東風(fēng)日產(chǎn)的L42L減震器裝配右部夾具設(shè)計(jì)帶CAD圖,東風(fēng),日產(chǎn),L42L,減震器,裝配,夾具,設(shè)計(jì),CAD 2012屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到，本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： ? 日期：??? 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)學(xué)?？梢詫⒈緦W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 √ 本論文屬于 保密□ ，在____年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 不保密□。 （請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”） 學(xué)位論文作者簽名： ?????????????????? 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 年 月 日????????????? 日期： 年 月 日  摘要 論文主要介紹了湖北省東風(fēng)（十堰）設(shè)備制造廠關(guān)于東風(fēng)日產(chǎn)的L42L減震器裝配右部夾具設(shè)計(jì)。本文側(cè)重于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，使用AutoCAD繪制二維工程圖，運(yùn)用三維軟件進(jìn)行三維數(shù)字化建模，夾具的虛擬裝配，以及部分主要零部件的制造仿真，干涉分析。對(duì)夾具部分主要零部件的結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求作了詳細(xì)說(shuō)明；還對(duì)工藝方案的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可行性進(jìn)行了分析比較，夾具參數(shù)作了理論計(jì)算；對(duì)整個(gè)夾具的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算其合理性，得出夾具設(shè)計(jì)的合理性。 關(guān)鍵詞：減震器裝配，夾具設(shè)計(jì)，二維工程圖，三維建模  Abstract The paper introduces the Hubei Province, Dongfeng (Shiyan) equipment manufacturer Dongfeng Nissan the L42L shock absorber assembly right side of the fixture design. This paper focuses on computer-aided design and manufacturing, drawing two-dimensional engineering drawings using AutoCAD, Application of three-dimensional software of 3D digital modeling, fixture virtual assembly, as well as parts of the main parts and components manufacturing simulation, interference analysis. The structure of the fixture part of the main components of the technical requirements are explained in detail; also analyzed and compared the economic and technical feasibility of the technology program, the fixture parameters and the theoretical calculations; The clamp design procedure are illustrated, and the relevant data for checking its rationality, the rationality of the design of the fixture. Keywords：The shock absorber assembly，F(xiàn)ixture design，Two dimensional engineering drawings，Three dimensional modeling. 目錄 摘要 1 一.緒論 1 1.1本課題的來(lái)源、目的及意義 1 1.1.1課題的來(lái)源 1 1.1.2課題的目的 1 1.1.3課題的意義 1 1.2課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1 1.2.1課題的國(guó)內(nèi)外研究概況 1 1.2.2 課題的研究趨勢(shì)預(yù)測(cè) 3 1.3焊接夾具設(shè)計(jì)的基本理論與特點(diǎn) 3 1.3.1 焊接夾具定位原理 3 1.3.2焊接夾具特點(diǎn) 4 1.4課題的主要內(nèi)容與技術(shù)要求 4 二.焊裝夾具組成及總體方案的確定 5 2.1焊裝夾具基本構(gòu)造 5 2.1.1焊裝夾具的用途 5 2.1.2焊裝夾具基本構(gòu)造 5 2.2焊裝夾具總體結(jié)構(gòu)方案的確定 6 2.3系統(tǒng)具體方案設(shè)計(jì)分析 8 三．夾具設(shè)計(jì)的方法與步驟 9 3.1夾具設(shè)計(jì)前的分析 9 3.1.1焊裝工件焊接點(diǎn)的確定 9 3.1.1定位夾緊方案的確定 10 3.1.2定位夾緊裝置的選擇 11 3.1.3總夾具設(shè)計(jì)的板塊分類 13 3.2零部件設(shè)計(jì)步驟 13 3.2.1 BASE板細(xì)則設(shè)計(jì) 13 3.2.2附件的細(xì)則設(shè)計(jì) 14 3.2.3 PC1裝置的細(xì)則設(shè)計(jì) 17 3.2.4 PC2裝置的細(xì)則設(shè)計(jì) 19 3.2.5 PC3裝置的細(xì)則設(shè)計(jì) 21 3.2.6 PC4裝置與PC5裝置設(shè)計(jì) 23 3.2.7各定位夾緊裝置的布局定位 25 四．夾緊機(jī)構(gòu)的分析 26 4.1 PC1裝置的機(jī)構(gòu)分析 26 4.2 PC2裝置的機(jī)構(gòu)分析 28 4.3 PC3裝置的機(jī)構(gòu)分析 29 五.結(jié)論 30 5.1結(jié)論 30 5.2展望 30 致謝 31 參考文獻(xiàn) 32 附錄 33 一.緒論 1.1本課題的來(lái)源、目的及意義 1.1.1課題的來(lái)源 本課題將針對(duì)東風(fēng)汽車設(shè)備制造關(guān)于東風(fēng)廠日產(chǎn)的L42L減震器裝配右部夾具設(shè)計(jì)，對(duì)制造車間實(shí)際的車身板料焊裝夾具設(shè)計(jì)與制造過(guò)程進(jìn)行科學(xué)整理、歸納和完善，以期最終形成關(guān)于減震器裝配夾具的相關(guān)設(shè)計(jì)思路與方法。 1.1.2課題的目的 通過(guò)軟件仿真、計(jì)算模擬試驗(yàn)，針對(duì)減震器裝配的無(wú)縫隙、無(wú)錯(cuò)位、連接緊密的要求，完成L42L減震器裝配夾具的設(shè)計(jì)，用以指導(dǎo)減震器裝配的生產(chǎn)實(shí)踐，達(dá)到提高生產(chǎn)實(shí)際設(shè)計(jì)程度、獲得有關(guān)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)與操作的目標(biāo)。 1.1.3課題的意義 我們通過(guò)調(diào)查，就減震器的有關(guān)事項(xiàng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)存在如下主要問(wèn)題：首先，該減震器焊裝時(shí)容易出現(xiàn)有配合間隙的情況，并伴隨著減震器薄板件變形的情況，這對(duì)減震器的使用效果有很大的影響；其次，該產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線的節(jié)拍低，周期長(zhǎng)，不能適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)其緊張的需求，很大程度的影響了該產(chǎn)品的實(shí)際價(jià)值。 基于上述原因，對(duì)減震器裝配夾具研究已勢(shì)在必行。通過(guò)對(duì)減震器裝配的定位夾緊控制，不但能夠縮短生產(chǎn)周期，降低制造成本，提高加工精度，延長(zhǎng)刀具壽命，而且依據(jù)對(duì)裝配夾具的設(shè)計(jì)與使用，可以建立或完善加工工藝系統(tǒng)，從而更大程度上提高減震器加工工藝水平，獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益。 1.2課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1.2.1課題的國(guó)內(nèi)外研究概況 我國(guó)國(guó)內(nèi)的夾具始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽(yáng)機(jī)械廠，以后又建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時(shí)曾達(dá)到全國(guó)年產(chǎn)組合夾具元件800萬(wàn)件的水平。20世紀(jì)80年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開(kāi)發(fā)了適合NC機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)的需求，還出口到美國(guó)等國(guó)家。當(dāng)前我國(guó)每年尚需進(jìn)口不少NC機(jī)床、加工中心，而由國(guó)外配套孔系夾具，價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)大都由國(guó)內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。從國(guó)際上看俄國(guó)、德國(guó)和美國(guó)是組合夾具的主要生產(chǎn)國(guó)。當(dāng)前國(guó)際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國(guó)內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國(guó)際貿(mào)易中的一個(gè)品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場(chǎng)上一套用于加工中心的央具，通常為機(jī)床價(jià)格的1110一1115，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國(guó)在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，隨著我國(guó)加入wTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景。汽車減震器主要用來(lái)抑制彈簧吸震后反彈時(shí)的震蕩及來(lái)自路面的沖擊。在經(jīng)過(guò)不平路面時(shí)，雖然吸震彈簧可以過(guò)濾路面的震動(dòng)，但彈簧自身還會(huì)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而減震器就是用來(lái)抑制這種彈簧跳躍的。減震器太軟，車身就會(huì)上下跳躍，減震器太硬就會(huì)帶來(lái)太大的阻力，妨礙彈簧正常工作。作為汽車的主要配套行業(yè)，中國(guó)減震器市場(chǎng)需求相應(yīng)增長(zhǎng)，2008年需求規(guī)模約為4700萬(wàn)只。預(yù)計(jì)未來(lái)將以10%左右的速度增長(zhǎng)，2010年有望達(dá)到5700萬(wàn)只。國(guó)內(nèi)的減震器行業(yè)一直處于供大于求的狀態(tài)，從近幾年的減震器生產(chǎn)情況看，2007年減震器包括汽車與摩托車等產(chǎn)量達(dá)到5627萬(wàn)支，2008年已超過(guò)6000萬(wàn)只。盡管如此，國(guó)產(chǎn)減震器生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求，尤其是中高檔汽車減震器更是供不應(yīng)求，缺口部分仍依賴于進(jìn)口。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)減震器生產(chǎn)廠家過(guò)多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)處于同質(zhì)低價(jià)水平，在國(guó)外的主要減震器企業(yè)不斷進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的情況下，國(guó)內(nèi)企業(yè)將面臨生存的“?！迸c“機(jī)”。。中國(guó)汽車零部件產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大、出口迅速增長(zhǎng)、零部件企業(yè)創(chuàng)新活動(dòng)踴躍、關(guān)鍵零部件基本都實(shí)現(xiàn)了本土化生產(chǎn)。中國(guó)汽車零部件產(chǎn)業(yè)的不足一是規(guī)模比較小、實(shí)力弱；二是處在國(guó)際分工中最低端；三是研發(fā)能力嚴(yán)重不足。新中國(guó)成立60年、特別是改革開(kāi)放30年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展。民營(yíng)企業(yè)在這個(gè)過(guò)程中異軍突起，以其獨(dú)特的活力迅速成長(zhǎng)。當(dāng)前零部件行業(yè)中，民營(yíng)資本和境外資本已經(jīng)開(kāi)始占據(jù)主要地位。進(jìn)入新世紀(jì)，民營(yíng)企業(yè)展現(xiàn)出旺盛的生命力。此時(shí)，民營(yíng)企業(yè)的合法權(quán)益得到法律保障，其發(fā)展被納入國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展正常軌道。民營(yíng)汽車零部件企業(yè)在黨的政策方針指引下得到提高和穩(wěn)步發(fā)展。萬(wàn)向集團(tuán)、萬(wàn)安集團(tuán)、萬(wàn)豐奧特集團(tuán)、信義玻璃、浙江銀輪機(jī)械、上海久樂(lè)安全氣囊等眾多優(yōu)秀民營(yíng)零部件企業(yè)迅速成長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)家信息中心的調(diào)查研究，民營(yíng)汽車零部件企業(yè)數(shù)量占中國(guó)零部件企業(yè)總數(shù)的49%，工業(yè)總產(chǎn)值所占比重為24%，營(yíng)業(yè)收入所占比重為20%。面向未來(lái)，肩負(fù)重任的民營(yíng)零部件企業(yè)將迎來(lái)更富挑戰(zhàn)性的考驗(yàn)。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的背景下，最貼近市場(chǎng)的民營(yíng)企業(yè)必須接受優(yōu)勝劣汰的法則，特別是一些以低成本優(yōu)勢(shì)展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)的外向型企業(yè)，要主動(dòng)轉(zhuǎn)型才有出路。 1.2.2 課題的研究趨勢(shì)預(yù)測(cè) 夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展主要是為了夾具產(chǎn)品加工過(guò)程中的提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品周期的主要措施。該課題的研究可以很好的解決關(guān)于國(guó)內(nèi)減震器裝配中易出現(xiàn)的問(wèn)題，改善產(chǎn)品的質(zhì)量、精度，從而提高減震器的設(shè)計(jì)要求。它的研究也將是隨著產(chǎn)品的多樣化與多元化而實(shí)現(xiàn)柔性化，即可以滿足多種產(chǎn)品的定位與夾緊要求。因此，減震器裝配夾具將會(huì)隨著產(chǎn)品的需求而出現(xiàn)柔性化。同時(shí)夾具設(shè)計(jì)應(yīng)該為適應(yīng)產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)，這樣就需要全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM/CAE技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)中設(shè)計(jì)夾具制造的發(fā)展方向，隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。這樣會(huì)降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，從而為公司的發(fā)展提供更大的空間。 1.3焊接夾具設(shè)計(jì)的基本理論與特點(diǎn) 1.3.1 焊接夾具定位原理 通過(guò)對(duì)焊接件的了解可知道兩焊接件是屬于薄板件，因此，關(guān)于薄板件的焊裝夾具的設(shè)計(jì)需考慮如下方面： 薄板件定位原理由于薄板件柔性較大，在加工載荷下容易變形，在工業(yè)生產(chǎn)中可能導(dǎo)致較大的尺寸偏差。因此，在傳統(tǒng)的剛性?shī)A具設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用的“3-2-1”的定位原理難以解決薄板件焊裝質(zhì)量精度難以控制的問(wèn)題。針對(duì)夾具定位點(diǎn)優(yōu)化布局問(wèn)題，已經(jīng)有研究者提出了優(yōu)化選擇工件定位布局的方法。方法中，以定位點(diǎn)到被加工特征關(guān)鍵點(diǎn)的誤差傳遞系數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)，采用特征值優(yōu)化方法，較為真實(shí)的反應(yīng)了優(yōu)化參數(shù)，能夠滿足各個(gè)代加工特征定位精度要求。但是這種方法還是基于傳統(tǒng)的“3-2-1”的定位原理，并沒(méi)有討論薄板件焊裝所需要解決的柔性較大、工件易變形等問(wèn)題，而且生產(chǎn)實(shí)踐證明，“N-2-1”定位原理能夠較好的滿足薄板件焊裝加工定位的精度要求，因此本文考慮基于“N-2-1”定位原理進(jìn)行定位點(diǎn)優(yōu)化布局分析。 在“N-2-1”定位原理中，第一基準(zhǔn)面所需的定位點(diǎn)數(shù)假設(shè)為一個(gè)大于3的變量N，第二、第三基準(zhǔn)面分別設(shè)定兩個(gè)和一個(gè)定位點(diǎn)以限制工件剛體運(yùn)動(dòng)。這是由于加工載荷和工件自重所引起的變形主要集中在薄板件法線方向，因此第一基準(zhǔn)面上采用過(guò)定位的方式，以增強(qiáng)薄板件的剛性，限制和減少焊接加工中該方向上的變形；而由于加工過(guò)程中所產(chǎn)生的力一般不會(huì)作用或者較少作用在第二、第三基準(zhǔn)面上，兩個(gè)和一個(gè)定位點(diǎn)一般可以避免薄板件的彎曲和翹曲。同時(shí)由于薄板件特殊的幾何特性，微小的幾何缺陷都可能引起工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生相對(duì)較大的撓度，必須避免在薄板件正反面上同時(shí)存在定位點(diǎn)。 1.3.2焊接夾具特點(diǎn) 用于焊接工藝的組合夾具，為了適應(yīng)焊接工藝要求，一般具有如下特點(diǎn)： 夾具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 焊接加工，是將二件以上的零件通過(guò)焊接工藝連接成一定形狀及位置關(guān)系的機(jī)械構(gòu)件。焊接夾具必須具有形成構(gòu)件的每一個(gè)零件的定位、夾緊結(jié)構(gòu)；這些定位結(jié)構(gòu)應(yīng)保證構(gòu)件所要求的尺寸和形位精度。一般來(lái)說(shuō)，焊接用組合夾具比一般組合夾具在結(jié)構(gòu)上要復(fù)雜一些。 夾具應(yīng)能適應(yīng)焊接工作條件 焊接方法很多，如電弧焊、氣焊、錫焊、氬弧焊等，一般都在高溫下進(jìn)行。用于焊接工藝的組合夾具在結(jié)構(gòu)上應(yīng)針對(duì)不同情況采用各種措施來(lái)適應(yīng)這種工作條件。 1）在結(jié)構(gòu)上應(yīng)保證被焊件的焊縫處在易于進(jìn)行焊接操作的位置。 2）濺落的焊渣可能會(huì)灼傷元件表面，因此在組裝焊接用組合夾具時(shí)，盡可能不在焊縫下方安裝高精度元件，或者在不影響所要求的夾具精度的情況下，應(yīng)盡可能采用報(bào)廢元件組裝。否則，應(yīng)在下方元件表面上覆蓋石棉紙或涂一層黃油或用專門(mén)涂料涂敷加以保護(hù)。 3）電弧焊用的組合夾具，工件夾具均為電流回路的組成部分，其元件連接面、工件在夾具上的壓緊面及電纜與夾具的連接處，如接觸不良將會(huì)存在較大的電阻而產(chǎn)生大量的熱使間隙空氣發(fā)生熱電離，帶電離子與電子將在電場(chǎng)作用下形成攝氏幾千度的電弧，致使組合夾具表面融化。為避免產(chǎn)生這種情況，這類組合夾具的元件與元件之間、工件與元件之間應(yīng)保持接觸良好。特別是工件與元件接觸面積較小時(shí)，可在其間加墊鋁、銅等軟金屬以增加接觸面積。為了使電纜與夾具連接可靠，可采用螺紋，壓板緊固。 4）焊接時(shí)，整個(gè)構(gòu)件處于一個(gè)不均勻的加熱過(guò)程之中，存在較大的殘余應(yīng)力，因此焊接用組合夾具應(yīng)具有較高的剛度，以保證構(gòu)件的位置精度。通常，在使用焊接夾具進(jìn)行焊接時(shí)，可先點(diǎn)焊工件焊縫，初步固定后再將構(gòu)件從夾具上取下，然后進(jìn)行全面焊接。 1.4課題的主要內(nèi)容與技術(shù)要求 課題的主要內(nèi)容是L42L減震器裝配右部夾具設(shè)計(jì)，該設(shè)備是用來(lái)裝配東風(fēng)日產(chǎn)L42L車型減震器的非標(biāo)設(shè)備。其主要的技術(shù)參數(shù)如下： 節(jié) 拍：2.7分鐘/輛份 擰緊力矩：60Nm±10% 人工手動(dòng)上下料，氣動(dòng)夾緊、氣動(dòng)打開(kāi)，人工焊接。 二.焊裝夾具組成及總體方案的確定 2.1焊裝夾具基本構(gòu)造 2.1.1焊裝夾具的用途 焊裝夾具在車身生產(chǎn)中的作用是：通過(guò)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。 2.1.2焊裝夾具基本構(gòu)造 夾具的基本構(gòu)造：如圖2-1所示，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型限位塊等）等組成。 圖2-1 夾緊臂 汽缸 L板 支座 基準(zhǔn)面 臺(tái)板 基準(zhǔn)銷 （1）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：三座標(biāo)檢測(cè)儀檢測(cè)用）。 (2)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:用于安裝夾具型塊（S面元件）、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:將零件支承在正確的位置上，并支撐夾具夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力。 (5)基準(zhǔn)銷:將零件安裝到正確的位置上；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):夾緊機(jī)構(gòu)（U型塊、夾緊臂、汽缸或手夾、等）-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。 ①、U型限位塊：使夾具夾緊臂（或帶有基準(zhǔn)銷和S面的擺臂）處于夾緊工況時(shí)的穩(wěn)定性（不讓其擺動(dòng)），確保定位或夾緊部位的準(zhǔn)確性。 ②、夾緊臂：通過(guò)杠桿或四連桿的作用，將氣缸（或手夾）的推力轉(zhuǎn)化為夾緊臂（或擺臂）的夾緊力， 實(shí)現(xiàn)“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。”的目標(biāo)。 ③、氣缸（或手夾）：通過(guò)氣缸（或手夾）的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾具的夾緊和松開(kāi)。 2.2焊裝夾具總體結(jié)構(gòu)方案的確定 為使夾具能夠很好的保證焊裝要求，選擇的夾具總體結(jié)構(gòu)布局方案要合理。參照車身焊裝夾具的有關(guān)布局，可確定其組成布局要素。 首先，夾具不可或缺的就是夾緊裝置與定位裝置，他們是實(shí)現(xiàn)夾具功能的主要組成要素，作為兩零部件的焊接，則需要兩組夾緊裝置與定位裝置，為保證焊接質(zhì)量?jī)山M定位夾緊裝置必須要有緊密的尺寸聯(lián)系。其次，需要有一個(gè)基板作為夾緊裝置、定位裝置的定位基礎(chǔ)，它能夠?qū)崿F(xiàn)定位夾緊裝置的布局定位以及其它零部件的布局定位。再次，作為基板必須保證定位板面處于水平狀態(tài)，這就要求基板下方有關(guān)于調(diào)節(jié)平衡的裝置，稱其為調(diào)節(jié)裝置；在調(diào)節(jié)裝置之下應(yīng)有與地面連接的裝置。最后，由課題要求知道是氣動(dòng)夾緊的方式，故還需要?dú)鈩?dòng)操作控制臺(tái)，氣動(dòng)氣路控制閥安裝板，以及氣動(dòng)必須的一些連接裝置的安裝臺(tái)，他們均可布置在基板上，可稱其為附件裝置。 故焊裝夾具總體結(jié)構(gòu)方案圖可表達(dá)如下圖2-2所示： 圖2-2 其中，基板作為承上啟下的作用，既在上定位各大裝置，又在下連接各調(diào)節(jié)接地裝置，基板一般為面板形式，是作為整個(gè)夾具的基礎(chǔ)，可稱其為BASE板。整個(gè)調(diào)節(jié)裝置受力不大，故可選擇以螺栓的螺紋調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，并分布于BASE板的下端四個(gè)角上，為使螺栓調(diào)節(jié)有可調(diào)節(jié)的空間，在BASE板與螺栓調(diào)節(jié)裝置之間應(yīng)有中間裝置連接。由于焊裝無(wú)沖擊狀態(tài)，故該接地裝置可采用墊板直接接觸的方式。 兩組定位夾緊裝置是作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，故需對(duì)定位夾緊裝置作出其結(jié)構(gòu)方案。 先對(duì)定位方式進(jìn)行選擇，初步擬定定位方式為一面兩孔的方式，這屬于完全定位的方式，但對(duì)于薄板件來(lái)說(shuō)該定位方式不足以使工件定位精確，即焊接較易出現(xiàn)變形，故采用一面兩孔的基本定位，再輔助定位在易變形區(qū)，即采取過(guò)定位的方式。而關(guān)于夾緊方式的選擇則是采用夾緊在定位點(diǎn)（或定位面）處，即采用對(duì)稱夾緊方式。用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖的形式作出兩種定位夾緊方案如圖2-3所示： 圖2-3 其中，（a）圖中的夾緊方式比（b）圖多一個(gè)機(jī)構(gòu)，（a）圖方案固定了氣壓缸缸體，可以使夾緊過(guò)程較穩(wěn)定，但（a）圖的夾緊方案容易出現(xiàn)死點(diǎn)位置；（b）圖方案的氣缸缸體可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，且結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但會(huì)使夾緊過(guò)程不穩(wěn)定。綜合題設(shè)要求的生產(chǎn)要求，需要工作可靠，故不能出現(xiàn)夾緊卡死的現(xiàn)象，據(jù)此選擇（b）圖定位夾緊方案。 關(guān)于定位夾緊裝置的具體組織結(jié)構(gòu)則是可參照車身焊裝夾具裝置的設(shè)計(jì)而由一系列的L板，定位板，連接件，定位件，壓緊件等組成。 2.3系統(tǒng)具體方案設(shè)計(jì)分析 關(guān)于BASE板的設(shè)計(jì)方案則是采取焊接形式，保證BASE板上方的定位夾緊裝置能夠較好的定位在BASE板上，故BASE板上應(yīng)焊接一面板，該面板有較好的平面度，是整個(gè)BASE板加工精度較高的零件。而B(niǎo)ASE板的下端則是要保證氣路氣管可以布置在面板下方，以免焊接掉落的焊渣對(duì)氣路造成破壞，故BASE板下端應(yīng)采取中空的結(jié)構(gòu)。 對(duì)于定位夾緊裝置的設(shè)計(jì)則可參考車身焊裝夾具的設(shè)計(jì)。對(duì)定位裝置它應(yīng)有定位元件，連接件，定位板以及L板等。設(shè)計(jì)該裝置首先根據(jù)定位方式選擇定位元件，根據(jù)定位元件確定連接零件以及確定定位板的定位距離，其次，選擇L板的型號(hào)加以安裝在BASE板上，最后對(duì)整個(gè)裝置的安裝進(jìn)行干涉分析。對(duì)夾緊裝置的設(shè)計(jì)則是首先根據(jù)夾緊方式選擇夾緊元件，依據(jù)杠桿的原理對(duì)工件進(jìn)行壓緊。由題設(shè)要求知道是氣動(dòng)夾緊，選擇動(dòng)力臂與阻力臂，根據(jù)夾緊力的要求選擇氣缸，最后選擇L板進(jìn)行安裝，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)部件的干涉分析和總成安裝的干涉分析。對(duì)于工件有些定位夾緊較近的點(diǎn)，可選擇將定位裝置與夾緊裝置集成在一個(gè)裝置上，保證各自的功能時(shí)也節(jié)省了裝置的安裝空間與安裝干涉的可能。 三．夾具設(shè)計(jì)的方法與步驟 3.1夾具設(shè)計(jì)前的分析 3.1.1焊裝工件焊接點(diǎn)的確定 對(duì)于焊接工件，焊點(diǎn)的選擇很重要，它確定了焊槍的焊接位置，并要使夾具設(shè)計(jì)時(shí)夾具不與焊槍發(fā)生干涉。對(duì)于該焊裝件的焊點(diǎn)分析則可根據(jù)保證焊點(diǎn)質(zhì)量，對(duì)焊點(diǎn)中心離邊板最小尺寸要求可參照附表1。而焊點(diǎn)距離選擇應(yīng)適當(dāng)，在滿足焊縫強(qiáng)度和技術(shù)要求的前提下焊點(diǎn)距離盡可能大些，在焊縫長(zhǎng)度一定時(shí)，布置焊點(diǎn)越多，焊距就越小，焊點(diǎn)核心尺寸越小，反而降低了焊接強(qiáng)度，其合理點(diǎn)距應(yīng)如附表2所示。最終對(duì)工件的審核，選擇焊點(diǎn)位置如下圖3-1所示： 圖3-1 確定焊點(diǎn)之后可以對(duì)焊槍的位置進(jìn)行設(shè)定，選擇焊槍的位置，并保證設(shè)計(jì)的夾具不與焊槍在焊接過(guò)程中發(fā)生干涉。選擇焊槍的位置為如圖3-1的工件的上方，故應(yīng)使設(shè)計(jì)的夾具盡量布局在工件的下方。 3.1.1定位夾緊方案的確定 前面提到該焊接工件為薄板件，根據(jù)“N-2-1”定位原理進(jìn)行定位點(diǎn)優(yōu)化布局分析，也即對(duì)工件的參數(shù)進(jìn)行一系列分析選擇較優(yōu)的定位方案與夾緊方案。經(jīng)過(guò)廠方對(duì)焊接工件的參數(shù)分析，選擇出如下圖3-2所示的一系列點(diǎn)的定位與夾緊為較優(yōu)化的定位夾緊方案： 圖3-2 定位方案的選擇是一面兩孔定位，再輔助以不同的定位點(diǎn)，而夾緊方案則是采用對(duì)側(cè)夾緊的方法。在上圖中，定位點(diǎn)與夾緊點(diǎn)A,B,C,D,E,F,G,H表示的是該定位或夾緊處的中心上的一點(diǎn)（對(duì)于孔定位則是定位銷中心線與工件孔中間位置的交點(diǎn)，對(duì)于孔面配合定位則是定位銷中心線與定位面的交點(diǎn)，對(duì)于對(duì)側(cè)點(diǎn)夾緊則是兩夾緊點(diǎn)的連線中心點(diǎn)，對(duì)于對(duì)側(cè)面夾緊則是兩面幾何中心的連線中心點(diǎn)）。其中，A點(diǎn)是作為孔與面定位的基準(zhǔn)點(diǎn)，B點(diǎn)也是作為孔與面定位的基準(zhǔn)點(diǎn)，C點(diǎn)是作為面夾緊的基準(zhǔn)點(diǎn)，D點(diǎn)是作為點(diǎn)夾緊的基準(zhǔn)點(diǎn)，E點(diǎn)也是作為點(diǎn)夾緊的基準(zhǔn)點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)是作為孔定位的基準(zhǔn)點(diǎn)，G點(diǎn)是作為孔定位的基準(zhǔn)點(diǎn)，H點(diǎn)是作為面夾緊的基準(zhǔn)點(diǎn)。由廠方提供的工件參數(shù)可以找出這八個(gè)點(diǎn)之間的關(guān)系。 由前面關(guān)于該夾具的總體設(shè)計(jì)方案可知該夾具應(yīng)有BASE板，故該工件在BASE板上方布置，選擇一個(gè)方位后，以BASE板的一邊方向?yàn)閤軸，另一方向?yàn)閥軸，豎直向上為z軸，建立空間直角坐標(biāo)系0xyz。取A（327,85,380.2），則根據(jù)八個(gè)點(diǎn)之間的關(guān)系其它點(diǎn)的坐標(biāo)分別為： B（302.210.484）； C（447.5,349.73,200）； D（407,320,484）； E（497,295,493）； F（500,270,491.5）； G（645,130,377.5）； H（675,100.45,379.67）。 同時(shí)也可確定焊接中間點(diǎn)距BASE板的高度圓整后取值為：H0=416mm。 根據(jù)這八個(gè)點(diǎn)從而可以布置各定位夾緊裝置的布置，這將在后面予以介紹。 3.1.2定位夾緊裝置的選擇 由上圖3-2的定位夾緊點(diǎn)的布置情況，以及參考前面車身焊裝夾具設(shè)計(jì)的裝置，同時(shí)為了使裝置盡可能的少，故將靠的比較近的定位夾緊點(diǎn)集成設(shè)計(jì)在一個(gè)裝置上。如D，E，F(xiàn)點(diǎn)距離較近，故可考慮集成在一個(gè)裝置上，G，H點(diǎn)也靠的較近，也設(shè)計(jì)在一個(gè)裝置上，將該定位夾緊裝置命名為PCn。 其中，PC1裝置上設(shè)計(jì)有定位夾緊點(diǎn)D，E，F(xiàn)； PC2裝置上設(shè)計(jì)有夾緊點(diǎn)C； PC3裝置上設(shè)計(jì)有定位夾緊點(diǎn)G，H； PC4裝置上設(shè)計(jì)有定位點(diǎn)B； PC5裝置上設(shè)計(jì)有定位點(diǎn)A。 故可確定需要設(shè)計(jì)五大定位夾緊裝置，而這些裝置多由L板，壓緊臂，擺臂，定位板，連接件以及定位銷（或定位面）或夾緊塊（或夾緊銷）等組成，因此關(guān)于定位夾緊裝置的設(shè)計(jì)可細(xì)致到各零件的設(shè)計(jì)。按照現(xiàn)有的廠標(biāo)件的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一一些能夠通用互換的零件，例如 L座、導(dǎo)向板、調(diào)整墊片等。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)這些PC裝置時(shí)可以先根據(jù)條件選取通用件，再設(shè)計(jì)非標(biāo)件，而關(guān)于非標(biāo)件的設(shè)計(jì)業(yè)可參照車身焊裝夾具的非標(biāo)件的設(shè)計(jì)，其圖例如下圖3-3所示： 圖3-3 連接件就可按照此樣例進(jìn)行設(shè)計(jì)。 同時(shí)關(guān)于定位夾緊裝置的設(shè)計(jì)原則是使結(jié)構(gòu)盡量緊湊，安裝合理，保證定位點(diǎn)的精度；保證夾緊力不少于50kg，當(dāng)動(dòng)力臂與阻力臂比值大于1:3時(shí)使用限位塊。關(guān)于具體尺寸關(guān)系的設(shè)計(jì)可參照下圖3-4所示及其設(shè)計(jì)步驟如下： 圖3-4 a)根據(jù)操作高度確認(rèn)BASE板高度，從而確定Y距離； b)根據(jù)氣缸行程及B值確定C值；根據(jù)y值確定轉(zhuǎn)點(diǎn)距 BASE距離H1;（也就是轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置，必須取整5整0）這是最關(guān)鍵點(diǎn) c)根據(jù)定位點(diǎn)A至工件邊緣距離X，確定H2（即最大阻力臂）； d)根據(jù)H2選取B值及氣缸行程（50、75、100、125、150）；（行程保留5mm的緩沖距離）；（夾緊力必須大于50Kg） e)注意H1取值時(shí)，保證氣缸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與UNIT及BASE 不干涉； f)需要降低打開(kāi)高度時(shí)，可適當(dāng)降低H1和B值。 夾緊裝置均可按照此模型來(lái)加以設(shè)計(jì)。 3.1.3總夾具設(shè)計(jì)的板塊分類 參照車身焊接夾具以及對(duì)定位夾緊點(diǎn)的分析，該焊接夾具的設(shè)計(jì)可分為以下幾大類： BASE板，附件，PC1裝置，PC2裝置，PC3裝置，PC4裝置，PC5裝置。 其中BASE板是作為整個(gè)系統(tǒng)的定位基礎(chǔ)，它上可連接各大定位夾緊裝置與附件部分，下可確定附件連接地面的高度；附件是指除BASE板和各大定位夾緊裝置以外的零部件，是作為外連裝置的組成部分；而各大定位夾緊裝置則是作為定位夾緊作用的，是作為和工件直接接觸的裝置，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的主要部分。 對(duì)于各裝置零件的設(shè)計(jì)分類，則是關(guān)于非標(biāo)件定位件與連接件的設(shè)計(jì)以及通用件L板與定位銷的選取。定位件的主要作用是以孔作為定位基準(zhǔn)連接L板與連接件；連接件的主要作用是為加調(diào)整墊片而作為各方向上的固定距離的補(bǔ)償；L板是作為裝置與BASE板連接的基礎(chǔ)件，而定位銷是作為定位與夾緊作用在工件上的零件。其中，關(guān)于非標(biāo)件的設(shè)計(jì)是重要部分。 3.2零部件設(shè)計(jì)步驟 3.2.1 BASE板細(xì)則設(shè)計(jì) BASE板主要是焊接而成的，它主要由U型鋼，六邊塊，半六邊塊，吊耳，連接板，以及板座等組成。BASE板的板座上的孔位主要用于各大部件的定位，因此關(guān)于板座上孔位的設(shè)計(jì)較為重要。 BASE板上有14個(gè)￠10的孔，主要作為定位基準(zhǔn)，其精度要求較高，故取孔的公差為H7。另還有20個(gè)M10的螺紋孔，用于各大裝置的L板的連接，10個(gè)M8的孔，用于附件裝置的連接。 故按照設(shè)想的安裝定位方式，可將其表達(dá)為如圖3-5所示： 圖3-5 定位裝置在板座上一般采用正則布置的方式，即PC4裝置按照習(xí)慣原則應(yīng)使其孔位中心線與板座邊緣線平行。這里之所以使其與板座邊緣線成一定角度是考慮到正則布置時(shí)定位元件的非定位點(diǎn)與工件接觸，也即定位發(fā)生干涉現(xiàn)象，這是不允許出現(xiàn)的，故采取將PC4的定位孔斜置來(lái)避免發(fā)生干涉，經(jīng)過(guò)對(duì)工件的干涉區(qū)分析，發(fā)現(xiàn)使PC4裝置斜置角度為9?時(shí)較好。本文后節(jié)將會(huì)就具體定位的細(xì)則加以詳述。關(guān)于三聯(lián)件安裝防護(hù)板、閥安裝防護(hù)板、按鈕操作臺(tái)這些附件的安裝則是要求不發(fā)生干涉布置合理即可。 BASE板下端主要是U型鋼焊接而成，采用的U型鋼的高度為120mm，U型鋼之所以如此布置時(shí)為了方便氣路布置時(shí)氣管的走線，既要防止被焊渣熔斷，也要考慮節(jié)省空間，故U型鋼采用外置的方式。 最后通過(guò)幾個(gè)零件焊接可得知其高度為h0=155mm，而通過(guò)在板座上包容這些零部件定位后可確定BASE板的長(zhǎng)度為860mm，寬度為470mm。 關(guān)于BASE板的具體圖例可查看附錄中的圖1 3.2.2附件的細(xì)則設(shè)計(jì) 附件主要有以下幾個(gè)部分： 按鈕操作臺(tái)；閥安裝防護(hù)板；支座；三聯(lián)件安裝防護(hù)板；墊腳板等組成。 按鈕操作臺(tái)的設(shè)計(jì)是考慮到手工焊時(shí)由于長(zhǎng)時(shí)間操作人容易疲勞，而該夾緊方式采用的是氣動(dòng)夾緊，故人疲勞后單手按動(dòng)按鈕而另一只手則還放在工件上從而容易出現(xiàn)安全事故，因此采用雙手同時(shí)作用來(lái)夾緊的方式。在采用左右手按鈕夾緊時(shí)為使節(jié)省空間且符合人機(jī)工程，采用隔板安置在左右手按鈕之間。故在操作面板上應(yīng)有如下作用按鈕：左右手夾緊按鈕，松開(kāi)按鈕，通電按鈕，斷電按鈕?？偣灿形鍌€(gè)按鈕，即操作面板上至少應(yīng)有五個(gè)按鈕，且左右手夾緊按鈕必須分開(kāi)，故關(guān)于其具體圖形如下圖3-6所示： 圖3-6 關(guān)于三聯(lián)件安裝防護(hù)板的設(shè)計(jì)，在此先說(shuō)明這里的三聯(lián)件是氣動(dòng)三聯(lián)件，它由過(guò)濾器、調(diào)壓閥、油霧器三部分組成，是氣動(dòng)夾緊系統(tǒng)的重要組成部分。三聯(lián)件安裝防護(hù)板也是焊接而成的，由方板，角鋼，圓鋼焊接而成，主要起安裝防護(hù)的作用。其方板上的兩安裝孔為2*M8，孔間距為75mm，同時(shí)三聯(lián)件的有效容納范圍為134mm*210mm。據(jù)此可選擇三聯(lián)件的大小以及類型。 閥安裝防護(hù)板的設(shè)計(jì)，它與三聯(lián)件安裝防護(hù)板的作用相同，故在結(jié)構(gòu)上也相類似，它由方板，方管以及槽鋼焊接而成。關(guān)于閥體安裝有四個(gè)孔，其大小為4*M8，成2*2的陣列布置，其間距為210mm，40mm。 支座的設(shè)計(jì)要考慮到它上接BASE板，下連墊腳板，同時(shí)通過(guò)人機(jī)工程學(xué)的操作高度的考慮，查《人機(jī)環(huán)境工程》表2-21可知直立姿勢(shì)時(shí)工作面的高度為611倍的身高，而查表2-3可得我國(guó)成年人身高的尺寸，取第五百分位可滿足大多數(shù)人操作要求，并取女性身高，故有人體高度為h=1484mm。故焊接高度為： H=h×611=1484×611≈809mm 故由此可確定支座的上表面距地面的高度為： hx=H-H0-h0=809-416-155=238mm 而設(shè)計(jì)的支座的高度為195mm，故據(jù)此可選擇調(diào)節(jié)螺栓的高度。 同時(shí)，支座承受BASE板上所有零部件的重量，故需對(duì)其承受重量進(jìn)行校核。 支座地支撐件為槽鋼，其材料為Q235A，即σs=235MPa，該應(yīng)力可看做靜應(yīng)力的計(jì)算，網(wǎng)上查詢?nèi)“踩禂?shù)為S=2+2*50%=2.5，故查詢《材料力學(xué)》公式（2.1）有： σ=FNA 而將槽鋼的截面看做規(guī)則圖形時(shí)其尺寸如下圖3-7所示： 圖3-7 故A=75*5+(40-5)*5*2=725mm2 根據(jù)公式有： σSS=FN4A 2352.5=FN4*725 故FN=272.6KN 取重力加速度為g=9.8m/s2。 故該槽鋼可承受的重量為： m=Fg=272.6*1039.8=27816.33kg 很顯然BASE板及其上零部件的總重量遠(yuǎn)小于此。在此關(guān)于調(diào)節(jié)螺栓的承載力就不一一校核了。 墊腳板主要是用于調(diào)節(jié)螺栓與輔助調(diào)節(jié)螺栓的支撐作用，具體圖例參照?qǐng)D紙。其中，鉆有淺孔的位置是給調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行定位支撐的，而輔助調(diào)節(jié)螺栓的作用則是為了使夾具整體平衡而起作用的。 3.2.3 PC1裝置的細(xì)則設(shè)計(jì) PC1裝置上集成有定位夾緊點(diǎn)D，E，F(xiàn)，其中D，E點(diǎn)是點(diǎn)的定位夾緊點(diǎn)，選擇的定位夾緊元件為球頭定位壓緊小短銷，而F點(diǎn)是孔的定位點(diǎn)，選擇的定位元件為尖頭圓柱銷。在PC1裝置上集成有定位裝置，夾緊裝置。作為集成裝置，夾緊裝置與定位裝置應(yīng)有共同部分，則是L板與定位板，在定位板上有兩個(gè)分端分別定位了夾緊裝置與定位裝置。為減小夾具的制造誤差與裝配誤差，需考慮夾緊與定位的可微調(diào)，該夾緊裝置是點(diǎn)的夾緊，故只需在Z軸方向上可以調(diào)整即可，故在Z軸方向上要有調(diào)整墊片，同時(shí)為保證薄板件夾緊不變形，故在夾緊點(diǎn)下方應(yīng)有輔助定位點(diǎn)，使夾緊點(diǎn)保證對(duì)中夾緊，同樣，該輔助定位點(diǎn)也需要有在z軸方向上的微調(diào)，即在z軸方向上有調(diào)整墊片；而定位裝置是孔的定位，則需在x,y方向上可進(jìn)行微調(diào)，在z方向上定位銷的高度位置合適即可，故只需在x，y方向上要有調(diào)整墊片。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接關(guān)系可表示如下： L板→定位板1→連接件3→定位板·2→擺動(dòng)塊→擺桿→氣缸活塞→調(diào)整墊片1→銷座1→壓緊銷→連接件4→調(diào)整墊片6→銷座4→壓緊銷→汽缸缸體→連接件2→調(diào)整墊片2→銷座2→壓緊銷→調(diào)整墊片3→銷座5→壓緊銷→調(diào)整墊片5→連接件1→調(diào)整墊片4→銷座3→定位銷 可針對(duì)D,E點(diǎn)設(shè)計(jì)夾緊裝置，而對(duì)F點(diǎn)設(shè)計(jì)定位裝置，需分別設(shè)計(jì)夾緊裝置與定位裝置 首先對(duì)夾緊裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，先清楚兩夾緊點(diǎn)D，E在空間位置的關(guān)系，仍沿用之前建立的空間坐標(biāo)系，故有DE=(90,-25,9)，因此確定其中一點(diǎn)的設(shè)計(jì)，另一點(diǎn)也可依此而確定，取E點(diǎn)作為設(shè)計(jì)夾緊裝置的參數(shù)，E點(diǎn)的坐標(biāo)為（497,295,493），依此設(shè)計(jì)該夾緊裝置的外形如下圖3-8所示： 圖3-8 根據(jù)E點(diǎn)z坐標(biāo)值可知zE=493mm，故Y=493mm；選取氣缸有效行程為2D=95mm，取阻力臂B=60mm，由X=140mm可得H2的尺寸為H2=215mm。 而C的距離根據(jù)干涉分析后的設(shè)計(jì)可有C=108mm，故H1=Y-C=493-108=385mm。 由尺寸關(guān)系可看出H2B=21560=3.58>3，為了使壓臂剛度足夠，保證夾緊準(zhǔn)確，故加限位塊來(lái)確保壓臂左右剛度。 因此整個(gè)系統(tǒng)的連接尺寸關(guān)系設(shè)計(jì)完成，下面說(shuō)明對(duì)氣缸的選取問(wèn)題。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求保證每個(gè)夾緊力不小于50Kg，取g=10N/Kg，故E點(diǎn)的夾緊力矩為： TE=50*g*H2=50*10*215=107.5N?m 故根據(jù)力矩平衡所要求的氣缸壓緊力為： F=TEB=107.50.06=1.792KN 而工廠常用氣壓源壓力為P=0.5MPa，查《液壓與氣壓傳動(dòng)》公式（12-11）有： D≥4Fπp=4*17923.14*0.5*106≈68mm 故根據(jù)此氣缸最小內(nèi)徑（內(nèi)徑選擇只可大不可?。┡c活塞有效行程（行程必須為規(guī)定的大?。┻x擇氣缸外購(gòu)件，若最終選定的氣缸外徑D0>2B則需重新選擇，即氣缸外徑應(yīng)滿足D0<2B。 關(guān)于定位裝置的設(shè)計(jì)則是在定位板上進(jìn)行定位銷的安裝，選擇的定位銷是普通的圓柱銷，該銷上的定位點(diǎn)F（500,270,491.5），故DF=(93,-50,7.5)，據(jù)此可設(shè)計(jì)具體連接件的定位點(diǎn)距離。而系統(tǒng)要求有x,y方向上的調(diào)整，故需有兩個(gè)方向上的調(diào)整墊片，也同時(shí)應(yīng)有兩個(gè)連接件。將銷座與連接件設(shè)計(jì)為一個(gè)零件，故可得出其系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)。 關(guān)于夾緊裝置與定位裝置的共有部分L板的選擇，則是由圖3-7可看出選擇的L板不能使定位板與工件發(fā)生干涉，故選擇的L板圖形如下圖3-9所示： 圖3-9 有關(guān)PC1裝置的具體圖形可參看附圖2 3.2.4 PC2裝置的細(xì)則設(shè)計(jì) PC2裝置上有夾緊點(diǎn)C（447.5,349.73,200），主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)面的輔助夾緊，夾緊元件選擇壓塊。因此該裝置主要是夾緊裝置的設(shè)計(jì)，為使工件夾緊不產(chǎn)生變形仍采用對(duì)側(cè)夾緊的方式，即一面夾緊另一面輔助定位。該夾緊裝置的基礎(chǔ)仍是L板，連接定位板，同時(shí)，該夾緊面在所建坐標(biāo)系內(nèi)是一傾斜面，即該面不與x0y面或x0z面或z0y面平行，因此要求設(shè)計(jì)的壓塊的壓緊面是斜面，與夾緊面平行的斜面。要保證夾緊準(zhǔn)確，要求該夾緊面在夾緊方向即y軸方向上微調(diào)，即在對(duì)側(cè)夾緊處有調(diào)整墊片，在z軸方向上只需高度符合即可。故其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接關(guān)系可表示如下： L板→定位板→擺動(dòng)塊→擺桿→調(diào)整墊片→壓塊1→氣缸活塞→調(diào)整墊片→壓塊2→氣缸缸體 由于該裝置要求是豎直方向上的夾緊，故為了使得裝置所占空間盡可能小，氣缸的安裝也要在豎直方向上，這就要求壓緊方式不是阻力與動(dòng)力在同一方向的方式，但仍是采用杠桿的原理。根據(jù)此連接關(guān)系及要求可做出夾緊裝置的外形如圖3-10所示： 圖3-10 由設(shè)計(jì)圖確定動(dòng)力臂B=85mm，阻力臂H2=45mm，其中，由C點(diǎn)z軸坐標(biāo)可得Y=200mm，選擇的氣缸有效行程為2D=45mm。 同樣要保證每個(gè)夾緊力不小于50Kg，取g=10N/Kg，故C點(diǎn)的夾緊力矩為： TC=50*g*H2=50*10*45=22.5N?m 故根據(jù)力矩平衡所要求的氣缸壓緊力為： F=TEB=22.50.085=264.7N 而工廠常用氣壓源壓力為P=0.5MPa，查《液壓與氣壓傳動(dòng)》公式（12-11）有： D≥4Fπp=4*264.73.14*0.5*106≈26mm 故根據(jù)此氣缸最小內(nèi)徑（內(nèi)徑選擇只可大不可?。┡c活塞有效行程（行程必須為規(guī)定的大?。┻x擇氣缸外購(gòu)件，若最終選定的氣缸外徑D0>2B則需重新選擇，即氣缸外徑應(yīng)滿足D0<2B。 對(duì)于PC2裝置的L板的選擇，則可選擇L板的型號(hào)如圖3-11所示： 圖3-11 有關(guān)PC2裝置的具體圖形可參看附圖3 3.2.5 PC3裝置的細(xì)則設(shè)計(jì) PC3裝置上有定位夾緊點(diǎn)G、H，其中定位點(diǎn)G是孔的定位，故選擇尖頭圓柱銷定位，夾緊點(diǎn)H是面的夾緊，故選擇壓塊夾緊。很顯然，PC3裝置為集成裝置，它既有夾緊裝置又有定位裝置，集成后應(yīng)有共同部分L板與定位板，對(duì)于孔的定位需要保證孔定位準(zhǔn)確，故需要使定位銷在x軸方向與y軸方向上可調(diào)，而在z軸方向上高度合適即可，選擇在x軸與y軸方向上加調(diào)整墊片進(jìn)行微調(diào)，這就意味著需要兩個(gè)連接件，同時(shí)為減少連接件個(gè)數(shù)可將銷座與連接件設(shè)計(jì)成一個(gè)零件。對(duì)于夾緊件來(lái)說(shuō)因?yàn)槭敲娴膴A緊，且該面不與x0y面平行，故在設(shè)計(jì)壓塊時(shí)考慮將壓緊面設(shè)計(jì)成斜面（相對(duì)于x0y面來(lái)說(shuō)），因此只需使壓塊在z軸方向上可微調(diào)，選擇在z軸方向上加調(diào)整墊片，同時(shí)作為夾緊裝置，應(yīng)有壓力臂以及汽缸組件。因此PC3裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接關(guān)系可表示如下： L板→定位板→擺動(dòng)塊→擺桿→氣缸活塞→調(diào)整墊片1→壓塊1→調(diào)整墊片2→壓塊2→調(diào)整墊片4→連接件→調(diào)整墊片3→銷座→定位銷 由于該裝置有定位裝置與夾緊裝置，其中，G是定位裝置上的點(diǎn)，H是夾緊裝置上的點(diǎn)，故設(shè)計(jì)出其中一點(diǎn)的定位尺寸布置，另一點(diǎn)由坐標(biāo)關(guān)系則也可得知定位尺寸布置，考慮以?shī)A緊裝置上的H點(diǎn)為研究對(duì)象，尋找其設(shè)計(jì)尺寸關(guān)系，設(shè)計(jì)的夾緊裝置圖形如下3-12所示： 圖3-12 由圖確定動(dòng)力臂B=60mm，阻力臂H2=100mm，確定氣缸有效行程為2D=120mm，其中Y的長(zhǎng)度由H點(diǎn)的z軸坐標(biāo)可知Y=379.67mm，取H1=380mm。 現(xiàn)在來(lái)確定夾緊力的關(guān)系，要保證夾緊力不小于50Kg，取g=10N/Kg故有： TH=50*g*H2=50*10*100=50N?m 故根據(jù)力矩平衡所要求的氣缸壓緊力為： F=TEB=500.06=833.3N 而工廠常用氣壓源壓力為P=0.5MPa，查《液壓與氣壓傳動(dòng)》公式（12-11）有： D≥4Fπp=4*833.33.14*0.5*106≈46mm 故根據(jù)此氣缸最小內(nèi)徑（內(nèi)徑選擇只可大不可?。┡c活塞有效行程（行程必須為規(guī)定的大?。┻x擇氣缸外購(gòu)件，若最終選定的氣缸外徑D0>2B則需重新選擇，即氣缸外徑應(yīng)滿足D0<2B。 關(guān)于定位裝置的設(shè)計(jì)，首先仍是選取定位元件，關(guān)于其尺寸關(guān)系的設(shè)計(jì)則是由G，H點(diǎn)的位置關(guān)系確定，其中G（645,130,377.5）H（675,100.45,379.67），故HG=(-30,29.55,-2.17)，由此來(lái)對(duì)定位裝置的定位尺寸關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)。 對(duì)于PC3裝置的L板的選取則是依據(jù)定位的最大高度，選擇的L板型號(hào)如圖3-13所示： 圖3-13 關(guān)于PC3裝置的細(xì)則圖形可參看附圖4 3.2.6 PC4裝置與PC5裝置設(shè)計(jì) PC4裝置與PC5裝置均只有定位裝置，且其共同點(diǎn)在于定位方式是一削邊銷與一面的定位，實(shí)現(xiàn)孔與面的定位。在工件上定位孔的位置就在定位面上，故選擇的定位元件必須同時(shí)具備削邊銷與面定位的功能，故如圖3-14所示為PC4裝置與PC5裝置所選擇的通用定位元件。 圖3-14 其中，（a）圖為PC4裝置的定位元件，（b）圖為PC5裝置的定位元件。選擇該定位元件的好處在于其特殊結(jié)構(gòu)，該定位元件是一種中空的削邊銷，當(dāng)工件孔與面定位后，由于中空的銷的剛性較好，該中空銷的直徑比工件孔直徑略大，當(dāng)孔面定位后會(huì)由于中空銷的脹緊使工件壓緊在定位面上。由于孔與面的定位要求定位元件在x，y，z方向上均可微調(diào)，故在三個(gè)方向上均應(yīng)有調(diào)整墊片，同時(shí)應(yīng)有三個(gè)連接件。所以PC4裝置在結(jié)構(gòu)順序上的連接關(guān)系如下： L板→定位板→調(diào)整墊片2→連接件3→調(diào)整墊片1→連接件2→調(diào)整墊片3→連接件1→定位銷 而PC5的連接結(jié)構(gòu)由于定位元件的不同可省略一些連接件，在此可得出其連接結(jié)構(gòu)關(guān)系如下： L板→調(diào)整墊片3→定位板→調(diào)整墊片2→連接件→調(diào)整墊片1→定位銷 由于定位元件的特殊性，其連接件的設(shè)計(jì)也要與設(shè)計(jì)相符，故設(shè)計(jì)出的連接元件較為復(fù)雜。 關(guān)于L板的選擇則是根據(jù)其定位點(diǎn)高度來(lái)選擇，故PC4裝置與PC5裝置的L板選擇的型號(hào)如圖3-15所示： 圖3-15 其中，（a）圖為PC4裝置的L板，（b）圖為PC5裝置的L板。 關(guān)于PC4裝置與PC5裝置的細(xì)則圖形可參看附圖5,6。 3.2.7各定位夾緊裝置的布局定位 由前面所建的空間坐標(biāo)系可知八大定位夾緊點(diǎn)A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，H的位置關(guān)系，這八點(diǎn)集成在五大裝置上，現(xiàn)在來(lái)選擇五大裝置在BASE板上的定位。 五大裝置與BASE板直接接觸的是L板，并且是靠L板上的孔位與BASE板連接，要確定在BASE板上的定位則是找出各裝置上的定位夾緊點(diǎn)與各自L板的連接孔位的關(guān)系，在每個(gè)裝置的L板的連接孔上選擇孔的中心線與BASE板的交點(diǎn)Mn,由設(shè)計(jì)出的各大裝置找出該交點(diǎn)與定位夾緊點(diǎn)的位置關(guān)系。 按照通常習(xí)慣，L板的孔位在BASE板上正則布置，即L板的底邊線與BASE板的邊線平行。故將幾大裝置在BASE板上按合適的正則布置后有： PC1裝置上的點(diǎn)M1（561.5,250，0） PC2裝置上的點(diǎn)M2（383,292,0） PC3裝置上的點(diǎn)M3（759.5,95,0） PC4裝置上的點(diǎn)M4（264,201,0） PC5裝置上的點(diǎn)M5（288.5,156,0） 根據(jù)這些點(diǎn)可找出各大裝置在BASE板上的定位關(guān)系，進(jìn)行三維仿真分析后發(fā)現(xiàn)PC4裝置的非定位裝置會(huì)與工件發(fā)生干涉，故經(jīng)過(guò)調(diào)整，當(dāng)L板底邊線與BASE板邊線成9?時(shí)能夠很好的實(shí)現(xiàn)定位，如下圖3-16所示： 圖3-16 此時(shí)確定點(diǎn)M4（263.06,207.06,0），根據(jù)這些點(diǎn)的位置關(guān)系即可確定各大裝置在BASE板上的具體定位。 四．夾緊機(jī)構(gòu)的分析 4.1 PC1裝置的機(jī)構(gòu)分析 對(duì)于PC1裝置的運(yùn)動(dòng)部件的分析主要是從干涉方面加以論述的，運(yùn)用作圖法找出易干涉區(qū)并加以判斷，故作出PC1裝置的機(jī)構(gòu)圖如圖4-1所示： 圖4-1 若設(shè)擺動(dòng)臂的最大擺角為α，則依據(jù)幾何關(guān)系有： tanα2=DB=47.560 故有 α=76? 依此角度對(duì)擺動(dòng)臂進(jìn)行旋轉(zhuǎn)得出如圖（a）所示的擺動(dòng)臂松開(kāi)位置（圖中雙點(diǎn)劃線表示）。 由于工件的安裝與拆卸均是在豎直方向上進(jìn)行的，故只要保證壓臂松開(kāi)狀態(tài)時(shí)與工件在豎直方向上無(wú)重疊即可，由圖（a）可看出沒(méi)有重疊，故機(jī)構(gòu)布置合理。 現(xiàn)對(duì)PC1裝置進(jìn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖的分析，用作圖法作出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖（b），當(dāng)AB水平時(shí)，BC有向右的最大擺角，作出其最大擺角為6?，設(shè)D點(diǎn)距氣缸底面的距離為h，故可確認(rèn)氣缸最右端超過(guò)D點(diǎn)的水平距離為： S=h*tan6? 只要設(shè)計(jì)的定位板以及連接件在D點(diǎn)的S距離（水平距離）以外或選定的氣缸外徑合適即可不發(fā)生干涉。 4.2 PC2裝置的機(jī)構(gòu)分析 對(duì)于PC2裝置的機(jī)構(gòu)分析也是干涉分析，作出機(jī)構(gòu)圖如圖4-2所示： 圖4-2 若設(shè)擺動(dòng)臂的最大擺角為α，則依據(jù)幾何關(guān)系有： tanα2=DB=22.585 故有 α=30? 依此角度對(duì)擺動(dòng)臂進(jìn)行旋轉(zhuǎn)得出如圖（a）所示的擺動(dòng)臂松開(kāi)位置（圖中雙點(diǎn)劃線表示）。 由于工件的安裝與拆卸均是在豎直方向上進(jìn)行的，故只要保證壓臂松開(kāi)狀態(tài)時(shí)與工件在豎直方向上無(wú)重疊即可，由圖（a）可看出沒(méi)有重疊，故機(jī)構(gòu)布置合理。 現(xiàn)對(duì)PC2裝置進(jìn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖的分析，用作圖法作出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖（b），當(dāng)AB水平時(shí)，BC有向右的最大擺角，作出其最大擺角為1?，設(shè)D點(diǎn)距氣缸底面的距離為h，故可確認(rèn)氣缸最右端超過(guò)D點(diǎn)的水平距離為： S=h*tan1? 只要設(shè)計(jì)的定位板以及連接件在D點(diǎn)的S距離（水平距離）以外或選定的氣缸外徑合適即可不發(fā)生干涉。 4.3 PC3裝置的機(jī)構(gòu)分析 同樣，PC3裝置的分析也相同，采取作圖法加以分析，作出其機(jī)構(gòu)圖如圖4-3所示： 圖4-3 若設(shè)擺動(dòng)臂的最大擺角為α，則依據(jù)幾何關(guān)系有： tanα2=DB=6060 故有 α=90? 依此角度對(duì)擺動(dòng)臂進(jìn)行旋轉(zhuǎn)得出如圖（a）所示的擺動(dòng)臂松開(kāi)位置（圖中雙點(diǎn)劃線表示）。 由于工件的安裝與拆卸均是在豎直方向上進(jìn)行的，故只要保證壓臂松開(kāi)狀態(tài)時(shí)與工件在豎直方向上無(wú)重疊即可，由圖（a）可看出沒(méi)有重疊，故機(jī)構(gòu)布置合理。 現(xiàn)對(duì)PC3裝置進(jìn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖的分析，用作圖法作出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖（b），當(dāng)AB水平時(shí)，BC有向右的最大擺角，作出其最大擺角為9?，設(shè)D點(diǎn)距氣缸底面的距離為h，故可確認(rèn)氣缸最右端超過(guò)D點(diǎn)的水平距離為： S=h*tan9? 只要設(shè)計(jì)的定位板以及連接件在D點(diǎn)的S距離（水平距離）以外或選定的氣缸外徑合適即可不發(fā)生干涉。 五.結(jié)論 5.1結(jié)論 本文針對(duì)薄板件的焊裝夾具的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的定位夾緊，該夾具的設(shè)計(jì)保證了其基本要求，在于機(jī)構(gòu)緊湊，工作可靠，具有較好的工藝性。其主要內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，大量使用AutoCAD繪制二維工程圖，作出了總裝圖以及附件圖，基板圖，五大定位夾緊裝置圖，以及一些非標(biāo)件的零件圖等。 針對(duì)幾大裝置的定位尺寸加以確定 ，選定夾緊機(jī)構(gòu)以及汽缸組件的型號(hào)，并運(yùn)用作圖法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行干涉分析。該夾具的特點(diǎn)在于能夠很好的適應(yīng)于焊裝的要求，同時(shí)它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位夾緊可靠，也較符合人機(jī)工程學(xué)，是L42L減震器裝配焊接操作的優(yōu)化選擇。 5.2展望 由于時(shí)間的限制，本次課題的設(shè)計(jì)有許多工作未完成。這次設(shè)計(jì)的工作重點(diǎn)放在了結(jié)構(gòu)方面的確定以及尺寸的確定，完成了對(duì)總體布局，對(duì)整個(gè)夾具進(jìn)行繪制工程圖，還有關(guān)于機(jī)構(gòu)的分析，分析其發(fā)生干涉的情況。但對(duì)于題設(shè)要求的氣動(dòng)控制夾緊時(shí)的氣路的原理未加以設(shè)計(jì)，對(duì)氣路的分析很少，只是確定其氣路工作的幾個(gè)動(dòng)作，對(duì)于機(jī)構(gòu)夾緊與松開(kāi)的轉(zhuǎn)角未加以詳細(xì)優(yōu)化，只是選擇不會(huì)發(fā)生干涉的位置加以設(shè)計(jì)。因此，希望通過(guò)此次的經(jīng)驗(yàn)下次能夠做到更完整。  致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在校內(nèi)指導(dǎo)趙國(guó)華老師和校外指導(dǎo)郭仁敬部長(zhǎng)的悉心指導(dǎo)下完成。他們有著豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論教學(xué)知識(shí)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多夾具方面的知識(shí)，也使我更加系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的知識(shí)，更加強(qiáng)了我對(duì)CAD制圖的學(xué)習(xí)與運(yùn)用，重新學(xué)習(xí)了關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械工程材料，機(jī)械制造技術(shù)，機(jī)械制圖等相關(guān)知識(shí)，并鍛煉了把理論知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是來(lái)源于實(shí)際生產(chǎn)中的夾具設(shè)計(jì)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，兩位老師不厭其煩地回答我們的提問(wèn)，認(rèn)真解答了我們的疑問(wèn)，并給我們講解了相關(guān)技術(shù)知識(shí)，使我們對(duì)夾具有了直接的認(rèn)識(shí)。 隨著現(xiàn)代社會(huì)夾具的快速發(fā)展，適應(yīng)短周期的夾具的開(kāi)發(fā)制造變得更加重要。而