汽车车轮轮罩焊装夹具设计

毕业设计开题报告学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级指导教师姓名职称教授从事专业车辆工程是否外聘口是"否题目名称 汽车车轮轮罩焊装夹具设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、课题研究现状国内外对汽车焊装夹具的设计进行了多方面的研究，1988年，Youcef-Toumi等人提出一种关于薄板钢件的夹具分析的方法，研究了用于平板和壳体的三点和四点夹具定位系统，该方法没有考虑薄板变形减少问题；1991年，Menassa和DeVies提出基于“3-2-1”定位方案的使工件第一基准面法向变形量最小的夹具定位布置，但没有考虑夹具的特征；1996年,Cai、Hu和Yuan在采用变分法确定传统“3-2-1定位”夹具定位点位置的基础上针对柔性车身薄板零件易变形的特点提出了*-2-1定位”法，在薄板件法方向即第一基准面应用多于3个定位点来限制工件多余变形，利用有限元分析和非线性规划方法找到最优的定位点数“N”。陈猛，郭钢等人在2001年提出汽车焊接夹具CAD系统的设计目标并开发了三维汽车焊装夹具CAD系统；周至强、罗来军和林忠钦在2002年采用模块化设计和参数化设计技术开发了汽车覆盖件焊装夹具设计参数库等；岁波等在2003提出采用树状模型与关系模型来描述车身装焊工艺信息的混合建模方法，并在此数据模型基础上借助人机交互式三维仿真平台，建立了白车身虚拟装焊可视化工艺信息模型；2005年，刘海江，罗生斌针对国内汽车企6华中科技大学硕士学位论文业中白车身焊接机器人作业顺序不合理的问题，采用启发式的节约算法，有效的解决了机器人规划中的最短路问题，实现了机器人路径的优化；2006年，熊晓萍等提出将知识工程技术引入到传统CAD系统中，有效地支持车身焊接夹具智能化CAD技术的快速实现。（1） 计算机辅助夹具设计计算机辅助汽车焊装夹具设计是最早的把计算机应用于汽车焊装夹具设计工作的阶段，但目前仍有不少焊装夹具设计企业应用这种设计方法。应用这种设计方法时，计算机本身没有任何智能行为，仅仅是一种辅助工具。设计夹具的经验和知识靠设计人员来掌握。夹具的检测、调整等工作也由专业人员来完成。（2） 交互式夹具设计最初的交互式设计系统是由设计人员简单应用CAD软件的图形功能，建立一个标准夹具元件数据库，设计者根据经验选择元件，并装配成夹具。随后开发的CAFD系统建立了定位方法选择、工件信息检索等模块，大大提高了CAFD系统的实用性。这些都是基于二维平台开发的。随着计算机技术的发展，三维绘图成了计算机辅助设计的有力工具。多数三维绘图软件都建立了标准件库，同时允许用户建立自己的元件库。这为交互式夹具设计提供了更好的平台。交互式夹具设计步骤以传统夹具设计步骤为基础。首先根据工件特征、工序信息及夹具信息，调用有关的程序和数据协助技术人员来完成夹具的定位方案、导向方案、夹紧方案的设计，并通过人机交互的方式完成各功能元件和部件的选择和设计。然后进入三维绘图环境，采用人工交互的方式进行参数化驱动，以获得尺寸满足要求的零件和部件，装配后绘出装配图和零件图。交互式夹具设计系统适合于开发新产品和需要加工新工件、没有已有夹具信息可以利用的情况。对于大多数制造业企业来说，待加工的工件相似性高，因此要设计的夹具只需要在尺寸或结构上进行部分修改，这就使夹具设计中重复性工作多，需要繁琐的人工绘图工作。如何充分利用已有夹具信息成为CAFD系统的关键环节。（3） 基于成组技术的焊装夹具设计成组技术（GT）是上个世纪50年代由前苏联学者c.n米特洛夫首先提出来的，当时称作“成组加工”，主要用于机械零件的机加工。60年代中期，英国的Burbidge提出了生产流程分析原理，以找到工艺相似的零件组，建立与之对应的制造单元，从而使企业的物流路线和生产流程更趋合理。由此而使成组工艺进一步发展成为一种把生产技术与组织管理揉合成一体的综合技术即成组技术。它是将工程技术与管理技术集于一体的生产组织管理方法，它利用产品零件间的相似性对零件分类成组，然后根据每组零件所特有的相似特征为同组零件找出相对统一的最佳处理方法，从而在基本不改变原有工艺和设备的条件下，取得提高效率、节省资源、降低生产成本的目的。该设计方法是通过成组技术的编码系统，对夹具库中原有的相似的夹具单元做相应的调整，从而适应新的工作的加工要求。若无法选择相似的夹具时，就可以使用生成式夹具设计方法，产生新的夹具设计方案，将新产生的夹具编码添加到夹具库中，为下次设计作参考用。（4） 可重构焊装夹具设计上世纪末，一些学者提出了可重构制造系统（RMS，ReconfigurableManufacturingSystem）其关键技术是可重构生产技术，追求的目标是快速响应市场、占有市场，可重构制造系统是一种能适应市场需求的产品变换，按系统规划的要求，以重排、重复利用、革新组元或子系统的方式，快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的一类新型可变制造系统。它是基于可利用的现有的或可获得的新设备和其他组元、可动态组态的新一代制造系统。与传统的制造系统的区别在于：企业可随时根据产品变化，由产品工艺过程变化驱动、快速进行组态规划和重构。焊装夹具结构可重构化设计的关键是对焊装夹具零部件进行标准化、通用化、系列化，以及采用可调式结构设计。焊装夹具的重构大部分工作是将标准化元件重新组合的过程，也就是将焊装夹具中普遍具有不同功能的元件，如定位块、支架、压紧块支架、导向座、工作台、工作台支架等抽出来，预先设计成通用的标准化系列元部件，在重构设计时，设计者根据需要调用这些元部件任意组合构成一套夹具。一套夹具重构设计是否合理，主要取决于设计者的组合水平，更主要的是通用化标准元件的编制设计程度，编制越多越细，设计时越得心应手。设计者的组合水平是焊装夹具重构设计的成败的关键，标准化元部件是焊装夹具设计的基础，两者互为因果、不可偏费。汽车焊装夹具的重构可分为3个步骤：夹具重构方案设计；夹具元部件设计；夹具重构组装与评价。汽车焊装夹具可重构设计的关键技术研究有以下几点：（i） 焊装夹具重构定位可靠性设计方法。（ii） 焊装夹具工程数据库的建立。(iii)焊装夹具元部件标准化设计。(iv)焊装夹具重构设计方案与综合评价。2、选题的目的和意义汽车车身制造是汽车制造业中的一项系统工程，随着我国汽车制造业的飞速发展，对汽车焊装线的需求量巨大，对其质量上的要求也日益提高。汽车车身是经过冲压、焊接、涂装、总装这四个主要工艺过程生产出来的，焊装作为汽车生产的四大工艺之一，其技术、设备、生产布局等对整个汽车生产的作用至关重要。汽车焊装夹具在汽车焊装线上占有相当大的比例，焊装夹具的设计制造直接影响汽车的生产规模、效率和生产质量。近年来，汽车工业的技术进步非常快。各汽车厂家为了在激烈的市场竞争中生存下来，不断推出具有高技术含量的新产品。计算机控制的高自动化水平的无人焊装线在国外先进的汽车厂已普遍采用，上下料为自动输送机和机器人，车身全部是机器人焊接，生产人员主要从事质检、维护和管理工作。电弧钎焊工艺取代了二氧化碳电弧焊。车身焊装是车身制造的重要组成部分，它是将已经冲压成形的车身零件在夹具上定位夹紧后，通过点焊、凸焊、CO2保护焊、钎焊以及粘接工艺(主要是电阻点焊)装配成为白车身的过程。目前，国内的焊接装备生产厂家综合技术实力不足，不具备设计制造高水平的成套焊装线的能力，面对汽车行业的日益激烈的竞争又不允许国内的汽车生产厂家用国产的装备进行试验，只好成套引进，使得国内焊接装备生产厂家近年来与国外水平的差距越来越大。国内汽车焊接生产水平与国外逐渐接近，而国内焊接装备制造水平与国外差距却逐渐加大，提高我国焊装线及焊装夹具自主设计和制造水平迫在眉睫。二、设计(论文)的基本内容、拟解决的主要问题设计的基本内容：选题的背景、目的及意义；焊装夹具设计方法步骤研究；汽车车轮轮罩焊装工艺分析；焊装夹具的夹紧位置及定位方式；焊装夹具结构设计；CAD绘制夹具图纸；撰写设计说明书。拟解决的主要问题：夹具的定位方式及夹紧位置；夹具的结构设计；CAD绘制夹具图纸。

三、技术路线(研究方法)四、进度安排知识准备、调研、收集资料、完成开题报告第1〜2周(2.28〜3.11)整理资料、提出问题、撰写说明书草稿、汽车车轮轮罩焊装工艺分析第3〜5周(3.14〜4.1)理论联系实际、分析问题、解决问题，分析焊装夹具的夹紧位置及定位方式，焊装夹具结构设计，CAD绘制夹具装配草图等部分设计内容，中期检查第6〜8周(4.4〜4.22)改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改第9〜12周(4.25〜5.20)评阅教师评阅、学生修改第13周(5.23〜5.27)毕业设计预答辩第14周(5.30〜6.3)毕业设计修改第15〜16周(6.6〜6.17)毕业设计答辩第17周(6.20〜6.24)五、 参考文献杨握铨.汽车装焊技术及夹具设计[M].北京理工大学出版社,1996.⑵乐玉汉.轿车车身设计[M].高等教育出版社,2000.林忠钦.车身覆盖件冲压成型仿真[M].机械工业出版社,2005.韩根云.汽车车身焊接夹具的设计[M].新技术新工艺,2001(8):33〜44.陈猛，郭钢，唐业.CAD技术在汽车焊接气动夹具设计中的应用[J].汽车技术,2000(3):38〜41.陶明元，曹彪，吴澄.气动技术在汽车车身焊装生产线上的应用[J].液压与气动,2002(12):21〜22.刘加光.汽车焊装夹具中一节LINK的设计[J].现代制造工程,2004(11):68.黄金河，刘国山,许嘉平.中国汽车焊接技术的回顾与展望[J].汽车工艺与材料,2004(5):5〜10.熊晓萍.汽车车身焊接夹具运动机构浅析[J].现代制造工程,2005(1):80〜82.刘跃庆，马忆远.保证车身焊装夹具设计的基础条件[J].X装设计,2005(2):34〜37.侯志刚，李春植，王元勋等.点焊过程力学特征的有限元分析[J].机械强度,2005,27(6):798〜80.[12]刘尧铭.汽车车身装焊技术中的工艺设计与工装设计[J].焊接技术,2006,35(4):32〜34.李文忠，高保雷，邵丹.浅析汽车车身的焊接工艺设计[J].汽车工艺与材料,2006(2):17〜28.李文忠，李津.浅析汽车混流柔性焊接生产线制造技术[J].汽车工艺与材料,2006(8):20〜31.熊晓萍，金权东.汽车车身制造中的自动焊接技术[J].焊接,2006(11):44〜47.熊晓萍，金权东.车身焊接夹具智能化设计方法的研究[J].机械设计与制造,2006(11):84〜86.徐礼锋.浅议汽车焊接夹具的结构设计[J].职业圈,2007(2):132〜134.[18]游海.汽车车身夹具的设计要点、调试及发展[J].机械工程师,2007(7):68〜69.[19]彭振国,刘昌雄.汽车制造中焊接技术现状及发展趋势[J].汽车工艺与材料,2007(2):13〜17.刘鹏，谢水生.汽车车身焊装夹具的计算机辅助设计难点解决方案[J]烟台大学学报,2009(3):180〜184PrentzasJ,HatzilygeroudisI.Integratinghybridrule-basedwithcase-basedreasoning[C].AdvancesinCase-BasedReasoning.ProcsEuropeanConferenceonCase-BasedReasoning.LNAI24