车辆工程毕业设计论文-轿车前门内板焊装夹具设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-轿车前门内板焊装夹具设计(编辑修改稿)内容摘要：

........................................................................... 43 参考文献 ............................................................................................................................. 44 致谢 ...................................................................................................................................... 46 附录 ........................................................................................................ 错误 !未定义书签。 1 第 1 章 绪 论 目的及意义 汽车焊装夹具多用于焊接薄板，对于薄板冲压件，夹紧力作用点要作用在支承点上，只有对刚性很好的工件才允许作用在几个支承点所组成的平面内，以免夹紧力使工件弯曲或脱离定位基准。 夹紧力主要用于保持工件装配的相对位置，克服工件的弹性变形，使其与定位支承或导电电极贴合，对于 厚度以下的钢板，贴合间隙不大于 ，每个夹紧点的夹紧力一般在 300750N 范围内；对于 之间的冲压件，贴合间隙不大于 ,每个夹紧点的夹 紧力在 5003000N 范围内。 因装夹是在焊装夹具上完成的，所以夹具在整个焊接流程中起着重要作用。 在焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时。 对具有多种车型的企业，如能科学地考虑共用或混合型夹具，还有利于建造混合型流水线，提高生产效率。 汽车焊装夹具是对车身冲压零件进行装配焊接的专用工艺装置，是汽车制造过程中直接影响产量、质量的关键设备。 合理的设计焊装夹具是保证焊接质量、提高劳动生产率、减轻工人劳动强度、降低车身制造成本的根本途径。 汽车焊装夹具可以保证和提高汽车产 品质量，提高劳动生产率，提高装焊自动化程度。 因此汽车焊装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，受到国内外汽车行业的的广泛关注。 保证焊件质量，生产效率高，使用安全可靠，制造成本低等这些要求，在夹具设计时应尽可能的促其实现，实际上这些要求已经成为评定夹具设计优劣的标准。 总而言之，汽车装焊夹具在汽车制造技术中处着举足轻重的地位，因此设计出合理而先进的焊装夹具对汽车工业的发展有着实际的意义。 汽车制造业 与车身制造的关系 随着国民经济的蓬勃发展，汽车已一跃成为当前极为重要的交通工具。 从全世界范围来看，目前还找不出一个无汽车的现代化社会的先例。 改革开放以来，我国的汽车工业得到较快的发展，产量，品种，型号日益增多。 但由于我国的汽车工业起步较晚，集团化程度不高，其产量，质量与发达国家相比还存在较大的差距，因此面临着国际汽车发展浪潮的机遇和压力。 汽车生产制造水平对汽车工业的发展起着至关重要的作用，而汽车产量和质量的提高又涉及到众多的方面，包括原材料，工艺，工装设备和管理水平等等。 就我国目前汽车生产水平而言，除某些生产厂或合资厂从国外引进一部分先进技术和工装设备外，不少生产厂生产制造水平很低。 较为突出的 是在汽 2 车大型覆盖件的冲压工艺及模具，汽车装焊设备及夹具和胎具，汽车涂装等生产技术方面还很落后，它直接影响着生产规模，生产效率和生产质量。 尤其是汽车装焊工艺方面自动化程度很低，专业人才紧缺。 汽车工业在带动其他各行各业的发展中，已日益显示出极为重要支柱产业的作用。 汽车制造水平对汽车工业的发展起着至关重要的作用，就我国目前的汽车生产水平而言，除了从国外引进的一部分先进技术和工装设备外，整体水平还很低，其中较为突出的是在汽车装焊工艺方面自动化程度比较低。 汽车焊装夹具在汽车车身制造中的发展 汽车车身是汽车的 重要组成部分，是整个汽车零部件的载体，它的重量和制造成本占整车的 40％～ 60％ ，它通常是由 300～ 500 多个具有复杂空间曲面的薄板冲压。 通过装焊、铆接和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。 在生产线上有 200 个左右的装配工作站进行大批量、快节奏的焊装生产。 焊装夹具 (welding fixture)就是为保证焊件尺寸，提高装配效率，防止焊接变形所采用的工艺装备。 汽车焊装结构生产中装配和焊接是两个重要的生产环节，完成这两个环节的工艺过程离不开装配夹 具和焊装夹具。 焊装夹具的种类繁多，因而提高装配精度焊接质量是车身制造的核心工作。 在装焊过程中，特别是对于具有基准孔的部分，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。 一个完整的轿车装夹定位点达 1700～ 2500 个，焊点多达 3000～ 4000 个。 其中夹具的定位部分需用车身产品的 CAD 数模进行数控加工，使冲压件在装配时很好地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。 轿车车身装配的典型特征之一是柔性薄板冲压件多工 位焊装。 冲压件偏差和焊装夹具是影响车身尺寸质量的主要因素。 在焊装过程中，由于薄板刚性差、易变形，为了保证零部件之间正确的相对位置和焊接间隙，必须通过焊装夹具将其固定。 为保证白车身装配尺寸的准确性，最重要的手段就是正确的工装定位。 汽车焊装夹具与其他夹具相比，定位单元型面复杂，精度要求高，设计制造难度大。 另外，由于汽车零件尺寸大，定位单元无法做成整体结构，一般采用独立的定位板，安装在整体底板上。 在夹具使用过程中，如果发生偏移，磨损等现象，将导致零部件扭曲变形，出现定位偏差，引起焊接间隙的变动，最终导致装配尺寸误 差和构件受力状态的恶化，直接影响到白车身的质量。 焊装夹具的功能是为了实现车身零件的正确匹配，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装夹具设计的好坏。 3 国内外汽车焊装夹具的发展现状 围绕着提高产品装配精度这个主题，国内外关于焊装夹具设计的研究主要集中在工件定位的问题上，即选择最优定位点数并确定他们的最佳位置，以实现工件正确的约束定位。 另外在此基础上应考虑更多的实际因素，例如焊接偏差、工具磨损等，作为新的约束条件来进行更深一步的研究；焊装夹具可以按照不同的方式来进行分类，按照设计内 容包括硬件和软件的设计，其中硬件包括定位件、夹紧机构、导向装置和夹具体。 软件包括安装调试手册、调整图等；如果按照设计流程来分，又可以分为概念设计阶段、结构设计阶段和详细优化设计阶段。 在汽车焊接流水线上，真正用于焊接操作的工作量仅占 30%～ 40%，而 60%～ 70%的工作是辅助和装夹。 焊装夹具的技术水平往往代表着车身制造工艺水平，在现代制造业中 , 夹具已成为保证产品质量、实行全面质量管理的重要手段 , 在新产品的研制过程中 , 夹具对缩短研制周期起着重要作用。 夹具的标准化、精密化和柔性化是夹具发展的主要趋势 ,也是实 现产品更新换代和老产品改造的需要。 目前，在汽车制造业中，车身制造质量最好的是日本，其次是德国和美国，与他们相比，我国在这方面存在着较大差距，而工装设计制造水平不高是其中重要的原因。 因此提高工装设计与制造水平特别是焊装夹具设计与制造水平是急需解决的问题。 车门内板焊装夹具的 技术要求及 设计内容 技术要求： ； ：保证加工质量，设计标准化、系列化； ： 成批生产。 设计内容： 、目的及意义 ； ； 分析； ； ； 绘制夹具图纸 ； 写设计说明书。 4 第 2 章 汽车车身焊装技术 白车身的概念 车身是轿车的最大总成（各种车型车身占的比例不同），重量和制造成本约占整车的 40％～ 60％。 典型车身通常由 300 多个薄板冲压件在焊装夹具上焊接而成，其中整个车身的装夹、定位点可达 1700～ 2500 个，焊点多达 3500 多个。 图 所示是车身装配的一种多层次体系结构，若干零件经过焊装成为分总成，分总成又成为上一层装配中的零件。 由于有多极的装配关系， 导致最终的车身与理想的模型有一定的误差，归结原因，车身的尺寸偏差主要来源如下： (1)零部件间的干涉 ； (2)工装、夹具定位的不稳定性 ； (3)冲压件本身的偏差 ； (4)焊装变形 ； (5)操作影响。 图 车身装配的多层次体系机构 白车身（ BodyinWhite）的制造涉及薄板冲压成形、自动装配、焊接及检测多个领域，其制造质量显著影响到整车的性能，并直接关系到汽车产品的市场竞争力，所以在很大程度上代表了一个国家的制造水平。 车身开发周期的长短是决定整车竞争力的大小和成本高低的关键因素。 国内外在汽车 车身制造技术也存在着很大的差别，国 5 外领先汽车集团的车身开发周期在近 10 年来已大幅度缩短，从 20 世纪 90 年代初期，车身开发周期需要 3～ 4 年，近年已缩短为 ～ 3 年， 10 年间缩短了近一半时间。 分析其原因，国外汽车企业在车身开发、制造方面广泛采用最先进的设计、制造技术，并对其再进行全新开发和超前开发，开发队伍及其组织机构的管理模式也发生了巨大的变革，使得车身的开发周期越来越短，创新的车型越来越多。 我国汽车工业随着多年发展已形成相当规模，但与世界先进水平还有很大差距。 现阶段我国车身自主开发能力还较弱，很多要参照国 外车型的设计思路。 还有重要一点就是加工设备的应用相对落后，而加工直接影响汽车车身制造水平的高低。 近年来，我国从国外引进大量先进设备，汽车车身质量水平有了很大提高，许多国内设备制造企业也纷纷引进技术，购买产品生产专利权及合资合作生产国内急需设备，在机械加工、焊接、涂装等方面均取得一定进展。 但从整体来说，国内汽车装备制造水平尚不能满足汽车工业发展的需要，因为这种状况使很多关键技术过分依赖国外，在国际竞争中不可避免地被定位于低端，掌握不了国际竞争的主动权。 车身尺寸偏差的形成 如图 为影响白车身尺寸偏 差的主要因素。 图 影响白车身尺寸偏差的主要因素 车身装配被认为是具有最小柔性的装配过程，因为面对车身频繁的改型，工装与夹具必须重新建立模型，修改到产品设计相适应，否则造成大量人力物力的消耗，即使焊装夹具准备就绪之后，通常还需要很长一段时间才能完成轿车开发的最后阶段，这阶段包括样车试制（ Pilot Program）、小规模试生产（ Provolume Production）、生产启动（ Launch Time）和大规模生产（ FullProduction）。 在时序上，样车试制阶段的车身尺寸偏差较大，经过小规模试生产和生产启动阶段的改进，主要误差源被消除，尺寸偏差逐渐减小，进入大规模稳定生产阶段。 在大规模生产阶段，尺寸变化的主要原因是工艺过程的变化，最经常出现的尺寸变化是均零件干涉 模具修磨 冲压参数 工件回弹 定位因素 焊接次序 材料性能 焊接规程 定位元件磨损 夹具设计不合理 定位单元失效 夹紧力影响 运输 劳动态度 熟练程度 冲压尺寸偏差 焊接变形 夹具影响 操作者的影响 白车身尺寸偏差 6 值变动，不规则跳动及方差的变化，或三者的组合。 从偏差形态上看，偏差分为平面内和非平面内的两种，由于夹紧单元刚性运动的性质引起的偏差是平面内的偏差 ； 非平面的偏差来源于冲压件的变形或焊枪焊接时的偏差。 基于偏差诊断技术的车身尺寸偏差控制是以数据驱动质量为基本思路，通过偏差识别和故障诊 断快速定位误差源，一方面缩短大规模生产时间，较快的进入稳定生产阶段，另一方面是最大限度的维持生产状态的稳定。 另外薄板零件偏差和焊枪引起的装配尺寸非平面变化，在同一装配站上多变量测量数据也具有较强的相关性。 综上所述，车身制造偏差控制基本上可分为生产启动阶段和生产过程的偏差控制。 两者的主要不同是生产启动阶段的故障缺乏稳定生产过程的偏差诊断经验知识。 车身焊装工艺设计 车身设计应保证汽车具有合理的外部形状，在汽车行驶时能有效地引导周围的气流，以减少空气阻力和燃料消耗。 此外，车身还应有助于提高汽车行驶稳定 性和改善发动机的冷却条件，并保证车身内部良好的通风。 车身结构主要包括：车身壳体、车门、车窗、车前板 制件、车身内外装饰件和车身附件、座椅以及通风、暖气、冷气、空气调节装置等等。 车身壳体是一切车身部件的安 装基础，通常是指纵、横梁和支柱等主要承力元件以及与它们相连接的板 件共同组成的刚性空间结构。 客车车身多数具有明显的骨架，而轿车车身和货车驾驶室则没有明显的骨架。 车身壳体通常还包括在其上敷设的隔音、隔热、防振、防腐、密封等材料及涂层。 车门通过铰链安装在车身壳体上，其结构较复杂，是保证车身的使用性能的重要部件。 车身 外部装饰件主要是指装饰条、车轮装饰罩、标志、浮雕式文字等等。 散热器面罩、保险杠、灯具以及后视镜等附件亦有明显的装饰性。 车身附件有：门锁、门铰链、玻璃升降器、各种密封件、风窗刮水器、风窗洗涤器、遮阳板、后视镜、拉手、点烟器、烟灰盒等。 在现代汽车上常常装有无线电收放机和杆式天线，在有的汽车车身上还装有无线电话机、电视机或加热食品的微小炉和小型电冰箱。