fixture-design(汽车焊装夹具设计)

汽车焊装夹具设计一、夹具设计的目的做一件事情时，明确做事的目的性非常重要，所谓目的就是你做这件事情你所要满足的昀终结果，也即你的目标！那是你做事情的方向，有了方向你就不会迷失，你做事情的结果才会尽量完美！焊装夹具的设计也有它的目的性,只有明确了焊装夹具设计的目的性,才能设计出更好的夹具,那么焊装夹具设计的目的是什么呢?简单的说就是满足夹具焊接生产的要求，那么怎么样才能满足焊接生产的要求呢？1.夹具的设计要满足汽车车身零件的定位要求所谓定位要求就是设计的夹具可以很好的将汽车焊接零件定位好，保证良好的焊接质量。要满足这些定位要求，在设计夹具的时候就要严格按照厂家提供图纸的定位夹紧信息去设计夹具。定位夹紧信息在不同项目中的名称：大众项目RPSAUDI项目RPS宝马项目ASP通用项目GD∑T（主定位销）+CD点（定位面）一轿项目CK面………设计小常识：大众项目图纸中RPS点大小写字母的含义HxzH代表孔（压紧方向z向）xz代表孔的定位方向HyH代表孔y代表孔定位的方向FxF代表支撑和压紧x代表支撑的方向fxf代表支撑x代表支撑的方向一轿项目字母的含义：基准表示说明正基准辅助基准调整基准关系S主基准面s　辅助基准面Ｈ主基准孔ｈ辅助基准孔Ｅ主基准边Sk暂定基准的主基准面ｓk暂定基准的辅助基准面Ck矫正基准Cs临时基准的辅助基准面ｃｓ临时基准的主基准面Ｊ防止零件变形而设置的基准面Ｏ单件的模具&检具使用的基准Ｓ分总成的夹具使用的基准Ｋ分总成上检具使用的基准Ｃ总成的夹具&检具使用的基准2.夹具的设计要满足焊接要求白车身是焊接出来的。我们所谓的夹具也即焊装夹具，车身零件主要是通过点焊焊接而成，我们设计夹具的一个昀重要的目的就是满足白车身零件的焊接要求，作为一个焊装夹具的设计者要时刻在脑海中深深的刻着焊接这个字眼，怎么样才能焊接，怎么样才能更好的焊接！下面就如下几个方面逐一对夹具设计的焊接要求进行介绍：⑴操作高度操作高度即指地面到焊钳把手之间的高度，当操作者身高为175cm时，操作高度焊钳平放一般为800-1100mm，焊钳立放一般为1200-1500mm。⑵焊钳通过性焊钳的通过性是指焊钳在焊接时是否便于焊接，评判焊钳通过性好坏主要从以下几个方面来进行考虑，①尽可能少的进枪与退枪。要满足上此要求，设计时就应考虑焊钳操作侧尽量少的定位器，尽量将定位器从另外一侧设计，在焊钳操作侧尽量留出焊接空间。具体如下图所示：②焊接过程中容易焊接且不与夹具干涉。要满足2设计时应尽量注意焊点附近的定位块与压块的设计，设计时定位块压块尽昀大可能的避开焊钳。定位器设计侧焊枪操作侧⑶操作者位置的考虑操作者的位置主要取决于焊枪的分布，哪侧更容易焊接操作者在哪一侧，如果焊接时单侧一个操作者不能实现焊接，则需要在另外一侧增加操作者或者更改夹具的形式，改成旋转夹具。⑷焊装夹具设计所涉及到的常用焊接方法分类及简单介绍：①点焊点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时，电极由工件的两侧向焊接处馈电。典型的双面点焊方式是昀常用的方式，这时工件的两侧均有电极压痕。大焊接面积的导电板做下电极，这样可以消除或减轻下面工件的压痕。常用于装饰性面板的点焊。同时焊接两个或多个点焊的双面点焊，使用一个变压器而将各电极并联，这时，所有电流通路的阻抗必须基本相等，而且每一焊接部位的表面状态、材料厚度、电极压力都需相同，才能保证通过各个焊点的电流基本一致采用多个变压器的双面多点点焊，这样可以避免c的不足。单面点焊时，电极由工件的同一侧向焊接处馈电，典型的单面点焊方式，单面单点点焊，不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。无分流的单面双点点焊，此时焊接电流全部流经焊接区。有分流的单面双点点焊，流经上面工件的电流不经过焊接区，形成风流。为了给焊接电流提供低电阻的通路，在工件下面垫有铜垫板。当两焊点的间距l很大时，例如在进行骨架构件和复板的焊接时，为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻，采用了特殊的铜桥A，与电极同时压紧在工件上。②MIG、MAG焊MAG(MetalActiveGas)weldingMag(活性气体保护焊接)使用活性气体当保护气体。通常是使用CO2。气体会在电弧中被分解，进而增大或缩小熔接范围。因为CO2为主要的气体，因此通常又将MAG熔接称为CO2熔接。特点及用途:熔化极气体保护电弧焊的主要优点是可以方便地进行各种位置的焊接，同时也具有焊接速度较快、熔敷率高等优点。熔化极活性气体保护电弧焊可适用于大部分主要金属，包括碳钢、合金钢。MIG(MetalInertGas)weldingMig(惰性气体保护焊接)使用惰性气体当保护气体以避免与其他物质产生反应。惰性气体通常使用氩气Ar或氦气He。有时在惰性气体中混合有其他少量的O2、CO2或H2。用途:熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金。利用这种焊接方法还可以进行电弧点焊。③螺柱焊studweldingMIG、MAG焊枪手动螺柱焊焊接的工艺过程将螺柱一端与板件（或管件）表面接触，通电引弧，待接触面熔化后，螺柱一定压力完成焊接的方法。主要由螺柱焊电源和焊枪组成.电弧螺柱焊的基本原理是在待焊螺柱与工件间引燃电弧，当螺柱与工件被加热到合适温度时，在外力作用下，螺柱送入工件上的焊接熔池形成焊接接头。根据焊接过程中所用焊接电源的不同，传统电弧螺柱焊可以分为普通电弧螺柱焊和电容储能电弧螺柱焊两种基本方法螺柱焊枪外形手动螺柱焊是操作者手动通过螺柱焊枪将螺柱与工件焊接融合在一起的过程，其详细工艺过程如下：焊接工艺的前提条件是焊接销栓接触工件表面，以便焊接回路随着启动命令的发出通过销栓和工件产生电气短路。起始电源稳定之后，焊枪的直线马达根据规定编程的曲线使销栓离开工件，引燃起始电流的电弧。起始电流的电弧用以引燃主电弧。焊接销栓达到其回程高度后，主焊接电流即接通，它将强化电弧，使得销栓端面和工件表面溶化。电弧在工件上以及销栓端面生成一个熔池过程中，直线电机换向。销栓通过一个可控制的机械式运动压入熔池。直线电机根据预定的静止时间停留在位置上。随螺柱焊枪螺柱焊机着销栓浸入熔池，电弧熄灭，使得均匀的熔体凝固，并且焊枪可以在焊接电流关断之后离开销栓。备注：焊接过程随着焊枪离开销栓而结束，补加销栓后可以重新焊接。螺柱焊定位器的组成螺柱焊定位器的组成基本有以下几部分:导向套,导向套调整,螺柱焊支撑,绝缘系统,支座及驱动气缸.具体如下图所示:螺柱焊导向套与工件之间位置的设计要求下图为螺柱焊枪,导向套与工件表面之间的位置关系:螺柱焊枪嘴及导向套的大小都是标准的,它们长度方向的数值都是固定的.我们假定导向套底部与工件之间的理论距离为X,则理论上导向套底部与工件之间的位置关系为:0X32-200X12也就是说导向套底部与工件之间的距离应该小于12mm,考虑到螺柱焊枪嘴,导向套及工件相互之间的余量,导向套底部与工件之间的距离一般5mm左右为宜.螺柱焊绝缘为了避免螺柱焊焊接时的分流而得到较好的焊接质量,手动螺柱焊的定位器通常有绝缘装置.通常螺柱焊绝缘有两种方式,一是就近绝缘,另外就是底部整体绝缘.两种方式各有优缺点,前者的绝缘效果比较好,但绝缘的部位比较多,定位块及螺柱焊导向套都需要绝缘.后者绝缘的效果相对不是很理想,但减少了绝缘的位置,给安装带来一些便利.下面主要对针对整体绝缘做下说明.上图为绝缘系统的组成,其中起到绝缘作用的部分有绝缘螺栓套,绝缘销套,上绝缘垫板,下绝缘垫板,上述主要材质为电木,但从现场的实际使用情况来看,绝缘螺栓套,绝缘销套的电木材料太脆,容易损坏,从加工角度讲也十分不利于加工,建议采用硬尼龙材料.螺栓垫板(材质为Q235)的作用主要是保护绝缘垫板,增大绝缘垫板的受力面积,从而减少了压强.螺柱焊调整的一般原则螺柱焊调整的一般原则与定位块和定位销的原则一样,都是按照车系来进行调整,但当螺柱与车系之间存在角度时可不必按照此原则,按照螺柱的相对坐标系做出调整即可,高度方向一般不调整.(一般螺柱的位置要求不是特别精确,一般公差范围比较大)特殊情况的导向套的设计螺柱焊设计时需要注意的情况就是考虑螺柱焊焊接完成后,汽缸打开时是否与螺柱干涉,设计时应注意转动点的选择.详细可参考定位销转动点的选择.但当一个气缸带多个压头时,并且螺柱的角度不同时,气缸的转动点就不能同时满足多个螺柱打开的需要,这种情况下就需要特殊形式的导向套来解决此种情况,详细见下图所示:导向套的一侧开孔避开了干涉④凸焊凸焊主要用于焊接低碳钢和低合金钢的冲压件。凸焊的种类很多，除板件凸焊外，还有螺帽、螺钉类零件的凸焊、线材交叉凸焊、管子凸焊和板材T型凸焊等。板件凸焊昀适宜的厚度为0.5-4mm。焊接更薄的板件时，凸点设计要求严格，需要随动性极好的焊机，因此厚度小于0.25mm的板件更易于采用点焊。3.夹具的设计要满足汽车生产的规划要求夹具的设计要满足汽车生产的规划要求，譬如生产的节拍，焊点的分配，夹具在厂房的布置，车身零件的焊接顺序，夹具焊接的过程分析等等，这些都是夹具设计所要考虑的因素，也是夹具设计所要必须满足的要求，当夹具设计与这些因素发生矛盾时，我们要及时的与规划进行沟通和协调，必要时做出适当的更改。更改夹具或者调整相应的规划内容。以上三点是焊装夹具设计的根本,是夹具设计的昀终目的!二、夹具设计的定位元素1、定位销（LOCATEPIN）定位销是夹具设计的昀基本元素,正常一个车身零件销孔的定位由一个圆形定位销和一个菱形定位销组成.定位销图例及一般性说明：Z为定位销的工作表面，定位时工作表面起到定位做用，头部一般为锥型或圆弧型，主要是给工件定位孔以导向作用，定位销轴端处一般留有加工圆角以消除应力，在对夹具进行设计定位工件时定位销的工作表面要超出工件3-5mm。定位销按照使用形式又分为如下几种类型,下面分别予以阐述!⑴固定销固定销,定位销的使用方式是固定的,一般夹具的设计如果有两个或两个以上的定位销时,一般有两个定位销是固定的,其余的定位销则为伸缩的或者是摆动的.固定销使用样例：样例1样例2样例3样例1定位销3个方向调整，定位销起定位和支撑的作用样例2和3定位销两个方向调整，定位销只起定位作用固定销销子的种类及与销座之间的配合要求：12销座销座和定位销之间的配合为基孔制配合H7/g6。标记处1和3之间是相互配合的，作用是防止定位销的转动。标记处2和4之间销子安装后留出15mm的距离安装螺母紧固。⑵伸缩销伸缩销,定位销的使用方式是伸缩的。伸缩销在如下情况下使用。①当一套夹具设计时需要有两个以上定位销定位时，为了焊接完毕后取件的方便，一般设计时昀多只允许有两个定位销是固定的，（视项目情况而定,非绝对，有时规定有一个定位销是固定的，其它的为伸缩，有时规定所有的定位销都是伸缩的）而其它定位销是伸缩的。图示为有6个定位销的夹具，1和4可设计为固定的，而其它的设计成伸缩的②定位销不是水平的，而是带有一定角度或者垂直与BASE板，这时为了方便工人的取件，定位销也要设计成伸缩的。（或者是摆动的）34132456定位销与BASE平行伸缩销使用样例：样例1（SZK40）样例2(SZK40)样例3(SZKD63)样例4（滑轨机构）样例1定位销3个方向调整，定位销起定位和支撑的作用样例2和3定位销两个方向调整，定位销只起定位作用样例4为使用滑轨伸缩的伸缩销单独设计这种定位销时一定要注意标记处的角度方向固定销、伸缩销设计注意事项：1.当定位销起支撑作用时应考虑定位销支撑面与工件定位面之间的干涉关系，如果标准销子的销台面太大而与工件的定位面干涉，就要设计特殊的定位销以满足要求2.当定位销不起支撑作用时，销台阶面应与工件之间的距离保持在5mm左右，这样的设计不仅结构紧凑，而且当取件和放件时对销子径向的扭锯昀小，定位销不容易折断。下图为定位销取件和放件时的受力示意图。设计时应尽量减少D的距离⑶摆动销摆动销,定位销的使用方式是摆动的。一般是工件的定位孔不能直接从下面进行定位，定位时只能从工件的上面或者是侧面进行定位，或者为了躲避焊钳而将伸缩销改为摆动销。方式一，定位销直接摆动到位