焊装夹具的设计、结构、制造培训

1、焊装夹具的设计、结构、制造培训 在汽车焊接流水线上，真正用于焊接操作的工作量仅占30%40%，而60%70%为辅助和装夹工作。因装夹是在焊接夹具上完成的，所以夹具在整个焊接流程中起着重要作用。在焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时。对具有多种车型的企业，如能科学地考虑共用或混型夹具，还有利于建造混型流水线，提高生产效率。 汽车车身焊接夹具的设计是一门经验性很强的综合性技术，在设计时首先要确定生产纲领，熟悉产品结构，了解变形特点，把握制件及装配精度，通晓工艺要求。只有做到这些，才能对焊接夹具进行全方位的设计。n一、焊接夹具的定位与设计原理n焊接夹

2、具n二、焊接夹具的制造焊接夹具定位及设计原理n一、夹具定位原理n焊接夹具定位及设计原理n二、焊接夹具分类及组成n三、焊接夹具设计原理一、夹具定位原理n夹具定位原理n1、焊接夹具的定义n2、车体坐标系n4、常见定位方式n3、定位法则焊接夹具定位及设计原理焊接夹具定位及设计原理一、夹具定位原理n1.1、焊接夹具的定义 焊接工装夹具就是将焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。手工焊接夹具与自动焊接夹具不一样。焊接夹具定位及设计原理一、夹具定位原理n1.1、焊接夹具的定义n自动焊接夹具：n手工焊接夹具：焊接夹具定位及设计原理一、夹具定位原理n1.2、车体坐

3、标系 X= 前和后 Y= 内和外 Z= 上和下 X= TL Y= BL Z= WL国内的车身坐标体系与日韩的对比焊接夹具定位及设计原理一、夹具定位原理n1.3、定位法则 3-2-1定位法则定位法则： 一个刚体的平行移动和转动共有6 个自由度。限制其6 个自由度，刚体才能保持平衡。 按照3-2-1 规则，保持刚体平衡状态需要6 个定位点，其中 3 个定位点在 Z 方向2 个定位点在 Y 方向1 个定位点在 X 方向3-2-1 规则由此得来。这些点就是RPS 系统的定位点，称为RPS 点。焊接夹具定位及设计原理一、夹具定位原理n1.3、定位法则 3-2-1定位法则定位法则： 定位图实例：在实际的夹

4、具定位图中，我们普遍使用过定位的方式。为什么？焊接夹具定位及设计原理一、夹具定位原理n1.4、常见定位方式面定位孔销定位焊接夹具定位及设计原理二、焊接夹具分类及组成n焊接夹具分类及组成n1、焊接夹具的分类n2、焊接夹具的组成部分焊接夹具定位及设计原理二、焊接夹具分类及组成n2.1、焊接夹具的分类n 按功能主要分为焊接工装夹具、装配工装夹具两大类。n 按工作原理主要分为手动工装夹具、气动工装夹具和电动工装夹具三大类。焊接夹具定位及设计原理二、焊接夹具分类及组成n2.2、焊接夹具的组成部分夹具地板、定位装置、夹紧机构、测量系统及辅助系统夹具地板、定位装置、夹紧机构、测量系统及辅助系统焊接夹具定位及

5、设计原理（一）夹具地板 夹具地板是焊接夹具的基础元件，它的精度直接影响定位机构的准确性，因此对工作平面的平面度和表面粗糙度均有严格的要求。 夹具自身测量装置的基准是建立在夹具地板上，因此在设计夹具地板时，应留有足够的位置来设立测量装置的基准座，以满足实际测量的需要。另外，在不影响定位定位机构装配和定位基准建立的情况下，应尽可能采用框架结构，这样可以节约材料、减轻夹具自重，这一点对流水线上的随行夹具尤为重要。二、焊接夹具分类及组成焊接夹具定位及设计原理（二）定位装置 定位装置中的零部件通常有固定销、插销、档铁、V型块，以及根据焊件实际形状确定的定位块等 定位方式及元器件选择（1）定位件的作用是要

6、使工件在夹具中具有准确和确定不便的位置，在保证加工中要求的情况下，限制足够的自由度。 （2）因焊接夹具使用频率极高，所以定位部件应具有足够的刚性和硬度，以保证在更换修整期的精度 （3）为便于调整和更换主要定位元件及使夹具具备柔性的混型功能，定位机构应尽可能设计成组合可调式的。可达到修整夹具和适应不同车型的需要。 （4）标准化设计。因汽车结构区别较大，尤其是几种车型混合一起的，所以应根据车型分别指定汽车焊接夹具标准，以适应不同车型的需要。 （5）定位元件可选用厚度为18mm、20mm、二种尺寸的钢板，统一备料。另外，定位部件的热处理应在夹具调试合格后进行，但应准确记录更改数据，并相应修整夹具资料

7、，使之符合调试合格状况，为今后制造提供准确资料。二、焊接夹具分类及组成U型限位块活动销定位销（三）夹紧机构焊接夹具定位及设计原理二、焊接夹具分类及组成汽车焊接夹具的夹紧机构以气动夹紧机构为主，快速夹紧器为辅。快速夹紧机构具有以下优点：1）快速夹紧器，其结构简单，动作迅速，从自由状态到夹紧仅需几秒钟，符合大批量生产需要。2）在部件总成中以气动夹紧为主，根据需要适当配置快速夹紧器。3）车身总成的夹紧可利用气动和手动夹紧两种方式配合使用,这样即保证适当的效率,又可保证点焊的良好让位性.4）快速夹紧器根据需要可几个串联或并联在一起使用，达到二次夹紧或多点夹紧的目的。另外对定位精度较低的焊件能实现夹紧和

8、定位同时进行，消除了专用定位元件。它还能通过转换其机构组成发挥更多作用，应用范围较广。5)同气缸配套使用，可实现手动、气动混用，保证了流水线正常运行焊接夹具定位及设计原理（四）辅助机构 辅助机构在焊接过程中发挥着重要作用。下面介绍二种常用辅助机构。二、焊接夹具分类及组成旋转系统翻砖机构焊接夹具定位及设计原理二、焊接夹具分类及组成（五）测量机构利用夹具本体自身设计测量机构是提高夹具设计和制造精度的重要措施。在传统的夹具设计中，夹具合格的标准是利用实际冲压件进行装配组合来检验的，但由于冲压件不可能十分准确，部件总成更有累计误差，所以车身焊接总成的精度必然不高，很难达到设计要求。有不少厂家使用三坐标

9、测量仪进行检验，可它对一些结构复杂的定位元件仍然无法测量。通过实践证明，利用夹具自身测量机构与三坐标测量仪配合使用，可大大提高焊接夹具的精度。测量机构1.测量机构组成2.实际测量时应注意的问题基准面和基准座。测量机构的基准面为夹具地板的工作表面；基准座是在夹具地板上设计独立的立柱，立柱的位置可由实际需要确定。（1）定位元件的倒角应在测量、调试合格后进行加 工，即保留测量点；（2）测量器使用要得当，防止人为误差造成的假象。焊接夹具定位及设计原理三、焊接夹具设计原理n焊接夹具设计原理n1、焊接夹具设计基本要求n5、焊接通道/人机工程n2、定位图n3、分站清单n4、焊点的分布n6、常见设计问题焊接夹

10、具定位及设计原理三、焊接夹具设计原理n3.1、焊接夹具设计基本要求n 也称设计任务书或仕样书，是由汽车制造厂家提供给设备制造厂家的设计、制造和验收的依据及指导性文件。也可将它看成是设备的总体方案。n 其作用界定设备制造商所承担任务的范围、水平等内容。设备制造商依此进行设计、制造、并进行价格评估 。汽车厂依此验收。焊接夹具定位及设计原理n3.2、定位图所有工装夹具检具以及零部件设计的基准，但中国国内的情况则大部分由设备供应商来制定。 n3.3、分站清单n3.4、焊点的分布n3.5、人机工程每个工位夹具的零件清单焊接夹具定位及设计原理n3.6、常见设计问题（最优，可接受和不可接受方案）n1、定位销

11、座与坐标系不平行n2、旋转销的使用n3、限位块的使用n常见设计问题焊接夹具定位及设计原理三、焊接夹具设计原理n3.6、常见设计问题n3.6.1、定位销座与坐标系平行n最优设计方案：为便于定位销调整，定位销座必须与坐标系平行。n可接受方案：与坐标系成45度角。n不可接受方案：随意设置定位销座与坐标系角度。焊接夹具定位及设计原理三、焊接夹具设计原理n3.6、常见设计问题n3.6.2、旋转销的使用焊接夹具定位及设计原理三、焊接夹具设计原理n3.6、常见设计问题n3.6.3、限位块的使用夹具的制造n安徽瑞祥工业现在的机加工的设备有火焰自动切割机、数控龙门铣床、立式铣床、万能铣床、镗床、摇臂式钻床、打磨

12、机等安徽瑞祥工业公司机加工设备介绍夹具机加工设备介绍n机加工的设备有火焰自动切割机、数控龙门铣床、立式铣床、万能铣床、镗床、摇臂式钻床、打磨机等一般机加工的加工精度加工内容（料厚）单位mm 公差大小单位mm 30以下 0.2 30100 0.3 100300 0.4 3001000 0.6 1000以上 1.0 角度公差 30 火焰自动切割焊机红外扫描设备所要加工的零件图纸图2氧乙炔切割枪头控制箱部分自动切割焊机的一些加工资料n自动切割机的切割料厚范围为890mm之间n原材料的支撑台一般23个月更换一次n其加工误差：n 50mm以上，误差在5mm以上n 20mm以下，误差在36mm之间n 对于

13、切割速度、火焰温度等的选择根据板厚来定（经验很重要），一般是薄板加工速度快、厚板加工速度慢其它设备的加工范围和精度n立式铣床：钻孔n 加工范围为直径4.550mm之间的孔n 其加工精度误差为0.1mmn 立式铣床：加工表面n 表面光洁度可以达到1.6、3.2，无法达到0.8的光洁度n 镗床：镗孔n 可以加工直径在1860mm的孔n 其加工误差为0.02mmn 万能铣床：11个刀头，加工表面 n 数控龙门铣床n 铣床铣孔：包括螺母孔、安装孔、定位孔n BASE板表面通过铣床来铣 数控龙门铣床工作平台控制箱摇臂式钻床钻头工作台镗床工作台刀头立式铣床（钻孔）工作台刀头位置检测议立式铣床（加工表面）刀

14、头控制面板工作台万能铣床刀头（在刀头安装板上有11个刀头，）工作台举例介绍：型板加工n下面就以型板的加工过程来对夹具的机加工做一个介绍n型板的加工流程下料初加工精加工三座标检测（合格）喷涂下料n火焰自动切割机的工作原理n是利用氧乙炔燃烧火焰对不同厚度的钢板加热到熔点以上并熔化，熔化的熔滴迅速被氧乙炔气流吹走，切割焊机再通过自身的行走切割完成所要的切割的形状；而对于切割形状是通过对要切割图纸进行1：1来红外扫描完成的。n对与方孔的加工是先在加工区域先熔出一个空洞，然后再在这个空洞处调节调节好火焰温度，并缓慢移动至设定的行走路线，切割机便开始自动行走直至将规定形状的材料切割出来。 n自动切割机的切

15、割料厚范围为890mm之间n原材料的支撑台一般23个月更换一次n其加工误差：n 50mm以上，误差在5mm以上n 20mm以下，误差在36mm之间 n 对于切割速度、火焰温度等的选择根据板厚来定（经验很重要），一般是薄板加工速度快、厚板加工速度慢火焰自动切割过程钢板原料方孔的加工是采用先在方孔的加工区域熔出一个孔，然后再在此位置调整火焰强度，直到加工位置，开始进行切割初加工工序n初加工是利用简单的加工工具将下料后的毛胚进行打磨，将表面的毛刺打磨光，修整表面，使表面平整；为后道序加工做准备，也就是为精加工做准备。初加工打磨进行喷沙打磨处理，将胚胎件的铁锈去除，为后道序做准备喷沙打磨机初加工（现场

16、的打磨的简易工具）初加工是将下料后的胚料进行打磨，如图所示，利用气动砂轮将表面的毛刺和不平整的地方进行修整，为下道序精加工做好加工前准备打磨后的毛胚如图所示是打磨后的的工件胚件，这是将其与图纸进行对应，为后面对其进行编号做准备对初加工的工件进行编号，然后再进行精加工如图所示是将初加工好的胚件进行编号，为了精加工做准备，方便在精加工过程中确定胚件的加工形式加工现场如图所示，是利用铣床对胚件进行表面加工钻孔n钻孔主要是对L板、型板等经过表面加工之后，要进行定位孔、安装孔之类的加工；象定位孔、安装孔的加工由于孔径不大，一般采用钻床钻或者铣床铣孔，但位置精度要求高的孔一般采用铣床铣，因为摇臂钻的位置精

17、度较铣床加工差；加工现场在对表面进行加工完成之后，对工件进行定位孔、安装孔的加工进行组立安装对加工完成的工件进行焊接、安装等工序组立倒base上表面机加工n表面机加工就是利用铣床或者镗床对初加工型板的在进行精加工，主要是对表面的铣加工，将型板尺寸加工到规定的尺寸，一般型板的厚度为1516mm厚；其表面光洁度一般都能达到3.2，在安福的表面光洁度一般也能达到3.2，甚至1.6夹具其它的加工过程nBASE板nL座n压块Base板的加工流程n下料焊接退应力处理龙门铣床进行机加工三座标检测（合格）组立三座标检测（合格）喷涂气缸及其配件装配Base板加工的一些精度nbase板一般下料板厚有两种，分别是2

18、5mm、30mm；其加工余量一般为5mm，当BASE板较大时其加工余量能达到8mm；其加工后的板厚一般为20mm或者22mm厚。n基准槽的加工误差为12丝，深大约为5mm，宽是10mm；n百度线的加工误差小于1丝，深5丝n孔间的相对位置精度误差小于1丝nbase板的平面度加工误差小于10丝 下料根据图纸，利用自动切割机进行加工焊接Base板下料后，进行焊接操作，将槽钢和base板胚件焊接后，如图所示，是焊接完后进行的冷却处理，消除应力机加工精加工，这是对base板的各部分进行精加工，对与base板的表面的加工一般都要分三次精加工组立在base板经三座标检测合格之后，便开始进行组立安装，如图所示就是现场的安装情况一些部件的组立安装n定位销的安装 定位销有两种安装方式，有螺栓和锁扣式的，螺栓式安装的定位销的安装孔直径一般为10mm，而锁扣安装方式的锁扣孔径一般为5mm和6mm两种磁铁的安装 一般磁铁的规格有：M8,M10,M13（M10最为常用） 喷涂对组立完成的夹具检测合格之后，进行喷涂，如图是安福现场的喷涂现场