《汽車制造工藝技術(shù)》 教案 任務(wù)三 汽車焊裝夾具

編號(hào)：LNJD-PR08-RE08授課方案授課教師張德虎課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元31授課時(shí)間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)三汽車焊裝夾具教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：了解焊裝夾具結(jié)構(gòu)；了解焊裝夾具設(shè)計(jì)過程能力目標(biāo)：能概述汽車焊裝夾具結(jié)構(gòu)素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛動(dòng)腦、善于查資料的素質(zhì)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：焊裝夾具結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：焊裝夾具設(shè)計(jì)過程教學(xué)地點(diǎn)普通教室□一體化教室R多媒體教室R實(shí)訓(xùn)室□實(shí)驗(yàn)室□企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)√項(xiàng)目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)三汽車焊裝夾具【復(fù)習(xí)】1.了解車身焊裝生產(chǎn)線?2.了解汽車典型焊裝生產(chǎn)線？【導(dǎo)入】【講授新課】一、焊裝夾具常識(shí)

1.焊裝夾具的用途焊裝夾具（圖2-149）在車身生產(chǎn)中的作用包括：通過夾具上的定位銷（基準(zhǔn)銷）、S面型塊（基準(zhǔn)面）、夾緊臂等組件的協(xié)調(diào)作用，將工件（沖壓件或總成件）安裝到工藝設(shè)定的位置上并夾緊，不讓工件活動(dòng)位移，保證車身焊接精度的一致性和穩(wěn)定性。

2.焊裝夾具基本構(gòu)造夾具的基本構(gòu)造如圖2-150所示，主要由臺(tái)板、支座、L板、基準(zhǔn)銷、基準(zhǔn)面、夾緊機(jī)構(gòu)（氣缸、夾緊臂、U形限位塊等）等組成。3.常用焊裝夾具組件（1）臺(tái)板臺(tái)板用于安裝夾具組件，上表面加工有坐標(biāo)刻度線，用于夾具基準(zhǔn)狀況的檢測(cè)，如：三坐標(biāo)檢測(cè)儀檢測(cè)用。（2）支座支座用于支撐夾具臺(tái)板、夾具高度調(diào)節(jié)和安放水平調(diào)整，使夾具按工藝布置要求定置安放。（3）L板L板用于安裝夾具型塊（S面型塊）、基準(zhǔn)銷組件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置等夾具組件。（4）基準(zhǔn)面（S面型塊，圖2-151）基準(zhǔn)面將零件支撐在正確的位置上，并承受夾具夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力。（5）基準(zhǔn)銷基準(zhǔn)銷將工件安裝到正確的位置上，以保持后續(xù)工序定位基準(zhǔn)的一致性，保證產(chǎn)品焊接精度的一致性和穩(wěn)定性。（6）夾緊機(jī)構(gòu)（圖2-152）夾緊機(jī)構(gòu)由U形塊、夾緊臂、氣缸或手動(dòng)夾等組成，用于矯正變形的工件，縮小工件間的搭接間隙，將工件夾緊固定在正確的位置上（基準(zhǔn)面），避免焊接作業(yè)時(shí)工件錯(cuò)位或變形，確保工件焊接精度的穩(wěn)定性。

二、焊接夾具的設(shè)計(jì)夾具的主要目的是為了將工件快速、準(zhǔn)確地定位以及提供適合的支撐、維持，使在同一夾具上生產(chǎn)的所有工件都固定在特定的范圍內(nèi)，保證產(chǎn)品的精度和互換性。首先，夾具的設(shè)計(jì)要滿足汽車車身零件的定位要求，所謂定位要求就是設(shè)計(jì)的夾具能很好地將工件定位，保證良好的焊接質(zhì)量。要滿足這些定位要求，在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候就要嚴(yán)格按照廠家提供的定位夾緊信息去設(shè)計(jì)夾具。定位夾緊信息在不同項(xiàng)目中有不同的名稱：大眾項(xiàng)目

RPS、AUDI

項(xiàng)目

RPS、寶馬項(xiàng)目

ASP、通用項(xiàng)目

GDΣT（主定位銷）+CD

點(diǎn)（定位面）。1.夾具設(shè)計(jì)小常識(shí)（1）盡量選擇車身定位中靠左、靠下、靠前的部位作為定位定位體系分為主定位、從定位和輔助定位參考3種。主定位：車身底部的3個(gè)主定位點(diǎn)由加工工藝和設(shè)計(jì)工藝、質(zhì)量容易保證等三個(gè)方面一同確定，能夠用來進(jìn)行三坐標(biāo)測(cè)量，定位部位上不允許有焊接。任何一個(gè)主定位要求能夠支撐整車重量的2/3。如果沒有特殊情況，車身主定位需要用車身底部的孔、長(zhǎng)圓孔、面來標(biāo)注。一般而言，孔的直徑需要采用25.4mm和16.3mm。主定位的符號(hào)如圖2-153所示。主定位孔在圖樣中的符號(hào)如圖2-154所示。主定位面的要求：主定位面要求平面度小于0.2mm，定位面區(qū)域小于1100mm2，如圖2-155所示。（2）夾具的設(shè)計(jì)要滿足焊接要求1）操作高度。操作高度是指地面到焊槍把手之間的高度，當(dāng)操作者身高為4375px時(shí)，焊槍平放時(shí)操作高度一般為800～1100mm

，焊槍立放時(shí)操作高度一般為1200～1500mm，如圖2-156所示。2）焊槍通過性。焊槍通過性是指焊槍在焊接時(shí)是否便于操作，評(píng)判焊槍通過性好壞主要從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行考慮。①盡可能少地進(jìn)槍與退槍。要滿足此要求，設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮焊槍操作側(cè)盡量少布置定位器，盡量將定位器設(shè)計(jì)在另外一側(cè)，在焊槍操作側(cè)盡量留出操作空間，如圖2-157所示。②焊接過程中容易焊接且不與夾具干涉。應(yīng)注意熔核附近的定位塊與壓塊的位置設(shè)定，定位塊和壓塊盡可能地避開焊鉗，如圖2-158所示。（3）夾具的設(shè)計(jì)要滿足汽車生產(chǎn)的規(guī)劃要求。夾具的設(shè)計(jì)要滿足汽車生產(chǎn)的規(guī)劃要求，例如生產(chǎn)的節(jié)拍、熔核的分布、夾具在廠房的布置、車身零件的焊接順序、使用夾具焊接的過程分拆等，這些都是設(shè)計(jì)夾具時(shí)所要考慮的因素，也是夾具設(shè)計(jì)所要必須滿足的要求。當(dāng)夾具設(shè)計(jì)與這些因素發(fā)生矛盾時(shí)，要及時(shí)地與規(guī)劃部門進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)，必要時(shí)做出適當(dāng)?shù)母?。更改夾具或者調(diào)整相應(yīng)的規(guī)劃內(nèi)容，如圖2-159所示。

2.夾具設(shè)計(jì)的定位元件（1）定位銷。定位銷是夾具設(shè)計(jì)中最基本元件，一般一個(gè)車身零件銷孔的定位需要一個(gè)圓形定位銷和一個(gè)菱形定位銷。定位銷圖樣及一般性說明如圖2-160所示。定位銷按使用形式分為如下幾種類型。1）固定銷。定位銷的使用方式是固定的，夾具的設(shè)計(jì)中如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位銷時(shí)，一般有兩個(gè)定位銷是固定的，其余的定位銷則為伸縮的或者是擺動(dòng)的。固定銷使用舉例如圖2-161所示。圖2-161a固定銷3個(gè)方向調(diào)整，定位銷起定位和支撐的作用。圖2-161b和圖2-161c所示定位銷兩個(gè)方向調(diào)整，定位銷只起定位作用。固定銷銷子的種類及與銷座之間的配合要求如圖2-162所示。銷座和定位銷之間的配合為基孔制配合H7/g6。標(biāo)記1

和3之間是相互配合，其作用是防止定位銷的轉(zhuǎn)動(dòng)。標(biāo)記2和4之間在銷子安裝后留出15mm的距離用于安裝緊固螺母。2）伸縮銷。定位銷的使用方式是伸縮的，伸縮銷在以下情況下使用。當(dāng)一套夾具在設(shè)計(jì)時(shí)需要有兩個(gè)以上定位銷定位時(shí)，為了焊接完畢取件方便，一般設(shè)計(jì)時(shí)最多只允許有兩個(gè)定位銷是固定的（視項(xiàng)目情況而定，非絕對(duì)，有時(shí)規(guī)定有一個(gè)定位銷是固定的，其他的為伸縮銷，有時(shí)規(guī)定所有的定位銷都是伸縮的），而其他定位銷是伸縮的如圖2-163所示。圖2-163a所示伸縮銷3個(gè)方向調(diào)整，定位銷起定位和支撐的作用。圖2-163b和圖2-163c所示定位銷兩個(gè)方向調(diào)整，伸縮銷只起定位作用。固定銷、伸縮銷設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：①當(dāng)定位銷起支撐作用時(shí)應(yīng)考慮定位銷支撐面與工件定位面之間的干涉關(guān)系（圖2-164），如果標(biāo)準(zhǔn)定位銷的銷臺(tái)階面太大而與工件的定位面干涉，就要設(shè)計(jì)特殊的定位銷以滿足要求。②當(dāng)定位銷不起支撐作用時(shí)，定位銷的銷臺(tái)階面應(yīng)與工件之間的距離保持在5mm左右，這樣的設(shè)計(jì)不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且當(dāng)取件和放件時(shí)對(duì)銷子徑向的扭矩最小，定位銷不易折斷。定位銷取件和放件時(shí)的受力示意圖如圖2-165所示。3）擺動(dòng)銷。定位銷的使用方式是擺動(dòng)的。一般是工件的定位孔不能直接從下面進(jìn)行定位，定位時(shí)只能從工件的上面或者是側(cè)面進(jìn)行定位，或者為了躲避焊槍而將伸縮銷改為擺動(dòng)銷，如圖2-166所示。方式一，定位銷直接擺動(dòng)到位，打開時(shí)自動(dòng)打開，設(shè)計(jì)時(shí)要注意定位銷工作面要與轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)處于一條直線。方式二，定位銷手動(dòng)擺動(dòng)到位定位工件，設(shè)計(jì)時(shí)要注意定位銷工作面要與轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)處于一條直線。擺動(dòng)銷設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng)：擺動(dòng)銷的設(shè)計(jì)主要存在的問題就是定位銷打開時(shí)和工件干涉，這里所提及的干涉主要指定位銷銷面與銷孔和工件厚度之間的干涉。存在干涉的原因之一是轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的選擇和定位銷孔所在的平面不在一個(gè)平面內(nèi)，原因之二是轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)和銷孔的距離太近，距離越近，定位銷從工件所走的圓的軌跡圓心角越大，這樣就容易干涉。通過圖2-167可以看出擺動(dòng)銷轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)應(yīng)與工件厚度中心處于同一平面。（2）定位塊和壓塊。定位塊和壓塊也是夾具設(shè)計(jì)中的最基本元件，定位塊起到支撐作用，壓塊起到壓緊作用，如圖2-167所示。定位塊和壓塊的設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足定位要求，其次要滿足焊接要求，再次應(yīng)滿足壓緊力要求。所謂定位要求就是能不能很好地起到定位的作用，能不能完全滿足工件的最基本定位夾緊的要求。所謂焊接要求就是定位塊和壓塊的設(shè)計(jì)能不能避開焊槍，是不能避開，還是剛好避開，還是已最大限度地避開。所謂壓緊力要求就是壓塊的壓緊力能不能達(dá)到工件所需的壓緊力要求500～800N，是小于、等于、還是大于定位壓力。好的設(shè)計(jì)應(yīng)該是定位點(diǎn)要多于最基本的定位夾緊點(diǎn)，最大限度地避開焊槍，如圖2-168所示。三、車身焊裝計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.工位控制系統(tǒng)一條全部由工業(yè)機(jī)器人（焊接、裝配、搬運(yùn)機(jī)器人）組成的車身焊裝線，一般是以一個(gè)工位為一個(gè)控制單位。在工位內(nèi)，受控對(duì)象包括點(diǎn)（電?。┖笝C(jī)器人、焊接電源、焊裝夾具、搬運(yùn)與裝配機(jī)器人及主傳動(dòng)鏈。圖2-170所示的車身總成合線的拼裝點(diǎn)焊工位中包括了上述所有受控對(duì)象。

現(xiàn)代的商品焊接機(jī)器人都是與焊接系統(tǒng)產(chǎn)品供應(yīng)商協(xié)同開發(fā)的，將焊接系統(tǒng)控制器統(tǒng)籌規(guī)劃于焊接機(jī)器人焊裝工位上的硬件控制設(shè)備中，這樣，工位控制系統(tǒng)就包括以下4個(gè)系統(tǒng)的控制器：焊接機(jī)器人控制器、搬運(yùn)與裝配機(jī)器人控制器、焊裝夾具系統(tǒng)控制器和工件傳送鏈系統(tǒng)控制器。在某一具體的焊裝工位上，必須使4個(gè)系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)配合，才能完成規(guī)定的焊裝任務(wù)。負(fù)責(zé)4個(gè)系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)配合的是工位指揮控制計(jì)算機(jī)（圖2-171），它一般由可編程序控