轎車前門內(nèi)板焊裝夾具設(shè)計(jì)

轎車前門內(nèi)板焊裝夾具設(shè)計(jì),轎車,前門,內(nèi)板焊裝,夾具,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目: 轎車前門內(nèi)板焊裝夾具設(shè)計(jì) 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí): 車輛工程B07-2班 學(xué) 生 姓 名: 姜巖 導(dǎo) 師 姓 名: 石美玉 開 題 時(shí) 間: 2011年3月11日 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見： 簽字： 年 月 日 SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué)生姓名 姜巖 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 車輛工程B07-2班 指導(dǎo)教師姓名 石美玉 職稱 教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是√否 題目名稱 轎車前門內(nèi)板焊裝夾具設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1.課題研究現(xiàn)狀 (1)汽車工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著國民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，汽車已一躍成為當(dāng)前極為重要的交通工具。從全世界范圍來看，目前還找不出一個(gè)無汽車的現(xiàn)代化社會(huì)的先例。改革開放以來，我國的汽車工業(yè)得到較快的發(fā)展，產(chǎn)量，品種，型號(hào)日益增多。但由于我國的汽車工業(yè)起步較晚，集團(tuán)化程度不高，其產(chǎn)量，質(zhì)量與發(fā)達(dá)國家相比還存在較大的差距，因此面臨著國際汽車發(fā)展浪潮的機(jī)遇和壓力。 汽車生產(chǎn)制造水平對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，而汽車產(chǎn)量和質(zhì)量的提高又涉及到眾多的方面，包括原材料，工藝，工裝設(shè)備和管理水平等等。就我國目前汽車生產(chǎn)水平而言，除某些生產(chǎn)廠或合資廠從國外引進(jìn)一部分先進(jìn)技術(shù)和工裝設(shè)備外，不少生產(chǎn)廠生產(chǎn)制造水平很低。較為突出的是在汽車大型覆蓋件的沖壓工藝及模具，汽車裝焊設(shè)備及夾具和胎具，汽車涂裝等生產(chǎn)技術(shù)方面還很落后，它直接影響著生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。尤其是汽車裝焊工藝方面自動(dòng)化程度很低，專業(yè)人才緊缺。汽車工業(yè)在帶動(dòng)其他各行各業(yè)的發(fā)展中，已日益顯示出極為重要支柱產(chǎn)業(yè)的作用。汽車制造水平對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，就我國目前的汽車生產(chǎn)水平而言，除了從國外引進(jìn)的一部分先進(jìn)技術(shù)和工裝設(shè)備外，整體水平還很低，其中較為突出的是在汽車裝焊工藝方面自動(dòng)化程度比較低。 （2）汽車焊裝夾具在汽車車身制造中的發(fā)展 汽車車身是汽車的重要組成部分，是整個(gè)汽車零部件的載體，它的重量和制造成本占整車的 40％～60％，它通常是由 300～500 多個(gè)具有復(fù)雜空間曲面的薄板沖壓。通過裝焊、鉚接和機(jī)械聯(lián)接等方法而構(gòu)成一個(gè)完整的車體。其中焊接是最主要的聯(lián)接方法，它直接影響著車身質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。在生產(chǎn)線上有 200 個(gè)左右的裝配工作站進(jìn)行大批量、快節(jié)奏的焊裝生產(chǎn)。焊裝夾具(welding fixture) 就是為保證焊件尺寸，提高裝配效率，防止焊接變形所采用的工藝裝備。汽車焊裝結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中裝配和焊接是兩個(gè)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，完成這兩個(gè)環(huán)節(jié)的工藝過程離不開裝配夾具和焊裝夾具。焊裝夾具的種類繁多，因而提高裝配精度焊接質(zhì)量是車身制造的核心工作。在裝焊過程中，特別是對(duì)于具有基準(zhǔn)孔的部分，應(yīng)使用專用夾具或樣板來確定車身的形狀、尺寸和相互位置，以保證裝配精度。一個(gè)完整的轎車裝夾定位點(diǎn)達(dá) 1700～2500 個(gè)，焊點(diǎn)多達(dá) 3000～4000 個(gè)。其中夾具的定位部分需用車身產(chǎn)品的 CAD 數(shù)模進(jìn)行數(shù)控加工，使沖壓件在裝配時(shí)很好地與夾具定位面相吻合，以利于焊后的車身符合主模型。因此裝焊的質(zhì)量主要取決于沖壓件的精度、夾具精度以及操作的正確與否。 轎車車身裝配的典型特征之一是柔性薄板沖壓件多工位焊裝。沖壓件偏差和焊裝夾具是影響車身尺寸質(zhì)量的主要因素。在焊裝過程中，由于薄板剛性差、易變形，為了保證零部件之間正確的相對(duì)位置和焊接間隙，必須通過焊裝夾具將其固定。為保證白車身裝配尺寸的準(zhǔn)確性，最重要的手段就是正確的工裝定位。汽車焊裝夾具與其他夾具相比，定位單元型面復(fù)雜，精度要求高，設(shè)計(jì)制造難度大。另外，由于汽車零件尺寸大，定位單元無法做成整體結(jié)構(gòu)，一般采用獨(dú)立的定位板，安裝在整體底板上。在夾具使用過程中，如果發(fā)生偏移，磨損等現(xiàn)象，將導(dǎo)致零部件扭曲變形，出現(xiàn)定位偏差，引起焊接間隙的變動(dòng)，最終導(dǎo)致裝配尺寸誤差和構(gòu)件受力狀態(tài)的惡化，直接影響到白車身的質(zhì)量。焊裝夾具的功能是為了實(shí)現(xiàn)車身零件的正確匹配，工程上通常從裝配精度、縮短制造周期和可調(diào)整性等方面來評(píng)價(jià)汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)的好壞。 （3）國內(nèi)外汽車焊裝夾具的發(fā)展現(xiàn)狀 圍繞著提高產(chǎn)品裝配精度這個(gè)主題，國內(nèi)外關(guān)于焊裝夾具設(shè)計(jì)的研究主要集中在工件定位的問題上，即選擇最優(yōu)定位點(diǎn)數(shù)并確定他們的最佳位置，以實(shí)現(xiàn)工件正確的約束定位。另外在此基礎(chǔ)上應(yīng)考慮更多的實(shí)際因素，例如焊接偏差、工具磨損等，作為新的約束條件來進(jìn)行更深一步的研究；焊裝夾具可以按照不同的方式來進(jìn)行分類，按照設(shè)計(jì)內(nèi)容包括硬件和軟件的設(shè)計(jì)，其中硬件包括定位件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置和夾具體。軟件包括安裝調(diào)試手冊(cè)、調(diào)整圖等；如果按照設(shè)計(jì)流程來分，又可以分為概念設(shè)計(jì)階段、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)優(yōu)化設(shè)計(jì)階段。在汽車焊接流水線上，真正用于焊接操作的工作量僅占 30%～40%，而 60%～70%的工作是輔助和裝夾。焊裝夾具的技術(shù)水平往往代表著車身制造工藝水平，在現(xiàn)代制造業(yè)中, 夾具已成為保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)行全面質(zhì)量管理的重要手段, 在新產(chǎn)品的研制過程中, 夾具對(duì)縮短研制周期起著重要作用。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、精密化和柔性化是夾具發(fā)展的主要趨勢, 也是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新?lián)Q代和老產(chǎn)品改造的需要。 目前，在汽車制造業(yè)中，車身制造質(zhì)量最好的是日本，其次是德國和美國，與他們相比，我國在這方面存在著較大差距，而工裝設(shè)計(jì)制造水平不高是其中重要的原因。因此提高工裝設(shè)計(jì)與制造水平特別是焊裝夾具設(shè)計(jì)與制造水平是急需解決的問題。 2.選題目的和意義 汽車焊裝夾具多用于焊接薄板，對(duì)于薄板沖壓件，夾緊力作用點(diǎn)要作用在支承點(diǎn)上，只有對(duì)剛性很好的工件才允許作用在幾個(gè)支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)，以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準(zhǔn)。夾緊力主要用于保持工件裝配的相對(duì)位置，克服工件的彈性變形，使其與定位支承或?qū)щ婋姌O貼合，對(duì)于 1.2mm 厚度以下的鋼板，貼合間隙不大于 0.8mm，每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力一般在 300-750N 范圍內(nèi)；對(duì)于 1.5-2.5mm 之間的沖壓件，貼合間隙不大于 1.5mm,每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力在500-3000N 范圍內(nèi)。因裝夾是在焊裝夾具上完成的，所以夾具在整個(gè)焊接流程中起著重要作用。在焊接過程中，合理的夾具結(jié)構(gòu)，有利于合理安排流水線生產(chǎn)，便于平衡工位時(shí)間，降低非生產(chǎn)用時(shí)。對(duì)具有多種車型的企業(yè)，如能科學(xué)地考慮共用或混合型夾具，還有利于建造混合型流水線，提高生產(chǎn)效率。 汽車焊裝夾具是對(duì)車身沖壓零件進(jìn)行裝配焊接的專用工藝裝置，是汽車制造過程中直接影響產(chǎn)量、質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。合理的設(shè)計(jì)焊裝夾具是保證焊接質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低車身制造成本的根本途徑。汽車焊裝夾具可以保證和提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高裝焊自動(dòng)化程度。因此汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)水平的提高成為一個(gè)提高汽車制造業(yè)水平的有效途徑，受到國內(nèi)外汽車行業(yè)的的廣泛關(guān)注。保證焊件質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，使用安全可靠，制造成本低等這些要求，在夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能的促其實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上這些要求已經(jīng)成為評(píng)定夾具設(shè)計(jì)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)?？偠灾?，汽車裝焊夾具在汽車制造技術(shù)中處著舉足輕重的地位，因此設(shè)計(jì)出合理而先進(jìn)的焊裝夾具對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展有著實(shí)際的意義。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1.設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容 (1)選題的背景、目的及意義；(2)焊裝夾具設(shè)計(jì)方法步驟研究；(3)轎車前門內(nèi)板焊裝工藝分析；(4)焊裝夾具的夾緊位置及定位方式；(5)焊裝夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；(6)CAD繪制夾具圖紙。 2.擬解決的主要問題 (1)焊接工藝的分析； (2)工件定位夾緊方式的確定； (3)夾具單元的布置方案。 三、技術(shù)路線（研究方法） 分析任務(wù)書和設(shè)計(jì)資料 轎車前門內(nèi)板焊裝工藝分析 夾具設(shè)計(jì)的技術(shù)條件 車門的材料 裝配焊接夾具的設(shè)計(jì)要求 焊點(diǎn)布置原則 結(jié)構(gòu)開敞性 裝配焊接夾具的分類 焊接接頭型式 精度合理性 夾具的設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 完成設(shè)計(jì)說明書 定位元件及夾緊元件 基板 旋轉(zhuǎn)及翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 完成裝配圖和零件圖 四、進(jìn)度安排 （1）知識(shí)準(zhǔn)備、調(diào)研、收集資料、完成開題報(bào)告 第1～2周（2.28～3.11） （2）整理資料、提出問題、撰寫設(shè)計(jì)說明書草稿、轎車前門焊裝工藝分析 第3～5周（3.14～4.1） （3）理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題、解決問題，分析焊裝夾具的夾緊位置及定位方式，焊裝夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，CAD繪制夾具裝配草圖等部分設(shè)計(jì)內(nèi)容，中期檢查 第6～8周（4.4～4.22） （4）改進(jìn)完成設(shè)計(jì)，改進(jìn)完成設(shè)計(jì)說明書，指導(dǎo)教師審核，學(xué)生修改 第9～12周(4.25～5.20) （5）評(píng)閱教師評(píng)閱、學(xué)生修改 第13周（5.23～5.27） （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯 第14周（5.30～6.3） （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)修改 第15～16周（6.6～6.17） （8）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周（6.20～6.24） 五、參考文獻(xiàn) [1]楊握銓.汽車裝焊技術(shù)及夾具設(shè)計(jì).北京理工大學(xué)出版社，1996. [18]雷玉成，于治水.焊接成型技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2004. [19]張迪妮.先進(jìn)制造技術(shù)[M]. 北京大學(xué)出版社，2006. [3]王政，劉萍.焊接工裝夾具及變位機(jī)械圖冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [4]黃天澤.黃金陵主編，汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [5]宋曉琳.汽車車身制造工藝學(xué). 北京理工大學(xué)出版社，2006. [6]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第五版，第一卷，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008. [7]聞邦椿主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第五版，第一卷，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010. [8]胡敏.轎車車體裝偏差研究方法綜述[J]. 汽車與配件, 2007, (34) _2 . [9]史豐榮，韓華偉，周維華等.焊裝夾具方案設(shè)計(jì)智能CAD技術(shù)研究 [J] .中國工程機(jī)械學(xué)報(bào)， 2010，08 (2) . [10] 莫澤文，劉俊華，池源等.柔性焊裝夾具的設(shè)計(jì)及制造 [A] . 2008年中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C] .2008 . [12]姚春玲，張俊華.汽車車身焊裝夾具的三維設(shè)計(jì).制造也自動(dòng)化，2009，7（31）. [13]呂毅，周華.汽車焊接拼臺(tái)上的氣路系統(tǒng)設(shè)計(jì)及管路布置淺談 [J].裝備制造技術(shù)，2008，(3) _4. [14]徐杰，雷剛.轎車車門焊點(diǎn)布置優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真分析[A].重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，23（11）. [15]林忠欽.汽車車身制造質(zhì)量控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [16]席升印.基于實(shí)例的車身總拼柔性夾具方案設(shè)計(jì)研究[碩士學(xué)位論文].上海;上海交通大學(xué)，2008. [16]汪文芳.轎車車身尺寸控制與夾具工藝設(shè)計(jì)分析[碩士學(xué)位論文].武漢;武漢理工大學(xué)，2010. [17]佟靜.RPS 理論在車門上的應(yīng)用[碩士學(xué)位論文].吉林;吉林大學(xué)，2003. [2] 王毅，楊建國等.可重構(gòu)新型汽車車身焊接夾具設(shè)計(jì) [J] .機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008，(9) _2. [20]Ceglarek, D., W. Huang, S. Zhou, Y. Ding, R. Kumar, and Y. Zhou., "Time-Based Competition in Multistage Manufacturing: Stream-of-Variation Analysis (SOVA) Methodology—Review." InternationalJournal of Flexible Manufacturing Systems ,2004 ,16: 11～44. 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日