1、數(shù)DIGITA字L化園DO地MAINUG草圖模擬車身裝焊夾具運動的設計方法上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心 管 菁汽車車身裝焊夾具的設計是一門經(jīng)驗性很強的綜合性技術(shù)，在設計時首先要確定生產(chǎn)綱領，熟悉產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，了解變形特點，把握制件及裝配精度，通曉工藝要求。只有做到這些，才能對焊接夾具進行全方位的設計。運用UG軟件對汽車車身裝焊夾具進行設計，符合裝焊夾具設計參數(shù)化、模塊化、智能化的發(fā)展特點。UG軟件的功能很強大，目前裝焊夾具設計中實際能用到的UG功能只是一些基本的簡單操作，還有待不斷地提高和完善。用UG草圖模擬車身裝焊夾具運動的設計就是將UG中的Motion功能提前到在用草圖進行裝焊夾具設計

2、的過程中就能實現(xiàn)，即直觀明了又能在同一個Modeling模塊下完成需要在另一個Motion模塊下完成的功能。只要熟悉并掌握好UG草圖功能特性，就能很好地完成各種各樣不同類型車身裝焊夾具運動的模擬及設計。（1）對車身裝焊夾具的基本要求a.對于沖壓零件裝焊后應具有互換性的車身合件及總成，應使用車身的各配合部位，特別是孔洞的形狀尺寸符合技術(shù)要求。b.能快速準確地進行裝配定位、夾緊，被焊部位要便于操作，松開夾緊機構(gòu)后，焊件能從夾具上方便地卸下，且安全可靠。c.在設計夾具時，要注意夾具上的某些零部件出現(xiàn)導電、絕緣等問題，提高車身的裝焊質(zhì)量。 d.由于車身結(jié)構(gòu)復雜，因此，對所設計的定位件、夾緊件等要充分考

3、慮其加工工藝性及零部件的通用化和標準化，便于更換易損件和恢復原設計精度。e.車身總成的裝焊夾具比較復雜笨重，在制造使用中常需調(diào)整樣架來進行調(diào)整校正。（2）裝焊定位基準的選擇 裝夾工件時，使工件在夾具中占有正確位置所采用的基準，稱為定位基準，定位基準的選擇正確與否將直接影響工件的裝配精度。 （3）定位方法和定位元件 定位方法車身裝焊夾具裝夾的主要對象是沖壓件，由于制作外形復雜且易變形，因此在夾具設計時應考慮用下列部位定位。a.曲面外形c.工件經(jīng)拉延和彎曲成形的臺階d.經(jīng)修邊的窗口和外部邊緣e.裝配用孔和工藝孔b.曲面上經(jīng)過整形的平臺定位元件由于沖壓件外形復雜，裝夾過程中直接與定位元件接觸，這就決

4、定了定位元件形狀比較特殊。通常選用的定位元件如下。a.定位塊：組成駕駛室門洞及前、后風窗均用定位本體上的定位塊定位，定位塊和本體分別設計，避免了整體靠模加工，使定位元件的制造和調(diào)整大為簡單方便。b.定位銷：采用定位銷定位是裝焊夾具中常用的定位方式。駕駛室底板加強梁板材加厚，剛性好，可視為剛性組合件。底板上的懸置孔可以采用兩個圓柱銷定位。c.曲面定位板。d.半圓形塊：圓柱形工件一般用1 車身裝焊夾具的設計要求汽車車身一般由內(nèi)、外覆蓋件和骨架件等組成，覆蓋件厚度為0.81.2 mm，骨架件厚度為1.22.5 mm。車身結(jié)構(gòu)復雜、剛性差、易變形。為了保證其裝焊質(zhì)量，零件在焊接過程中不致錯位，特別是孔

5、洞的尺寸、形狀和相互位置，必須采用適當?shù)难b配夾具予以保證。V形塊定位，但裝焊夾具中的定位元件同時又需導電時，或工件管壁厚度小于0.5D（D為工件直徑）的情況下，為防止工件夾緊變形，常采用半圓形塊定位。半圓形塊的孔，其最小直徑應取工件定位基準軸的最大直徑。（4）工件夾緊裝置車身裝焊時，為了克服工件的彈性變形和其他外力的影響，保證數(shù)DIGITA車身沖壓件的定位基準面與不定位塊緊密貼合，必須借助夾緊機械對工件施以夾緊力。裝焊時，對工件施加外力，使它始終保持既定位置的裝置稱為夾緊器。夾緊器的種類很多，按作用原理分，有杠桿、斜楔、螺旋副、偏心輪等；按外力的來源分，有手動、氣動、液壓式等，這些夾緊機構(gòu)的設

6、計與一般機床夾具設計大同小異，可參考借鑒。 （5）車身總成裝焊夾具 車身總成裝焊夾具按其定位方式分為一次性定位和多次性定位。 a.一次性裝配定位的總裝夾具 一次性裝配定位的總裝夾具是指車身總成的主要裝焊工作在一臺總裝夾具上完成。組成車身的零件、合件、分總成等依次裝到總裝夾具上，進行定位和夾緊，直至車身總成的主要裝焊工作完畢，才從夾具上取下來。這種夾具的特點是車身裝焊時的定位和夾緊只進行一次，容易保證車身裝焊質(zhì)量。根據(jù)車身生產(chǎn)綱領可設置一臺或數(shù)臺同樣的夾具，單臺夾具可采用固定的底板，多臺夾具可配置在車身裝焊生產(chǎn)線上，隨生產(chǎn)線移動，這種隨生產(chǎn)線移動的夾具稱為隨行夾具。隨行夾具制造復雜，成本較高，對

7、每個裝焊臺上的電、水氣路都設計裝有快速插座或接頭，當夾具在線上移動到另一個工位時能方便、迅速地接通。b.多次性裝配定位的總裝夾具 多次性裝配定位的總裝夾具指車身總成的主要裝焊工作是在2臺以上的不同裝焊夾具上完成的。車身每通過一臺總裝夾具就要被定位夾緊1次，主要用于有骨架駕駛室的裝焊，如在第一臺夾具上完成內(nèi)骨架的裝焊，在第二臺夾具上則完成字L化園DO地MAIN外覆蓋件的裝焊，其優(yōu)點是夾具制造簡單、數(shù)量少，不存在水、電、氣的連接問題，若增加定位夾緊次數(shù)，則容易產(chǎn)生裝配誤差。事項利用Curve Construction選項建立曲線時，一定要在活動草圖中建立的曲線才是草圖曲線；不在活動草圖中或沒有建立

8、草圖時利用Curve Construction選項建立的曲線還是一般的曲線對象，不是草圖對象。（3）確定草圖形狀形狀約束（Constraint）的注意事項 a.建立尺寸約束時，要注意各尺寸的邏輯關系，不要有矛盾的約束尺寸，盡量不要過約束，要注意約束沖突時尺寸標注的顏色變化。 b.建立幾何約束時，要小心選擇約束對象，選擇合適的約束類型，避免不必要的和重復的幾何約束。必要時可利用自動約束功能。系統(tǒng)可根據(jù)建立的幾何對象之間的關系自動推測出已定義的幾何約束，不需用戶再手工建立。c.建立鏡像幾何約束時，作為鏡像中心線的曲線將自動轉(zhuǎn)變成參考曲線。d.約束的建立是否合理，與使用經(jīng)驗有關。e.在UG中，草圖不

9、必完全約束即可用作建立實體特征的基礎曲線。f.一般情況下，每選擇一組草圖對象，只能指定一個幾何約束。若對同一組選定的草圖對象同時指定多個幾何約束，則在選擇幾何對象前，要先按【Ctrl】鍵，否則指定一個幾何約束后動態(tài)工具欄即會消失。g.要注意不產(chǎn)生過定位約束。能完全確定草圖位置時，系統(tǒng)可能自動結(jié)束定位過程，這時不能再建立新的定位尺寸約束。（4）其他相關要注意的事項 a.要添加的草圖曲線串必須預2 UG草圖功能的特點和注意事項2.1 參數(shù)化草圖設計草圖（Sketch）是UG建模中建立參數(shù)化模型的一個重要工具。由平面曲線建立的實體或片體，其平面曲線最好都用草圖曲線來定義。一般曲線對象不具有完全的參數(shù)

10、化特性。草圖（Sketch）是由指定平面上的一組平面曲線所組成的一個特征。草圖由草圖平面、草圖坐標系、草圖曲線、草圖約束等組成。 草圖平面是草圖曲線所在的平面，草圖坐標系的XY平面即為草圖平面，草圖坐標系需由用戶在建立草圖時指定。同一模型文件中可包含多個草圖，一個草圖可包含多組草圖曲線。草圖曲線也稱為草圖對象（Sketch Object），是屬于草圖中的曲線。實際上也只有草圖曲線才能用于建立實體模型。2.2 參數(shù)化草圖設計的注意事項 （1）建立草圖的注意事項 a.利用實體表面或基準平面作為草圖平面建立草圖時，要注意草圖坐標系的建立。b.能夠利用實體表面或基準平面作為草圖平面，則要盡量利用，因為

11、建立的草圖與指定的草圖平面之間存在相關性；但利用坐標平面作為草圖平面時，建立的草圖與坐標平面之間沒有相關性。c.新建立的草圖自動成為活動草圖。（2）向草圖中添加曲線的注意數(shù)DIGITA先建立在草圖中，可以是非草圖曲線。b.刪除草圖曲線段并不是從草圖中把這些曲線段刪除掉，而是把原來被引用來建立該實體特征的草圖曲線段不再引用來建立該實體特征，把添加的草圖曲線段引用來建立該實體特征。c.若建立曲線時是按一定的幾何約束關系建立的，則其約束關系不可用（即已經(jīng)存在這種幾何約束關系）；若建立曲線時精確定義了曲線的尺寸，當幾何約束完成后，可能會改變原來定義的尺寸，因此必須定義尺寸約束。字L化園DO地MAINa

12、.定草圖的圓整點。圖2的圓整點為W點，W點的特點是在汽車坐標下的X、Y、Z坐標值均為整數(shù)。取點方法可利用產(chǎn)品截面線上的端點：選擇【Insert】【Datum/Point】【Point】彈出如圖3所示工具欄，單擊Point Constructor，d.將光標移至產(chǎn)品截面線右側(cè)，隨意繪制2條豎直直線EF和GK。在直線GK的兩邊分別繪制其平行豎直線JM和IC，I點和J點及C點和M點等光標自動捕捉到兩點同在一水平線上后方可單擊。用光標捕捉到點I和點J后單擊，生成直線IJ。利用同樣3 用UG草圖模擬汽車裝焊夾具運動的設計過程（1）設計需求產(chǎn)品截面圖為前車架右側(cè)的截面線，此截面線的特點是上部翻邊為20 m

13、m，見圖1。彈出如圖4所示的汽車裝焊夾具需要對此部位進行夾緊定位，夾具在運動過程中不能與上部翻邊發(fā)生干涉，且與上部翻邊至少要有大于20 mm以上的間隙。運用UG草圖對裝焊夾具進行設計，模擬汽車裝焊夾具的運動過程，當滿足裝焊夾具在運動過程中不干涉的條件時，就可確定裝焊夾具的結(jié)構(gòu)并可通過修改部分尺寸來對裝焊夾具的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。 （2）設計過程Point Constructor對話框，對所選取的端點進行圓整后單擊對話框上的OK，即可生成圖4中的圓整點W。b.單擊【Form Feature】工具欄草圖按鈕，圖形工作界面變?yōu)槔L制草圖模式。設置草圖平面為產(chǎn)品截面線所在的平面，單擊完成草圖平面的創(chuàng)建。c.單

14、擊【Sketch Curve】工具欄中的直線按鈕。圖4 Point Constructor對話框圖3 Point工具欄按鈕，數(shù)字化園地DIGITAL DOMAIN的方法繪制直線CM。Highlighted，最后單擊OK即可。e.單擊【Sketch h.單擊【Sketch Curve】工具欄Constraints】工具欄上的中的直線按鈕，用光標點取F點【Convert To/From Reference】及G點后形成直線FG。按鈕，彈出如圖5所示的對話 i.添加尺寸約束：單擊【Sketch框，把光標移至直線EF上，此時直Constraints】工具欄上的自動判斷線EF變?yōu)樯罴t色，單擊變色的直線尺

15、寸約束設置按鈕，為上述繪EF，選中的直線EF變?yōu)榘咨?，然制的直線添加如圖2所示的P73=235后單擊圖5對話框中的OK，直線EFmm、P74=48 mm、P75=35 mm、即成為參考點劃線。P77=70 mm、P78=150 mm、P79=187 mm、P80=40 mm、P81=130 mm、P83=105 mm、P85=65 mm等尺寸約束。j.添加尺寸約束：單擊【Sketch （定長）：該類型定義一直Constraints】工具欄上的【Inferred 線的長度恒定不變。圖5 Convert To/From 對話框ReferenceDimensions】按鈕右邊的小箭頭 （相切）：該類

16、型定義選 f.單擊【Sketch Curve】工 ，彈出如圖7所示的工具欄，單取的兩個對象相切。具欄中的直線按鈕，用光標擊Parallel按鈕，用光標點取F （等長度）：該類型定義點取E點后再在豎直直線EF的右點和G點生成尺寸P85=65 mm。利選取的2條或多條曲線等長。側(cè)隨意單擊一下形成與豎直直線用上述同樣的方法，用光標點取E點 （等半徑）：該類型定義選EF成一角度的直線EF。單擊和F點生成尺寸P62=80 mm；單取的2個或多外圓弧等半徑?！維ketch Constraints】工具欄上的擊Vertical按鈕，用光標點取F點 n.添加尺寸約束：添加圖2所【Constraints】按鈕，

17、把光標和G點生成尺寸P86=0。示尺寸和尺寸。單擊【Sketch 移到直線EF上，單擊已變色的直線 k.單擊【Sketch Curve】工具欄Constraints】工具欄上的【Convert EF，然后再將光標移至直線EF中的【Derived Lines】按鈕，用To/From Reference】按鈕，用上，單擊已變色的直線EF，彈出光標選中直線EF后，彈出如圖8所光標點取尺寸和尺寸，最后點如圖6所示對話框。單擊按鈕。示文本框，輸入15后，單擊就可形擊對話框中的OK。尺寸和尺寸用上述同樣的方法點取直線EF，成直線OQ。利用上述同樣的方法，就變成為參考尺寸。彈出類似圖7的對話框，單擊按鈕。生

18、成直線NP、BR、DS。 （3）運動分析將光標移至P73=235 mm處，圖6 Constraints對話框雙擊此尺寸，在屏幕左上角彈出按圖8 Derived Line文本框鈕。單擊此按鈕，彈出如圖10l.單擊【Sketch Curve】工具欄所示【Sketch Dimension Dialog】圖7 Inferred Dimensions工具欄中的【Arc】按鈕及【Circle】按對話框，在出現(xiàn)的對話框中拖拉數(shù) g.刪除幾何約束：單擊【Sketch 鈕，生成圖2所示R15的兩個圓值棒，便可以全程模擬壓板的動Constraints】工具欄上的【Show/弧及直徑為12 mm，圓心分別為E、作。參見圖11、圖12。Remove Constrains】按鈕，F(xiàn)及G的3個圓。 （4）設計優(yōu)化光標移至直線EF處，單擊此直 m.添加幾何約束，完整約束見 圖2所示的尺寸P62、P73、線出現(xiàn)對話框，對話框中Show 圖9。P79、P80、P81、P83、P85、Constrians列表中有表示直線EF （豎直）：該類型定義直線P86為優(yōu)化尺寸。其中，a.尺寸P80垂直的表述，如Line5 Vertical，用為垂直直線（平行于工作坐標的YC（P83）、P81控制E點的位置，改光標單擊此行后，再點擊Remove 軸）。變尺寸P80（P83）、P81