摘 要

随着社会生活节奏的加快，人们对效率的要求也越来越高。就汽车产业而言，在汽车零部件的生产实践中，工厂往往采用流水线的生产方式，然而由于汽车型号的不断改进，普通的焊接夹具已经越来越难以满足生产的需要，因此焊接夹具的设计与仿真具有重要意义。针对这一问题，本文主要阐述了一种设计方案，用于汽车底板的装焊夹具模块的设计与仿真。确定夹具模块的结构为两套三杆机构串联，然后用UG进行绘图、装配、运动仿真，最后进行应力应变的数值模拟，完成设计。

关键词：焊接夹具；气动杠杆；UG

Abstract

Because the pace of social life has been accelerating, people's requirements are also increasing. In terms of automobile industry, factories often use assembly line to production auto parts.However, due to the continuous improvement of car models, ordinary welding fixture has become difficultly to meet the needs of production, so the design and simulation of welding fixture has great significance.To solve this problem,this paper describes a design for car chassis which can be used to simulation of assembly and design welding fixtures modules.I determine the structure of fixtures module for the two sets of three bodies in series, then i will plot, assembly, motion simulation, numerical simulation of stress and strain finally on UG and complete the design.

Key words: ;Welding fixture ;Pneumatic lever ;UG

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 焊接工装定义和作用 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3.对焊接工装夹具的设计要求 2

1.4 焊接工装的特点 3

第2章 夹具设计方案 4

2.1 夹具设计的一般流程 4

2.2 夹具设计方案的确定 5

第3章 气动杠杆夹紧机构的设计 7

3.1 气缸的设计 7

3.1.1 气压传动装置简介 7

3.1.2 气缸简介 7

3.1.3 气缸的选择标准 9

3.1.4 气缸型号的最终确定 10

3.2 上一级三杆机构的设计 11

3.2.1夹紧杆的结构设计 11

3.2.2上一级连接板的设计 11

3.2.3 上一级气缸和活塞杆的设计 12

3.3 下一级三杆机构的设计 13

3.3.1底部过渡板的设计 13

3.3.2下一级活塞杆和气缸的设计 14

3.4 其他部件的设计 14

3.4.1底座的设计 14

3.4.2 中间过渡板的设计 15

3.4.3 小部件的设计 16

第4章 装配与运动仿真 17

4.1 气动夹具的装配 17

4.2 气动夹具的运动仿真 18

4.2.1 下一级夹紧上一级运动 18

4.2.2 上一级夹紧下一级运动 19

4.2.3 两级同时运动 19

第5章 校核 21

5.1销钉的校核 21

5.1.1销钉手动校核 21

5.1.2 销钉有限元分析 21

5.2 其他部件校核 21

第6章 结论 22

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 焊接工装定义和作用

在机械加工、检验、装配和焊接等一些工艺过程中，人们使用着的大量的工艺装备，简称工装^[1]。大部分的焊接工装是为满足某种焊接组合件的装配，并且满足焊接工艺而专门设计的，它属于非标准件，往往都需要各制造商根据使用者的所需要制造的产品结构特点、生产条件以及实际需要自行设计制造。焊接工装设计是人们在生产准备工作中的重要内容之一，同时也是焊接生产工艺设计时需要主要完成的任务之一，对于汽车、轮船、飞机等制造业，没有焊接工装就没有产品。焊接工装用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产效率。其中夹具是主要的焊接工装设备。夹具是指在机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。特别是在汽车领域内，夹具的使用更为广泛。

1.2 国内外发展现状

汽车作为20世纪最显著的人文标志之一，己成为人类社会科技与文明进步的一个象征。中国汽车工业经历了从无到有、从小到大，从货车时代到轿车时代，从“公车”到“私车”的发展过程，其创建、成长的每一步都成为中国制造业发展与开拓的见证。而作为汽车生产四大工艺之一的车身焊装生产线，也经历了一个从低端到高端，从手动到自动的发展过程。为了赶上国际水平，在提高产量的同时，要求努力提高汽车制造质量，因此对焊装夹具也提出了新的要求，以满足更快的新品开发速度。在研发新车型的过程中，需要一种柔性化、模块化的三维组合工装替代传统的专用工装，可以大量缩短设计、制造时间，并可以反复使用，节约研制成本。同时，在专用车辆，工程车辆和大客车的生产中，由于批量小、客户要求不同，使用柔性化工装制造也是非常实用和经济的方法。目前，国内的焊装夹具主要分为两大类：一种是一体式夹紧器；另一类是拉杆式气缸驱动夹紧机构。其中一体式夹紧器具有优越的技术性能，因此被越来越多的汽车制造企业所使用。而在国外，使用较多的是三维柔性组合焊接夹具，比如德国西格芒公司生产的三维组合焊接工作台^[2]。这种工作台有D28和D16两个系列。在高精度的台面上，每隔100mm均布D28的圆孔或每隔50mm均布D16的圆孔，这些孔可用于拼接各种功能的定位模块和夹具。各种功能模块除台面外，还有定位块，直角块，立柱，任意角度调整，V形块，销栓，各类快速夹具，间隙调整片及各种辅助模块。模块的设计构思巧妙，可以进行各种组合和反复应用。有了这种组合焊接工作台，对于不断重复设计工装的用户来说，就可大大节约重复投资耗费在工装上的设计制作时间和资金。用户可根据需要快速拼接出不同要求的工装，就像儿童玩拼装式玩具一样。这种三维柔性工装可用于汽车制造行业，工程机械行业，钢结构生产行业，扳金加工行业，自行车（摩托车）制造行业，与焊接机器人或专用焊机配套等等。

1.3. 对焊接工装夹具的设计要求