汽車焊接夾具的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)研究
0 引言
焊接夾具的設(shè)計(jì)是機(jī)械制造過(guò)程中的一個(gè)重要組成部分，也是生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。汽車焊接零部件產(chǎn)品具有產(chǎn)品更新快、設(shè)計(jì)周期短的行業(yè)特點(diǎn)，因此建立焊接夾具的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)能夠有效地縮短夾具設(shè)計(jì)周期。
1 汽車焊接夾具標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)研究進(jìn)展
汽車焊接夾具的設(shè)計(jì)水平制約了汽車零部件的產(chǎn)品質(zhì)量，據(jù)美國(guó)汽車工業(yè)的統(tǒng)計(jì)表明，七成以上的汽車制造誤差來(lái)源于焊接夾具的設(shè)計(jì)缺陷。邢志、肖國(guó)強(qiáng)四對(duì)汽車焊接夾具設(shè)計(jì)中的已有研究方法進(jìn)行了總結(jié)概述，并闡述了夾具設(shè)計(jì)對(duì)車身尺寸精度提高的重要性。張莉彥、邵晨等四通過(guò)相似度計(jì)算，對(duì)汽車焊接生產(chǎn)線的夾具設(shè)備建立了夾具設(shè)計(jì)庫(kù)。
2 汽車焊接夾具標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 建立汽車焊接夾具類似零部件的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)
盡管各類型的汽車焊接夾具間結(jié)構(gòu)、尺寸等類型差異較大，但仍可按照不同的方式進(jìn)行歸類整理，并對(duì)同類型的夾具零部件進(jìn)行尺寸的參數(shù)化分類。通過(guò)建立夾具類似零部件的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)，方便用戶在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中的選取和調(diào)用。使用過(guò)程中，先選取所需的夾具類型主參數(shù)，再對(duì)該類型的夾具尺寸參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直至滿足夾具設(shè)計(jì)中所需的要求。對(duì)汽車焊接夾具設(shè)計(jì)中的常用元器件進(jìn)行歸類，大致分為：標(biāo)準(zhǔn)元件、常用機(jī)構(gòu)、外購(gòu)件等。
1)標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)建立。例如某型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)件含有四個(gè)參數(shù)：長(zhǎng)度L，寬度B，厚度T，孔徑D。夾具設(shè)計(jì)選用該類型標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，只需對(duì)上述四個(gè)參數(shù)進(jìn)行賦值，即可尋找到數(shù)據(jù)庫(kù)中唯一對(duì)應(yīng)上述參數(shù)的該類型標(biāo)準(zhǔn)件。如果參數(shù)賦值過(guò)程中，所需要參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)件不存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)提示出可供選擇參數(shù)，從而避免參數(shù)賦值過(guò)程的隨意性操作；2)常用機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)建立。常用機(jī)構(gòu)是指汽車焊接夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中使用頻率較高、功能較為統(tǒng)一的機(jī)構(gòu)，如頂升機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。汽車零部件焊接生產(chǎn)線上，機(jī)構(gòu)的數(shù)量大、種類多，但仍可將這一類的常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行歸類整理，建立常用機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)，從而縮短焊接夾具設(shè)計(jì)的周期；3)外購(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)建立。常見(jiàn)的外購(gòu)件包括氣缸、導(dǎo)軌、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件而言，夾具設(shè)計(jì)中外購(gòu)件的選取余地不大。對(duì)外購(gòu)件建立標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)后，只需對(duì)關(guān)鍵的使用參數(shù)進(jìn)行賦值，在滿足夾具設(shè)計(jì)要求的情況下，無(wú)需關(guān)注外購(gòu)件的細(xì)節(jié)部分參數(shù)。以氣缸為例，在滿足重量、運(yùn)動(dòng)軌跡、不干涉的要求下，無(wú)需關(guān)注于氣缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、局部尺寸等次要的參數(shù)。基于參數(shù)化的汽車焊接夾具標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)建立后，只需對(duì)零部件的可供選擇參數(shù)進(jìn)行賦值，即可對(duì)應(yīng)唯一零部件供設(shè)計(jì)使用。該標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)的流程圖如圖1所示。
2.2 汽車焊接夾具的工藝設(shè)計(jì)
汽車焊接夾具工藝設(shè)計(jì)對(duì)汽車焊接部件的質(zhì)量要求至關(guān)重要，尤其是工藝卡片對(duì)產(chǎn)出的工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、裝配調(diào)試具有指導(dǎo)性作用。
汽車焊接夾具工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容包括生產(chǎn)節(jié)拍的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的制定，生產(chǎn)節(jié)拍的計(jì)算可按照式(1)計(jì)算，
圖1 式（1）
式中，k，為工時(shí)利用率；也為設(shè)備利用率。
圖2 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)的流程圖
2.3 汽車焊接夾具的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析
機(jī)構(gòu)中一定數(shù)量的運(yùn)動(dòng)副連接從而能夠產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。焊接夾具設(shè)計(jì)中最常用的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)屬于一類四連桿機(jī)構(gòu)，其主要形式分為三類：1)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，圖2(a)中氣缸的活塞桿推動(dòng)壓板轉(zhuǎn)動(dòng)從而對(duì)工件進(jìn)行夾緊；2)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，圖2(b)中連桿繞支點(diǎn)做曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，壓板繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，且氣缸導(dǎo)桿做直線運(yùn)動(dòng)，于是壓板的運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線；3)自鎖機(jī)構(gòu)，圖2(c)中機(jī)構(gòu)的鎖緊狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件的夾緊。
圖3 汽車焊接夾具的常用運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
3 結(jié)論
本文對(duì)汽車焊接夾具標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行討論，建立了類似零部件的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)汽車焊接夾具設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了原理分析。工程實(shí)踐表明，焊機(jī)夾具標(biāo)準(zhǔn)化庫(kù)的使用能夠有效縮短夾具設(shè)計(jì)周期，從而滿足汽車零部件制造業(yè)產(chǎn)品更新快速的行業(yè)特點(diǎn)，顯著提升經(jīng)濟(jì)效益。
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