车辆工程毕业设计（论文）汽车车轮轮罩焊装夹具设计【全套图纸】.doc

本科学生毕业设计 汽车车轮轮罩焊装夹具设计 院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 学生姓名： 指导教师： 职 称： 教授 The Graduation Design for Bachelor's DegreeDesign of Automobile Wheel Cover Welding-Installation FixtureCandidate： Specialty：Vehicle EngineeringClass：B07-2Supervisor：Prof. Heilongjiang Institute of Technology 摘 要焊装作为汽车生产过程的四大工艺之一，焊接质量的高低对轿车车身尺寸的影响至关重要，可以说，在车身制造过程中，焊装是关键工序，是整个车身制造的核心，白车身焊接质量的优劣决定了整车的制造质量。焊接夹具是保证车身焊接质量的最重要因素，焊接夹具的主要作用就是保证所有焊接冲压件之间的相对位置以及焊接件的尺寸精度，合理的夹具设计、焊点规划、焊钳选择，可以确保焊接质量，降低生产成本，提高生产效率。 本文首先分析了汽车车轮轮罩焊装夹具设计的必要性和可行性；然后围绕车轮轮罩焊装夹具设计这一核心，通过对汽车焊装生产线、汽车焊装夹具的结构特点进行分析，归纳了焊装夹具的设计步骤和要点；重点对汽车车轮轮罩进行焊装工艺分析，研究了汽车车轮轮罩焊装夹具正确的夹紧位置及定位设计方式；最终完成汽车车轮轮罩焊装夹具的结构设计。全套图纸，加153893706关键词：汽车；轮罩；焊接；夹具；设计ABSTRACTWelding production process as a vehicle one of the four processes, the level of welding quality on body size of car is essential, can be said that the manufacturing process in the body, welding is the key process is the core of the whole body manufacturing, white body determines the merits of quality welding vehicle manufacturing quality. Welding fixture is guarantee body welding quality most important factor, the main role of welding fixture to ensure that all welding is the relative position between the stamping and welding parts for dimensional accuracy, and reasonable fixture design, solder joint planning, welding clamp selection, to ensure weld quality, reduce production costs and increase productivity.Firstly, this paper analyzes the automobile wheel cover design of welding fixture necessity and feasibility; Then around the wheel cover on the core welding fixture design, welding production line of automobile, car welding fixture to analyze the structural characteristics, summarizes the steps and welding fixture design elements; Focus on the car hood for welding wheel analysis of the technology of automobile wheel cover clamp welding fixture correct location and orientation design approach; Finally completed the car wheel covers the structural design of welding fixture.Key words: Automobile; Wheel Casing; Welding ; Jig; Design目 录摘要I AbstractII第1章 绪论11.1 课题的背景及意义11.2 国内外研究现状21.3 汽车焊装夹具的发展趋势31.4 本课题研究内容3第2章 汽车焊装工艺特点42.1 汽车车身部件焊装工艺特点42.2 零部件尺寸对焊装的影响42.3 焊装夹具质量52.4 焊接变形52.5 操作影响62.6 面向焊接的车身尺寸控制方法72.6.1 车身基准统一系统72.6.2 夹具精度控制82.6.3 生产过程控制92.7 本章小结9第3章 焊装夹具设计基础103.1 焊装夹具的基本概念103.1.1 焊装夹具的基本作用103.1.2 焊装线发展过程及现状113.1.3 焊装线的分类113.1.4 汽车焊装生产线的几种常见形式123.1.5 焊装生产线的组成133.1.6 焊装线的总体布局143.1.7 中国国内现有焊装线状况143.1.8 焊装生产线的选型153.2 焊装夹具设计的基本要求153.3 汽车焊装夹具设计方法173.3.1 夹具的基本构成173.3.2 夹具的设计步骤173.4焊装夹具定位可靠性设计方法183.4.1 “N-2-1”定位原理183.5 本章小结19第4章 基于轿车车轮轮罩焊装夹具设计204.1 夹具方案分析204.1.1 前期准备204.1.2 方案设计214.2 轮罩夹具设计244.2.1 轮罩的结构特点244.2.2 定位孔的选择244.2.3 夹具结构设计254.3 本章小结28结论29参考文献30致谢32附录33第1章 绪 论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大工艺之一，其技术、设备、生产布局、自动化水平、柔性化水平等对整个汽车产的作用至关重要。1.1课题的背景及意义自1885年德国工程师卡尔·奔驰制成了世界第一辆以汽油发动机作为动力的汽车，汽车诞生至今已有100余年，汽车工业从无到有，迅猛发展，产量大幅度增加技术日新月异,全世界汽车年产量近5000万辆。2006年，世界汽车市场增长仍然深陷停滞状态，而我国汽车产销双超720万辆，这意味着中国2006年超过德国成为全球第三大汽车生产国，同时超过日本，成为全球第二大新车消费市场。汽车工业是我国国民经济支柱产业之一，在国民经济发展中有特殊地位和作用，汽车工业能极大地带动和促进其它工业和产业的发展，并且成为显示一个国家工业发达水平的重要标志。随着汽车市场竞争的日益加剧，加快了汽车产品的更新换代步伐，汽车新产品的开发和制造周期越来越短。2006年，国内汽车厂家共推出117款轿车、SUV和MP新车型。增加新车型冲压模具和焊接工装夹具虽必不可少，但汽车换型最主要的是改造焊接生产线。在汽车制造业中，汽车焊装夹具在汽车焊装线投入中占有相当大的比例，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。1991年，为提高汽车制造过程中的质量，增强当时美国汽车制造业的信心，美国密西根大学吴贤铭教授首先提出了轿车车身焊装“2mm工程”的概念，即白车身焊后尺寸偏差小于2mm。所谓汽车产品2mm工程就是从系统的观点出发，对汽车产品采用Continues Improvement Indicator车身制造综合误差指数，即六倍均方差“6”来控制车身制造质量，并用一整套确保汽车车身制造尺寸偏差最小化的制造技术和流程，达到汽车整车在密封、噪声、外观、动力性和寿命等方面制造偏差接近世界先进水平2mm以内，从而实现用最省的制造成本提高汽车产品整体质量。2mm工程的核心内容就是采用切实有效的方法和手段，来控制和减少那些不可避免而又十分重要的关键尺寸的变动，以达到对轿车车身质量的控制。随着汽车向中高档方向发展和整车2mm工程的推广，对焊装设备智能化和焊接质量的要求也将越来越高。在这种情况下，开展有关汽车车身制造工艺过程方面的研究，提高车身制造精度，促使我国汽车工业整体水平迎头赶上，有着重要的意义。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、CO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。1.2国内外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“N-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”。 KulankaraK等建立了工件一夹具系统的弹性模型，采用惩罚函数处理夹具布局不合理问题。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，有效支持车身焊接夹具智能化CAD技术的快速实现。1.3汽车焊装夹具发展趋势目前，中国汽车有市场两个特点：一是有很高的增长率，二是市场竞争非常激烈。汽车市场的竞争点越来越集中在产品的更新换代上，面对如此快速的产品更新，汽车行业过去采用那种大批量单车型专机生产模式已不太适应当前发展的要求。因此多品种的柔性化生产也越来越多地应用在汽车生产中，概括起来，目前汽车焊装夹具的发展显现以下两方面的特点。1、车身焊接夹具设计的智能化趋势。车身焊接夹具的设计受车身零件结构形状、焊接工艺、焊接方法、焊接设备等多种因素的影响和制约，设计周期长，设计工作量大，设计过程复杂，在一定程度上制约了汽车柔性化的发展方向。随着AI技术和CAD技术的飞速发展，探索其结构的特点和规律，建立一个具有零部件库、实例知识库、领域知识库和推理规则的智能化系统，对于提高设计效率，缩短新车型的开发周期具有较大的实用价值。2、自动化、柔性化程度普遍提高趋势。汽车制造的个性化、批量化、高效率和对产品质量一致性的要求，使汽车焊装生产线的自动化、柔性化程度日益提高。由于焊接机器人可以提高焊装生产的自动化程度，减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，保证焊接质量，是实现了车身装焊的柔性化、自动化生产方式的有效手段，这样焊接机器人在汽车焊接生产中获得了大量应用。据有关专家分析，我国机器人到2010年拥有量为17300台，年销售额超过90亿，中国的“机器人时代”即将到来。随着机器人自动化成套焊装系统的广泛应用，我国汽车焊装生产线的自动化、柔性化程度将显著提高。1.4本课题研究内容汽车车轮轮罩在焊装过程中，由于薄板刚性差易变形，为了保证零部件之间正确的相对位置和焊接间隙，必须通过焊装夹具将其固定。为保证汽车车轮轮罩装配尺寸的准确性，最重要的手段就是正确的工装定位。汽车焊装夹具与其他夹具相比，定位单元型面复杂，精度要求高，设计制造难度大。本文针对汽车车轮轮罩，构思夹具设计方案，进行焊点规划，焊钳选型，夹具工艺分析等。最终完成汽车车轮轮罩焊装夹具设计。第2章 汽车焊装工艺特点2.1汽车车身部件工艺特点汽车车身一般由外覆盖件、内覆盖件和骨架件组成,覆盖件的钢板厚度一般为0.81.2mm范围内,骨架件的钢板厚度多为1.22.5mm,也就是说它们大都为薄板件,对焊接夹具设计来说,有以下特点。1、结构形状复杂,构图困难。汽车车身都是由薄板冲压件焊装而成的空间壳体,为了造型美观和壳体具有一定的刚性,组成车身的零件通常是经过拉延成型的空间曲面体,结构形状相当复杂。2、刚性差,易变形。经过成型的薄板冲压件有一定的刚性,但和机械加工件相比,刚性要差得多,而且单个的大型冲压件容易变形,只有焊接成车身壳体后,才具有较强的刚性。3、以空间三维坐标标注尺寸。汽车车身产品图以空间三维坐标来标注尺寸,为了表示覆盖件在汽车上的位置和便于标注尺寸,我国的汽车车身一般每隔200mm或400mm划一坐标网线(也简称车线),3个坐标的基准是:前后方向(X向)以汽车前轮中心为0,往前为负值,往后为正值;上下方向(Z向)以纵梁上平面为0,往上为正值,往下为负值;左右方向(Y向)以汽车对称中心为0,左正右负。2.2零部件尺寸对焊装的影响零部件尺寸不合格会造成焊接误差，从而影响汽车车身尺寸偏差，所谓零件尺寸不合格是指零件实物尺寸和产品设计图纸不一致，即通常说的零件尺寸超差。汽车覆盖件大量应用高强度薄钢板，导致冲压件形状尺寸精度不良的问题也越来越多，毛坯在冲压成形过程中由于受到不均匀变形，零件局部尺寸与标准形面不能吻合，或者由于冲压工艺设计不合理，模具和钢板本身的质量问题，都会引起零件缺陷，也就是通常说的冲压件形面精度不良，严重影响了车身特别是轿车车身质量。起皱、面回弹、面畸变、线位移、滑移线、冲击线、粘结、划伤等都是冲压件不合格的表现。其中最主要的质量问题是起皱，面畸变和面回弹。当冲压件的某些部位形状有急剧变化时，毛坯的变形分布将不均匀，这时就很容易在形状急剧变化周围的表面产生凹凸，也就是局部的起伏，当起伏高度小于0.2mm时我们一般称之为“面畸变”，对于起伏高度超过0.2mm的，我们一般认为是“起皱”，面回弹是指冲压件形面在零件脱模卸载后产生的形状变化，弹复是指形状弯曲部分的弹性回复。在实际的车身零部件制造过程中，实际得到的零件的尺寸形状不可避免的都会和设计数据有偏差，在后续的冲压件焊接过程中，这些偏差会影响到焊接组件的尺寸，最终会对车身总成的尺寸、形状精度产生很大的影响，成为制约车身质量的一个重要因素。有时，对于某些零件非主要尺寸的尺寸偏差，在车身焊接时会产生一定影响的，我们可以在不影响车身质量的前提下适当地调整夹具，来消除对焊接的影响，但在很多情况下，我们是不能通过调整夹具就可以避免这些影响的。如果零件尺寸特别是主要尺寸不合格，就不能正确的在夹具上装夹，或者在装夹时零件形面和其他零件的形面不能很好的贴合，过渡不协调平顺，从而无法焊接，有时虽然零件可以装夹并焊接，但由于零件之间匹配协调不好，在夹具上用较大的压紧力强行把零件衔接在一起，使其可以点焊，但由于夹具的压紧力使零件之间产生了强制变形，必然会造成装焊误差。所以要减小车身尺寸偏差，所有的焊接零件必须检验合格才能投入使用，特别是车身上一些主要的装配孔、工艺孔的位置尺寸和装配面尺寸是必须控制的，要做到这些，就要努力提高冲压模具的设计和制作水平。2.3焊装夹具质量在车身制造过程中，焊装夹具是为保证焊件尺寸，提高装配效率，防止焊接变形所采用的工艺装备，将焊接零件在夹具上定位、夹紧，保证了零件间的相对位置，减小了焊接过程中的变形，提高了焊接的精度和质量。由于轿车车身结构复杂，轿车车身焊装夹具的设计制造难度都比其他夹具大很多，要保证各冲压零件装配精度，车身焊装夹具的定位点和定位型面的精度要求非常高。焊接夹具一般包含基板、定位装置和夹紧装置，有的夹具也包含旋转等一些辅助机构，将零件在夹具上定位夹紧、按照工艺进行焊接、卸下焊接组件就完成了一个焊接过程。要保证车身质量，在试生产前，夹具的安装和调试也非常重要，只有合格的工装夹具才能制造出合格的产品，才能满足生产各阶段的质量控制目标，只有零件、夹具和实际操作匹配协调好之后，夹具才能正式验收使用。由于夹具使用频繁，使用过程中难免会发生偏移，磨损等现象，一旦夹具出现偏差，冲压件就会出现定位偏差，在焊接时必将扭曲变形，最终会导致整个车身装配误差，车身结构受力状态也会恶化，严重影响白车身的质量。2.4焊接变形焊接误差造成的焊接变形一般很难进行定量的计算和确定，焊接变形量的获得是通过实际测量和理论分析相结合的方式获得的，理论分析是对变形的情况进行大致的定位分析，具体变形量的数值是进行实际试验测量获得。检验变形量所需的测量方法很复杂，针对不同部位和不同的焊接方案，不同的焊接顺序等等都是影响焊接变形的因素，我们都要进行具体的分析和实际测量。在数据出来后，我们可以通过对夹具进行精调后消除局部变形，从而减小部分焊接变形。但是很多焊接变形是不可能完全依靠调整夹具就能解决的，在焊接过程中，必须依靠合理的焊接工艺，选择适合的焊接方法，控制稳定的焊接规范，以减少焊接变形。装配i装配1 ······零件车身焊接涉及的零件数量众多，装配过程复杂，影响因素繁多，即使零件的设计和制造都准确无误，在装配过程中由于夹具，焊接工具等的影响仍然会产生装配偏差，图2.1以车身装配过程为主线，说明了在车身焊接过程中偏差的形成过程。 装配偏差i夹具释放焊接夹紧定位 装配i+1······点焊热效应焊枪偏差夹紧偏差定位偏差 装配n·电极力 ·电流电压·零件材料·匹配间隙·设计不合理·制造不合理·使用不合理·维护不合理 白车身 图2.1 车身装配过程及偏差2.5操作影响白车身的装焊或是冲压件的制造，都是有多个步骤，多个工序来完成的，从上一工序到下一工序，在取放过程中不可避免的会产生一定变形。另外由于操作者的熟练程度，是否严格按照操作规范来操作，都会产生随机性的制造误差，在实际生产中，我们要尽量避免这种随机误差。归纳起来，轿车车身尺寸偏差产生的原因可以用图2.2来描述。焊接变形冲压件尺寸偏差 零件干涉 焊接次序 回弹 焊接规程摸具磨损 材料性能 工序间冲压参数 定位因素轿车车身尺寸偏差 定位元件磨损 运输 定位元件失效 夹具设计不合理 劳动态度 夹紧力的影响熟练程度操作的影响夹具的影响 图2.2 轿车车身尺寸偏差原因2.6面向焊装的车身尺寸控制方法2.6.1车身基准统一系统汽车的生产过程按制造顺序大致可以分为五步:车身的设计，零件的制造，白车身焊接，白车身涂装，零部件装配。生产过程中涉及的工序、部门众多，所以零件和总成的定位需要各方面的相互协调，沟通，否则，从车身的设计开始，设计基准，冲压基准，焊接基准，装配基准就会不统一，导致车身质量无法控制。德国大众汽车公司为了提高和稳定汽车车身制造质量，不断地进行尝试和努力，提出并实施了基准点系统(RPS，ReferencePointSystem)。基准点系统(RPS)建立的目的是使设计部门，制造部门和检验部门具有同一定位基准，保证相同的尺寸关系。其原理是:通过保证定位具有足够的精度来实现零件的加工精度，即零件的全部工序应保证定位基准单一化原则。基准点系统(RPS)的任务是使此方法能可靠地有力地刻划过程并准确重复，以便使工人的安装工作具有独立性。基准点的通用性必须体现在所有制造、装配、检验和安装工序中。贯彻使用基准点系统，可以避免在汽车生产过程中每个阶段的基准变换，可以缩小尺寸链，从而保证车身尺寸的精确性和稳定性，而且还可以及时地分析出误差产生的原因并加以控制。在车身设计、制造和检测过程中始终贯彻基准点系统，对于各个环节由定位基准变换引起的尺寸偏差，以前后统一、上下继承的形式来保证。RPS的应用优势在于:1、由于这个设计制造过程基准的统一，减少了因基准变换产生的误差，从而提高车身制造精度；2、只在统一基准处定位装夹，减少了夹具的使用，降低生产成本、提高生产效率；3、基准统一对于分析车身尺寸问题产生的原因非常方便，可以有效地进行故障诊断，有利于生产管理水平的提高。由于在整个过程中统一了基准，而且基准是逐级传递的，也就保证了在焊接过程中零件的准确定位。2.6.2夹具精度控制在汽车车身制造中，工装夹具是保证轿车车身焊接质量的重要装备，焊装夹具的精度直接影响了白车身的尺寸精度。在焊装夹具正式投入使用之前，必须对其进行充分的调试和检测，只有验证合格的夹具才能投入生产。焊装夹具的调试工作非常繁琐，需要有很好的技术和丰富的经验。要控制夹具精度，制造合格的焊装夹具必须做到以下几项。1、焊接夹具的定位基准与产品设计基准和装配基准应重合，要结合车身设计和模具设计，选择统一的定位孔、工艺孔，这样不仅能简化装配关系，还能消除由基准不同带来的车身尺寸误差，并且可以提高焊接夹具的装配精度。一般车身焊装夹具首先是按照车身数据进行设计制造，然后在生产过程中，根据冲压件的实际需要的变形量来对夹具进行调试，做适当调整。为了控制车身的焊接变形，设计焊接夹具定位结构时要考虑易调整性，对于车身焊接变形以及焊接后收缩量的变化都能方便调整，并且根据实际情况来微调夹具，控制焊接过程变形。2、车身焊装夹具和焊接零件都是根据理论数据来制造，在制造时难免会有误差，出现和数据不一致的情形，要使冲压零件之间，零件与夹具之间能很好的匹配，在车身试生产前必须经过夹具的调试阶段，以检验夹具和零件的协调性，是否能保证焊接精度与白车身质量。在调试夹具的过程中，对于重要的定位销和定位块，比如车身上重要的装配孔、工艺孔，对车身的焊接、装配、外观和性能有影响的定位机构，我们首先要分析是否影响到了车身匹配误差，而不能轻易地进行调整，要综合起来考虑。在夹具调试时，首先要对夹具本身进行测量，以保证夹具实物和图纸的一致性。如果冲压件已经检验合格，我们还可以用样件来验证夹具，使夹具测量更有针对性，缩短夹具测量周期。对于左右对称的零件，可以用零件的对称性来判定夹具是否也完全对称。在焊接完成后，焊接好的组件要很方便的从夹具上取下，然后对组件进行测量，如果测量值和数据存在明显的偏差，就要在夹具上采取措施来控制焊接变形。3、要保证车身装配的相关零件尺寸，特别是那些关键零部件的装配孔，装配面，精度控制必须非常严格。要确保车身匹配质量，还要避免焊接时产生较大的强制变形。一般设计单位来确定焊装夹具的精度标准，夹具精度标准要规定底板基准槽的定义和精度要求;支撑面、滑块、翻转机构、定位销的尺寸和形位公差，制造单位按设计部门提供的精度标准进行制造、调整，合格后固定定位销。随着制造自动化程度的提高，加工设备精度的提高，产品品质要求的提高，要求夹具的制造精度越来越高。高精度夹具的定位孔距精度高达0.01mm5um ，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。2.6.3生产过程控制在白车身的焊接过程中，要合理的安排每一个工序，对每一个工序都要进行严格的监控。生产制造过程控制的核心是质量管理和控制，而质量控制的核心是工序质量控制。在白车身焊接过程中，首先要加强工艺管理，提高工艺人员技术水平，编制优秀的工艺文件；员工要遵守操作规范，严格按照工艺文件操作；还要加强过程检验，保证每个工序质量，从而得到高质量的整车，制定工序质量控制点，保证车身关键部位尺寸。为了控制焊接变形，一般采用电阻点焊，由于电阻点焊为内部热源，冶金过程简单，且加热集中，热影响区较小，容易获得优质接头；采用先进焊接设备防止车身焊接变形，国外车身焊接一般都采用机器人焊设备来进行车身焊接，采用机器人焊接不仅能使车身焊接时焊点均匀，点焊顺序稳定，而且能提高焊接速度，实现最大限度减少车身焊接变形量；在产品生产的一系列过程中都必须制订明确的焊接工艺文件，并严格按照焊接工艺文件的要求进行控制。只有掌握汽车车身焊接的内在变化规律，采用先进的焊接工艺，才能有效地控制汽车车身焊接误差。2.7本章小结本章主要介绍了车身部件车轮轮罩对于焊装工艺特点，零部件尺寸对焊装的影响，焊装质量，焊装变形。焊装对车身尺寸的影响，以及如何减少焊装对车身尺寸影响的方法。同时介绍了车身基准统一系统，在整个车身设计制造中，所有模夹具定位和基准的统一和延续。第3章 焊装夹具设计基础3.1焊装夹具的基本概念把车身冲压件在一定工艺装备中定形、定位并夹紧，组合成车身组件、合件、分总成及总成，同时利用焊接的方法使其形成整体的过程称为装焊过程。焊装过程中所使用的夹具称为焊装夹具（图3.1）。装配焊接是车身制造中的重要环节之一，它直接影响车身质量、生产率和经济性，提高装配精度和焊接质量是车身制造的核心工作。焊装夹具就是为了保证车身的装配精度、提高生产率。图3.1 某单工位焊装夹具3.1.1焊装夹具的基本作用 1、给车身的部件定位、夹紧，保证装配精度。2、保证焊接工艺能正常进行。3、减轻劳动强度，提高劳动生产率，改善劳动条件，降低产品成本。含各类搬送及辅助机构见图3.2。图3.2 吊具输送设备3.1.2焊装线发展过程及目前的现状焊装线发展经过四个阶段，即手工操作阶段、半自动化阶段、自动化阶段、柔性化阶段。随着焊装线的发展，焊装机器人大量应用，焊装线的自动化、柔性化程度日益加深，并且有向智能化发展的趋势。1、手工操作阶段。随着汽车的发明及开始商品化，相应的工装设备也被需求，由于批量和技术原因，设备简陋，主要为手工操作阶段。2、半自动化阶段。技术的提高和批量的增大，对工装设备的要求也随之提高，为保证生产时间和减轻劳动强度，在关键位置及繁重劳动位置采用自动化。3、自动化阶段。对汽车的需求和质量的要求越来越高，为了满足这种市场要求，汽车生产进入自动化阶段。4、柔性化阶段。随消费者对汽车品味要求的不同，多品种小批量的生产越来越成为汽车生产的主流，因此对工装设备的柔性要求越来越高，焊装线的柔性表现在两个方面:全面柔性，即能生产各种不同规格的车；替换柔性，即生产线上的某一部分出现故障，只要降低生产仍可工作。3.1.3焊装线的分类轿车由冲压钣金件，组件及部件装焊成车身壳体总成，一般由以下焊装生产线组成。1、总成装焊线(Main Line)；将地板、左右侧围、顶盖和前、后围六大总成焊装的生产线，称为汽车焊装线中最重要的生产线(图3.3)。图3.3 某车型总成焊装工位2、左右侧围总成装焊线(SideASSY Line LH/RH)；3、地板总成装焊线(FloorASSY Line)；4、顶篷总成装焊线(RoofASSY Line)；5、左/右门线(Door Line LH/RH)；6、前围(机舱)装焊线(Eng.Line)；7、分总成组焊装配线(SubASSY Line)。3.1.4汽车焊装生产线的几种常见形式柔性化焊装生产线既满足了汽车生产要求的规模效益，又保证了产品多元化的需求。它以其时效优势及成本优势，极大地增强了汽车企业的竞争力，给企业带来了良好的经济效益。因此，多品种的柔性化生产越来越多地应用在汽车生产中。几种常见的汽车焊装生产线形式如下。1、随行台车贯通式生产线。该生产线一般采用数量不等的相同台车式夹具，由链条驱动到预定工位后由人工投料及人工焊接作业，每台车身均在同一夹具与不同工位上完成拼装。这种形式的生产线生产效率低、劳动强度大、单品种专线生产，且产品的精度品质不易保证，为早期常用的一种生产形式，一般适用于小批量的生产。2、单车型自动化生产线。该生产线一般采用固定式专用夹具并配合机械手进行自动化焊接拼装，物料通过吊车自动搬送投入，每个站别间产品输送较多采用往复式梭动机。其特点是生产效率及自动化程度高、品质稳定，但仍属于单品种专线生产，适用于单一车种的大批量生产。3、多车型自动化混合生产线。该生产线与单车型自动化生产线形式基本相同，主要差异在于主焊生产线上采用多车型混线生产，一般为13种车型。总拼夹具采用各车型专用串接方式。该方式设备投资成本较高，每个车型独立的总拼夹具及周边搬送关系需满足全线产能的要求，且设备弹性较差，自动化设备投入效益低。而另一种方式则采用四面回转夹具，它依据不同车型进行自动切换对应生产，机械手进行自动拼装。而对于底板分总拼夹具一般移到主焊线外独立设线，主焊线通常除总拼夹具外，其它均为补焊夹具，较容易做到多车种共用。该生产线形式，各汽车企业应用较多，为具有一定弹性的生产模式。3.1.5焊装生产线的组成焊装生产线一般由下列几大部分组成。1、夹具：对产品起定位夹紧作用，保证装配精度，包括定位、夹紧及其支撑机构。2、焊接系统：对主产品实施焊接，保证焊接质量，有如下几种焊接方式。1）手动焊接（PSW）：采用人工手持气动焊钳进行焊接的方式（见图3.4(a)）；图3.4(a) 手动C型焊钳2）自动焊接（ASW）：由机械装置控制焊钳进行焊接的方式；3）机器人焊接（RSW）：由焊接机器人带动焊钳进行焊接的方式（见图3.4(b)）。图3.4(b) 机器人焊接移送装置：在工位内，工位间、线间成车间移送工件或装备。辅助装置：如安全栅栏、空中桁架、机器人垫、地沟盖板等。气、液系统：焊装生产线的动力源主要为气动，某些场合使用液动和电动电控系统：焊装生产线一般采用PLC控制，计算机监控。3.1.6焊装线的总体布局在对焊装线和焊装车间进行总体布局时，一般应考虑如下因素。操作可行性：人员的操作、设备的动转是否可行，工艺是否能实现等。场地可行性：是否受场地的限制。物流可行性：物流是否畅通、迅速、方便。经济可行性：在设备投资和运行费用需综合考虑。技术可行性：技术上是否可行，能否实现。3.1.7中国国内现有焊装线状况目前，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。面对汽车行业的激烈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。具体来说，国内焊装线状况如下。1、自动化程度：在满足焊接和车体质量的前提下，自动化程度较低。2、精度要求：国内汽车厂家，除少数几家有规模的轿车厂家外，对精度的要求普遍不太高。3、经济性：国内汽车厂家在焊装线方面的投资均不太大，要求用最节省的方式来满足焊装的要求。4、可操作性：国内焊装设备因自动化程度低，可操作性不太好。5、安全性：国内焊装设备一般只具有基本的和必须的安全保护装置。3.1.