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1、汽车车身焊装夹具3D设计方法,烟台大学机电汽车工程学院熊晓萍,车 身 结 构,轿 车,3,白 车 身 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,4,发 动 机 室 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,5,地 板 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,6,侧 围 框 架 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,7,顶 盖 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,8,后 部 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,9,前 门 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,10,发 动 机 盖 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,11,行 李 厢 盖 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,12,
2、背 门 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,13,汽 车 的 车 线,上一页,下一页,后 退,退 出,FL,FL,0/Y,0/Y,0/Z,+/Z,-/Z,+/Y,-/Y,+/Y,0/Z,+/Z,-/Z,0/X,-/X,+/X,-/Y,汽 车 车 身 焊 接 基 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 阻 焊 原 理,上一页,下一页,后 退,退 出,16,悬 挂 式 点 焊 机,1
3、变压器 2气缸 3电磁气阀 4气路 5水路 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 挂 式 手 动 点 焊 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 动 焊 钳 装 置,上一页,下一页,后 退,退 出,19,1电极 2电极夹头 3钳体 4加压气缸 5安装底板,自 动 焊 钳 结 构,上一页,下一页,后 退,退 出,20,机 器 人 点 焊,上一页,下一页,后 退,退 出,汽 车 车 身 焊 装 工 艺,22,薄钢板,冲压,整车,油漆车身,白车身,车身零件,装焊,总装,涂
4、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,焊接小组件,焊接分总成,白车身,冲压零件,焊接小组件,焊接分总成,焊接总成,上一页,下一页,后 退,退 出,24,白车身装配过程,上一页,下一页,后 退,退 出,FRT DR ASSY,HOOD ASSY,FENDER PNL,RR DR ASSY,T/LID ASSY,25,车身总成装焊过程,U/BODY ASSY,SIDE ASSY LH,SIDE ASSY RH,Cowl,Roof,Package tray,上一页,下一页,后 退,退 出,26,地板分总成装焊过程,RR FLR ASSY,
5、CTR FLR ASSY,FRT FLR ASSY,上一页,下一页,后 退,退 出,27,定 位 基 准,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、冲压成形零件的形状尺寸、车身测量数据在X、Y、Z方向上一致，所设定的焊装夹具的位置。,定位基准的种类：定位基准面 定位板定位基准孔 定位销定位基准端 导向杆,上一页,下一页,后 退,退 出,28,焊 接 夹 具 的 作 用,在汽车车身焊接过程中定位夹紧，保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。,上一页,下一页,后 退,退 出,29,焊 装 夹 具 分 类,按用途可分为 装配用夹具工件
6、只在它上面进行点固(即定位焊)，而不完成整个焊接工作。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到最有利于施焊的位置。装配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接用夹具的性能。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要求，起量规的作用。其它夹具指矫正夹具，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,焊装夹具必须保证焊件焊后能获得正确的几何形状和尺寸。焊装夹具应动作迅速，操作方便。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
7、装卸。夹紧可靠，刚性适当。为了保证使用安全，应设置必要的安全互锁保护装置。用于大型零件焊接的夹具，要有足够的强度和刚度。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。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。,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
8、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,CK1A-缸径-行程Y,上一页,下一页,后 退,退 出,34,分 离 式 定 位 块 结 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 方 式,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,上一页,下一页,后 退,退 出,39,自
9、锁 夹 紧 方 式,上一页,下一页,后 退,退 出,40,固 定 销 方 式,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,上一页,下一页,后 退,退 出,44,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,上一页,下一页,后 退,退 出,47,顶 升 装 置,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
10、装夹具3D设计过程,50,设 计 流 程,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/工位名/GA 存放本工位夹具总图及其气路图项目名/工位名/UNIT 存放本工位夹具单元及其零件项目名/工位名/PNL 存放本工位设计用PNL项目名/工位名/GUNCHECK 存放本工位焊点、焊枪、焊枪打点示意图项目名/工位名/STD 存放本工位设计用标准件、外购件、国标件项目名/工位名/MOTION 存放本工位各套夹具的运动分析项目名/工位名/FILE 存放本工位各种清单表格及其设计试样书，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
11、则 加工件 工位代号UNIT号零件序号 FD0100000 FD010工位的GAFD0100100 FD010工位的U01FD0100101 FD010工位U01的零件01 标准件 名称与标准件号一致。例：WT0804-350 外购件 名称与样本订购编号一致。气缸后面加“_ 实际应用行程”CK1A50-75_70 国标件 国标号-型号 例：GB93-87-8 代表 弹簧垫圈 8,上一页,下一页,后 退,退 出,53,图 层 设 定,上一页,下一页,后 退,退 出,54,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
12、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,新建文件GA 例：FD0100000在GA文件中自下向上按绝对坐标原点装配该工位PNL组件设计依据在GA下产生夹具单元新文件（空文件）并将其设为工作部件。例：FD0100100,57,方法一：按照试样书确定夹具单元的断面位置（MCP图
13、），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：利用命令 链接夹具单元附近的局部车身零件数据。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。,59,1.确定旋转点依据：压板打开状态，气缸行程及安装位置*将工作坐标变换到定位面附近，以断面为基准建立草图，并通过 Edit-Transform 进行简单打开分析。2.确定气缸安装铰支点的位置3.构建连接板、定位
14、块、压板臂、压块的大致轮廓。*注意各零件的草图要分别建立。,构 建 草 图,上一页,下一页,后 退,退 出,60,1.在夹具单元文件中建立各零件的空文件。2.在各零件的文件中分别链接装配的相应草图。3.将相应的草图拉伸为实体，完成夹具单元中各加工件的基本建模。,定位板,压板,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,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 设计定位销单元 固定销 旋转销 移动销销单元命名：工位名夹具名LP/WP/SP 例如FD010-01SP,设 计 修 改,上一页,下一页,后 退,退 出,63,UG
15、NX中，运用MOTION进行运动分析 ApplicationMotion,分 析 打 开 状 态,上一页,下一页,后 退,退 出,定义构件LINK定义构件之间的运动关系JOINT定义动力源进行运动过程模拟存储运动状态，并输出。在MODELING中输入夹具运动状态文件。,*为减小数据量，可以将打开状态文件作曲线引用集调入。,64,加 入 车 线,上一页,下一页,后 退,退 出,利用曲线绘制命令 在绝对坐标系中画夹具单元的车线。,可以先画出各方向的三条车线，然后利用 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 根据AB断面线作剪切直纹
16、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,66,设计方法2自下而上参考设计,上一页,下一页,后 退,退 出,新建文件GA 例：FD0100000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：FD0100100,67,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
17、,后 退,退 出,方法二：利用命令 链接夹具单元附近的局部车身零件数据。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,将设计用参考夹具的装配图按照加入已存文件方法 调入，作为新建夹具单元的子装配。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dwg。例如FD0100100dwg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数倍的移动，这样才能保证旋转点位于整数车线上。,70,设 计 修 改,上一页,下一页
18、,后 退,退 出,替换合适的支架标准件。大致分析打开状态，替换合适的夹紧气缸。修改引用夹具的加工件形状。*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FD0100100dwg作为整体进行移动。*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，利用曲线绘制命令 在绝对坐标系中画夹具单元的车线。,可以先画出各方向的三条车线，然后利用 平移。,72,修
19、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 根据AB断面线作剪切直纹面 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,73,在引用文件FD0100100dwg中，运用MOTION进行运动分析,分 析 打 开 状 态,上一页,下一页,后 退,退 出,定义构件LINK定义构件之间的运动关系JOINT定义动力源进行运动过程模拟存储运动状态，并输出。在MODELING中输入夹具运动状态文件。,*为减小数据量，可以将打开状态文件作曲线引用集调入。,74,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
20、线。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FD0100100dwg中生成，夹具单元文件FD0100100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Edit Drafting Object Associativity进行重新链接。,75,有什么问题吗?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,上一页,下一页,后 退,退 出,78,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,上一页,下一页,后 退,退 出,80,车身总装生产线,上一页,下一页,后 退,退 出,
