被焊工件位置固定,如图2。方案二为两个定位凸台内端分别加工成左旋和右旋螺纹装入一个转动手柄中,工作时往一个方向转动手柄,两个定位凸台在左旋和右旋螺纹推动下分别伸出进入两个脚轮侧板结构孔中实现被焊工件位置固定,施焊完成后再反方向转动手柄,两个定位凸台退出两个脚轮侧板结构孔,即可卸下被焊工件,如图3所示。方案三为一个四杆机构,四个绞接点,下绞接点固定不动,中间两个绞接点与两个定位凸台联动,两个定位凸台被结构限制只能作水平方向移动。上绞接点由操作者手动操作确定在两个位置,需要装时将上绞接点往上提,两个定位凸台缩进,将工件装上后再将上绞接点往下推,两个定位凸台伸出进入两个脚轮侧板结构孔中;将上绞接点位置固定,两个定位凸台位置机被联动固定,两个脚轮侧板位置也被固定在被焊位置上。施焊完成后,将上绞接点位置放开往上提,两个定位凸台即被联动推缩出脚轮侧板结构孔,焊好的工件即可卸下,再装下一个需要焊接的工件,如图4所示。

三个方案均取消了原方案那种理论上可行,但实际运行时却不易控制,容易损坏的弹簧拉紧、斜面推动结构,在机构动作控制准确性,生产工人的可操作性,机构制造成本,机构的制造安装精度要求这四个方面相对原方案则各有长短,分析对比如表1所示。

客户经过对比后采用了方案一,据此制造的专机已交客户使用,效果令人满意。

摘要：设计了一台万向脚轮焊接专用机械,改进了该专机的夹紧定位机构。

焊接夹具篇10

关键词：CATIA,模拟,车身,焊接夹具,设计

1 引言

焊接夹具是车身金属焊接工艺中用于控制焊接产品外形, 提高产品生产效率的重要辅助工装, 其设计数据是否准确、可靠是整个生产制造的关键, 直接决定着车身的制造精度, 进而决定整车的装配质量。

试制焊接夹具是在车型试制阶段使用的非标工装, 与批量生产夹具相比, 试制夹具有着集成度更高, 通用性更强, 使用周期更短, 成本更低等特点。

为在短时间内使新车型投放市场, 使用最便捷高效的方法设计最优质的焊接夹具势在必行。

2 试制焊接夹具

2.1 试制焊接夹具分类及结构形式

汽车车身试制焊接夹具分为装配式、焊接式2种。装配式是指焊接夹具零件之间通过销定位、螺栓联接的方式进行装配, 在定位方向上进行调节的夹具结构形式。焊接式是指焊接夹具零件之间的装配通过焊接实现的夹具结构形式。

装配式试制焊接夹具结构上一般采用手动快速夹紧方式, 由一些夹紧单元装配于平台上组成, 见图1。其中, 夹紧单元由手动夹钳、角支座、型板、压板、压块、定位块、转接块、定位销、定位销座、调整垫片等组成, 见图2。

2.2 试制焊接夹具的设计

汽车车身试制焊接夹具的设计属于专用夹具设计范畴, 设计时不仅需要满足工件精度定位的共性要求, 而且还要充分考虑车身钣金件易变形和制造冲压偏差较大等特征。其设计过程复杂, 需要了解车身结构, 结合焊点位置和工件定位夹紧信息, 以及焊接夹具的定位基准、定位方式、制造的批量性、互换性、操作方便性等相关内容。

2.2.1 焊接夹具定位基准

试制焊接夹具一般选择零件的重要装配孔、工艺孔及安装面作为定位基准。设计时要求定位基准与车身冲压件设计与制造的定位基准统一;车身分总成与总成夹具的定位基准统一。保证定位精度传递的一致性, 遵循基准重合原则, 减少因定位基准不一致产生的累积误差。

2.2.2 焊接夹具定位方式

夹具设计中最重要的部分是定位元件的设计, 往常设计中采用六点定位, 即“3-2-1定位原理”。对于汽车车身这类一般厚度在0.8~2.5 mm的薄板件, 夹具除了具备限制零件刚体运动的基本功能外, 还必须能够限制过多的工件变形。

针对柔性薄板件易变形的特点, 采用变分法确定的“N-2-1定位原理”被广泛地应用于薄板冲压件焊接工装夹具设计中。其主要内容如下。

a.第一基准面上所需的定位点数为N (N≥3) 。

b.第二、第三基准面所需的定位点分别为2个和1个, 并且第二基准面上的2个定位点应布置在薄板件较长的边上。

c.禁止在正反两侧同时设置定位点。

2.2.3 焊接夹具夹紧方式

焊接夹具的夹紧装置对焊件起夹紧作用, 是夹具组成中最重要、最核心的部分。按作用力的来源分为机动夹紧和手动夹紧两大类。机动夹紧包含气动、液压、电磁、真空、电动、混合夹紧等类型。试制焊接夹具一般需30�50套, 属于小批量夹具, 夹紧方式主要采用手动夹钳辅以压板快速夹紧。

2.2.4 焊接夹具的操作方便性

焊接夹具的操作方便性包括:操作高度的方便性、取件的方便性、焊钳伸入空间的方便性及检测的方便性。根据人机工程学, 夹具的操作高度一般为700�900 mm为宜。由于车身结构复杂, 夹具设计必须考虑取件的方便性, 采用手插销或者活动销以避免因为上、下取件不便造成的零件变形或损坏。在满足定位要求的前提下, 夹紧单元越少越好, 以方便焊钳伸入及检测。

3 CATIA运动仿真

KIN是完全集成于CATIA中的运动机构仿真模块。它可以对设计及其相关内容进行有效评价, 提供包括产品运动仿真模拟、干涉检查, 零件运动轨迹、速度、加速度、力矩分析等诸多功能, 并能进行碰撞、间隙及接触等的相关计算。其分析结果直观准确, 可以多种格式输出共享, 并能同步优化产品的结构设计。

4 CATIA柔性子装配模拟车身焊接夹具运动的设计过程

4.1 设计需求

以某汽车散热器支架试制焊接夹具某一夹紧单元的运动分析为例, 散热器支架试制焊接夹具夹紧单元见图3。此夹具单元在开合运动过程中不能与散热器支架连接板及安装板翻边发生干涉, 考虑到设计焊接夹具的操作方便性, 当夹具单元打开到最大极限位置后, 需要与工件边缘预留≥30 mm的距离作为上、下取件的安全间隙, 见图4。

在软件辅助分析过程中, 直接在CATIA的装配模块中实现运动仿真模块所具有的运动模拟、碰撞停止、干涉检查、开合极限角度、上/下取件方便性分析等高级功能, 简化切换模块和铰接设置等冗杂前处理过程, 加速设计分析的效率。

4.2 设计过程

4.2.1 子装配层级部件预装配

为了在夹具单元中模拟夹具的开合运动, 需先将手动快速夹钳这个主运动部件以子装配体的形式独立预装配, 以便在后期父装配层级仿真时把它作为柔性运动标准部件进行关联驱动。

将组成夹钳CLAMP-B的各个零件进行装配, 并约束它们。其中, 夹钳座采用固定约束, 其余零件相互之间采用同轴和偏距约束, 见图5。

4.2.2 固联约束与柔性子装配

在CATIA装配模块中, 固联约束可以使任意多个部件连接在一起。柔性/刚性子装配命令作为约束工具中的高级功能, 可以实现在父装配层级中直接对子装配之零件及其通过约束或固联方式连接在一起的其它零部件之间的联动操作, 包括移动、旋转等, 装配模块固联与柔性子装配图标见图6。

在夹具单元装配体 (父装配层级) 中将柔性子装配功能赋予以上预装配部件CLAMP-B, 即看到目录树中CLAMP-B的图标前出现齿轮符号, 表示它的柔性子装配功能已经被激活。若此夹具单元在产品中是以子装配的形式与其余部件并列存在, 那么它的图标前端也会同步出现相同的齿轮符号。

随夹钳一起运动的压板等零件与夹钳并列作为夹具单元的子层级件, 所以需先将压板和夹钳进行相对位置偏距约束, 而后将随着压板一起运动的2个压块及调整垫片进行固联约束。夹具单元中柔性子装配及固联设置见图7。

4.2.3 夹具单元开合仿真

在“操作参数”对话框中点击“绕任意轴旋转拖动”命令, 并选中对话框下端的“遵循约束”选项, 选择手动快速夹钳手柄的固定绕轴后直接在屏幕上拖动手柄部分即可实时模拟夹具开合运动。若需要准确求解夹具打开后的极限角度及此时与工件之间的最小安全距离, 则需要激活“碰撞停止”功能。

运动过程中未发现随夹钳一起运动的压板、压块与工件干涉, 当夹钳手柄与夹钳座的限位销钉碰撞后, 在图8所示极限角度位置停止并高亮显示, 经测量其开合角度约为110°。此时, 夹具与工件的最小取件安全距离≥30 mm。