焊装夹具的设计和制造

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火焰自动切割机的工作原理
是利用氧乙炔燃烧火焰对不同厚度的钢板加热到熔点以上并熔化，熔化的熔滴迅速 被氧乙炔气流吹走，切割焊机再通过自身的行走切割完成所要的切割的形状；而对 于切割形状是通过对要切割图纸进行1：1来红外扫描完成的。 对与方孔的加工是先在加工区域先熔出一个空洞，然后再在这个空洞处调节调节好 火焰温度，并缓慢移动至设定的行走路线，切割机便开始自动行走直至将规定形状 的材料切割出来。 自动切割机的切割料厚范围为8～90mm之间 原材料的支撑台一般2～3个月更换一次 其加工误差： 50mm以上，误差在5mm以上 20mm以下，误差在3～6mm之间 对于切割速度、火焰温度等的选择根据板厚来定（经验很重要），一般是薄板加 工速度快、厚板加工速度慢
地板的工作表面；基准座是在夹具地板上设 计独立的立柱，立柱的位置可由实际需要确 定。
测量机构
2.实际测量时 应注意的问题
（1）定位元件的倒角应在测量、调试合格后进行加 工，即保留测量点； （2）测量器使用要得当，防止人为误差造成的假象。
焊接夹具定位及设计原理
三、焊接夹具设计原理

1、焊接夹具设计基本要求 2、定位图 3、分站清单
焊装夹具的设计,结构以及制造
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在汽车焊接流水线上，真正用于焊接操作的工作量仅 占30%～40%，而60%～70%为辅助和装夹工作。因装夹 是在焊接夹具上完成的，所以夹具在整个焊接流程中起着 重要作用。在焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理 安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时。 对具有多种车型的企业，如能科学地考虑共用或混型夹具， 还有利于建造混型流水线，提高生产效率。
数控龙门铣床
工作 平台
控制 箱
摇臂式钻床
钻头
工作台
镗床
工作台
刀头
立式铣床（钻孔）
工作台
刀头位 置检测 议
立式铣床（加工表Baidu Nhomakorabea）
刀头
控制 面板
工作 台
万能铣床
刀头（在刀头 安装板上有11 个刀头，）
工作台
举例介绍：型板加工
下面就以型板的加工过程来对夹具的机加工做 一个介绍 型板的加工流程 下料－－初加工－－精加工－－三座标检测 （合格）－－喷涂

焊接夹具定位 及设计原理

二、焊接夹具分类及组成

三、焊接夹具设计原理
焊接夹具定位及设计原理
一、夹具定位原理

1、焊接夹具的定义

2、车体坐标系
夹具定位原理

3、定位法则

4、常见定位方式
焊接夹具定位及设计原理
一、夹具定位原理

1.1、焊接夹具的定义
焊接工装夹具就是将焊件准确定位和可靠 夹紧，便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结 构精度方面要求的工艺装备。手工焊接夹具与 自动焊接夹具不一样。
U型限位块
活动销
定位销
焊接夹具定位及设计原理
二、焊接夹具分类及组成
（三）夹紧机构
汽车焊接夹具的夹紧机构以气动夹紧机构为主，快速夹紧器为辅。快速夹紧 机构具有以下优点：
1）快速夹紧器，其结构简单，动作迅速，从 自由状态到夹紧仅需几秒钟，符合大批量生产 需要。 2）在部件总成中以气动夹紧为主，根据需要 适当配置快速夹紧器。 3）车身总成的夹紧可利用气动和手动夹紧两 种方式配合使用,这样即保证适当的效率,又可 保证点焊的良好让位性. 4）快速夹紧器根据需要可几个串联或并联在 一起使用，达到二次夹紧或多点夹紧的目的。 另外对定位精度较低的焊件能实现夹紧和定位 同时进行，消除了专用定位元件。它还能通过 转换其机构组成发挥更多作用，应用范围较广。 5)．同气缸配套使用，可实现手动、气动混用， 保证了流水线正常运行
焊接夹具定位及设计原理
二、焊接夹具分类及组成
（一）夹具地板 夹具地板是焊接夹具的基础元件，它的精度直接影响定位机构的准确性，因 此对工作平面的平面度和表面粗糙度均有严格的要求。 夹具自身测量装置的基准是建立在夹具地板上，因此在设计夹具地板时，应 留有足够的位置来设立测量装置的基准座，以满足实际测量的需要。另外， 在不影响定位定位机构装配和定位基准建立的情况下，应尽可能采用框架结 构，这样可以节约材料、减轻夹具自重，这一点对流水线上的随行夹具尤为 重要。

2、焊接夹具的组成部分
焊接夹具定位及设计原理
二、焊接夹具分类及组成

2.1、焊接夹具的分类 按功能主要分为焊接工装夹 具、装配工装夹具两大类。 按工作原理主要分为手动工 装夹具、气动工装夹具和电动工 装夹具三大类。

焊接夹具定位及设计原理
二、焊接夹具分类及组成

2.2、焊接夹具的组成部分
夹具地板、定位装置、夹紧机构、测量系统及辅助系统
焊接夹具定位及设计原理
二、焊接夹具分类及组成
（二）定位装置 定位装置中的零部件通常有固定销、插销、档铁、V 型块，以及根据焊件实际形状确 定的定位块等 定位方式及元器件选择 （1）定位件的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不便的位置，在保证加工中要 求的情况下，限制足够的自由度。 （2）因焊接夹具使用频率极高，所以定位部件应具有足够的刚性和硬度，以保证在更 换修整期的精度 （3）为便于调整和更换主要定位元件及使夹具具备柔性的混型功能，定位机构应尽可 能设计成组合可调式的。可达到修整夹具和适应不同车型的需要。 （4）标准化设计。因汽车结构区别较大，尤其是几种车型混合一起的，所以应根据车 型分别指定汽车焊接夹具标准，以适应不同车型的需要。 （5）定位元件可选用厚度为18mm、20mm、二种尺寸的钢板，统一备料。另外，定位 部件的热处理应在夹具调试合格后进行，但应准确记录更改数据，并相应修整夹具资 料，使之符合调试合格状况，为今后制造提供准确资料。
初加工打磨
喷沙打 磨机
进行喷沙打磨处理，将胚胎件的铁锈去除，为后道序做准备
初加工（现场的打磨的简易工具）
初加工是将下料后的胚料进行打磨，如图所示，利用气动砂轮 将表面的毛刺和不平整的地方进行修整，为下道序精加工 做好加工前准备
打磨后的毛胚
如图所示是打磨后的的工件胚件，这是将其与图纸进行对应， 为后面对其进行编号做准备

1.3、定位法则
3-2-1定位法则： 一个刚体的平行移动和转动共有6 个自由度。限制其6 个自由度，刚 体才能保持平衡。 按照3-2-1 规则，保持刚体平衡状态 需要6 个定位点，其中 3 个定位点在 Z 方向 2 个定位点在 Y 方向 1 个定位点在 X 方向 3-2-1 规则由此得来。这些点就是 RPS 系统的定位点，称为RPS 点。
夹具机加工设备介绍

机加工的设备有火焰自动切割机、数控龙门铣 床、立式铣床、万能铣床、镗床、摇臂式钻床、 打磨机等
一般机加工的加工精度
加工内容（料厚）单位mm
30以下 30～100 100～300 300～1000 1000以上 角度公差
公差大小单位mm
±0.2 ±0.3 ±0.4 ±0.6 ±1.0 ±30‘
对初加工的工件进行编号，然后再进行精加 工
如图所示是将初加工好的胚件进行编号，为了精加工做准备， 方便在精加工过程中确定胚件的加工形式
加工现场
如图所示，是利用铣床对胚件进行表面加工
钻孔

钻孔主要是对L板、型板等经过表面加工之后，要进 行定位孔、安装孔之类的加工；象定位孔、安装孔 的加工由于孔径不大，一般采用钻床钻或者铣床铣 孔，但位置精度要求高的孔一般采用铣床铣，因为 摇臂钻的位置精度较铣床加工差；
其它设备的加工范围和精度





立式铣床：钻孔 加工范围为直径4.5～50mm之间的孔 其加工精度误差为±0.1mm 立式铣床：加工表面 表面光洁度可以达到1.6、3.2，无法达到0.8的光洁度 镗床：镗孔 可以加工直径在18～60mm的孔 其加工误差为±0.02mm 万能铣床：11个刀头，加工表面 数控龙门铣床 铣床铣孔：包括螺母孔、安装孔、定位孔 BASE板表面通过铣床来铣
4、焊点的分布



焊接夹具 设计原理


5、焊接通道/人机工程 6、常见设计问题
焊接夹具定位及设计原理
三、焊接夹具设计原理

3.1、焊接夹具设计基本要求

也称设计任务书或仕样书，是由汽车制造厂家 提供给设备制造厂家的设计、制造和验收的依据及 指导性文件。也可将它看成是设备的总体方案。
其作用界定设备制造商所承担任务的范围、水 平等内容。设备制造商依此进行设计、制造、并进 行价格评估 。汽车厂依此验收。
火焰自动切割焊机
红外扫 描设备
所要加 工的零 件图纸
图2
控制箱 部分
氧乙炔 切割枪 头
自动切割焊机的一些加工资料

自动切割机的切割料厚范围为8～90mm之间 原材料的支撑台一般2～3个月更换一次 其加工误差： 50mm以上，误差在5mm以上 20mm以下，误差在3～6mm之间 对于切割速度、火焰温度等的选择根据板厚来定（经验很重 要），一般是薄板加工速度快、厚板加工速度慢
汽车车身焊接夹具的设计是一门经验性很强的综合性 技术，在设计时首先要确定生产纲领，熟悉产品结构，了 解变形特点，把握制件及装配精度，通晓工艺要求。只有 做到这些，才能对焊接夹具进行全方位的设计。
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一、焊接夹具的定位与设计原理

焊接夹具

二、焊接夹具的制造
焊接夹具定位及设计原理

一、夹具定位原理
焊接夹具定位及设计原理
二、焊接夹具分类及组成
（四）辅助机构 辅助机构在焊接过程中发挥着重要作用。下面介绍二种常用辅助机构。 旋转系统
翻砖机构
焊接夹具定位及设计原理
二、焊接夹具分类及组成
（五）测量机构 利用夹具本体自身设计测量机构是提高夹具设计和制造精度的重要措施。 在传统的夹具设计中，夹具合格的标准是利用实际冲压件进行装配组合来 检验的，但由于冲压件不可能十分准确，部件总成更有累计误差，所以车 身焊接总成的精度必然不高，很难达到设计要求。有不少厂家使用三坐标 测量仪进行检验，可它对一些结构复杂的定位元件仍然无法测量。通过实 践证明，利用夹具自身测量机构与三坐标测量仪配合使用，可大大提高焊 接夹具的精度。 基准面和基准座。测量机构的基准面为夹具 1.测量机构组成

焊接夹具定位及设计原理

3.2、定位图
所有工装夹具检具以及零部件设计的基准，但中国国 内的情况则大部分由设备供应商来制定。
每个工位夹具的零件清单

3.3、分站清单 3.4、焊点的分布 3.5、人机工程


焊接夹具定位及设计原理

3.6、常见设计问题（最优，可接受和不可接受方案）

1、定位销座与坐标系不平行 2、旋转销的使用




火焰自动切割过程
钢板 原料
方孔的加工是采用先在方孔的加工区域熔出一个孔， 然后再在此位置调整火焰强度，直到加工位置，开始进行 切割
初加工工序

初加工是利用简单的加工工具将下料后的毛胚 进行打磨，将表面的毛刺打磨光，修整表面， 使表面平整；为后道序加工做准备，也就是为 精加工做准备。
焊接夹具定位及设计原理
一、夹具定位原理

1.3、定位法则
3-2-1定位法则：
定位图实例：在实际的夹具定位图中，我们 普遍使用过定位的方式。为什么？
焊接夹具定位及设计原理
一、夹具定位原理

1.4、常见定位方式
孔销定位
面定位
焊接夹具定位及设计原理
二、焊接夹具分类及组成

1、焊接夹具的分类

焊接夹具分类 及组成
加工现场
三、焊接夹具设计原理

3.6、常见设计问题 3.6.2、旋转销的使用
焊接夹具定位及设计原理
三、焊接夹具设计原理

3.6、常见设计问题 3.6.3、限位块的使用
夹具的制造
安徽瑞祥工业公司机加工设备介绍

安徽瑞祥工业现在的机加工的设备有火焰自动切割机、数 控龙门铣床、立式铣床、万能铣床、镗床、摇臂式钻床、 打磨机等
3、限位块的使用

常见设计问题


焊接夹具定位及设计原理
三、焊接夹具设计原理

3.6、常见设计问题 3.6.1、定位销座与坐标系平行

最优设计方案：为便于定位销调整，定位销座 必须与坐标系平行。 可接受方案：与坐标系成45度角。 不可接受方案：随意设置定位销座与坐标系角 度。


焊接夹具定位及设计原理
焊接夹具定位及设计原理
一、夹具定位原理


1.1、焊接夹具的定义
自动焊接夹具：

手工焊接夹具：
焊接夹具定位及设计原理
一、夹具定位原理

1.2、车体坐标系
X= 前和后 Y= 内和外 Z= 上和下
X= TL Y= BL Z= WL
国内的车身坐标体系与日韩的 对比
焊接夹具定位及设计原理
一、夹具定位原理