UG_WAVE技术在汽车焊装夹具设计中的应用

1、UGWAVE技术在汽车焊装夹具设计中的应用     1 概述    汽车车身是具有复杂型面的壳体件，焊装、总装、涂装是车身制造的核心工作。由于焊接夹具是保证车身焊接质量的重要因素，因此，为满足汽车市场更新换代的需要，在短时间内使新车型投放市场，用最短的时间设计最优质的焊接夹具势在必行。    焊接夹具设计具有自身的特点：设计中存在相似之处，图纸数量大，重复利用率高以及设计趋向系列化和标准化。然而目前焊接夹具设计，存在着以下几个较难克服的问题：    （1）设计在二维下进行，不

2、能直观地表达夹具三维模型；（2）车身覆盖件大多是线框图表示，从而导致数据残缺或不准确，设计时凭估算、手工测量获得的数据缺乏科学依据；（3）绘图工作占据了设计者较多的时间；（4）资料文档的手工档案式管理方式不适应企业的进一步发展；（5）计算、优化、干涉问题是设计的难点和重点。    中国大部分汽车制造业目前并未进入真正的CAD时代，仍停留在采用AutoCAD绘图以甩掉图板的阶段。由于AutoCAD作为通用的作图软件只能提高出图效率，无法满足焊接夹具专业化设计的需要，因而迫切需要专业化程度较高的设计软件，以改进汽车焊接夹具的设计质量。   

3、; WAVE（Whatif Alternative Value Engineering）是美国UGS公司核心产品Unigraphics（简称UG）中有关装配模型关联设计的有力工具，是一种基于装配建模的相关性参数化设计技术，利用它可以在不同部件之间建立参数之间的相关关系，即所谓“部件间关联”关系，实现部件之间的几何对象的相关复制口。    WAVE是在概念设计和最终产品之间建立一种相关联的设计方法，能对复杂产品f如汽车车身焊装夹具）的总装配设计、相关零部件结构设计进行有效的控制。通过WAVE工具，可以严格控制总装配与单元装配及零部件中车身数据的传递，同时也能保证装配

4、零件之间的装配数据传递，从而避免了零部件重复设计的浪费，使得后续零部件的细节设计得到有效的管理和再利用，大大缩短了产品的开发周期，提高了设计效率。    2 应用背景    焊装设备是指在焊接生产过程中与焊接工序相配合，有利于实现焊接生产机械化、自动化，有利于提高装配一焊接质量，促使焊接生产过程加速进行的各种辅助机械装置和设备。汽车车身焊装夹具设计是一项复杂的工作，车身零件大都是薄壁板件，其刚性很差，零件表面（特别是轿车）均为复杂的三维空间曲面，在焊装过程中必须使用多点定位夹紧的专用焊装夹具，以保证各零件或组件在焊接处准确定位并且紧密

5、贴合，保证整个车身的装配精度和焊接质量。    车身焊装夹具定位面的形状复杂，精度要求高，设计制造难度大。因为车身冲压件大多为空间曲面，这就要求夹具定位元件的工作表面必须与车身上相应的定位表面形状保持一致，这样才能在焊装过程中保证车身的外形。因而定位件的定位表面大多是型面，而且其布置亦具有空间位置特点。在夹具中定位的表面往往是取车身各重要部位的断在，而且各定位零件的断面数据要和车身数据一致，即焊装夹具设计采用的坐标系与汽车车身产品设计的空间三维坐标系一致，这样才能使夹具的定位面坐标尺寸和被焊车身零件所对应的坐标尺寸相同，保证焊好的车身零件符合其设计尺寸和位置。所以

6、，采用的坐标系是焊装夹具的设计基准，也是加工制造基准，同时也是夹具的检测基准。    在车身焊装夹具设计中，正是利用了WAVE这种基于装配建模的相关性参数化设计技术，使得车身数据一级一级的自顶向下传递，实现了“部件间关联”关系，实现部件之间的几何对象的相关复制。    3 技术方法与应用    WAVE技术起源于车身设计，采用关联性复制几何体方法来控制总体装配结构（在不同的组件之间关联性复制几何体），从而保证整个装配和零部件的参数化和关联性。    3.1技术方法 

7、   3.1.1相关零件建模    用于简单产品的设计，可以在产品的装配结构中建立二个或多个组件之间的几何体的相关性。    3.1.2自顶向下设计    适合于中等复杂产品的设计，使用基准平面或草图来控制整个装配中所有零部件的基本形状、尺寸和装配位置。用概念设计控制结构设计，主要是组件之间的相关性设计，可以使得设计变更自动进行，避免了大量重复设计的浪费。    3.1.3系统工程方法    适合于大型产品的装配设计，采用控制

8、结构方法定义产品的总体装配结构，再将总体装配结构分为若干个子系统（或子装配），用于进行分组并行设计。    3.2在焊装夹具设计中的应用    在焊装夹具的整个设计流程中，都要用到车身产品数据，这个数据就是三维车身数据一车线，车线数据存在于车身零件中，而车线以及车身零件数据从车身零件到焊装夹具的定位件就是依靠的UG/WAVE技术，下面以焊装夹具的设计步骤来说明WAVE技术的一般应用。    （1）如图1在UG建模模块中利用自顶向下方法建立焊装夹具装配目录，以车线坐标系装配车身零件。  

9、  （2）根据夹具设计基准书给出的焊装夹具定位位置做出车身断面线。    （3）利用WAVE技术把车身断面图链接到相应的夹具单元中，应用UG草图模块根据车身断面图对夹具单元做概念设计。    （4）在UG建模模块中，对零件做详细的结构设计，利用WAVE把车身断面链接到定位零件中，利用车身型面切出定位零件的定位面。    （5）在夹具的总装配中，根据车身坐标系做出车线，把车线WAVE到单元装配中，做为单元装配图的设计、装配、检测基准。    （6）把车线WAVE到定位

10、零件中，做为定位零件的设计、制造、检测基准。    （7）在进行定位销等零件的设计中，可以从车身零件中直接把销孔的位置WAVE到定位销支架零件中，做为定位销的装配基准。    （8）在进行孔联接的结构设计中，可以只设计其中一个联接件的孔的具体位置，另一个零件上的孔位置直接利用WAVE技术链接，以形成零件之间的相关性，例如在图2车身夹具装配设计中，连接板上的销孔需要利用定位块上的销孔来定位，这样当需要调整销孔的位置时，只需要调整定位块上的销孔位置即可，连接板上通过WAVE功能链接的孔随之自动改变，我们可以随时在单元夹具结构中设置诸如此类的细节结构设计，后续的结构设计会自动更新，极大地提高了设计效率。    4 结论    由于汽车市场的竞争激烈，汽车发展的趋势由大批量生产向多品种小批量生产转化，汽车生产厂家必须不断缩短车型变化周期、加快车型的更新，使得车身设计、模具设计与夹具设计重叠并行进行，汽车焊装夹具的设计过程中经常会遇到车身数据时常改变的情况，WAVE技术的应用，使得焊装夹具设计开发与车身产品开发的并行进行成