1、汽车车身焊装夹具3D设计方法烟台大学烟台大学机电汽车工程学院机电汽车工程学院熊晓萍熊晓萍车 身 结 构轿 车3白白 车车 身身 结结 构构 顶盖总成 ROOF发动机盖 HOOD翼子板FENDER前 门后 门FRONT DOORREAR DOOR地板总成FLOOR左侧围总成SIDE，LHSIDE，RH右侧围总成行李厢盖TRUNK LID发动机室ENGINE ROOM上一页下一页后 退退 出4仪 表 板DASH PNLFRONT APRON RH右挡泥板组件RADIATOR SUPPORT散热器支架组件左挡泥板组件FRONT APRON LH发发 动动 机机 室室 结结 构构 上一页下一页后 退退
2、 出5地地 板板 结结 构构左轮罩组件WHEEL HOUSE LH后横梁加强件RR CROSS MBR右轮罩组件WHEEL HOUSE RH左纵梁组件右纵梁组件RR SIDE MBR LHRR SIDE MBR RH中地板组件CENTER FLOORREAR FLOOR后地板组件上一页下一页后 退退 出6侧侧 围围 框框 架架 结结 构构 侧围外板组件SIDE PNL OTR前立柱组件FRT PILLARFRT SILL SIDE前 门 槛中立柱组件CTR PILLARCTR PILLAR INR中立柱内板后 门 槛RR SILL SIDEQUARTER INR侧后内板组件后立柱组件RR PI
3、LLAR上一页下一页后 退退 出7顶顶 盖盖 结结 构构 顶盖冲压件ROOF PNL顶后横梁组件ROOF RR CROSS MBRROOF CTR CROSS MBR顶中间横梁组件顶盖左纵梁ROOF SIDE MBR RH顶盖右纵梁ROOF SIDE MBR LH顶前横梁组件ROOF FR CROSS MBR减振胶条上一页下一页后 退退 出8后后 部部 结结 构构 后窗台板PACKAGE TRAYBACK PNL后围板后围上盖板REINF UPR BACK上一页下一页后 退退 出9前前 门门 结结 构构 前车门外板PNL FR DR OTR前车门内板PNL FR DR INR前门上铰链前门下铰
4、链HINGE DR LWRHINGE DR UPR防振胶条上一页下一页后 退退 出10发发 动动 机机 盖盖 结结 构构 发动机盖内板发动机盖外板HOOD PNL INRHOOD PNL OTR发动机盖铰链HINGE ASSY HOOD上一页下一页后 退退 出11行行 李李 厢厢 盖盖 结结 构构 行李厢盖内板行李厢盖外板TRUNK LID INRTRUNK LID OTR行李厢盖铰链HINGE TRUNK LID上一页下一页后 退退 出12背背 门门 结结 构构 背门内板BACK DR INR背门外板BACK DR OTRHINGE BACK DR背门铰链上一页下一页后 退退 出13汽汽 车
5、车 的的 车车 线线上一页下一页后 退退 出FLFL0/Y0/Y0/Z+/Z-/Z+/Y-/Y+/Y0/Z+/Z-/Z0/X-/X+/X-/Y汽汽 车车 车车 身身 焊焊 接接 基基 础础 15电阻焊原理如图31所示，它是将被焊工件压紧于两电极之间，并在焊接处通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，断电冷却时，在压力继续作用下实现金属结合，形成牢固接头。这种工艺过程称为电阻焊，也叫接触焊。 电电 阻阻 焊焊 原原 理理 tdttRtiQ02)()(上一页下一页后 退退 出16悬悬 挂挂 式式 点点 焊焊 机机 1变压器 2气缸 3电磁气阀 4气路 5水路
6、 6导轨 7减压阀 8焊钳 9控制箱 10时间调节器上一页下一页后 退退 出17悬悬 挂挂 式式 手手 动动 点点 焊焊 钳钳 1电极头 2电极夹头 3焊钳臂 4加压气缸 5限位机构 6手动开关 上一页下一页后 退退 出18自自 动动 焊焊 钳钳 装装 置置 上一页下一页后 退退 出191电极 2电极夹头 3钳体 4加压气缸 5安装底板 自自 动动 焊焊 钳钳 结结 构构 上一页下一页后 退退 出20机机 器器 人人 点点 焊焊上一页下一页后 退退 出汽汽 车车 车车 身身 焊焊 装装 工工 艺艺 22薄钢板薄钢板冲压冲压整车整车油漆车身油漆车身白车身白车身车身零件车身零件装焊装焊总装总装涂装
7、涂装车 身 制 造 过 程上一页下一页后 退退 出23车 身 焊 装 过 程冲压零件冲压零件焊接小组件焊接小组件焊接分总成焊接分总成白车身白车身冲压零件焊接小组件焊接分总成焊接总成焊接总成上一页下一页后 退退 出24 白车身装配过程白车身装配过程上一页下一页后 退退 出FRT DR ASSYHOOD ASSYFENDER PNLRR DR ASSYT/LID ASSY25 车身总成装焊过程车身总成装焊过程U/BODY ASSYSIDE ASSY LHSIDE ASSY RHCowl,Roof,Package tray上一页下一页后 退退 出26 地板分总成装焊过程地板分总成装焊过程RR FLR
8、 ASSYCTR FLR ASSYFRT FLR ASSY上一页下一页后 退退 出27定定 位位 基基 准准 夹具的定位基准是为了使焊好的车身组件、夹具的定位基准是为了使焊好的车身组件、分总成件、总成件的位置与车身产品设计图纸、分总成件、总成件的位置与车身产品设计图纸、冲压成形零件的形状尺寸、车身测量数据在冲压成形零件的形状尺寸、车身测量数据在X X、Y Y、Z Z方向上一致，所设定的方向上一致，所设定的焊装夹具的位置焊装夹具的位置。定位基准的种类定位基准的种类 ：v 定位基准面定位基准面 定位板定位板v 定位基准孔定位基准孔 定位销定位销v 定位基准端定位基准端 导向杆导向杆上一页下一页后
9、退退 出28焊 接 夹 具 的 作 用在汽车车身焊接过程中在汽车车身焊接过程中定位夹紧定位夹紧，保，保证车身零件之间正确的装配关系，同证车身零件之间正确的装配关系，同时保证车身焊接质量及焊接过程顺利。时保证车身焊接质量及焊接过程顺利。 上一页下一页后 退退 出29焊焊 装装 夹夹 具具 分分 类类 按按用途用途可分为可分为 装配用夹具装配用夹具工件只在它上面进行点固工件只在它上面进行点固( (即定位焊即定位焊) )，而不完成整个焊接工作。，而不完成整个焊接工作。 焊接用夹具焊接用夹具主要任务是防止焊接变形，并使处在各种位置的焊缝都尽可能地调整主要任务是防止焊接变形，并使处在各种位置的焊缝都尽可
10、能地调整到最有利于施焊的位置。到最有利于施焊的位置。 装配装配焊接夹具焊接夹具这类夹具能完成整个焊件的装配和焊接工作，它具有装配用夹具和焊这类夹具能完成整个焊件的装配和焊接工作，它具有装配用夹具和焊接用夹具的性能。接用夹具的性能。 检验夹具检验夹具简称检具，它是用于检查焊接完的车身部件的形状尺寸是否符合质量简称检具，它是用于检查焊接完的车身部件的形状尺寸是否符合质量要求，起量规的作用。要求，起量规的作用。 其它夹具其它夹具指矫正夹具，整修加工夹具和热处理夹具等。指矫正夹具，整修加工夹具和热处理夹具等。 上一页下一页后 退退 出30焊装夹具设计要求焊装夹具设计要求 1.1. 焊装夹具必须保证焊件
11、焊后能获得正确的几何形状和尺寸。焊装夹具必须保证焊件焊后能获得正确的几何形状和尺寸。2.2. 焊装夹具应动作迅速，操作方便。焊装夹具应动作迅速，操作方便。3.3. 焊装夹具的设置应便于施工，有足够的装配、焊接空间，不焊装夹具的设置应便于施工，有足够的装配、焊接空间，不能影响焊接操作和焊工观察，不妨碍焊件的装卸。能影响焊接操作和焊工观察，不妨碍焊件的装卸。4.4. 夹紧可靠，刚性适当。夹紧可靠，刚性适当。5.5. 为了保证使用安全，应设置必要的安全互锁保护装置。为了保证使用安全，应设置必要的安全互锁保护装置。6.6. 用于大型零件焊接的夹具，要有足够的强度和刚度。用于大型零件焊接的夹具，要有足够
12、的强度和刚度。7.7. 在同一个夹具上，定位元件和夹紧机构的结构形式不宜过多在同一个夹具上，定位元件和夹紧机构的结构形式不宜过多，并且尽量只选用一种动力源。，并且尽量只选用一种动力源。8.8. 焊装夹具本身应具有较好的制造工艺性和较高的机械效率，焊装夹具本身应具有较好的制造工艺性和较高的机械效率，尽量使制作时投资少，成本低。尽量使制作时投资少，成本低。9.9. 尽量选用已通用化、标准化的夹紧机构及标准的零部件来设尽量选用已通用化、标准化的夹紧机构及标准的零部件来设计制造焊装夹具。计制造焊装夹具。 上一页下一页后 退退 出31常 用 形 式手动方式：自动化程度低一节旋转销方式： 最简单常用 两节
13、旋转销方式：用于翻边深，一节旋转难以打开的场合自锁夹紧方式： 防止断气后压板打开 固定销方式： 定位下件的定位孔，且孔轴线与基座垂直旋转销方式： 定位上件的定位孔，上下件之间有间隙移动销方式： 定位下件的定位孔，且孔轴线与基座不垂直上一页下一页后 退退 出32手 动 方 式上一页下一页后 退退 出33一 节 旋 转 销 方 式压板车身零件定位板夹紧气缸支架WT0801WT0804旋转点CK1A-缸径-行程Y干涉空间 25上一页下一页后 退退 出34分分 离离 式式 定定 位位 块块 结结 构构 上一页下一页后 退退 出35一 节 旋 转 销 方 式上一页下一页后 退退 出36两 节 旋 转 销
14、 方 式连杆WT0301限位气缸固定支架WT1306上一页下一页后 退退 出37两 节 旋 转 销 方 式上一页下一页后 退退 出38自 锁 夹 紧 方 式三个旋转点成一条直线，机构达到死点状态上一页下一页后 退退 出39自 锁 夹 紧 方 式上一页下一页后 退退 出40固 定 销 方 式设计要点： 定位销直径孔径0.02WY0201WY0202上一页下一页后 退退 出41定 位 销 结 构 上一页下一页后 退退 出42固 定 销 的 安 装 结 构 上一页下一页后 退退 出43旋 转 销 方 式旋转点操作手柄WT1401嵌入式限位块定位销单元WT0903WT0904上一页下一页后 退退 出4
15、4移 动 销 方 式CQ2A-50D_30上一页下一页后 退退 出45移 动 销 结 构 上一页下一页后 退退 出46基 座WT1802120X53X5.5上一页下一页后 退退 出47顶 升 装 置CA1FN80-100LMF30L上一页下一页后 退退 出48气 路 原 理 图上一页下一页后 退退 出车身焊装夹具车身焊装夹具3 3D D设计过程设计过程 50设 计 流 程转换PNL文件FileImportIGES装配标准件和外购件组成夹具单元ApplicationAssemblies设计定位板和压板InsertSketch焊接干涉检查截 断 面I n s e r t C u r v e Ope
16、rationSection总装图（G.A）上一页下一页后 退退 出51设计中文件管理规定 文件目录命名规则项目名项目名/工位名工位名/GA 存放本工位夹具总图及其气路图存放本工位夹具总图及其气路图项目名项目名/工位名工位名/UNIT 存放本工位夹具单元及其零件存放本工位夹具单元及其零件项目名项目名/工位名工位名/PNL 存放本工位设计用存放本工位设计用PNL项目名项目名/工位名工位名/GUNCHECK 存放本工位焊点、焊枪、焊枪存放本工位焊点、焊枪、焊枪打点示意图打点示意图项目名项目名/工位名工位名/STD 存放本工位设计用标准件、外购件、存放本工位设计用标准件、外购件、国标件国标件项目名项目
17、名/工位名工位名/MOTION 存放本工位各套夹具的运动分析存放本工位各套夹具的运动分析项目名项目名/工位名工位名/FILE 存放本工位各种清单表格及其设计试存放本工位各种清单表格及其设计试样书，设计参考文件样书，设计参考文件上一页下一页后 退退 出52设计中文件管理规定 文件命名规则 加工件加工件 工位代号工位代号UNIT号零件序号号零件序号 FD0100000 FD010工位的工位的GAFD0100100 FD010工位的工位的U01FD0100101 FD010工位工位U01的零件的零件01 标准件标准件 名称与标准件号一致。例：名称与标准件号一致。例：WT0804-350 外购件外购件
18、 名称与样本订购编号一致。气缸后面加名称与样本订购编号一致。气缸后面加“ _ 实际应用实际应用行程行程” CK1A50-75_70 国标件国标件 国标号国标号-型号型号 例：例：GB93-87-8 代表代表 弹簧垫圈弹簧垫圈 8上一页下一页后 退退 出53图 层 设 定优选图层可用图层内容 优选图层可用图层内容1110实体模型 616170BASE TAP车线111120夹具打开状态 717180GA车线212140草图 81A，82B8190车身断面414150参考点线面 9191100PNL实体515160夹具或附属装置车线 101101120DRAFTING 上一页下一页后 退退 出54
19、配置搜索路径 FileOptionsLoad Options上一页下一页后 退退 出55车身数据文件的转换1. 将设计用车身零件igs文件复制到PNL目录下2. 在UG中将IGS文件转换为PART文件 FileImport IGES引入车身数据上一页下一页后 退退 出车身数据文件的装配1. 产生车身装配文件 FD010PNL2. 装配车身零件ApplicatonAssemblies 击中图标如图配置对话框56设计方法1自上而下完全设计上一页下一页后 退退 出v 新建文件GA 例：FD0100000v 在GA文件中自下向上按绝对坐标原点装配该工位PNL组件设计依据v 在GA下产生夹具单元新文件（
20、空文件） 并将其设为工作部件。 例：FD010010057方法一：按照试样书确定夹具单元的断面位置（MCP图），利用 截取断面，如图所示。一般规定：A面为车线绝对值小的一面，用橙色双点划线表示； B面为车线绝对值大的一面，用绿色点线表示；制作夹具单元车身数据上一页下一页后 退退 出58制作夹具单元车身数据上一页下一页后 退退 出方法二：v利用命令 链接夹具单元附近的局部车身零件数据。v按照试样书确定夹具单元的断面位置（MCP图），通过 截取该单元车身零件数据，如图所示。591. 1. 确定确定旋转点旋转点依据：压板打开状态，气缸行程依据：压板打开状态，气缸行程及安装位置及安装位置 * 将将工作
21、坐标工作坐标变换变换到定位面附近，到定位面附近，以以为基准建立草图，并通过为基准建立草图，并通过 Edit-Transform 进行简单打开分析。进行简单打开分析。2. 2. 确定确定气缸安装铰支点气缸安装铰支点的位置的位置3. 3. 构建连接板、定位块、压板臂、构建连接板、定位块、压板臂、压块的大致轮廓。压块的大致轮廓。* 注意各零件的草图要注意各零件的草图要分别分别建立。建立。旋转点气缸安装铰支点 构 建 草 图上一页下一页后 退退 出601. 在夹具单元文件中建在夹具单元文件中建立各零件的立各零件的空文件空文件。2. 在各零件的文件中在各零件的文件中分分别链接别链接装配的相应草图。装配的
22、相应草图。3. 将相应的草图拉伸为将相应的草图拉伸为实体，完成夹具单元中实体，完成夹具单元中各加工件的基本建模。各加工件的基本建模。定位板压板生成零件的大致形状生成零件的大致形状上一页下一页后 退退 出61装配标准件和外购件确确定定基基座座面面注意：装配完后将标准件和外购件注意：装配完后将标准件和外购件，另存在，另存在 / /STDSTD 下下上一页下一页后 退退 出62 修改连接板零件 增加与支架的连接螺孔和销孔增加与支架的连接螺孔和销孔 设计定位销单元 固定销固定销 旋转销旋转销 移动销移动销销单元命名销单元命名： 工位名夹具名工位名夹具名LP/WP/SPLP/WP/SP 例如例如FD01
23、0-01SPFD010-01SP设 计 修 改上一页下一页后 退退 出63UGNXUGNX中，运用中，运用MOTIONMOTION进行运动分析进行运动分析 ApplicationApplicationMotionMotion分 析 打 开 状 态上一页下一页后 退退 出v 定义构件LINKv 定义构件之间的运动关系JOINTv 定义动力源v 进行运动过程模拟v 存储运动状态，并输出。v 在MODELING中输入夹具运动状态文件。* 为减小数据量，可以将打为减小数据量，可以将打开状态文件作曲线引用集调开状态文件作曲线引用集调入。入。64加 入 车 线上一页下一页后 退退 出利用曲线绘制命令利用曲
24、线绘制命令 在绝对坐标在绝对坐标系中画夹具单元的车线。系中画夹具单元的车线。可以先画出各方向的三条车线，然后可以先画出各方向的三条车线，然后利用利用 平移。平移。65修剪定位板、压板零件型面上一页下一页后 退退 出在装配图中激活零件图，链接车身数据在装配图中激活零件图，链接车身数据 根据根据ABAB断面线作剪切直纹面断面线作剪切直纹面 根据需要延伸剪切面根据需要延伸剪切面 利用剪切面修剪定位块和压块的型面利用剪切面修剪定位块和压块的型面66设计方法2自下而上参考设计上一页下一页后 退退 出v 新建文件GA 例：FD0100000v 在GA文件中自下向上按绝对坐标原点装配该工位PNL组件设计依据
25、v 在GA下按绝对坐标原点产生夹具单元新文件（空文件），并将其设为工作部件。 例：FD010010067方法一：按照试样书确定夹具单元的断面位置（MCP图），利用 截取断面，如图所示。一般规定：A面为车线绝对值小的一面，用橙色双点划线表示； B面为车线绝对值大的一面，用绿色点线表示；制作夹具单元车身数据上一页下一页后 退退 出68制作夹具单元车身数据上一页下一页后 退退 出方法二：v利用命令 链接夹具单元附近的局部车身零件数据。v按照试样书确定夹具单元的断面位置（MCP图），通过 截取该单元车身零件数据，如图所示。69 引用参考夹具上一页下一页后 退退 出1. 将设计用参考夹具的装配图按照加入
26、已存文件方法 调入，作为新建夹具单元的子装配。2. 将调入的参考夹具作为工作部件并另存文件名。 * 建议命名规则：夹具单元文件名建议命名规则：夹具单元文件名dwg。例如例如FD0100100dwg3. 将参考夹具FD0100100dwg通过 变换到PNL附近，且方向与试样书要求一致。* 注意：移动时以旋转点作为参考点成整注意：移动时以旋转点作为参考点成整数倍的移动，这样才能保证旋转点位数倍的移动，这样才能保证旋转点位于整数车线上。于整数车线上。70 设 计 修 改上一页下一页后 退退 出1. 替换合适的支架标准件。2. 大致分析打开状态，替换合适的夹紧气缸。3. 修改引用夹具的加工件形状。 *
27、 如果是夹具整体需要移动：以夹具单元如果是夹具整体需要移动：以夹具单元FD0100100作为工作部件，引用夹具作为工作部件，引用夹具FD0100100dwg作为整体作为整体进行移动。进行移动。* 如果是夹具中某些零件需要移动：以引用夹具如果是夹具中某些零件需要移动：以引用夹具FD0100100dwg作为工作部件，对零件进行局部移动。为保证作为工作部件，对零件进行局部移动。为保证零件图的二维图变化小，应尽可能少的进行这种移动。零件图的二维图变化小，应尽可能少的进行这种移动。4. 将修改后的加工件按要求另存名。71加 入 车 线上一页下一页后 退退 出将夹具单元文件作为工作部件，利将夹具单元文件作
28、为工作部件，利用曲线绘制命令用曲线绘制命令 在绝对坐标系在绝对坐标系中画夹具单元的车线。中画夹具单元的车线。可以先画出各方向的三条车线，然后可以先画出各方向的三条车线，然后利用利用 平移。平移。72修剪定位板、压板零件型面上一页下一页后 退退 出在装配图中激活零件图，链接车身数据在装配图中激活零件图，链接车身数据 根据根据ABAB断面线作剪切直纹面断面线作剪切直纹面 根据需要延伸剪切面根据需要延伸剪切面 利用剪切面修剪定位块和压块的型面利用剪切面修剪定位块和压块的型面73在引用文件在引用文件FD0100100dwg中，运中，运用用MOTIONMOTION进行运动分析进行运动分析分 析 打 开
29、状 态上一页下一页后 退退 出v 定义构件LINKv 定义构件之间的运动关系JOINTv 定义动力源v 进行运动过程模拟v 存储运动状态，并输出。v 在MODELING中输入夹具运动状态文件。* 为减小数据量，可以将打为减小数据量，可以将打开状态文件作曲线引用集调开状态文件作曲线引用集调入。入。74v 以引用文件FD0100100dwg作为工作部件，链接夹具单元文件FD0100100中的PNL和车线。v 打开引用文件FD0100100dwg的二维图，根据设计意图进行修改。装配图的二维图在引用文件装配图的二维图在引用文件FD0100100dwg中生中生成，夹具单元文件成，夹具单元文件FD0100
30、100无二维图。无二维图。二 维 图 的 处 理上一页下一页后 退退 出* 尺寸、中心线等标注可以通过尺寸、中心线等标注可以通过EditEdit Drafting Drafting Object AssociativityObject Associativity进行重新链接进行重新链接 。75有什么问题吗有什么问题吗? ?谢谢谢谢! !76夹 紧 气 缸 生产厂家： SMC 型号：CK1A 缸径-行程Y 缸径系列：50、63 行程系列：50，75，100， 125，150上一页下一页后 退退 出77车身冲压生产线车身冲压生产线上一页下一页后 退退 出78车身装焊生产线车身装焊生产线上一页下一页后 退退 出79车身涂装生产线车身涂装生产线上一页下一页后 退退 出80车身总装生产线车身总装生产线上一页下一页后 退退 出人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
