毕业论文基于UG的汽车焊装夹具三维设计_百度文库
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毕业论文基于UG的汽车焊装夹具三维设计|
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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
的最终结果，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：
GD∑T（主定位销）+CD 点（定位面）
设计小常识：
大众项目图纸中 RPS 点大小写字母的含义
H 代表孔（压紧方向 z 向）
z 代表孔的定位方向
y 代表孔定位的方向
F 代表支撑和压紧
x 代表支撑的方向
f 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
单件的模具&检具使用的基
Ｓ 分总成的夹具使用的基准
Ｋ 分总成上检具使用的基准
总成的夹具
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CA6140开合螺母的加工工艺及夹具设计毕业设计论文.doc46页
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毕业设计 论文 说明书
CA6140开合螺母
加工工艺及夹具设计
题目类型： 理论研究
工程技术研究
本毕业设计是CA6140车床上的螺母（也更准确的说法也可以称之为开合螺母）的设计，包括以下几个方面：设计的组件，计算过程和工作时间，两套夹具设计（车床，钻床，每一组），所要求的特殊夹具，和相应的制卡和简单的运动仿真。
专用夹具方案的确定方案设计方案时应遵循以下加工质量，结构尽简单，操作制造特别是老师我而言，这次毕设关键词：CA6140开合螺母;夹具设计;工艺工装设计.
This graduation design is on CA6140 lathe nut
also more accurately can also be called a half nuts
design, including the following aspects: the design of components, calculation process and working time, two sets of fixture design, lathe, drilling machine, each group , the required special fixture, and the corresponding fabrication and simple movement simulation.
The scheme of special fixture design industry processing machinery, is very, very important one step.Special fixture scheme suitable for or not, almost all can directly determines the parts for efficient batch processing.When we sure the final design plan should follow the following rules and laws: then started the first must ensure the quality of processing, the structure of the design as much as possible, to simple, as long as meet the requirements of processing, fixture itself as a single as possible , to be simple and feasible to operate, such as the second clamping drilling machine with the same parts, must be with this in mind, or it will significantly reduce processing efficiency
the economic benefits of the manufacturing cost is higher, such as the blank casting bronze are available, and
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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 的最终结果，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 RPS AUDI 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Hx z H 代表孔（压紧方向 z 向） x z 代表孔的定位方向 H y H 代表孔 y 代表孔定位的方向 F x F 代表支撑和压紧 x 代表支撑的方向 f x f 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 s　 Ｈ ｈ Ｅ Sk ｓk Ck Cs ｃｓ Ｊ主基准面 辅助基准面 主基准孔 辅助基准孔 主基准边 暂定基准的主基准面 暂定基准的辅助基准面 矫正基准 临时基准的辅助基准面 临时基准的主基准面 防止零件变形而设置的基 准面 单件的模具&检具使用的基 准 分总成的夹具使用的基准 分总成上检具使用的基准 总成的夹具&检具使用的基 准Ｏ Ｓ Ｋ Ｃ2.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最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 mm。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： 焊枪操作侧定位器设计侧 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最大 可能的避开焊钳。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最常用的方式，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 (Metal Active Gas) welding Mag(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 (Metal Inert Gas)welding Mig(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。MIG、MAG 焊枪③螺柱焊 stud welding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螺柱焊机螺柱焊枪外形 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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: 0&X&32-20 0&X&12 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。 板件凸焊最适宜的厚度为 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,是夹具设计的最终目的!二、夹具设计的定位元素1、定位销（LOCATE PIN）定位销是夹具设计的最基本元素,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3 4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 设计时最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。 2 3 4 5 61图示为有 6 个定位销的夹具， 和 4 可设计为固定的， 1 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）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最小，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，打开时自动打开，设计时要注意定位销工作面要与转动 点处于一条直线。 方式二，定位销手动摆动到位定位工件，设计时要注意定位销工作面要与转动点处于一 条直线。机器人上件工位的摆动销摆动销的位置与转动点之间的关系摆动销设计注意事项： 摆动销的设计主要存在的问题就是定位销打开时和工件的干涉， 这里所提及的干涉主要 指定位销销面与销孔和工件厚度之间的干涉。 存在干涉的原因之一是转动点的选择和定位销 孔所在的平面不在一个平面内所造成的。原因之二是转动点和销孔的距离太近，距离越近， 定位销从工件所走的圆的轨迹圆心角越大。这样就容易干涉。下面就两种情况分别加以说明1， 摆动销旋转中心与工件厚度中心的关系 下面为转动点与定位销之间的位置关系示意图：图示 1（转动点和定位孔所在平面不在一个平面）图示 3（转动点与工件孔选择在一个平面） 通过以上图例可以看出摆动销转动点应与工件厚度中心处于同一平面 2，旋转点与定位销之间的距离关系 摆动销旋入旋出的关系如下图所示，其中 A 为摆动销摆入工件的距离，d 为定位销与工件 之间的间隙，B 为转动点到定位销水平最远点的距离，C 为转动点到定位销最容易干涉点的 距离。几者之间有如下关系： 公式 1 公式 2 d=C-B C*C=B*B+A*A由于一般工件的孔比定位销大 0.2mm，所以 d=0.1mm，代入公式 1 可知：0.1=C-B 推出 C=B+0.1 （B+0.1） =B +A2 2 2将 C=B+0.1 公式 2 得：2从而得出 B=(A -0.01)/2定位销定位时超过工件表面 3-5mm 的要求，当 A=3 时，B=45，当 A=4 时，B=80 当 A=5 时，B=125 由于摆动销设计时要考虑增加止块的位置和考虑到加工时的误差， 所以我们设计时 B 的值一般要大于 150mm 比较稳妥！ 常识:摆动销设计时要有止块,且止块与转动点之间的距离与定位销与转动点之间的 距离的比例不应太小.一般小于等于 1/3.(设计时针对结构和选用气缸的不同灵活运用 此原则)2.关于涉及定位销一些问题的讨论（疑问项，仅供探讨）⑴关于伸缩销和开花销 3 个方向调整的讨论①下图是我们在设计中经常使用的标准调整处存在问题：伸缩销气缸是铝制的，而定位销需要在现场很多次调整功能尺寸，调整次数多了 容易造成伸缩销气缸的损坏。 建议：增加一组连接块，将此调整放在相应的连接块处。在此加连接块， 将调整 加在调整块处另外存在此问题的情况还有： 直接与双导向气缸， 开花销气缸， 开花伸缩销气缸的调整等等！ 希望设计者在设计中加以注意！另外对于调整块的设计要尽量紧凑，节省空间， （焊钳的通过性）垫片的调整尽量靠近定位 销的中心（保证结构强度） ⑵定位销做支撑时压块的调整该如何？ 我们在设计中，往往是下面这种情况只有一个方向调整，压块圆的直 径大于销半径约 3mm这种情况其实也是考虑了加工误差和现场的调整的，但目前的存在的问题是： ① 加工误差和装配误差比较大（需要在生产和装配时严格控制加以改善）目前，存在压块 装配完成后压块和销子干涉的情况，或者与销子离的很近。 ② 在夹具到现场进行功能尺寸调整的时候各个方向垫片的调整往往要大于 3mm 的情况， （这种情况的出现一般与冲压件质量和焊接后零件产生的变形等情况有关） 所以综上所述，建议如下: ①加强零件单件质量的控制， 避免装配误差过大。 避免由于自身零件缺陷造成的不必要调整。 ②相应的压块设计成 3 个方向可调，保证与定位销的统一。 ⑶不做支撑的定位销的轴向调整还要不要？ 我们在设计中定位销伸出工件的有效长度一般是 3-5mm，但实际上我们会发现我们实际 做出的夹具放上工件后伸出长度经常没有这个值。 这是为什么呢？仔细分析一下， 有如下几 个方面的原因： ①冲压件本身存在回弹量，工件在放置上去之后往上翘了。如图所示：②与定位销连接的件高度方向公差大了。 ③在现场做功能尺寸调整时，附近的定位块高度往上调了，造成定位销伸出长度的降低。 根据以上几种情况的分析我认为有必要增加不做支撑的定位销第三个方向的调整 ⑷长孔的定位销长孔方向的调整需不需要？ 这个问题主要取决于，长孔的长度有多长，能满足多少的可调量，如果长孔各超过 5mm 以 上，设计时可以不考虑长孔方向的调整，如果没有就需要增加长孔方向的调整，造成需要调 整的主要原因是现场功能尺寸调整造成。2、定位块、压块（locator、clamper）定位块、压块 定位块和压块也是夹具设计中的最基本元素， 定位块起到支撑作用， 压块起到压紧作用。压块定位定位块压块的设计首先应满足定位要求，其次要满足焊接要求，再次应满足压紧力要求 所谓定位要求就是能不能很好的起到定位的作用， 能不能完全满足工件的最基本定位夹紧 要求， （RPS,ASP 等）定位点是多于，等于，还是少于这些定位点。 所谓焊接要求就是定位块压块的设计能不能很好的避开焊枪， 是不能避开， 还是刚好避开， 还是已最大程度的避开 所谓压紧力要求就是压块的压紧力能不能达到工件所需的压紧力要求 50-80 公斤，是小 于，等于，还是大于 好的设计应该是定位点多于最基本的定位夹紧点， 最大程度的避开焊枪， 压紧力在 50—80 公斤的范围内 1. 定位块压块的设计如何避开焊枪？ 当定位块与压块与焊枪不发生干涉的时候定位块和压块应该是基本型的，这样便于加 工，当定位块与压块与焊枪很近时就要从多个方向和多个角度考虑定位块和压块的设 计，尽最大可能的避开焊枪。如下图：2. 如何设计压块的旋转点？ ⑴单个压块的旋转点 压块的旋转点的选择（前提在摆动过程中不和工件干涉,影响焊钳焊接和气缸打开后能 方便取件）一般尽量是转动点和压块工件接触面所在的平面距离越小越好。图示是工件及气缸之间的受力分析图。 气缸的输出力矩为 Q，F1 为工件的压紧力，F2 为工件的摩擦力。从公式 Q=F1XD1+F2XD2 可以看出，摩擦力所产生的力矩越大，压紧力 F1 越小，压紧效果越差。所以从力学角度 分析，为了使得压块有足够的压紧力，D2 的距离越小越好。 ⑵ 两个压块的旋转点 方式 1 同一个压臂上的两个压块， 最合理的受力状况就是要求两个压块所受的力是相等的或 者是相近的，对于压在同一平面上的夹具旋转点，不用说大家都知道应该选在两个压紧 点的连线上，而且离压紧点越近越好。对于压在不同平面上的夹具旋转点，因为我们想 要的是使两个压块在理论上产生相同的压力，所以就要遵守一个原则，就是让每个压紧 点和旋转点的连线与工件的夹角相等，这样设计出来的每个压块的理论压力值就是相等 的（见附图）。当然这样设计的前提是满足焊接要求，如果和这一条原则发生冲突的话， 可以在其附近选择一点作为旋转点，最大程度的满足旋转点的选择。方式 2 两个压块旋转点的选择可以近似选择在两个压块压紧点的连线上。 这是一种近似的选择 方法， （来于 AUDIX88 项目宝马老外）具体如下图所示：旋转点可以选择在直线的两侧 3. 定位块的调整 调整原则，定位块严格按照车系坐标去调整，方便于检测和现场的调试，压块尽量按 照车系坐标去调整！ 定位块压块的调整方向一般是单一方向的车系调整，详细如下图所示：Z向 Y向 上述是一般定位块压块的调整，但设计的过程中往往会出现一个定位块定位两个方 向，或者定位面是个斜面的情况，这时定位块的调整就不能只调整单一一个方向，而 是要调整两个方向或者是三个方向，当定位块定位面角度与车系大于 7 度角时定位块 就需要两个方向的调整！定位块本身有角度定位块定位两个平面三、夹具设计的一般性技巧1.夹具设计中如何更好的利用气缸的行程在夹具设计中我们经常能用到活塞杆直接推动缸杆的情况的气缸， （在我们公司 的标准中也能看到一些日式夹紧缸的使用标准，列出了一系列的参数选择值）气缸的 行程一般为活塞的运动的行程，因此气缸的行程在一定情况下是有限的，那么如何更 有效的利用气缸的行程呢？为什么标准中会选择那样的参数呢？下面我们从原理上 进行一下分析： 首先从使用气缸的目的上来看无非有两点： 1.将气缸的活塞的直线运动转变成连杆的圆弧运动。 2.在满足设计要求的基础上如何最小程度减少对缸体本身的损害。 下面主要对上述前两点做出说明： 1.将气缸的将气缸的活塞的直线运动转变成连杆的圆弧运动。 假设气缸的行程为 X，气缸需要完成的打开角度为 Y 度，气缸离转动点的距离为 Z，看下图：X，Y，Z 之间有如下关系： TgY1=X1/Z TgY2=(X-X1)/Z Y1= arctg(X1/Z) Y2= arctg[(X-X1)/Z]Y=Y1+Y2= arctg(X1/Z)+ arctg[(X-X1)/Z]当 X 和 Z 为定值时，要想气缸的打开角度最大，由平均值公式可知：arctg(X1/Z)= arctg[(X-X1)/Z] X1=X-X1 X1=X/2(X1/Z)= (X-X1)/Z从计算结果来看，只有当 X1=X/2 时，气缸的打开角度才最大，所以设计时要想充分利用气 缸的行程，X1 的值必须接近 X/2。 理论上是这样的原则，上述公式中的 X 应该理解为气缸实际的使用行程，一般气缸在 使用过程中要留出一定的使用余量， 为了考虑到定位块的磨损和气缸自身更好的受力情况及 零件加工及装配之后的所造成的气缸行程的损失。日式夹具中一般为（X-5） ，于是也就有了 标准中气缸铰接点的转动点到压杆的转动点的垂直距离为什么为（X-5）/2 再圆整。傀儡焊 中气缸的余量一般为 10mm（电极帽的磨损量） ，其他一些结构中的行程留量还有些不同。根 据实际情况来定。另外从气缸自身的摆动角度来看，在此种情况下气缸本身的运动轨迹来看，气缸本身运动的幅度最小，这样也满足了第 2 条，避免了本身对气缸的损坏。上述如何利用好气缸的 行程在夹具设计中是最普遍的情况， 当然不是说一定要遵守这种原则， 有很多情况下是可以 打破这种原则的，当结构的空间受到限制时，当这种情况与焊钳干涉时等等，我们是可以灵 活运用的。我们运用这种原则的前提就是为了更好为我们的夹具设计服务。2.夹紧器的设计步骤3 21 4 5定位夹紧器是夹具的基本单元,它的设计是有一定的步骤可寻的.新的夹具设计者往往 不知如何下手.是先画定位块好呢?还是先画气缸支座好呢?还是先放气缸好呢?新的设计者 往往存在着这样的疑问.由于不知道如何下手,往往在设计的过程中浪费了一定的时间.下面 针对这样的问题,就我对夹具设计的理解,以欧式夹具为例,简单的提出我的设计思路,仅供 参考: 首先明确定位夹紧器的目的及前提 1.定位夹紧工件.2.定位块打开时能保证工件顺利取出. 3.定位夹紧器的设计不能影响工人的操作. 4.定位器设计前应将夹具的焊枪焊点布置好. 步骤介绍： 1. 根据定位夹紧信息将定位块和压块画好 我们首先已知的就是定位夹紧信息，与其相关的设计即是定位块和压块的设计 2. 根据定位器的设计目的将旋转点选择好 定位块压块的设计是有一定目的的，而与此目的直接相关的就是旋转点位置的选 择。此为设计的关键，是设计者在设计中着重要考虑的。 3. 将气缸按照旋转点调入，并按照实际位置安装好 4. 将标准支座调入并安装好 5. 设计相应连接件3.夹具设计步骤简介：流程概况： 取得设计任务 3D 方案的设计阶段 3D 设计的初期阶段 3D 设计的中期阶段 3D 会审阶段 3D 的完善阶段 2D 拆图及投产 流程细则: 第一步：取得设计任务 取得焊点工艺和上件顺序图 （日式夹具一般从厂家直接取得， 欧式夹具需要从本公司规 划部门得到。 ）拿到焊点规划文件后对规划文件上件顺序图及焊点工艺进行分析，即本 工位设计主要是要完成哪些任务， 然后在对此形成初步的设计方案。 如果有异义及时与 厂家或规划部门进行沟通，提出自己的观点和看法。并与相关人员进行探讨，形成新的方案。 第二步：3D 方案的设计阶段 本步主要是根据规划文件对夹具形成大致的方案的阶段，进一步验证规划方案的合理 性，主要确定工装夹具的定位点，夹紧方式，采取什么样的结构，这一阶段是设计者和 规划部门或厂家对方案可行性进一步探讨的阶段。 本阶段的进行的好坏决定下几个阶段 设计更改程度。一个好的设计，源于好的规划方案。 第三步：3D 设计的初期阶段 本阶段是比较是设计中比较枯燥的一个阶段， 但每个步骤必须认真仔细的去完成。 本阶 段是 3D 设计打基础的阶段。 1.3D 焊点生成阶段 本步要将设计时所需要的所有焊点生成到数模中去， 并存到工装设计包中指定的文件 夹中。焊点的生成应该规范化，要严格按照焊点号进行生成，因为在设计的过程中难 免遇到焊点规划不合理的情况，相应焊点可能会取消或增加，严格执行焊点的生成， 便于将来对焊点的更改。 焊点的取消或增加要涉及到具体的焊点号， 不能大概是哪个 焊点， 避免为后期规划和设计带来不必要的返工。 另外每个设计员和规划员应做好相 应焊点的增减记录，做到有据可查，保持设计与规划的统一。 2.焊枪选型 本步是根据工件的形状和焊点所处的位置选择合适的焊钳， 并将主要焊点的焊钳放在 数模之中，并将布好的焊钳存在工装设计包中指定的文件夹中。另外，焊枪的数量一 般在规划文件中有个粗规划，设计时要尽量按照规划文件中要求的数量去对焊枪选 型，但如果不能达到实际的使用要求，也不要拘泥于原规划文件的限制，可与相应规 划员取得沟通，进行探讨，取得规划与设计的统一性。另外，焊钳的选择主要是选择 以往夹具设计过程中比较成功的焊钳， （经验性选择）相应资料可向技术负责人或由 技术负责人统一提供， 本步焊枪的选择是粗略的， 在下一步骤中可能会进行焊枪的优 化和整改。 3.确认操作高度及夹具方式 操作高度一般为 800-900 之间，主要考虑焊钳的把手到地面的距离。不能太高或太 低。 另外本阶段主要暂时确定一下夹具的使用方式，是采用固定式，旋转式，还是 翻转。 （在方案的制定过程中也能体现这一点） 第四步：3D 设计的中期阶段 本阶段是夹具成型的关键阶段，也是与规划沟通最多的一个阶段，往往规划方案的 好坏在这一阶段最能体现。设计过程中可能会涉及焊钳的更换，焊点的增减等等。 严重时可能会将前面所做工作推翻，重新制定新的方案。需要设计者与规划做好沟 通，并保持与规化一致。本阶段是设计者脑力工作量最大的一个阶段。另外本阶段 可能是设计过程中反复更改局部方案最多的阶段，设计者一定要本着使用者的角度 去考虑问题，如果感觉有问题，在大脑中形成唯一的习惯概念就是改！要做到不厌 其烦。作为一个设计者在脑中应该有一种观念，那就是设计在怎么更改更改的次数 也是有限的，而使用者是每天都在用你设计的夹具。你要让使用者夸你设计的夹具 好，那是一种自豪感! 如果你是一名有经验的设计者，那么请拿出你的认真严谨和 经验，如果你是一名新的设计者，那么请拿出你认真的态度来，多去问多去想，多 去改。你就是一名合格的设计者！ 第五步：3D 会审阶段 本阶段是与厂家做进一步对夹具的方案可行性最终确定的阶段， 设计者需要将自己的 设计思路展现给厂家会审人员， 尽量将问题找出来的阶段， 为以后现场调试打下良好的基础。 第六步：3D 的完善阶段 本阶段主要工作是对工装夹具进行完善，也是检查设计中纰漏的阶段，并将其改正。 将结构细化，打孔，装螺钉，按照大连奥托标准或厂家制定的标准改零件颜色，改图 号，整理工装设计包中的文件夹，做到 CATIA 设计数清晰明了，文件夹整齐有序，保 证每个设计者都可以轻松找到每个零件的位置。 也为以后现场调试带来便利。 另外本 阶段也是将厂标件及外购件投产的阶段，也是提出气动和电气要求的重要阶段。 第七步：2D 拆图及投产 3.限位器安装方法 为减小限位固定螺栓的剪切负荷，从限位器面和夹紧器铰链轴的延长线的夹角不得超 过 30 度。 OK 不得超过 30 度 NG 限位 限位 夹紧器铰链轴 固定螺栓受到 剪切负荷 与面垂直 限位推荐与限位垂直 夹紧器铰链轴螺栓 螺母 螺栓、螺母原则上 不做限位 限位 受剪切力4.缓冲器安装方向的设计 在夹具设计中,我所见过的缓冲器的使用大概有两种情况,一是用在物体直线运动的情 况,二是用在物体旋转时的情况所选缓冲器的大小要根据所需缓冲的大小来决定,这个 取决于物体的质量和运动的速度大小来决定缓冲器的大小,一般物体质量越大,速度越 大缓冲器的选择就越大.物体平移时的缓冲器这里就不多说了,大家一般也比较清楚,只 要根据设计需要把大小选好了就可以了. 安装示例如下图(一般缓冲器样本上都有):摘自ACE缓冲器样本下面主要对旋转时缓冲器的安装方向,下图是我在以往设计中所发现的一些问题的照片, 我们先从问题着手,然后逐步说明.F 为压杆和缓冲器给的力,它可以分解为 F1 与缓冲器垂直的力,F2 为缓冲产生的力,由图 不难得出三者之间的关系: F1=FxCos a F2=FxSin a 我们如果让缓冲器完全发挥作用,F2 应该最大,也即 a=90 度 这时缓冲器的方向应该是 缓冲点与旋转点所画的圆的切线方向.摘自ACE缓冲器样本如果是这样的话,考虑到夹具设计的空间因素,缓冲器的方向很有可能是跟车 系成一定角度的,而不是所有情况都是横平竖直的如下图所示：带角度的与车系四、夹具设计的结构1. 连杆结构图例四连杆四连杆KS 气缸翻转拉杆缸翻转拉杆缸翻转加自锁 2.连杆结构的分类及特点 以上图例是我们在进行夹具设计时的二次摆动的典型结构，根据使用情况可分为： 连杆本身自锁 气缸本身自锁 本身不带自锁 普通旋转加自锁 特点： 机构一般比较庞大，到位和回来都有止块，到位和回位都有缓冲，到位和回位都有信号反馈点，其设计请参照相应的止块设计和缓冲器设计。 设计注意事项： 设计时我们可以把它归结为简单定位器的设计，即关键旋转点的如何选择，一个再复杂 的连杆机构都有一个固定的旋转点，这是设计的本质，所以设计时应首先着眼于固定旋 转点的选择上。与压块旋转点选择表面上不同的是，摆动的东西由压块改为了整组定位 器或者一套大的定位单元，驱动上由气缸变为了一个连杆机构而已。换言之，压块原来 的驱动装置是气缸，我们的驱动装置需要重新设计来代替气缸。这是不同点。标记处为固定旋转点 首先应根据设计条件确定此点， 然后进行相应连杆机构的设计， 缸本身就是个四连杆， KS 标记处为 KS 缸的固定旋转点。 四连杆的设计详细请参见机械设计手册四连杆的设计，那里有最详细的理论基础，是我 们设计的根本，这里不做详细的说明。请各设计者课后做详细的研究！ 3.滑轨平移机构 1.自锁 自锁机构的增加一是为了满足大众的标准，二是从安全角度需要自锁（例如吊具上） ， 一般日式夹具中运用的很少，只有在类似合装工位比较大的平移机构中才采用。一般普 通的自锁机构是选择一个自锁气缸自锁，优点是节省了空间，但成本相对高些。其二就 是设计四连杆自锁机构，本种自锁的优点是成本相对较低，而且相对自锁力较大，但是 占用空间相对较大，设计工时相对长些。其三就是平移机构自身为连杆自锁结构，优点 是节省了成本，但是适用于滑动距离比较小的场合，另外需要有足够的设计空间。 2.推进气缸的选择 推进气缸的选择主要是要看平移机构的大小，另外就是根据需要的推进速度来定，根据 气缸的参数计算出所选气缸是否能满足要求。如果没有计算可以参照以往类似成功结构中的气缸。 3.缓冲 缓冲一般取决机构的运行速度和机构的大小，如果速度比较大，且机构重量比较大，就 要增加缓冲装置，防止冲击过大给设备造成损伤，另外缓冲器大小的选择，一是可以参 考以往类似结构中的缓冲器，如果不确定的话，就需要根据实际情况，计算所需要缓冲 器的大小。 4.滑块及轨道 滑块的选择，主要根据滑块上平移机构的重量及重心而定，如果重量比较大，且重心与 滑块之间有一定的扭矩，建议使用较大一点的滑块或相应增加滑块的数量，如果设计者 凭经验很难断定的话，建议通过计算来选择滑块的大小和数量。尽量选相对较大一点的 安全系数，另外需要强调的一点是，设计时尽量避免使滑块产生扭矩和拉力比较大的情 况，滑块的抗扭能力和抗拉能力比较差，也最容易出问题。如果使用中不可避免，建议 增加滑块的数量及改用较大的滑块。 5. 滑轨平移机构图例 sky