汽車縱梁二段點(diǎn)定夾具設(shè)計(jì)

丁搖擼 付井通 王鶴龍 李霽航

摘 要：本文介紹了專用夾具的設(shè)計(jì)過程。為了實(shí)現(xiàn)工件的位置，設(shè)計(jì)必須滿足技術(shù)要求，滿足縱梁二段點(diǎn)夾緊裝置中工件與夾具的位置要求。縱梁兩點(diǎn)固定夾具的設(shè)計(jì)是在縱梁位置被夾緊后獲得準(zhǔn)確的位置，便于焊接。通過設(shè)計(jì)的定位夾緊方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用catia 3d輔助工具進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：焊接夾具；定位；CATIA

自從改革開放，我國的工業(yè)得到較快的發(fā)展，汽車發(fā)展也十分迅速。在產(chǎn)量、品種、型號等方面逐漸走樣多樣化。由于歷史原因是我過工業(yè)起步較晚，在一些關(guān)鍵技術(shù)上與發(fā)達(dá)國家還存在不小的距離，當(dāng)國外的汽車打開我國的大門，進(jìn)入國內(nèi)時(shí)，對我國汽車生產(chǎn)工業(yè)以及為其服務(wù)的工廠產(chǎn)生了機(jī)遇和壓力。為了尋求技術(shù)的突破，與國外競爭，夾具產(chǎn)業(yè)在不斷的創(chuàng)新發(fā)展。研制新型高效率并符合經(jīng)濟(jì)型的夾具是夾具的一個(gè)發(fā)展重要方向。汽車生產(chǎn)的四大工藝：沖壓、焊裝、涂裝、總裝。裝焊過程所使用的夾具稱為焊接夾具。焊接夾具的作用是把車身沖壓件在一定的工藝裝備中定位并夾緊，組合成車身分總成，同時(shí)利用焊接的方法使其形成整體。

1 研究的目的及意義

焊裝夾具的設(shè)計(jì)原理上就是定位和夾緊，為了使定位銷及支撐夾緊塊能夠具有準(zhǔn)確位置，而是整套夾具與數(shù)模之間有一個(gè)準(zhǔn)確無誤的關(guān)系。在材料的選擇上也要主要，不僅要滿足機(jī)械性能，還不能損傷數(shù)模。焊接夾具的發(fā)展解決了工件不穩(wěn)定，發(fā)熱變形的劣勢。已達(dá)到所需的尺寸要求。

一般來說使用焊裝夾具可以達(dá)到以下這些目的：（1）使工件快速定位夾緊。（2）保證焊件尺寸不被破壞，防止刮傷。（3）提高裝配精度和效率。（4）防止焊接時(shí)變形。

總之，使用焊裝夾具的最根本目的就是不僅要保證產(chǎn)品零件的尺寸不被破壞，符合國家標(biāo)準(zhǔn)力的校核和一定機(jī)械性能的前提下，要達(dá)到提高產(chǎn)品加工零件的效率，并火得一定經(jīng)濟(jì)效益。

汽車縱梁二段點(diǎn)定夾具設(shè)計(jì)是將縱梁定位夾緊后進(jìn)行焊接，與縱梁直接接觸的支撐塊與壓緊塊采用硬質(zhì)尼龍塊，防止破壞縱梁，有效的避免了夾具可能損壞或劃傷縱梁。在現(xiàn)代化的社會，汽車顯得尤其重要，縱梁是車身重要的零件之一，縱梁的性能對整個(gè)車身的安全性起到了重要的作用。因此對縱梁的定位夾緊的過程對于整個(gè)車身的安全問題很重要。

2 汽車縱梁夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）根據(jù)縱梁的結(jié)構(gòu)，以及數(shù)模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及甲方要求的定位夾緊點(diǎn)確定夾具所需夾緊元件，確定氣缸組件位11個(gè)（手動(dòng)氣缸4個(gè)，自動(dòng)氣缸5個(gè)，伸縮氣缸2個(gè)）所需定位元件銷3個(gè)。

（2）確定定位組件各數(shù)，通過定位塊和定位銷限制縱梁的自由度。

（3）依據(jù)產(chǎn)品的重量、所選夾具體數(shù)量，定位組件的位置確定合適的框架基本結(jié)構(gòu)以及零件合適的材料能夠承載力的作用。選擇合理的支撐。設(shè)計(jì)用到Q235A的有調(diào)整墊片、底座、連接板，用到42CrMo的有連接塊，L塊45#鋼銷座和定位銷，支撐塊與壓緊塊均為硬質(zhì)尼龍塊。

（4）各個(gè)連接件放置在BASE板上進(jìn)行有效的連接，連接的螺栓選用內(nèi)六角螺栓，內(nèi)六角有受力均勻，不易損壞的特點(diǎn)。因?yàn)檫B接件尺寸可能會存在誤差，故加3mm或5mm墊片進(jìn)行調(diào)整（具體厚度由實(shí)際情況而定）綜上進(jìn)而得出夾具體。

（5）因夾具為焊裝夾具，故要考慮到人焊接的舒適度。夾具的設(shè)計(jì)須遵循定位準(zhǔn)確、精度高、誤差小、操作便利、安全可靠更好的銜接上下操作流程，以及有效的經(jīng)濟(jì)性。

3 Catia零部件的設(shè)計(jì)

定位塊的定位方向、壓塊的夾緊方向應(yīng)設(shè)有調(diào)整墊片。

從裝配的設(shè)計(jì)中可以看出，一個(gè)裝配體是由一個(gè)或多個(gè)部件組成，同樣一個(gè)部件由多個(gè)零件組成，所以零件是一個(gè)裝配體的根本。按照汽車縱梁二段點(diǎn)夾具方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，方案中的定位、夾緊點(diǎn)與各個(gè)零件有直接關(guān)系。定位與夾緊點(diǎn)需要通過車身的坐標(biāo)系來完成定位。三維零件圖設(shè)計(jì)完成之后需要轉(zhuǎn)換成二維圖紙，從而對二維圖進(jìn)行尺寸標(biāo)注，確定公差配合。下面通過一個(gè)例子進(jìn)行說明（如圖1）

首先要?jiǎng)?chuàng)建草圖然后完成三維實(shí)體的生成，在草圖編輯器里面完成約束從而來表達(dá)出零件實(shí)體的外形，創(chuàng)建外形完成后，重新返回到實(shí)體界面點(diǎn)擊凸臺命令，從而生成該零件，其次就是打孔生成。如上圖所示中的孔，當(dāng)零件實(shí)體設(shè)計(jì)完成后，在利用打孔命令完成所需要的是螺紋孔還是銷孔等。下圖為我們展示的從草圖到實(shí)體生成的過程，同樣過程完成打孔等一些列操作。（如圖2）

4 總結(jié)

本次設(shè)計(jì)汽車縱梁二段點(diǎn)定夾具保證了工件的穩(wěn)定性便于下一操作，夾具的使用壽命長，可以多次使用，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率并且操作方便，使用安全，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。

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作者簡介：第一作者丁搖擼（1996-），男，吉林通化人，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)。

通訊作者：孫曉雪（1988-），吉林吉林人，碩士，助教，研究方向：機(jī)械電子，單位：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院機(jī)械與土木工程學(xué)院。