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          汽車(chē)車(chē)身焊裝夾具設計的關(guān)鍵技術(shù)研究

          2018-10-12 17:16:00
          陸啟蒙
          原創(chuàng )
          11771
          摘要:當前,隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展,汽車(chē)的使用越來(lái)越多,車(chē)身的形狀尺寸精度直接影響汽車(chē)的裝配質(zhì)量。焊接裝配工藝直接影響著(zhù)車(chē)身的成形質(zhì)量,也是保證車(chē)身精度的關(guān)鍵,是車(chē)身制造系統的重要組成部分。因此,提高焊裝夾具的設計質(zhì)量,縮短設計周期,降低設計成本,對新車(chē)型的開(kāi)發(fā)、提高流水線(xiàn)生產(chǎn)節拍都具有非常重要的意義?;诖?,文章就汽車(chē)車(chē)身焊裝夾具設計的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,以期能夠提供一個(gè)借鑒。

          1 車(chē)身焊接夾具的特點(diǎn)


          1.1 焊裝夾具的結構特點(diǎn)


          車(chē)身焊裝夾具體積大,結構復雜是最明顯的特點(diǎn),為有利于加工和裝配,便于在后期使用過(guò)程中進(jìn)行維護和檢修,必須分解夾具的結構。車(chē)身焊裝夾具有三個(gè)裝配基準,分別是左、右側圍和底板,在相關(guān)平面上設定有坐標線(xiàn)以及基準槽,只要按對應的坐標和基準槽進(jìn)行裝配、檢測,然后把各部分統一組合起來(lái),就是一個(gè)合格的夾具。


          1.2 焊裝夾具的定位特點(diǎn)


          焊裝夾具的定位元件多為不規則的曲面,一般很少用到標準元件。焊接夾具應定位好每一個(gè)被焊工件,保證相互之間不會(huì )干涉,這就要求在設計定位元件時(shí)必須充分利用工件的裝配關(guān)系作為定位支承。如果裝配要求不嚴格,可以不使用焊接夾具操作。


          1.3 焊裝夾具的夾緊特點(diǎn)


          車(chē)身沖壓件經(jīng)常使用電阻焊接,如果點(diǎn)焊的加壓方向同工件重力一致,且焊接壓力不使工件變形,定位基準和裝配位置也不受到影響,那么夾緊機構可以忽略。焊接針對的是兩個(gè)以上的工件,夾緊點(diǎn)很多,使用電阻焊這種焊接工藝可以提高工作的效率,減少裝卸時(shí)間。夾緊宜采用多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)機構與快速高效裝置。


          對于薄板沖壓件夾緊力的關(guān)鍵是找準支承點(diǎn),沖壓件由于剛性受到結構以及鋼材厚度的影響,參數是不一樣的,夾緊應該保證工件不會(huì )發(fā)生變形。夾緊力的設定主要是為工件的裝配提供便利,使其貼合于定位支承。在夾緊器制作材質(zhì)的選取上,夾緊頭部多是碳鋼、不銹鋼等,這類(lèi)材質(zhì)可以滿(mǎn)足工件的不同要求。


          2 夾具設計的定位元素

          2.1 定位銷(xiāo)


          定位銷(xiāo)是用于零部件定位的重要元素。在設計車(chē)身零件的焊接夾具時(shí),通常我們會(huì )設計一組由一個(gè)圓形定位銷(xiāo)和菱形銷(xiāo)組成的定位銷(xiāo)組來(lái)進(jìn)行定位,保證在焊接過(guò)程中零件定位的精度,和放取件的方便性。定位銷(xiāo)我們根據使用形式可分為固定銷(xiāo),伸縮銷(xiāo),和擺動(dòng)銷(xiāo)。我們將使用方式為固定安裝的銷(xiāo)稱(chēng)為固定銷(xiāo)。因為固定銷(xiāo)易于安裝,并且制造加工比較方便所以在夾具設計時(shí)常常會(huì )使用到。但它的數量也不能太多。因為我們知道,零部件都是通過(guò)銷(xiāo)孔和定位銷(xiāo)的銷(xiāo)體接觸,形成定位。當一個(gè)零部件上的固定銷(xiāo)太多時(shí),雖然在短期內易于保證精度,但是由于定位銷(xiāo)太多,鈑金件加工質(zhì)量一致性難于保證,而設計時(shí)設計的定位孔和銷(xiāo)的公差范圍比較小,造成工人焊接上件,和焊接完取件不方便,經(jīng)過(guò)多次的拿取操作后會(huì )造成定位銷(xiāo)的磨損,定位銷(xiāo)的剛度也會(huì )受一定影響,從而影響定位精度。因此,我們設計的時(shí)候,一套夾具的固定銷(xiāo)數量一般不超過(guò)兩個(gè)。伸縮銷(xiāo)和擺動(dòng)銷(xiāo)也是用的比較多的一種定位銷(xiāo)。當一套夾具需要多個(gè)定位銷(xiāo)時(shí),而固定銷(xiāo)的數量又受到限制,我們就考慮設計時(shí)增加伸縮銷(xiāo)或者擺動(dòng)銷(xiāo)。當然,改變銷(xiāo)的結構形式也需考慮零件的結構,和預留的操作空間,不能與零件有干涉。當定位銷(xiāo)由于受到零件結構限制而不是水平的,而是帶有一定角度或者垂直于BASE 板,考慮到取放件的便易性,我們也應將定位銷(xiāo)設計成擺動(dòng)或伸縮的。


          2.2 定位塊及壓塊


          定位塊和壓塊在夾具設計中也用的比較多,他們分別起定位和壓緊作用。定位塊主要用于對面的定位,它能保證一些重要的型面和功能面的尺寸。在設計的時(shí)候,我們要根據工藝上要求的 RPS 并結合自己的經(jīng)驗來(lái)設計定位塊的結構形式進(jìn)行定位塊的設計。壓塊主要是用于保證零件的壓緊。它的設計主要考慮因素是能不能在保證壓緊零件的同時(shí),又能保證焊槍良好的操作性。它的結構形式因而也會(huì )因為零件和其他夾具結構體的形式而不同。


          3 車(chē)身的焊接夾具設計要點(diǎn)


          3.1 采用合適的焊接夾具設計工具

          (1)WAVE 是三維造型軟件 UG 的重要模塊,能實(shí)現“部件間的關(guān)聯(lián)”,可完成汽車(chē)車(chē)身焊裝夾具總體裝配設計,實(shí)現對設計過(guò)程的有效控制;

          (2)根據分解后的車(chē)身焊合件,合理設計夾具的種類(lèi);

          (3)考慮年產(chǎn)量確定夾具的自動(dòng)化水平和定位裝置;

          (4)車(chē)身和夾具的設計基準一致。焊裝夾具上的部件位置都是根據車(chē)身零件的設計基準而定,最終要保證生產(chǎn)出合格的焊接工裝結構;

          (5)焊接夾具的定位合理。夾具的定位包括孔定位和面定位。夾具定位大都采用過(guò)定位方式,以增加焊接的剛度,減少焊接變形。采用孔定位,優(yōu)先考慮的是沖壓工序的定位孔,要求孔的尺寸和位置準確可靠;

          (6)正確設計夾緊裝置。當正確確定零件在夾具上定位后,為確定焊接時(shí)中各個(gè)工件的裝配位置,同時(shí)考慮克服工件的回彈變形,一般需要用夾緊機構。該裝置能使工件和支承面、定位面和工件以及工件之間夾緊貼合。


          3.2 焊裝夾具中的計算機技術(shù)


          3.2.1 淺談汽車(chē)焊裝夾具的虛擬制造環(huán)境


          當今,遍布全球的制造企業(yè)之間的競爭也變得越來(lái)越激烈,而決定企業(yè)全球競爭能力的主要指標是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間(Time)、質(zhì)量(Quality)、成本(Cost)和服務(wù)(Services),即 TQCS。對此,國際上于 90 年代初提出了一項具有挑戰性的制造技術(shù)——虛擬制造技術(shù)。虛擬制造技術(shù)是由計算機仿真、建模技術(shù)、計算機圖形學(xué)、人工智能、并行工程和多媒體技術(shù)等多學(xué)科知識形成的綜合系統技術(shù)。產(chǎn)品和過(guò)程的建模與仿真技術(shù)是實(shí)現虛擬制造的核心技術(shù)。汽車(chē)焊裝夾具在制作現實(shí)的成品之前,如果先采用虛擬制造,可以對產(chǎn)品進(jìn)行仿真化模擬制造,可以通過(guò)虛擬的制造技術(shù)來(lái)對現實(shí)中的制作過(guò)程中可能出現的問(wèn)題進(jìn)行預測與分析,如此一來(lái),再進(jìn)行現實(shí)的制造時(shí),就會(huì )減少許多問(wèn)題,提高產(chǎn)品的質(zhì)量與效率。具體的內容為:在焊裝夾具虛擬制造系統中,通過(guò)建立夾具設計的產(chǎn)品模型、工藝模型、裝配模型和成本模型等,利用設備模型庫和仿真服務(wù)模塊來(lái)定義虛擬車(chē)間,由設備模型庫中的對象類(lèi)定義來(lái)創(chuàng )立車(chē)間對象模型,在虛擬車(chē)間內進(jìn)行汽車(chē)車(chē)身覆蓋件的裝夾、焊接和拆卸過(guò)程,用計算機記錄下這個(gè)過(guò)程中汽車(chē)車(chē)身覆蓋件的變形規律此外,利用仿真接口可實(shí)現虛擬制造系統與用戶(hù)、應用系統以及真實(shí)設備之間的接口。


          3.2.2 汽車(chē)焊裝夾具利用

          計算機輔助設計的可行性對于焊裝夾具來(lái)說(shuō),通常由支座、定位板、壓板、銷(xiāo)軸、夾緊器及限位塊等組成,共計 5大類(lèi) 200 多種,這些結構以及元件都對精密度有著(zhù)嚴格的要求,同時(shí)汽車(chē)焊裝夾具結構也有著(zhù)許多的特點(diǎn),比如想要讓車(chē)企的改型速度快以及研制周期短,可以采用大量的標準化元件進(jìn)行制造。在實(shí)際的投入使用案例中,也可以明顯發(fā)現采用大量的標準化元件的許多優(yōu)勢,最具有說(shuō)服力的就是當今世界上許多汽車(chē)工業(yè)發(fā)達國家采用的都是這樣的方法,而
          要想元件大量標準化生產(chǎn),這就離不開(kāi)用計算機技術(shù)進(jìn)行控制;此外,由于上文提到的支座、定位板、壓板等焊裝夾具對于精密度有著(zhù)嚴格的要求,有的元件甚至要求為百分之幾毫米,因此要想大量快速地生產(chǎn)這些元件,不可能靠人力進(jìn)行加工以及校正,而采用計算機技術(shù)可以很好地進(jìn)行元件的精密控制;所以根據汽車(chē)焊裝夾具的特點(diǎn)可以決定焊裝夾具進(jìn)行計算機輔助設計具有可行性。


          通過(guò)對高壓電機主絕緣內部導體角部電場(chǎng)的計算,得出發(fā)電機定子線(xiàn)棒導體角部存在電場(chǎng)集中現象,當導體圓角處等位層的曲率半徑≥2mm 時(shí),發(fā)電機定子線(xiàn)棒絕緣的場(chǎng)強分布得到明顯改善。最大場(chǎng)強和不均勻系數下降明顯。導體等位層與導體接觸的裸銅點(diǎn)間距在不超過(guò) 300mm 的范圍內時(shí),等電位層效果最好。導體角部電場(chǎng)分布優(yōu)化措施能有效的提高高壓電機定子線(xiàn)棒電氣性能。不同結構內屏蔽的線(xiàn)棒可獲得不同的電氣性能,與局部屏蔽層處理的線(xiàn)棒相比,采用全屏蔽層處理的線(xiàn)棒介質(zhì)損耗角正切值要低,局部放電量以及擊穿電壓要高。


          4 結束語(yǔ)

          汽車(chē)車(chē)身的焊裝,焊裝夾具不可或缺,它影響著(zhù)汽車(chē)生產(chǎn)的水平,對汽車(chē)生產(chǎn)的效率、質(zhì)量和規模都產(chǎn)生重要作用。因此,重視焊裝夾具設計的常見(jiàn)問(wèn)題和掌握焊裝夾具設計的要點(diǎn),革新焊裝夾具的設計方法和設計水平非常重要,同時(shí)也是汽車(chē)制造公司在激烈的競爭中得以生存的重要因素。






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