夹具设计手册.docx

《夹具设计手册.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《夹具设计手册.docx（24页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、概念及名称I. 基冼点及车线的规定娘情况下汽车坐标系的原点规定为车前轮轴心线的中点。TL或X一表示车长 以车前轮为原点向车尾方向为正，向车头方向为负。BL或丫一一表示车宽 以车的对称中心线为原点，面对军的肓驶方向，向右为 正，向左为负&WL或Z-表示车商以牢前轮为原点，向上为正，向下为负。见图1-1：有 时，汽车生产厂家也可自行规定基准点及坐标系的位置。由于夹紧位置的需要而将央紧单元旋线一定角度时，其车线的标注如图1-2,其 中a45图1-22. 夹紧单元（POST）个典型的夹紧单兀通常包括L板、支板、夹紧臂、定位供、垫片、回转销、 定位钥、定位靖连接板、到位止动块或成位块,、逐接板、气如乳见

2、图13图1-33. 夹具套完整的央具一般包含若干夹紧单元（POST）、基板（RASE）、萍升机构 （LIFTER）甚至旋转机构。根据蜿作方式可划分为手动夹兵、气动夹具及液压夹具； 根据控制方式可划分为气控夹具、电控夹具等。见图1-4 （手动夹具），见图1-5 （气 动夹具）图1-4图1-5二基板（Base板）Base板一般由槽钢与钢板焊接而成。槽钢多采用10#、12#、14b#、16#、20#、25b# 等，钢板厚度多采用l=20mm或l=25mm （此为加工完成的厚度，选用毛料时，因考虑加 工余量，相应的板厚取t=25mm或l=30mm）。对于小夹具或滑台等亦可采用t=30-40mm 的钢板

3、焊接而成，而对于总拼夹具以及顶盖装焊夹具，其滑台及支架则可采用矩形方管与 钢板焊接而成。1. Base的最大外形尺寸对于Base的设计应充分考虑焊接及加工的工艺性，以及吊装、运输等方便性。对 于只加工顶底西面的普通Base而言，其长度例不界定，但宽度不得大于2m,能够运 输的最大宽度（非Base本身）为2.3m见图2-1图2-1而对于较宽大的Base,为了使其便于加工，往往将其划分为若干个Base, Base间 则以支架相联接，此时该Base的单侧或双侧就需加工。见图2-2 （单侧），见图2-3（双假）.而对于较宽大的Base,为了使其便于加工，往往将其划分为若干个Base, Base间 则以

4、支架相联接，此时该B典的单侧或双侧流需加工。见图2-2 （单侧）,见图2-3（双恻）.图2-3图2-2仅加工单侧：其宽度不大于2000mm,加工双侧时其宽度不大于1600mm,而对于Base长度方向的两端需加工时其尺寸见图24仅加工单侧：其宽度不大于2000mm.加工双侧时其宽度不大于1600mm,而对于Base长度方向的两端需加工时其尺寸见图2-4。图2-4对于总成线中装焊顶盖工位，其两侧滑台Base因较高，往往用方管焊接血成，此时其高度不大于1550mm.当其侧而需加工孔时，其距顶而最大距流不大于500mm.见图2-5。图2-52. Base尺寸与所使用型锢型号关系表:BASE尺寸800X

5、1200800X1200 1 1000X16001000X16001 1500X20001500X2000 1 2000X32002000X32001 3000X40003000X4000 1 3500X5000上面板n202020202025下面板2151515202020精钢型号CIOC12C14CI6C20C25b注：表中所示板厚II、12为加工完成的尺寸3. Base设计中成注意焊接及加工工艺性注枇钢的布置对于普通Base而言，槽钢布置见图2-6,槽钢间娘为700mm-900mm,个别情 况除外，并旦四周栖钢搭接以八字为主，但如滑台以及Ease间的连接板等，以方 管、矩形管焊合而成的框

6、架结构不允许采用八字结构，而在露出型材腹腔的部位 加堵，见图2-7。图2-6图2-7b. 槽钢的接口见图2-8图2-8图2-9c. 隹端面处钢板需探出槽钢20mm以便焊接。d. 对于长条型的小型Base.其结构应如图2-9所示，突出部便于机加工时装央。e. 下板的布置如图2-10f. Base的起吊装置小型Base使用起吊环，于Base上表而钻M30螺孑L,钻孔时应注意起吊钢统绳 是否会与Post等发生干涉；大型Base需采用吊耳，结构见图2-11,其相关尺寸已 形成标准。g. 地脚结构地脚板结构如阁2-12，其中过孔直径0)28.螺孔尺寸为M24,且已形成标准。 若Base较矮需加装支腿时,

7、其结构见图2-13。图212图213h. 若使用方管、矩形管焊合结构件及Base时，应预先加工出气孔，以免气体受 热膨胀，引起不必要的变形。i. Base的基准槽基准糟的位置应优先选用车线数值的100的整倍数，其次选用车线数值的53的 整倍数。对于小型Base,基准槽可贯汕 对于大型Base其基准槽可断续，（见图 2-14）此外在设计Base钻孔图时,尽景避免将孔打入基准槽内 见图215图2.14图2.15j. 为避免Lifter及个别Post上气缸与Base干涉，应提前在Base板上升出相应 孔，这些孔的位置及尺寸应标示在Base焊接图中，以便在机加工前将孔切割出 来,尤其当Post的气缸底

8、部与Base面间隙小于25mm或沉入Base血板以卜时，其 开孔尺寸见图2-16及图2-17,当该Pos【周围有其它夹紧单元时,其开孔尺寸酌情 而弟.图217k. 对于旋W Base,为减小其转动惯量，-般只在有Posl的部位铺以钢板，其它 部位做镂空处理。此外，旋转Base如无特殊情况，其拐角部位做倒角处理，（见图2-18）以戒 小其回转半径CI. Base Link及联接板座站出当焊接线含输送机构时，为不使各单一夹具，因输送力的作用而产生偏移，需 用Base Link将各单一 Base】庆接起来形成一个刚体，Base link 一般采用100X100 方管或100X150矩形管焊合而成，其

9、结构形式如图2-19,其与Base间尺寸链见图 2-20联接板的作用是将Base与Base Link联接起来，现已形成标准件见图2-21。图 2-21图 2-1920图 2-21图 2-20三L板及TI腿L板是固定在Base或H腿上，用以联按支板、火紧皆及定位块等的专用支座。其高度 自100mm至500mm间，每隔50mm划分为2类9种规格,已形成标准。见图3-1及3-2。图3-1图3-2此外，在特殊场合为减小尺寸或减轻重量，可将L-Platc与支板作为体或采用其它形式。见图33及34。00 。图3-4在车身线及侧围线上因采用了输送机构，工件与Base jfil间尺寸往往较大，此时就 需在L-

10、Plate及Base间采用一个过渡的支撑架II腿。目前H腿的高度自400mm-1000mm间划分为4类12种规格。且已形成标准件。见图3-5及3-6图3-5四支板目前，支板只将定位面与L-plate联接起来，其本身并不直接定位工件（个别情况例 外），支板所用材料为Q235-A,依据合同及技术协议其厚度分为16mm及19mm两种规 格。见图4-116% 司9%装焊夹具设计手册当支板尺寸过大时为减轻重量；可开孔处理，见图4-2：或将该Pos【分为两个，见图图4-2图4-3图44此外，为使气缸摆动灵活，其吊耳处，应为图4*4结构。当Post上定位块A、B面间的斜角大于10时,或夹紧臀上装有斜的Loc

11、ate pin 时，在支板及L-plate间需采用斜铁，其尺寸标注见图4-5。图4-5图5-3图5-2五夹紧臂I. 夹紧臂的夹紧力普通Post中夹紧臂夹紧力不得小于30kgf,当Post为双级夹紧臂时，第一级气%I 直径为中63,第二级气仰.直径为（图5-1）此外，当Post为双夹紧臂II分为支 板和夹紧臂时，支板侧气缸直径为063,夹紧臂侧气缸直径为4 50。见图5-2-般情况下（图5-2）尺寸A=60,系统压力为O.SMPa,气缸的效率为80%时，2. 夹紧臂的开启角度：为方便装卸工件，必须保证夹紧臂有一定的开启角度，一般而言，央紧臂打开以 后,其与工件间隙沿搬运方向的投影不小于30mm,

12、见图5-3。3. 仲用气缸夹紧时应泮意的几个问撷:使用汽缸央紧时应注意的儿个问题：a. 为保证夹紧，不能将气缸的行程全部使用出来，应保留510mm余量。例 如：额定行程为75mm的气虻使用70mm作为实际行程，保贸5mm以保证有效的夹 紫。b. Hinge Pin在高度方向的位置应在实际行程的1/2高度以保证气缸在运动过 程中摆动均匀，且两个极限位置姿态一致。见图5-4。c. 气缸底部旅Base面的间隙不小于25mm,气翻摆动的极限位皆应在图中表 达，其与可能发生干涉的部位距离不得小于1丽叽 见图55。d. 当气缸行程较大时，应注意夹紧臂与气缸头的结合处，以免干涉见图5-6。图5-4图5-5e

13、.见图 5-6,当 AWIOO 时 B 取 25；当 100WAW150 时B取30；当150WAW200时B取35；但当夹紧臂上有定 位销时，为便于固定支座，尺寸B可酌情而定。此外对于地板本体等夹具，由于夹紧臂过长，不便用 钢板制作，应用知形管制作夹紧臂，既有刚性，重量又 轻。但当夹紧臂过长时打开后会造成取件困难，此时可将 夹紧臂只打开一定角度，然后将夹紧臂横向转出，见图5- 7.5-7图5-64. 夹紧臂上的工艺孔:央紧臂较长时为加工方便，一般升有工艺孔,工艺孔的位置及尺寸见图5-8.图5-8为便于加工工艺孔，其孔距及孔径应优先选用附表二所给数据。5. 若该工&为戒焊夹具，则整个POST除

14、气缸及L-PLATE外部需镀铜处理。六定位块为便于调整，我公司制造的焊接夹具广泛采用了定位块。1.种类第12页装焊夹具设计手册定位块的毛坯已成标准件：依高度划分为三种规格50mm. 70mm. 90mm；依宽度乂 可划分为两种规格16mm、19mm；依种类乂可分为四种见图6T。WS令令2. 材料：普通定位块毛坯的材料为45其钢精密铸造R表面发黑处理，形面加工后表面高频 舞火HRC32、35,但当定位块与外板等覆盖件直接接触时，为避免划伤工件表面其材 料为尼龙，厚度为22,为防止其转动-般在支板或夹紧臂上加工止口。见图6-2七垫片及Side Plate垫片-般与定位块配合使用，为防止个别定位块旋

15、转，需加装Side Plate见图7-图7-11。图7-21.厚度 垫片的厚度有两种规格t=0. 5mm及1.0mm-般而言-组垫片厚度为图7T3nm,由四片组成即(0.5+0.5+1. 0+1. 0=3nn),见图 7-2； 宽度一垫片宽度分为两种规格16mm及19mm.长度垫片的长度主要采用两种规格，见图7-3o图7-3上述垫片已经形成标准件，具体规格及尺寸详见标准件图册（因夹具出厂时均已 经过三坐标检测，而在现场又需要调整夹具时，加减垫片要做详细记录）Side Plate （见图74）已形成标准件。八 Locate Pin为使焊接件在央具中能够准确定位，便于焊接，焊接夹具大量采用了定位销

16、Locale Pin,-般来说每一个焊接件均需采用两个Locale Pin定位。定位孔的选用首先应以甲、 乙双方确认过的基准孔，其次应采用工件上精度较高的孔，最后采用螺孔并且间距尽可 能大，而当两孔间距过大时，其中一孔应采用菱形销。此外，从分总成夹具至总成夹具应攻量采用相同的基准孔，以免造成基罪不重合误差。1. 定位销的设计a. 定位销的直径及公差；原则上定位销的直径应比工件的相应孔减0.2mm, 同时定位销公差为旬皿。当不得已采用螺孔时定位销直径应采用下表：螺柱公称直径dM5M6M8M10M12M16精定位孔内径D0 6.26 8.20 10.20 12.2粗定位孔内径D0 6.46 8.5

17、 10.40 12.5b. 定位销的K度：原则上定位销有效长度应伸出工件见图8-1其长度通常为15mm、20mm、25mm三个系列，H0止选用长度大于20的长销。c. 定位销的装配。原则上优先选用A型销，当结构所限用A型销定位有困难时,才用B型销见图8-2;；当定位销直径DN32mm时，销的固定方式见图8-3;当定位销直径DW7mm时，为保证定位销的刚性，有效长度L-般取1520mm不宜过长，但为防止工件与Bracket发生干涉，定位销结构见图8-4：PhBRACxtr2S-d. 定位销的村料及硬度：定位情材料一般为45#钢，前部高频淬火：硬度为HRC42M5,发黑处理：e. 定位钠的前端形式

18、：如无须特殊要求定位销的前端见图8-5。而当有特殊 要求时，其前部可做成图8.6形式：f.定位销的装配公差：见图8-7及882. 定位销的形式定位销一般分为固定式和滑动式，其中滑动式乂分为手动滑动和气动滑动两种 形式。a. 固定式（见图8-9）;b. 手动滑动式（见图8-10）:C.气动滑动式分为单销机构及双销机构（见图8-11），其行程为30mm,已形 成标准当需较大行程时可采用图8-12结构：图 8-11图 8-123. 定位销设计时应注意的问题：a. 应注意定位情支座与工件干涉，见图8-13：b. 定位销直径DN32mm时，其四而应削平，以便于工件的装卸，见图8-14：图8 14图8T3

19、c. 当定位孔为长孔时，可同时使用两圆箱定位，但要布置得当见陷8-15；d. 当单独使用定位销时，可将其固定于支架上，支架可用40X40的方管焊接而成。见图8-16：c, 当定位孔为长孔时，可同时使用两圆销定位，但安布肯得当见图8-J5；d. 当单独使用定位销时，可将其固定于支架上.支架可Hi 40X40的方管焊接而成。见图8T6：图8 16e. 当工件定位孔倾斜时（含螺纹孔），应做其在水平面的投影，该投影为 一近似椭圆，当其长短轴D-dW0.2mm时，可选用普通定位销。而当其III NO. 2mm时，应考虑采用伸缩销：仁 空中点处尺寸的标注，定位销在倾斜使用时如图817所示，如果仅对 P点标

20、注，在加工及测堂中因P点为空中虚拟点不便标注及测量，因此必须 如图所示在Q点处标注尺寸，P点作为参考；图 8-17g.采出滑动式定位销及立线导轨、直线轴承时，成考虐焊渣飞溅及粉木因 素，滑动部分应加装防护套（见图8-18）。并且滑动式垂直定位销为防焊接 飞滋及垃圾积存而被卡住，设计时要使定位销的端面比工件端面高。图 8-18九 Bracket为使定位销两向可调，我司广泛采用了 Pin Bracket及Key。目前依长度的不同将 Bracked）为80和100两个系列（见图91）,同时每个系列内部又因定位销及安装形式 划分为A、B、C、D、E五个型号，见图9-2及9一3,目前上述Bracket均

21、已纳入标准， 当定位销单独使用时见图8-16,此外，为避免Bracket与工件干涉,可将标准定位销加长，但加长时应注意其强度,见图9-4=图9一4图9一1皿-SHWN-r)D Rs13一 ,， ：一(E) 954 ( 3m t *L弟 17 lil图9-3十 Hinge Pin 及 LinkI. Hinge Pin及Link的基本结构，如图101,尺寸A 般选为60.特殊情况可变 化。图 10-1图 1022. Hinge Pin位置的确定确定Hinge Pin的位置在Post设计中非常重要，应充分考虑以下儿个方而：a.央紧臀在旋转中是否有干涉现象，见图10-2：b .带定位.销的夹紧臂，Hi

22、nge Pin的位置应与定位孔的位宜在一个平圳内（为使 Hinge Pin在支板板上钻孔位置为整数，Hinge Pin的具体位置可做微调），以保证定 位销可安全退出,见图103：c. 为保证央紧臂的央紧力在30Kg以上，以及央紧偕打开肘，能保ilE工仲正常 装卸时，Hing pin所处的位置。第 18 VI装焊夹具设计手册d. 手动夹紧臂见图10-4, A轴位置的确定与Hinge pin位置的确定方法相同。3. Hinge pin 的种类标准Hinge pin直径为16,依据支板厚度的不同,当l= 16时A=34而t= 9时 A=37 （见图10-5）， -般情况下与Hing pin成套使用的

23、Bush外径D= 18,但有 时因夹紧臂过重或双级夹紧胃中的第-嗷，的吊的外径为D=22。辅经 20WdW6。4 ,其它的 Hinge pin在一些非标准的旋转机构中需采用特殊的Hinge pin时，其结构及尺寸.见图10 一6及附表；5. Link的种类Link目前已经形成标准系列，见图10-7.应优先选用L=40的Link.。图 10-7十一H-Link设计中遇到夹紧臂打开高度受限制目.开启佗度要求大，或者夹紧中运动轨迹受限制 时，考虑使用HLink.,它与普通Link在使用上有区别,与H-Link相配的气缸,在运 动过程中气缸无摆动，可选用防转架将气缸固定，见图H-I. 般情况下A =

24、60mm, B =70mm已形成标准。注意：与H-Link挡铁相接触的支板侧面一定要加工，且有公差，见图11一2。十二 Stopper 及 Carchcr为防止压紧力或冲击过大，造成工件变形或划伤工件OL使用Stopper,而在夹紧 胃板厚方向有精度要求时使用Carcher。1. 夹紧上有定位销时,使用单孔Carche,见图12-1；2. 双级夹紧臂的第一级，使用单孔Carche,见图12-2：图 12-1图 12-23. 当夹紫单元中，A、B面相差大于3mm时,使用单孔Carcher,见图12-3：4. 当夹紧臂臂长超过250时，使用单孔Carchcr.见图12-4；图 12-3图 12-4

25、5. 当夹紧臂上有定位销且距Hinge pin超过250时，使用双孔Carcher,见图12-5：6. 双级Post且第二级夹紧臂上TT定位销时，第 级使用双孔Carcher,见图12-6；7. 为配合不同的支板板原，Stopper及Carcher均有两种宽度尺寸，其中Carcher还 分为单孔及双孔（L,形成标？fl：）。此外Stopper及Carchcr应尽量远离Hinge pin, 以求街最佳的定位效果。图 12-5图 12-6十三 BackBar在外板夹具设计中，为避免焊后留下痕迹影响美观，采用了 BackBar,将其放置于外板外侧，焊接时焊枪的两个电极分别与外板内侧及BackBar接

26、触，这样就不会在外板外侧留下焊接痕迹，见图I3-IoBackBar应使用导电性能良好R耐磨性较好的铭吉铜（QG0.5）材 料，BackBar设计时应有一定的浮动量，以保证工件定位可靠，目前我 们主要采用螺栓式BackBar,其厚度为l（X8）mm,已形成标准。图 13-1十四 Gun Guide （焊枪导向）Gun Guide主要用于以下儿个方iffi：1. 夹具中Post较密集，焊枪难于定位在正确的焊点位置:2. 焊点位置及数量有较高要求；3. 将两个工件焯合时，上面的工件完全遮盖了下面的工件，无法快速，准确地找到焊点位置；设计焊枪导向时，应首先确定焊枪，并将其摆放在正确位置之后进行导向设计

27、。注意：焊枪导向应导引电极臂，不要导电极头，见图14-1.焊枪导向-般用尼龙等绝缘材料制成，用沉头螺钉与支架连接起来若只导引一个焊点时，见图14-2；若焊几个焊点且相匝不远时，可参见I1J14-3；尼龙板厚t= 10mm,其与支架连接孔见图144：支架可与相邻Post连接或另外在Base板上单独做支架。图14图 14-2图 14-3图 14一4十五工件导向及吊具导向1. 在一些夹具中为便于放入及取出工件，采用了导向装置，现图15-1,已形成标 推。若导向角度较大或导向较长时可做成图示15-2的形式。2. 为使吊具方便抓取工件，特设置了吊具导向，见图15-3,已形成标准。图 151 图 15-2

28、十六焊枪通过性当夹具在工艺规划时，根据焊点的位置、 板厚初选了焊枪，夹具在进入建模设计时更要时时注意留出焊枪通道，并且每设计一个Post时就要注意周围的焊点及焊枪可达性,当夹具模型全部建成后,要进行焊枪通道检般而言，焊枪通道是指焊枪与周围Post、 工件间的间隙，对于有定深度的焊点间隙如 图16-1,而对于边沿上的焊点，间隙如图16 -2：对于地板本体类的夹具，其地板较大，但所 焊合的工件绞小且都位于居中位置更要注意焊 枪迅道。对于一些装焊小件的工位，因小件的 工艺性较差，往往-个孔周围并没太多的翻 边，因而给焊接造成困难，此时焊枪与定位块第22页装焊夹具设计手册的间隙要酌情而定，但间隙应大于

29、5mm见图16-3, 图 16-1图 16-2此外，在设计焊枪时，应尽量使电极头取宜，而 当焊接有定困难时才允许使用带一定斜角的焊枪， 见图164。当工件较大，基本呈方形，且相对两边有焊 点，工艺规划只TT-把焊枪时，应考虑采用平而旋转 夹具，见图16-5。当工件为一长条形时，夹具的设 计应考虑焊枪从一个方向进入，此时应预留出足够图 16-3的焊枪通道，见图】6-6。当所焊小件定位销定位, 设计成如图16-7 B式，不要采用图16-8结构。L焊点肉定位销较近时,BRACKET应图 16-7图 16-8图 17-1图 172靴与主胴碱&月脆拼何 挚十七磁铁为装夹小工件，采用了磁饮。当工件稍 大，

30、可同时放一置定位销和磁铁时，可用图17- 1结构。注意：此结构-定要加装铜套，用以 防止磁铁消磁。而当工件太小，只可以一个定 位销和止口定位时,可用图172结构，但此 结构尽童少用。上述两种结构都已形成标准。十八铜拌及电缆安装方式1. 当夹具装有自动焊枪时，就必然安装Tr变压器，变压器与主制井间以及主嗣HI与辅铜持也缆间都有联接与绝缘向翘。a. 变压器与主铜排间见图18-1b. 主排与辅排间见图18-2第23页C.铜拌之间d. 铜排与支座间见图18-3 见图18-4 见图18-5图 18-1e. 焊枪与铜排间图 18-2正御图 18-4图 18-32. 对于某些人工不劾到达的焊点，往往采用预埋

31、焊枪的方式。铜排与焊枪联接后, 人工用焊枪在铜排上打点,实现焊接,见图18-5及18-6,被焊枪打点的铜排,材料 为铭青铜（QCr0.5）.主铜排与辅铜排的材料为紫铜（T2）。在设计铜排时,应尽量 缩短铜排的长度以减少电流的损耗。如无特殊要求铜排的宽度为40顾。十九旋转机构为便于焊接涂胶等操作，很多夹具都配有旋转机构，其主要分为两种类型，水平面内 旋转机构及竖直面内旋转机构。1.水平面内旋转机构目前共有两种，普通型（图19-1）及加重型（图19-2），都已纳入标准。图 19-1图 19-2为减小转动惯量，旋转Base-般采用镂空的方式且四周倒大们，当工件超出Base面时，为防止工件在旋转中划伤

32、操作者，可用圆管做一,防护架，见图19-3。2. 竖直而内旋转机构，由于目前采用的设计软件普遍具有计算质量中心的功能，因 此竖直面内旋转机构目前只采用图19-4的形式，该形式便于加工且操作方便但应注 意以下两点：a. 确定旋转部分的重心时，必须将气缸删除后再计算；b. 审核工件及Post在旋转过程中与机构的梁及拉杆干涉问题。 19-4图 19-3图 20-1二十举升机构当某些工件因定位销孔较多，或工件本体较大，焊接完成后难以手工取出时，采用了 举升机构。标准的举升机构如图20-1所示，为单气缸双导向杆结构，导向杆直径4)30,气 缸的直径分为O63. 0 80.100, 0 125四个系列,其中0)80及100两种系列最为常 用,已纳入标准：当工件较小或其为一长条形状时,应采用单导向杆姑构，如图20-2：当 空间较为紧凑时可采用图20-3所示结构：而当导向精度要求不高时，也可采用图20-4所 示结构。设计举升机构时应注意以下儿点：1. 当举升机构所举工件较大时，举起后导向杆应加装限位装置且气缸行程应留有 10mm余昼，以防工件拳起后摇晃，见图20-5;2. 举升机构与工件间应留TT 50左右空行程，见图20-6o对于地板，侧困等中间有焊点的夹具，举升机构应注意避让焊枪，见图20-7及图 20-8 0装焊夹具设计手册