装焊夹具设计规范

1、装焊夹具设计标准规范序言装焊夹具是在汽车车身的工序组装过程中，保证各相关零部件快速准确定位；在工序焊接过程中，保持各件正确的相对位置，保证足够的焊接操作空间；在完成工序焊接工作之后，保证工序成品能方便、快速地取出；进而确保车身焊接制造的几何精度，提高生产效率所必需的工艺装备。随着汽车工业发展的日新月异，装焊夹具的设计和制造水平也在不断地提高，并且从一个方面成为体现车身制造工艺水平的重要标志。制定本标准的目的在于为本公司内部确立一个装焊夹具设计、制造方面的大略原则。在接受客户定单时，对于涉及相关技术性的条目，如果客户无特殊要求，则依本标准的原则进行设计和制造；如果客户另有标准，则依客户提出的要求

2、进行。1 装焊夹具设计、制造工作流程工艺分析并根据客户要求编制仕样书（如果客户已有仕样书，此过程可以省却）仕样书会签投入总成图设计（3D）总成图会签零、部件设计出图(2D)投入机加工制造装配机能验证检测最终定位装配保护喷（涂）漆客户初验收包装出厂现场调试、交货（客户终验收）2 设计工作内容21 完成夹具机械部分的设计，其中包括：211完成夹具机械结构及零部件设计。212根据工序焊点位置和焊钳样式，在夹具图中进行焊钳动作模拟， 并且对干涉部位进行避让修正。22完成气动部分设计，其中包括：221完成气动原理图设计，列出动作程序时间表。222在原理图的明细表中，列出所需气动元件的名称、规格型号、数量

3、及制造或代理厂商。23编制明细表，其中包括：231自制或外协加工件明细表232标准件、外购件明细表24图纸格式及表述内容241图纸格式（另附图说明）242总成图和分总成图均采用总成图标题栏的格式，零件图采用零件图的格式，气动原理图采用总成图的格式。243需要在总成图中表述的内容为：工装的总体布局；工装的总体功能及各分总成之间动作配合关系；工装的总体轮廓尺寸及大致装配要求；工装总体的包装、起重、运输要求；对于左右对称制造的工装，需要在总成图中予以说明。244需要在分总成图中表述的内容为：本分总成具体的装配位置及精度要求；本分总成所含各零件的名称、数量、相互位置关系及装配技术要求；本分总成所含标准

4、件的名称、数量、规格型号要求。245需要在零件图中表述的内容为：零件的结构尺寸及加工精度、表面粗糙度要求；零件的热处理要求。3 仕样书的编制31仕样书的格式（另附图说明）32仕样书内容的填写321产品及零部件的名称和图号，按客户提供的名称和图号填写。322是指仕样书本身的编号，一般按照项目分类后各具体项目所含内容的数量按顺序编写。编号内容分为三段：（）第一段为项目代号，第二段为工装类型代号，第三段为顺序号。323布局方案采用简图加文字说明的形式，必要时对各局部的具体形式在附页的图表中作进一步说明。324在操作过程一栏中，要简要地将工序组成件、选用的焊钳形式（型号）列出，并且对操作顺序简要说明。

5、325仕样书的附页，主要是对布局方案中各局部点的具体形式用简图作进一步说明，其中包括采用的定位、压紧及调整方式等。4 基准的确立41坐标系的确立411夹具设计的坐标系原则上与车身设计坐标系一致。以汽车前轴中点为坐标原点，向上为Z坐标正向，向后为X坐标正向，面向前方右侧为Y坐标正向；反向为负。412当需要在某些特殊部位（如前柱上部、侧围后部、前门上部等）布置夹紧点时，为了方便尺寸标注，需要把局部坐标旋转变换。原则上所采用的旋转基点（轴），应取在车身设计坐标50线倍数的交点上。42设计及制造基准421原则上设计基准与制造及装配基准应该一致，并且以车身设计坐标为原始基准。422对于夹具的基板，其上表

6、面为基准面，并且与车身坐标一个方向上的百线重合。沿基板表面是车身坐标的另外两个方向，应加工出两道互相垂直的基准槽（也可以根据用户要求做成基准孔），并用钢印予以标记。基准槽和基准孔形式如图所示，必要时还可以在基板表面纵横两个方向上打刻间隔200毫米的坐标网格线，作为辅助测量基准。基板上的三维坐标基准即是整套夹具的基准。423对于定位支座，高度方向的基准是支座底面，其余两个方向的基准分别是支座对称中心和底面安装基准销孔中心线。如图所示 424对于定位支承板，高度方向的基准是基准销孔中心线，其余两个方向的基准分别是安装孔对称中心和与定位支座的结合面。 425定位销座的基准是其与调整垫片的结合面。 4

7、26定位块的基准是安装底面。5 定位销的设计51定位销的基本结构定位销的结构要素分为三部分：即导入部分、工作部分、装配部分。511为了便于定位销与工件定位孔之间的导入，通常将定位销的导入部分设计成锥体，锥角根据不同使用情况分为30°和60°。512定位销工作部分的公称直径一般为工件定位孔直径-0.2毫米。记做：d=D-0.2。513定位销的公差定位销的公差设定为：dh8514定位销的伸出长度定位销伸出定位孔的长度一般定在5mm。515定位销的紧固方式a 外螺纹-螺母紧固型b 内螺纹-螺钉紧固型c 紧定螺钉紧固型516定位销的装配精度定位销的装配配合通常取为H7/f752定位

8、销的材料及热处理要求521定位销的材料为45钢522定位销的淬火硬度为HRC53523定位销最终加工完成后要求煮黑处理53定位销的布置和调整531原则上对于一个工件，其主、辅定位销的轴线要求平行；不同工件的定位销之间，其轴线也要求尽量平行。遇特殊情况，则需要采用可以滑动的活销处理。532一般情况下，将定位销座在其定位平面上设计成二维可调的结构。每一个方向上的调整量为3毫米。533定位销座的调整通过调整垫片来实现，垫片的厚度分为：0.3毫米,0.5毫米,1毫米等规格，垫片表面要求光洁、平整、无毛刺。54滑动定位销结构在一些特殊情况下，为了便于定位销的退出和工件的装卸，需要将定位销与销座之间的结构

9、设计成滑动的。其中有：541手动滑槽式：如图所示，定位销与芯轴装配在一起，销座的芯轴套上铣有导槽，拨动与芯轴相连的手柄，将芯轴推至上位后转动一个角度将手柄卡住，定位销即可保持在工作位置上。这种结构占用空间小，常用于局部空间受到限制的场合。一般情况下，手柄可以用螺钉代用。542连杆推拉式：如图所示，将定位销直接固定在推拉式快速夹紧器的芯轴，搬动夹紧器的手柄，即可实现定位销的轴向位置变换。操作快捷、方便。 543气动定位销：将定位销与气缸杆连接起来，靠气缸活塞杆的动作实现定位销的轴向位置变换。这种结构的优势在于：a可以实现远程控制b可以实现群体控制因此，这种结构形式最适用于：a 手动不易达到的位置

10、b 需要滑动定位销数量较多的情况55摆动定位销在一般的夹具设计中，定位销的应用情况都是定位销相对固定，工件置于定位销之上。但在有些场合，则需要先粗略地使工件就位，然后再用定位销精确定位，定位销置于工件之上。为了能方便地实现工件的装夹和取出，常常把定位销座设计成摆动式的，最常见的情况是，把定位销直接装在压紧臂上。56定位销设计中需注意的问题561由于需要定位的零件大多数都是薄板件，为避免干涉，在设计定位销的工作位置时，要使定位销的根部与定位孔边保留一段距离。如图示：562对于大直径定位销，当d32时，可以把销的柱面取平一小部分，以利于定位销进、出定位孔。如图示：563对于摆动定位销，其摆动中心原

11、则上应该与定位孔处于同一平面内，以避免干涉。564在定位销倾斜使用的情况下，尺寸标注不要标在空间点上。如图示：565在滑动销被水平放置或接近水平放置时，要注意加防护盖，以避免焊接飞溅伤及导向部位。当滑动销垂直使用时，导向轴端面要高出导向套端面，避免飞溅和垃圾进入导向面之间。6 定位支座的设计 61定位支座的基本结构及材料通常定位支座采用焊接结构，根据采用材料的形式不同，又大略分为纯钢板式结构和钢板-型材混合式结构两种类型。611纯钢板式结构这种结构一般由立面板、底面板、加强筋板三个基本单元组合焊接而成，材料为A3板。立面板和底面板加工后的板厚为14毫米，加强筋板厚度为8毫米。这种支座的底面部位

12、一般直接与基板连接，也可以安装在辅助支座上，立面部位安装定位支承板，是夹具定位夹紧系统中的关键零件。612钢板-型材混合式结构这种结构一般由底面板、支承部分、上连接部分三个基本单元组合焊接而成。其中底面板和上连接部分的材料采用A3板；支承部分采用型材，根据不同的用途，可以有角钢、槽钢、圆管、方管等多种选择。这种结构形式可以在多种用途的支座中被采用，可以用作单纯的定位销座，也可以用做辅助支座。6 .1 .3 铸造结构62定位支座的相关技术要求621定位支座的加工过程要求定位支座的加工过程要遵循：下料毛坯焊接时效处理清理焊渣喷防锈底漆机械加工的步骤进行。622定位支座的形状及位置精度要求定位支座各

13、加工表面之间要有形位公差要求，其中互相垂直的表面，垂直度误差为0.05毫米；互相平行的表面，平行度误差为0.05毫米；各表面本身的平面度误差为0.05毫米。623定位支座加工面之间的尺寸精度对于具有互相垂直加工表面的支座，其中一个面上的基准销孔中心与另一个表面之间的尺寸公差为±0.05毫米；对于具有互相平行加工表面的支座，两个表面之间的尺寸公差为±0.05毫米；两个基准销孔之间的尺寸公差为±0.02毫米。624定位支座的表面粗糙度要求原则上，与焊口接触的表面均被视为非加工表面，粗糙度为；作为安装基准的表面，粗糙度为；其它只与轮廓尺寸相关的表面，粗糙度为。7 定位支

14、承板的设计 71定位支承板的结构要素及材料定位支承板的基本结构要素为：a 保持本身安装位置的安装基准面、基准孔b 保持下一级定位单元位置的安装基准面、基准孔定位支承板的设计，主要是围绕着确立两组要素之间的相互位置这个中心点来进行。定位支承板的材料为A3板。72定位支承板的相关技术要求721定位支承板的形状及位置精度要求分别属于两组要素的加工表面，当两面平行时，平行度误差为0.05毫米；当两面垂直时，垂直度误差为0.05毫米；表面本身的平面度误差为0.05毫米。722定位支承板的尺寸精度要求分别属于两组要素的安装基准面、基准孔之间的尺寸公差为±0.05毫米。723定位支承板的表面粗糙度

15、要求用作安装基准的表面（包括基准销孔），粗糙度为；其它只与轮廓尺寸相关的表面（包括螺栓过孔），粗糙度为。8定位块和压紧块的设计81定位块和压紧块的基本结构要素及材料定位块和压紧块的基本结构要素分为：a 定位块和压紧块本身的安装基准面、基准孔b 定位和压紧形面在大多数场合，定位块和压紧块的材料选择45钢；在选择表面质量要求较高的外覆盖面作为定位、压紧面的情况下，定位块和压紧块本体应该选择具有一定弹性的材料，如聚氨酯等。82定位、压紧块设计的相关要求821定位、压紧形面的选取原则上，定位、压紧形面所选取零件部位的曲面参数不要超过二维，以便于加工和调整。 822 定位、压紧块的尺寸标注定位、压紧块的

16、主要尺寸就是形面轮廓与安装基准面之间的尺寸，尺寸的标注基准就应该是安装基准面。823定位、压紧块的调整a通常情况下，要求定位、压紧块在其定位、压紧表面的法向或近于法向的方向上可调，调整量为3毫米。b定位、压紧块的调整通过调整垫片来实现，调整垫片的厚度分别为：0.3毫米,0.5毫米,1毫米等规格，垫片表面要求光洁、平整、无毛刺。824定位、压紧块的热处理要求对于材料为45钢的定位、压紧块，在经过调整并且定位、压紧表面研配合适后，要进行淬火处理，硬度为HRC53。9限位块的设计91限位块的基本结构形式911端面型限位块 这种限位块的主要作用在于限定对工件的压紧程度,避免在工件表面产生过度压痕。形状

17、一般为方形，也可以设计成为圆柱 形。912槽型限位块 这种限位块的主要作用在于限制压紧臂的横向摆动，确保压紧或定位点位置的准确程度。常用于下列场合：a 压紧臂伸出过长，需要横向限位。b 需要二级定位压紧的设计布局，对第一级限位。c 定位销与压紧臂连接，对压紧臂限位。92限位块的材料及热处理要求921限位块的材料选择45钢922限位块的热处理要求为：淬火HRC45-50并且煮黑处理。10压紧机构的选用和设计101压紧机构的种类目前装焊夹具设计中，所采用的压紧装置从动力源上区分，大体分为两类：一类为手动，一类为气动。 102压紧机构的选用在具体选用压紧机构的类型时，主要是从客户所要求的生产节拍和夹

18、具成本两方面综合权衡考虑。当压紧点较多、生产节拍紧的情况下，选择气动压紧的比重大一些；反之，则选用手动压紧的比重大一些。103设计压紧机构时需要注意的问题1031合理布局，留出充分的操作空间。这里的空间主要是指两个方面：一个是焊钳空间，另一个是出件空间。焊钳空间的避让，要依焊点的具体位置和选定的焊钳形式而定；对于出件空间的掌握原则是：一般情况下，具有举升装置的夹具在压紧臂打开时，工件被垂直举升的运动状态，压紧臂与工件轮廓的水平距离应不小于30毫米。1032要留有压紧储备量a 对于使用快速夹紧器手动压紧的情况，要确保整个机构尚未达到运动锁紧点之前，就使压紧块处于压紧的最佳状态。b 对于使用气动压

19、紧的情况，则需要保留一定的压紧行程。当压紧块已经达到压紧位置时，气缸的活塞与行程终点之间仍要保持一小段距离就是所谓的压紧行程，这段行程一般被设定为5毫米，在设计图上应该有明确表示。1033焊接飞溅的防护在大量采用气动压紧的夹具上，由于焊接飞溅不可完全避免，容易对气缸杆造成伤害，进而影响气缸的使用寿命，因此要注意加设防护套。1034手动压紧装置松开位置的限制在使用快速夹紧器手动压紧的情况下，打开过量时，压紧臂与手柄之间容易挤手而造成工伤事故，因此要在适当位置加限位。如图所示： 1035运动干涉的避免为了避免压紧块在运动中与工件发生干涉，在设计压紧装置时，要注意尽量使压紧摆臂的旋转中心与压紧面保持

20、在同一平面，或者低于压紧面一小段距离h。如图所示：11基板的设计111基板的结构设计1111基板的基本结构与材料装焊夹具的基板为钢板-框架焊接结构，通常由面板、框架、底面支承板以及起重结构等要素构成。其中面板、底面支承板的材料A3板，框架的材料采用槽钢，起重吊耳的材料采用A3板。1112面板料厚的选择根据基板面积大小的不同，选择不同的料厚尺寸。这里所讲的料厚，是指加工后的净料厚。一般来讲，小型夹具料厚可定为15毫米；中型夹具料厚可定为20毫米；大型夹具料厚可定为25毫米-30毫米。1113框架型材的选择根据基板面积大小的不同，选择不同的槽钢截面尺寸。对于小型夹具，可选10#或12.6#槽钢；对

21、于中型夹具，可选16#槽钢；对于大型夹具，可选18#或者20#槽钢。1114框架槽钢间距的确定在槽钢构成的框架中，长向的槽钢间距A=600-800毫米；宽向的槽钢间距B=350-700毫米1115底面支承板的数量底面支承板的数量，随框架结构交叉点的数量而定。一般要求底面支承板的数量不小于支承板的数量。1116底面支承板的料厚对于小型夹具，底面支承板的料厚为15毫米对于中型夹具，底面支承板的料厚为20毫米对于大型夹具，底面支承板的料厚为25毫米1117基板的支承及调平装置a 对于中、小型夹具，在基板的四角设支承腿，支承腿的高度根据操作高度的需要进行设计。在支承腿的下端板上，设置调节螺钉并且附带垫

22、板，用以调整基板面的水平状态。调整量为20毫米。b 对于大型夹具，一般不再设置支承腿，而是直接将调整螺钉设置在底面支承板上，调整螺钉的下端配置垫板。调整支承的数量不少于6处。1118起重吊耳的形式起重吊耳通常被设计成板式的结构。如图所示：1119叉车槽的设置夹具整体最常用的搬运方式是用叉车。对于有支承腿的中、小型夹具，可以有足够的空间供起重叉出入；对于大型的夹具，则需要考虑在基板的适当部位设置叉车槽。通常的做法，是将叉车槽设置在槽钢框架上。在叉车槽贯通框架的局部，要做成护套的形式。确切地讲，这种结构应该被称作叉车套。叉车套的材料可以用矩形管，也可用槽钢封上开口代替矩形管。如图所示:112基板的

23、相关技术要求1121加工过程要求基板的加工过程要遵循：下料毛坯焊接时效处理清理焊渣喷防锈底漆机械加工的步骤进行。1122基板的形状和位置精度要求基板面板上相互垂直的基准槽之间，其垂直度误差为0.1毫米；其它的辅助坐标刻线与相关基准槽的平行度误差为0.15毫米；基板上表面的平面度误差为0.15毫米。1123基板的尺寸精度要求辅助坐标刻线与基准槽之间实际距离和公称尺寸的相对误差为±0.1毫米；相邻坐标线之间的距离尺寸误差为±0.15毫米；各安装基准销孔与基准槽之间的相对距离尺寸误差为±0.1毫米；每一组基准销孔自身两-两之间的距离尺寸误差为±0.02毫米。1

24、124基板加工表面的粗糙度要求基板上表面、底面支承板下表面和其它基准表面（包含基准槽和基准销孔），其粗糙度要求为；其余只与外轮廓尺寸相关的表面，粗糙度一律为；螺孔的粗糙度为。113采用旋转支承的情况对于需要采用旋转支承的情况，要注意防止发生倾覆。要将旋转支承的底座部分与地面固定连接。114采用翻转装置的情况某些情况下，焊接需要在不同的方位角度进行。此时，可以采用立面翻转机构来变换位置。在进行这类机构设计时，需要注意尽量保持重心平衡。必要时需加设平衡装置。12气动原理图的设计和气动管路的布置121气动原理图的设计1211每一套气动夹具作为独立单元，均应在接通气源的进气口处，设置气源处理三联件。除此之外，还应设置泄压阀，以便夹具在非运转状态下，确保所有气缸的压力能够排空。1212所有气阀的排气口，均应通过消声器，以降低环境噪声。1213对于两级以上的压紧装置，要设置动作顺序联锁控制，以避免误动作造成意外损失。1214对于两人以上操作的工序，必要时应设置逻辑“与”联锁控制，以避免误操作而造成人身和设备安全事故。122气动管路的布置1221大部分主干管