汽车焊装夹具CATIA三维设计

汽车焊装夹具CATIA三维设计

摘要：汽车在焊接过程中，所需要的非标设备主要是焊装夹具。通过8年来焊装夹具的设计、制造，我认识到：焊接夹具的设计数据是否准确、可靠，是整个设计、制造的关键；三维设计是提高设计质量和控制设计周期的最好方法。

关键词：焊装夹具概念设计详细设计工程图部件图

前言

CAD(CAD即计算机辅助设计)/CAM(CAM即计算机辅助制造)市场一个重要的变化就是微机平台的三维造型软件开始崭露头角。从企业使用情况来看，二维CAD占据较大的份额，软件使用大多停留在低层次的绘图而不是设计工作上。随着使用水平的提高，基于三维CAD)进行设计的优势已显现出来。目前三维造型软件仍以国外厂家为主。国产CAD/CAM软件和国外竞争最大优势就是服务，这种服务既有售前普及化服务和售后的本地化服务，又有由此延伸出来的一系列增值服务。使用推广，三维造型软件这样复杂产品特别需要优质的服务。目前来看，国内的CAD/CAM软件市场经过商家激烈竞争的洗礼，已经变得更加理性和成熟。广大用户已经能够根据自己的需要和软件的功能、价格、服务、升级、兼容性，以及软件公司的发展前景作出正确的选择。

在汽车行业，以往业主提供的供设计使用的数模是五花八门，有：CATIA格式、PR-E格式、UG格式等等。使得我们的设计工具也是五花八门。对此我们也深深感受到自己设计上需要一种能解决这种问

题的办法。经过我们多年的设计体会及设计人员的深入交流、分析、比较和总结，我们认为如何灵活、科学运用软件来适合、指导我们的设计工作是我们所重点关注的问题。它既能立足于我们现在的设计现状，并且又能和多个三维软件进行数据的共享、运用。

在初步了解了一些三维软件在其他专业厂家的一些使用效果后，我们觉得将它作为我们发展的一个重点是可行的。

由于在车身焊装夹具中，各公司的做法不一，也没有现成的经验可以学习，我们在焊装夹具设计中作了几点探索。

一．数据管理（文件夹的管理）

我们在2005年下半年的《某公司焊装车间项目》中使用CATIA 软件完成焊装夹具的三维设计（概念设计）、详细设计、工程图生成（二维设计）、焊钳模拟、运动分析等；所有的设计工作都是在CATIA 平台上完成。

项目开始前期，我们认真分析了CATIA软件平台的一些功能和数据管理方法，初步建立了以《文件夹》管理数据的方法，大致的结构如下：首先针对项目；如：《项目》文件夹，里面有很多的管理项目，如《合同》文件夹，《技术协议》文件夹，《外购件》文件夹、《夹具》文件夹等等；其他的文件夹管理大家都用的很多了，估计都很清楚，不再一一细说。

下面，那么我重点说说《夹具》文件夹中的文件管理，在该文件中，首先要有一个《数据管理》文件夹，它里面保存我们说要设计的夹具的基本的主要信息，夹具清单及要求；因为我们基本上是个人单

机设计方式，其他的文件夹也就是各个夹具名称的文件夹，如（CH750）文件夹……，每一个这样的文件夹中如果是协同设计，也就是联网设计，文件夹（CH750）为总的数据文件夹。该文件夹包含文件夹（Model），文件夹（CH750jig），文件夹（Worker），文件夹（Weld gun），文件夹（Common）等等和夹具组成有关的数据。

在下一级夹具文件夹中如：文件夹（CH750jig）中有夹具中的组成部分文件夹（CH750.01）、（CH750.02）、（CH750.03）……，还有（CH750.base）……。当然了，这样在夹具（CH750jig）的文件夹中，数据以及各部分的所属关系是十分明确的。如下图一（文件存储）：

图一（文件存储）

在夹具图形中也是如此，见图二（设计图形中管理）：

图二（设计图形中管理）

这些是设计思路的整理，先整理出一个十分清晰的设计思路，各个部分是什么作用，对于设计人员以及审查图形的人来说都是十分清楚的。

在设计中，标准件和外购件的积累是相当重要的，我们在初期积累了一些标准件，如气缸、手动加紧器、L型连接块、铜套、滑轨、轴承等等，见下图三（标准件库管理）：

图三（标准件库管理）

那么这些积累对于提高设计速度是非常好的，整理的标准件、标准机构、常用机构、特殊机构及外购件等等，这些资料越多，给设计带来的思路和方法就越宽广。通过这段时间的设计接触，我感觉到这种资料是必须在设计早期要做库文件来长期积累的。

此外，就是设计过程中对于软件掌握的情况了。对于软件掌握的熟练，也可以大大加快设计的速度和质量。当然了，还要对焊装夹具本身的功能比较清楚。下面是我们初期所做的一些设计如下图四（总装图的设计）：

图四（总装图的设计）

二．部件（装配组件）设计

在实体设计的过程中，我们根据我们设计的需要，确定对冲压件进行定位和夹紧的位置，也就是通过前期对汽车焊接冲压件在进行焊接的时候，在哪些位置进行定位，那些位置进行夹紧，可以实现定位的准确和夹紧的可靠，对采用焊机进行焊接非常合理的位置来进行定位和夹紧。当然了，这部分方案设计可以在二维中进行设计或三维中进行设计，不再细谈，就以二维图为例来谈，如下图五（设计方案）：

图五（设计方案）

拿到方案图以后。开始进行各个分部件设计，部件是由各个零件组成的，从图二的目录中可以看出。比较好的方法是自顶向下进行设

计，针对冲压件的要求，按照图五的方案，对每一个部件进行设计。如图六（部件图）：

图六（部件图）

图六中为一个部件的图形，是按照方案，自顶向下进行设计的结果。当然了，按照方案，依据数模，进行设计；从图中也可以看出，装配件是由各个不同的零件组成，主要是完成各个零件的设计，这些零件再按照不同的关系，装配在一起。它们装配的时候依据的关系也称为约束。按照约束关系将它们装配起来。如图七（装配关系图）

图七（装配关系图）

对于部件，当完成了关键的零件（定位销、定位型面）设计，接下来就应该是设计的装配情况了，这些要看设计者积累的数据。积累的数据越多，在有些特殊的情况下可以通过比较，选择最优化的方式来实现设计部件的合理性。

三．零件设计

当然了，从部件的设计中可以看到，部件是由零件组成的，零件设计是主要部分，按照图五方案进行设计，方案中的定位、夹紧点。关键的，和冲压件有直接关系定位、夹紧点，要在车身的坐标下来完成。下面就一个型块举例来说明，如下图八（实体及草图）

图八（实体及草图）

数模实体前要先创建草图，在草图绘制器里面完成零件实体的外形设计，见图八；外形设计完成后，返回到实体设计界面，拉伸生成该零件，接下来就是打孔和型面处理。如上图八中的打孔，当零件实体完成后，再利用POCKET DEFINISION命令来完成开孔的工作。如下图九（实体及延伸到面），对冲压件支撑的型面接触部分，通过PAD DEFINISION命令来完成,也就是延伸命令，延伸到冲压件表面。