汽车车身焊接夹具设计 - 图文

题 目

毕业设计（论文）

学生姓名：

系 别： 材 料 工 程 系 专 业： 材料成型与控制工程 学 号：

班 级： T733－4 指导教师：

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 摘要

汽车焊装生产线及焊装夹具是汽车车身生产的关键设备，它对汽车生产制造水平起着至关重要的作用，直接影响汽车生产规模、生产效率和生产质量。随着我国汽车工业的迅速发展，激烈的市场竞争使汽车产品的更新换代越来越快，汽车车身设计越来越个性化，对汽车焊装线的需求量巨大，必须自行设计适合我国国情的汽车焊装线，努力提高设计和制造能力。本文设计了焊装夹具部件，对夹具运动机构模型简化，以前围总成工位为重点，对焊装夹具的方案设计进行了探讨和优化设计。

关键词： 汽车；前围；夹具；设计

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 Abstract

As the key equipment for the production of automobile bodywork, the automobile assembly-welding line and welding jig are important for the automobile production level, and directly affects the production pattern, production efficiency and production quality. Accompanying the rapid development of our nations automobile industry,the competition of automobile market becomes drastic, it makes the updating speed of automobile product more and more quickly, and the design of automobile bodywork more individuality, the needing of automobile assembly-welding lines become more and more large. The automobile assembly-welding lines which fit the situation of our country must be indigenous, and the design and manufacture abilities must be improved. In this paper, the model of movement machine of jig is predigested, the process design and optimization design by an example of the front wall is probed into.

Key words: Automobile; Front wall; Jig; Design

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 目 录

第一章 绪论 ...................................................................................................................... 1

1.1课题的来源及意义 .............................................................................................. 1 1.2 焊装夹具国内外研究概况 ................................................................................. 1 1.3 夹具设计的基本理论及方法 ............................................................................. 2 1.4汽车焊装夹具发展趋势 ...................................................................................... 3 1.5本文主要工作 ...................................................................................................... 4 第二章 焊接工艺分析在夹具设计中影响 .................................................................... 5

2.1 焊装夹具的基本概念 ......................................................................................... 5 2.2 焊接夹具的基本作用与要求 ............................................................................. 5

2.2.1焊装夹具的基本作用 ............................................................................... 5 2.2.2 对焊装夹具的基本要求 .......................................................................... 6 2.3 焊装线发展过程及目前的现状 ......................................................................... 6 2.4生产纲领对焊装夹具设计的影响 ...................................................................... 7 2.5投资额度及车间厂房结构和面积对车身装焊夹具设计的影响 ...................... 7 2.6焊点工艺分布对焊接夹具设计的影响 .............................................................. 7 第三章 汽车车身零部件分析及对夹具的要求 ............................................................ 10

3.1汽车车身零部件的特点 .................................................................................... 10 3.2 微型车前围焊接夹具设计制造过程中的主要要求 ....................................... 10

3.2.1 前围各个零件的主要定位方式 ............................................................ 10 3.2.2焊接结构零件在零件装配到夹具上时所受的夹持力与料厚关系 ..... 12 3.2.3装焊夹具的设计精度取决于车身产品分总成的装焊精度 ................. 13 3.3夹具设计中部件的自由度限制原则 ................................................................ 13 3.4定位销、定位块三维可调原则 ........................................................................ 14 第四章 夹具的主要设计流程及参数 ............................................................................ 15

4.1 目前焊接夹具的一般设计流程 ....................................................................... 15 4.2一套完整夹具包含的内容和主要的定位方式 ................................................ 16

4.2.1 焊装夹具组成 ...................................................................................... 16 4.3夹具零件目前的行业标准化建库 .................................................................... 19

4.3.1基板 ......................................................................................................... 19 4.3.2 L板及H腿 .......................................................................................... 19 4.3.3 安装板工艺要求 .................................................................................. 20 4.3.4 定位块及压头标准 ................................................................................ 21 4.3.5 夹紧臂 .................................................................................................... 21 4.3.6 垫片 ........................................................................................................ 22

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 4.3.7 定位销 .................................................................................................... 22 4.3.8 螺钉与基准销 ........................................................................................ 23

第五章 夹具中的结构 .................................................................................................... 24

5.1 手动夹紧器——四连杆机构[10] ....................................................................... 24 5.2 一节旋转销结构——摆动导杆机构 ............................................................... 24 5.3 气动加紧机构及气缸的选取 ........................................................................... 26 5.5 焊接拼台的管路机构 ....................................................................................... 27

5.5.1 确定拼台管道类型 ................................................................................ 27 5.5.2 气路原理图的设计 ................................................................................ 27 5.6前围夹具的总成图及工作过程 ........................................................................ 28

5.6.1前围分总成夹具总成图及工作过程 ..................................................... 28 5.6.2前围总成焊装夹具总成图及工作过程 ................................................. 29

结束语 .............................................................................................................................. 31 致谢 .................................................................................................................................. 32 参考文献 .......................................................................................................................... 33

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 第一章 绪论

汽车车身制造是汽车制造业中的一项系统工程，随着我国汽车制造业的飞速发展，对汽车焊装线的需求量巨大，对其质量上的要求也日益提高。汽车车身是经过冲压、焊接、涂装、总装这四个主要工艺过程生产出来的，焊装作为汽车生产的四大工艺之一，其技术、设备、生产布局、自动化水平、柔性化水平等对整个汽车生产的作用至关重要。本文基于UG软件，结合东风渝安汽车有限公司“东风小康车身焊装夹具设计开发工程”项目中汽车微型车前围焊装夹具的设计，通过虚拟设计的思想，同时结合标准化设计，优化设计的理论，针对汽车车身焊装生产线设计的关键技术和难点展开研究。

1.1课题的来源及意义

汽车工业是我国国民经济支柱产业之一，在国民经济发展中有特殊地位和作用，汽车工业能极大地带动和促进其它工业和产业的发展，并且成为显示一个国家工业发达水平的重要标志。随着汽车市场竞争的日益加剧，加快了汽车产品的更新换代步伐，汽车新产品的开发和制造周期越来越短。2006年，国内汽车厂家共推出117款轿车、SUV和MPV新车型。增加新车型冲压模具和焊接工装夹具虽必不可少，但汽车换型最主要的是改造焊接生产线。在汽车制造业中，汽车焊装夹具在汽车焊装线投入中占有相当大的比例，焊装夹具的设计制造直接影响汽车的生产规模、效率和生产质量。

车身焊装是车身制造的重要组成部分，它是将已经冲压成形的车身零件在夹具上定位夹紧后，通过点焊、凸焊、CO2保护焊、钎焊以及粘接工艺（主要是电阻点焊）装配成为白车身的过程。目前，国内的焊接装备生产厂家综合技术实力不足，不具备设计制造高水平的成套焊装线的能力，面对汽车行业的日益激烈的竞争又不允许国内的汽车生产厂家用国产的装备进行试验，只好成套引进，使得国内接装备生产厂家近年来与国外水平的差距越来越大。国内汽车焊接生产水平与国外逐渐接近，而国内焊接装备制造水平与国外差距却逐渐加大，提高我国焊装线及焊装夹具自主设计和制造水平迫在眉睫。

1.2 焊装夹具国内外研究概况

中国的汽车制造业已有50年的历史，只是在近几年中才得到了飞速的发展。相比之下，我国汽车制造业的工艺水平，特别是焊接工装夹具水平，显得越来越不适应这种快速发展速度的要求。这种现象的存在，原因在于在我国机械加工行业的传统习惯中，焊接制造工艺的地位不高。在中国众多的汽车制造生产厂家中，焊接工装夹具通

1

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 常采用的是专用工装夹具，它是针对一道或几道特定的焊接工艺而配备的。随着目前汽车生产小批量、个性化的发展趋势，这类工装的使用就越来越受到限制，其设计生产的周期较长，场地占用较大，重复使用率较低的缺点充分的暴露出来。这种现状很大程度制约了我国汽车制造业焊接工艺水平的提高，延长了新车型研发的周期。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，设计时进行合理选用即可[1]。

在国内对焊接夹具的系统研究不够重视，汽车焊接夹具的开发设计更是一个薄弱环节。在我国现有的所有引进车型中, 焊接夹具几乎无一例外全部依赖进口。焊接夹具开发的滞后状态严重制约了我国汽车工业的进一步发展。这与国外的技术封锁有关但更主要的是我们重引进轻研究开发重眼前利益, 轻长远打算。我国不少科研部门和制造单位从事了这项有益的作, 如机械工业部第四设计研究院、沈阳牡机制造公司、成都飞机制造公司和一汽、东风等国内著名汽车大集团都是其中的佼佼者。由于国产焊装起点都不高,批量不大,与西方汽车大国相比水平还有待在实践中进一步提高。

在世界先进发达国家，焊接工艺及柔性焊接生产线备受关注，特别是柔性焊装生产线适应不同产量、不同生产率、不同自动化程度、不同工厂环境的特点，柔性生产系统是车身焊装线的主流发展趋势。而且在工业发达国家和汽车大国,焊装的研制开已形成一个相对独立的新兴工业部门焊装的开发与设计已形成子标准化、系列化、通用化人们能够紧随汽车车身车型更新换代的步伐,及时地为新产品提供相应的焊接生产线为汽车厂家早上批量占领市场提供了坚实的技术装备保证,争得了宝贵时间。应该看到汽车焊接夹具是一项利润丰厚的智力型产品,占一个车身车型开发费用的1/6左右。按目前国际上一个轿车车身正常开发费用5000-8000万美元计算,焊接夹具至少占800万美元以上。它真正的材料费用是很低的，大部分是在设计制作费用上。

1.3 夹具设计的基本理论及方法

经过多年的发展,在汽车焊装夹具的分析和设计方面已经形成了较为系统的夹具设计的基本理论。如N-2-1 定位原理，形闭合和力闭合，螺旋理论等。N-2-1 定位原理车用焊装夹具设计属于专用夹具设计的范畴,其中包括定位元件,夹紧元件,连接元件,骨架及紧固元件等基本组成部分,设计中最重要的部分是定位元件的设计,往常设计时大多采用六点定位,即“3-2-1”定位原理。对于车身零件,定位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。如果还是用普通的六点定位的话,工件将因为没有进行可靠的定位而发生定位不准的问题。要对薄板柔性件进行可靠定位,必须有更为有效的夹具设计理论来支持。

“N-2-1”定位原理是一种新的定位原理,该定位原理与广泛应用于刚性件的“3-2-1”定位原理相比更适用于薄板件的定位。我们可以根据“N-2-1”定位原理,

2

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 提出夹具优化设计算法,即利用有限元分析和非线性规划方法去找到最优的“N”定位点,以使得薄板件的总体变形最小。

“N-2-1”定位原理认为[2]:

（1）第一基准面上所需的定位点数为N(N≥3)

对绝大部分薄板件加工过程,其最主要的尺寸问题是薄板件法向方向上的变形,甚至其自重所引起的变形就不容忽视。有关分析表明,对一块长宽各400mm,厚1mm的薄板,用“3-2-1”原理定位,在其自重作用下就可能产生1~3mm 的平均变形。因此,对于薄板件而言,最合理的夹具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一方向上的零件变形。

（2） 第二、第三基准面所需的定位点为二个和一个

在第二、第三基准面上分别需要二个和一个定位点去限制薄板件的刚体运动。二个和一个定位点是完全足够的,因为实际加工所产生的力通常不会作用在这两个基准面上,以避免弯曲和翘曲。更进一步的分析表明,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尽可能大时,零件将更稳定,同时还可以更好的弥补零件表面或定位元件的安装误差。

（3） 禁止在正反两侧同时设置定位点

必须强调禁止在工件正反两侧同时设置定位点,因为甚至极小的几何缺陷都可能导致薄板件相对巨大的挠度和潜在的不稳定或翘曲。

1.4汽车焊装夹具发展趋势

目前，中国汽车有市场两个特点：一是有很高的增长率，二是市场竞争非常激烈。汽车市场的竞争点越来越集中在产品的更新换代上，面对如此快速的产品更新，汽车行业过去采用那种大批量单车型专机生产模式已不太适应当前发展的要求。因此多品种的柔性化生产也越来越多地应用在汽车生产中，概括起来，目前汽车焊装夹具的发展显现以下两方面的特点[3]：

（1）车身焊接夹具设计的智能化趋势

车身焊接夹具的设计受车身零件结构形状、焊接工艺、焊接方法、焊接设备等多种因素的影响和制约，设计周期长，设计工作量大，设计过程复杂，在一定程度上制约了汽车柔性化的发展方向。随着AI技术和CAD技术的飞速发展，探索其结构的特点和规律，建立一个具有零部件库、实例知识库、领域知识库和推理规则的智能化系统，对于提高设计效率，缩短新车型的开发周期具有较大的实用价值。

（2）自动化、柔性化程度普遍提高趋势

汽车制造的个性化、批量化、高效率和对产品质量一致性的要求，使汽车焊装生产线的自动化、柔性化程度日益提高。由于焊接机器人可以提高焊装生产的自动化程

3

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 度，减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，保证焊接质量，是实现了车身装焊的柔性化、自动化生产方式的有效手段，这样焊接机器人在汽车焊接生产中获得了大量应用。随着机器人自动化成套焊装系统的广泛应用，我国汽车焊装生产线的自动化、柔性化程度将显著提高。

1.5本文主要工作

本文以东风渝安汽车有限公司“东风小康微型车”项目微型车前围总成焊装夹具的设计为基础，对焊装夹具运动机构进行分析，并对前围1序分总成工位夹具方案设计过程进行了探讨和优化设计，对焊点的分布与数量进行分析随后在夹具实际设计过程中进行了验证和应用。

4

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 第二章 焊接工艺分析在夹具设计中影响

2.1 焊装夹具的基本概念

把车身冲压件在一定工艺装备中定形、定位并夹紧，组合成车身组件、合件、分总成及总成，同时利用焊接的方法使其形成整体的过程称为装焊过程。焊装过程中所使用的夹具称为焊装夹具 （图2.1）。

图2.1 某工位焊装夹具

2.2 焊接夹具的基本作用与要求

装配焊接是车身制造中的重要环节之一，它直接影响车身质量、生产率和经济性，提高装配精度和焊接质量是车身制造的核心工作。焊装夹具就是为了保证车身的装配精度、提高生产率。

2.2.1焊装夹具的基本作用

（1）给车身的部件定位、夹紧，保证装配精度。

（2）保证焊接工艺能正常进行。（如焊接变位机），保证装焊质量。 （3）减轻劳动强度，提高劳动生产率，改善劳动条件，降低产品成本。

-5-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 2.2.2 对焊装夹具的基本要求

（1）保证产品的形状和尺寸精度符合图纸和技术条件要求。这是夹具设计的首要问题。在装配时，夹具必须使被装配的零件或部件获得正确的位置和可靠的夹紧，并且在焊接时它能够防止和减少焊件产生变形。

（2）保证焊接工艺能顺利进行，夹具结构应开敞，工人操作方便，焊接设备容易接近工作位置，必要时可在夹具上切去影响开敞性的部分，以改善夹具的开敞性。 （3）保证有良好的可操作性，降低劳动强度，提高生产效率。

（4）尽量低的制造成本，为此所设计的夹具结构应尽量简单，制造和维修应容易，应尽量采用标准化夹具元件，对易损件便于更换。尽量少用可拆卸的活动夹具元件[4]。

2.3 焊装线发展过程及目前的现状

焊装线发展经过四个阶段，即手工操作阶段、半自动化阶段、自动化阶段、柔性化阶段。随着焊装线的发展，焊装机器人大量应用，焊装线的自动化、柔性化程度日益加深，并且有向智能化发展的趋势[5]。

（1）手工操作阶段

随着汽车的发明及开始商品化，相应的工装设备也被需求，由于批量和技术原因，设备简陋，主要为手工操作阶段。

（2）半自动化阶段

技术的提高和批量的增大，对工装设备的要求也随之提高，为保证生产时间和减轻劳动强度，在关键位置及繁重劳动位置采用自动化。

（3）自动化阶段

对汽车的需求和质量的要求越来越高，为了满足这种市场要求，汽车生产进入自动化阶段。

（4）柔性化阶段

随消费者对汽车品味要求的不同，多品种小批量的生产越来越成为汽车生产的主流，因此对工装设备的柔性要求越来越高，焊装线的柔性表现在两个方面：全面柔性，即能生产各种不同规格的车；替换柔性，即生产线上的某一部分出现故障，只要降低生产仍可工作。

车身焊装夹具种类繁多，根据对象不同有小型装焊夹具、分总成装焊夹具、总成装焊夹具等；根据工作位置是否变化有固定式装焊夹具和移动式装焊夹具等。

汽车车身装焊夹具的设计是一项涉及面很广的综合性技术，在设计时首先要确定生产纲领、投资额度及车间厂房结构、面积等；掌握产品结构，熟悉产品技术条件要求，明确夹具设计技术标准，通晓工艺要求。只有做到上述内容，才能对焊接夹具进行全方位的设计，才能设计出满足工艺要求的装焊夹具，才能保证车身整体骨骼精度

-6-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 及各项功能。

2.4生产纲领对焊装夹具设计的影响

年生产纲领决定了夹具的设计节拍，工位的生产节拍由夹具动作时间、装配时间、焊接时间、搬运时间等组成。

以东风小康焊装线为例： 生产纲领：1万台/年

工作制度：两班制，全年工作244天，每班工作时间8小时。 生产节拍：T＝21分/台

（T=244天*2班*8小时*60分/10000辆*0.9=21）

生产节拍：T=夹具动作时间+工作时间（装配时间+焊接时间+搬运时间） 由上述时间我们不难看出生产纲领决定了生产节拍，而夹具的自动化水平将很大程度上影响到生产纲领。因此，我们在对夹具设计时，必须考虑生产纲领来设计夹具，保证能够在生产节拍内完成该夹具上所有作业内容。

2.5投资额度及车间厂房结构和面积对车身装焊夹具设计的影响

车身焊接的投资额度及车间厂房结构和面积是车身夹具设计的基础，其决定焊接夹具的自动化水平、柔性化、通用化程度、分总成焊接夹具及焊装线夹具的工位分布、吊运夹具的合理编排、零合件的输送方式等。

在夹具工位布置时，我们必须考虑的一个因素就是厂房的面积结构，我们需要结合厂房的面积结构合理的布置和安排夹具的工位数量、体积及结构形式等，厂房结构、工艺布置等也是我们在夹具设计初始阶段应该考虑的。

2.6焊点工艺分布对焊接夹具设计的影响

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，考虑焊接夹具的可操作性，夹具不能与焊机焊接有干涉，因此在夹具设计过程中，在三维数模中，用焊钳模拟在夹具平台上焊接过程，如图2.3夹具设计过程中，焊钳干涉性模拟。

-7-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计

图2.3 焊钳干涉性模拟图

微型车前围焊点方向复杂，所以应当选用较为合适的焊钳极臂。 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，可参考表2.1。

表2.1 焊接结构钢时焊点中心到板边的距离[6]

一个焊件厚度/mm

焊点中心到板边最小距离/mm

1 8

2 12

3 18

4 25

6 30

焊点的距离应该选择适当，在满足焊缝强度和技术要求的前提下焊点距离尽可能大些，在焊缝长度一定的范围内，焊点布置越多，点距越小，分流越大，焊点核心尺寸越小，反而降低了焊缝强度。车身装焊合理点距如表2.2所示。

表2.2 焊接结构钢时的点距[6]

一个焊件的厚度/mm 焊二层板的最小点距/mm

1 15

2 25

3 30

4 40

6 60

-8-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计

图2.4 微型车前围零件焊点分布图

-9-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 第三章 汽车车身零部件分析及对夹具的要求

3.1汽车车身零部件的特点

汽车车身一般由外覆盖件、内覆盖件和骨架件组成，覆盖件的钢板厚度一般为0.8-1.2mm范围内，骨架件的钢板厚度多为1.2-2.5mm也就是说它们大都为薄板件，对焊接夹具设计来说，有以下特点[7]。

（1)结构形状复杂，构图困难

汽车车身都是由薄板冲压件焊接而成的空间壳体，为了造型美观和壳体具有一定的刚性组成车身的零件通常是经过拉延成型的空间曲面体，结构形状相当复杂。

（2)刚性差，易变形

经过成型的薄板冲压件有一定的刚性，但和机械加工件相比，刚性要差得多，而且单个的大型冲压件容易变形，只有焊接成车身壳体后，才具有较强的刚性。

（3）以空间三维坐标标注尺寸

汽车车身产品图以空间三维坐标来标注尺寸，为了表示覆盖件在汽车上的位置和便于标注尺寸，我国的汽车车身一般每隔 200mm 或 400mm划一坐标网线，3个坐标的基准是:前后方向(Y向)——以汽车前轮中心为0往前为负值, 往后为正值；上下方向(Z向)——以纵梁上平面为0，往上为正值，往下为负值；左右方向（X向）—— 以汽车对称中心为0，左右不分正负。

3.2 微型车前围焊接夹具设计制造过程中的主要要求

3.2.1 前围各个零件的主要定位方式

移动销孔2 移动销孔1 加紧位置2 加紧位置1 定位孔2 -10-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 5.3 气动加紧机构及气缸的选取

本轮罩工位采用气动夹紧机构，需选择合适的气缸类型、缸径等。气动夹紧是利用工业压缩空气为动力来夹紧工件，其夹紧力大小为：

由杠杆平衡原理有：

T?AB?F?BC （5.1）

BCP??D2?BCT?F?? (5.2)

AB4?AB式中 T-夹紧力，N

P-实际使用气缸压力，Mpa F-气缸作用力，N D-气缸缸径，mm

图5.3气缸示意图

夹具设计中，一旦选定气缸，AB/BC的比值就决定压块的夹紧力。一般应保证定位型面对车身板件的压力在500N 左右，现场压缩空气压力：0.4~0.6MPa,一般保证在0.5MPa以上。

2对单杆双作用气缸，其理论输出力(即气缸压紧力) FOUT=?DP/4,气缸缩回拉力

FIN??(D?R)2P/4,其中D代表缸径大小，R代表杆径大小，P代表实际使用压力。

以63 缸径气缸为例，使用压力为0.5MPa 时，为保证对工件500N 的压力，

AB/BC的值应小于3，实际中这个比值在2~3 之间。

当选定气缸，确定气动夹紧机构的结构形式后，设计其它各个自制件，选择符合功能要求外购件、标准件、国标件等，完成各单元的设计和优化。各组件在设计中必须装配在一起，并能进行运动仿真，这样才能发现结构在静态、动态状态下的存在问

-26-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 题。

5.5 焊接拼台的管路机构

5.5.1 确定拼台管道类型

拼台气路管道的类型有硬管和软管两种。

（1）软管：主气路和各回路采用外径?12mm 的软管，气缸与回路连接的气管采用外径?8mm 的阻燃气管，以防止飞溅的焊渣烧穿气管，引起漏气。

（2）硬管：一般主气路和各回路采用的是镀锌三分管，外径?20.5mm 左右，有时主气路根据用户或气压要求可以用镀锌四分管，外径?25mm左右；

5.5.2 气路原理图的设计

气路原理图的设计的主要依据是焊接工艺方案。根据工艺方案中定下的拼台上需要焊接的零件，焊接先后次序及焊点位置等来设计气路。气路原理图在设计上必须实现夹具的定位夹紧，能满足拼台焊接的需求。安全性也是气路原理图设计的一个重要环节，有顶升机构的拼台必须设计有效的安全回路，保证在所有的夹紧气缸都打开，所有的活动销都缩回后，顶升机构才能顶起举升零件。

气路原理图设计有如下几个步骤：

（1）确定回路组数：根据产品的焊接要求及焊接次序等条件，确定拼台上需要分开控制的气路总数，也就是回路气管的组数。回路组数越少越好，这样操作简单，容易控制。

（2）确定控制阀：每组回路气管由一个控制阀控制，控制阀的类型根据产品焊接及其定位要求来确定。一般控制阀均采用三位四通手动阀，也有特殊情况下（小的散件焊接，需单独控制，回路中气缸数少的情况），采用小型控制阀控制，如二位五通手拉阀。

（3）确定管路类型：根据用户要求和拼台上设计的夹具布置情况，确定所用气管类型。主要有硬管和软管两种类型。硬管类型除了气缸与各回路连接的分气路所用到的是进口软管外，其余的管路均为硬管；软管类型所用到的气管均是进口或国产的软管。

（4）设计安全回路：拼台上有顶升机构或者夹具的操作顺序影响到安全的，必须设计安全回路，确保工人误操作时的人身安全。有顶升机构，则应保证所有夹紧气缸打开，所有的活动销均缩回，顶升机构才能顶起，否则顶升机构的控制阀无效；在有

-27-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 夹具打开或夹紧的先后顺序影响到操作时，后动作的夹具必在先动作的夹具动作完成后才能开始[11]。

5.6前围夹具的总成图及工作过程

5.6.1前围分总成夹具总成图及工作过程

图5.4前围分总成焊装夹具示意图

-28-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 工作过程：

（1）将零件1安放在205、207部件上通过205上的固定销，207上的手动移动销定位后，通过205、207部件上的气缸升起、压头、定位块夹紧固定零件1。

（2）将零件2安装在206部件上的旋转销定位后，气缸顶起压头与定位块将零件1与零件2夹紧。

（3）将零件3、零件5通过209、203上的定位孔定位后，通过204、208部件上的压头与定位块将零件3、5与零件1夹紧。

（4）将零件4、零件6安放在部件211、201上后，211、201部件上的气缸升起，压头将零件4、6与零件1压紧同时将零件固定。210、202部件手动夹紧器防止零件被压变形。

（5）通过电阻焊焊钳将所有焊点焊完，所有部件上气缸松开，将手动移动销取出后，将零件总成卸下。

5.6.2前围总成焊装夹具总成图及工作过程

零件1

零件2

零件3 零件4

-29-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计

图5.5前围总成焊装夹具示意图

工作过程：

（1）首先将部件201、202、209、211上的气动移动销顶出，通过零件上的孔将零件安装到部件上。

（2）将零件1安放在部件205、206上，通过部件205、206上的定位销定位，气缸升起部件205、206上的定位块、压头将其压紧。

（3）将零件4安放在部件204、207上同时将部件204、207上的压臂手动先前推至接近零件4，将部件204、207上的旋转销插入零件4上的定位孔，气缸升起将零件4定位，同时压头与定位块将零件4夹紧固定。

（4）部件201、202、209、211上气缸移动销深入零件定位孔，保证零件孔同心。 （5）通过电阻焊将零件上所有焊点焊完后，204、205、206、207部件上的气缸首先收回、其次是203、208上的气缸收回，最后201、202、209、211部件上的气动移动销最后收回同时卸下零件总成。

-30-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 结束语

本次设计主要学习了总成装焊夹具设计过程中的设计方法、流程及关键技术，对夹具设计有了一定的接触与认识，也了解到了汽车生产的工艺过程，设计的准则和夹具的柔性化的综合运用，受益匪浅。

通过毕业设计，使自己对四年来学习的各门课程有了进一步的理解，知识得到了系统化，同时自己在这次毕业设计中，学习到了焊接夹具的设计知识，但在基础环节上存在许多不足之处，还需要不断学习和完善，以适应学习和应用的紧密结合。特别是，在机械结构设计上应使零部件相对于整体结构更趋于优化和实用。

总之，通过这次毕业设计到现场调察研究，收集资料，阅读文献，设计方案，分析比较，在综合能力上得到了训练，我觉得是对个人综合能力的培养，这对今后的工作和学习积累了宝贵的经验。

-31-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 致谢

本次毕业设计是在导师教授和教授的细心指导下完成的。上述成绩的获得与指导老师的辛勤劳动及耐心指导是分不开的，值此论文完成之际，特别向导师致以衷心的感谢和崇高的敬意。

-32-

江西理工大学应用科学学院毕业论文设计 参考文献

[1]杨伟.新型焊接工装夹具.现代制造.2004.11

[2]莫泽文，刘正华.柔性焊接夹具的设计及制造.汽车工艺与材料，2009.5. [3]文广南.浅议汽车焊接夹具的设计制作.焊接技术.1996.4.

[4]赵静.张俊华.李春植.邓早春.汽车车身焊装生产线和焊装夹具简介.2007.1 [5]熊晓萍. 汽车车身焊接夹具运动机构浅析. 现代制造工程.2005.1 [6]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. [7]韩根云.汽车车身焊接夹具的设计 新技术新工艺 2001.8

[8]周志强. 罗来军.汽车覆盖件焊装夹具设计参数库的开发 机械设计 2002. [9]袁正涛. 焊接夹具[M]. 机械工业出版社. 1975年6月 [10]陈卫国.汽车车身焊装夹具设计的关键技术研究 2007.5

[11]吕毅.周华. 汽车焊接拼台上的气路系统设计及管路布置浅谈 Equipment

Manufactring Technology No.3， 2008

-33-

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/sty6.html