1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。C70側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)組焊工藝及組焊夾具設計第1章 緒論本科畢業(yè)設計（論文）C70側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)組焊工藝及組焊夾具設計 2007 年6月 VI題 目 C70側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)組焊工藝及組焊夾具設計 指導教師評 語 指導教師 (簽章)評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯委員會主任 (簽章) 年 月 日畢業(yè)設計（論文）任務書題 目 C70側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)組焊工藝及組焊夾具設計 1、本設計的目的、意義 工裝夾具的設計是對現(xiàn)場工藝人員的基本要。本設計主要包括對C70側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)在焊接加工中的工藝分析、工藝流程的設計，對C7

2、0側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)進行可靠定位的胎具設計，以及防止焊接變形的夾具設計。通過本次設計，全面認識、了解C70側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)組成；夾具設計的基本設計；機械產(chǎn)品的方案設計、結(jié)構(gòu)設計、設計繪圖等。學會應用設計手冊、工藝手冊等相關資料解決設計中的問題。 2、學生應完成的任務 設計說明書一本：不少于1.5萬字 組裝焊接夾具裝配圖：A0 1張 主要零件圖：A2 4張 外文翻譯：不少于1萬字符 3、論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 11.5 周）第一部分 實習及收集資料 (2周) 第二部分 方案設計、繪制草圖 (2周) 第三部分 方案確定、焊接工藝設計及組裝焊接夾具總體設計 (3周) 第四部分 主要零件設計及繪圖 (3周)

3、 第五部分 論文整理及打印 (0.5周)評閱及答辯 (1周)備 注 參考資料：車輛工程；車輛修造工藝與裝備；機械設計手冊；焊接工藝手冊；機床夾具設計 指導教師： 2007 年 4 月 6 日審 批 人： 年 月 日摘 要C70側(cè)墻是C70承載貨物的主要部件之一，它的質(zhì)量將影響貨車承載能力，提高C70制造質(zhì)量對提高鐵路的貨運能力有著非常重要的作用。由于貨物會對側(cè)墻產(chǎn)生向外的作用力，側(cè)墻的強度和精度成為側(cè)墻制造工作的重點。為了避免側(cè)墻外凸和門縫的泄漏，設計了新的C70側(cè)墻焊接工藝和焊接夾具。 本設計首先介紹了夾具設計的基本原則，其中闡述了組焊夾具在焊接時的重要作用，重點介紹了了定位器和夾緊器的設計

4、要求和設計方法，為后面作設計奠定了基礎。根據(jù)C70側(cè)墻的基本結(jié)構(gòu)對其進行工藝要求分析，了解它在制造和使用時容易出現(xiàn)的問題，其中保證側(cè)門折頁座的距離尤其重要。在此基礎上以保證質(zhì)量為前提、縮短生產(chǎn)時間為目的設計新的側(cè)墻焊接工序?？紤]到工作量大小問題，將側(cè)墻加工工藝劃分為四個工位進行，使工作能順利、快速的進行。根據(jù)工件在焊接時容易出現(xiàn)的變形應力計算每個夾具的夾緊力，在使工件不發(fā)生變形和位移的情況下具有足夠的夾緊效果。根據(jù)前面所計算的夾緊力和工件可能的變形情況來設計夾具，首先確定每個工位的總體定位夾緊方案，再設計各工件的定位夾緊裝置，使側(cè)墻各部件的定位和夾緊更加準確、方便。在設計中對每個工位的定位原理

5、和夾緊原理進行了相關闡述。關鍵詞 敞車側(cè)墻；組焊夾具；定位；夾緊AbstractThe C70s Sidewall is one of the main carrying components, it will affect the quality of vehicles carrying capacity. Improving manufacturing quality plays a very important role to improve railway freight capacity. Because the sidewall bear the force toward outs

6、ide, Intensity and accuracy of sidewall become the focus of the work .To avoiding sidewall eviscerate and leaking of the door, I design the new C70s sidewall welding technology and welding fixture.The design first introduced the basic principles the of fixture design, which set out the important rol

7、e of the welding fixture in the welding, particularly introduce the design requests and design methods of the positioning device and the clamping device and lay the foundation for the following design. According to the basic structure of the C70s sidewall, I analysis its technological requirements,

8、understand its easier to emerging issues when they are in the using and manufacturing. It is particularly important to guarantee the distance of side door leaflet block. On this basis I design new welding processes in order to ensure the quality and shorten production time. Taking into account the w

9、orkload size, sidewall welding processing is divided into four work spaces, so that the work can be a smooth and rapid process. I calculate the clamping force based on the deformation stress of the work piece in the welding, to make work piece having sufficient clamping effect in no deformation and

10、displacement situations. According to the clamping force and the possible deformation I design new fixture, first design the overall work-positioning-clamping program, redesign positioning-clamping device for every work piece, to make the various components of the side wall positioning and clamping

11、more accurate and convenient. Every work places positioning principle and the principle of clamping is expounded. key words Gondola sidewall; Welding fixture; Positioning; Clamping第1章 緒 論1.1夾具設計背景基本成形方法中的焊接成形正在被廣泛的應用，現(xiàn)在有60%的熱加工工藝都采用焊接，因為這種方法加工的工件的力學性能不會發(fā)生改變，而且有的焊接處的強度比母材的強度還高，根本不會存在“受力軟肋”。焊接質(zhì)量的著眼點主要

12、在焊條質(zhì)量和工裝兩個方面。材料學的迅猛發(fā)展，新的焊接材料層出不窮，基本上能滿足現(xiàn)在所有工藝的質(zhì)量要求。而組焊夾具又是提高焊接質(zhì)量和縮短生產(chǎn)周期的重點。現(xiàn)在焊接生產(chǎn)中，焊接時間只占產(chǎn)品全部加工時間的10%30%,其余為備料、裝配及輔助工作時間。節(jié)約這些工序的時間對縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期具有重要意義。因此，在焊接時我們會設計與工件相適應的夾具來定位夾緊工件，以達到縮短生產(chǎn)周期和提高生產(chǎn)質(zhì)量的目的。然而，多年來對組焊夾具的設計和組裝，由于時間、環(huán)境條件的限制，總體設計與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)只能串行不能并行。夾具工藝師對工件的定位、裝夾設計主要依賴經(jīng)驗，定性分析較多，定量分析較少，且計算復雜，同時缺乏必要的優(yōu)化設計，設

13、計的圖紙不夠直觀。在裝夾過程中工人要認真消化圖紙，設計過程前期的潛在問題，在總裝時匯總，達不到預期的效果，甚至造成返工。設計過程中的裝配干涉問題，無法在設計中提前發(fā)現(xiàn)，造成工人的勞動強度增大。已經(jīng)很難適應當今快速、多樣化的制造需求。1.2 夾具的發(fā)展情況 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機

14、床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。它主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1.加強機床夾具的三化工作 為了加速新產(chǎn)品的投產(chǎn)，簡化設計工作，加速工藝裝備的準備工作，以獲得良好的技術經(jīng)濟效果，必須重視機床夾具的標準化，系列化和通用化工作。 2.大力研制推廣實用新型機床夾具 在單件，小批生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中，應推廣使用組合夾具和半組合夾具。在多品種，中小批生產(chǎn)中，應大力推廣使用可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。 3.提高夾具

15、的機械化，自動化水平 近十幾年來，高效，自動化夾具得到了迅速的發(fā)展。主要原因是：一方面是由于數(shù)控機床，組合機床及其它高效自動化機床的出現(xiàn)，要求夾具能適應機床的要求，才能更好的發(fā)揮機床的作用。另一方面，在市場經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和降低工人勞動強度是每個企業(yè)發(fā)展的關鍵，機械化夾具將逐漸解決這方面的問題。全套設計加 197216396或401339828第2章 夾具的設計原則2.1 夾具的分類與組成2.1.1 裝配焊接夾具的分類1.按照所完成的工作，夾具可分為：（1）組裝（及定點焊）用的夾具：這類夾具的主要任務是按產(chǎn)品圖紙和工藝上的要求，將各零件或部件的相互位置準確地固定下來。（2）

16、焊接用的夾具：已點固好的部件放在這類夾具上完成全部焊縫的焊接，使處在各種位置的焊縫都盡可能地調(diào)整到最有利于施焊的位置。（3）組裝焊接夾具：在夾具上能完成整個部件的裝配和焊接工作。2.按工作面在空間的狀態(tài)，夾具可分為：（1）固定式夾具：其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、占地少、穩(wěn)固性大、夾具的磨損較少以及維修方便。缺點是：不能使部件的垂直焊縫處于水平位置。（2）旋轉(zhuǎn)式夾具：可以消除上述缺點，但占地比固定式夾具大、結(jié)構(gòu)較復雜，其價格也較貴，并且需要仔細地維修保養(yǎng)。3.按照組裝部件的重量和尺寸，夾具可分為：（1）重型夾具：重型夾具裝在主流水線上，用來制造車輛的主要部件，如底架、側(cè)墻和車頂?shù)?。?）中型夾具：在中型

17、夾具上的工作量比起重型夾具上要小得多，如組焊客車車頂端部、端墻和貨車車門等。（3）輕型夾具：輕型夾具被廣泛用來制造獨立的小部件，如制動梁、腳蹬、梁、柱等。2.1.2 焊接夾具的組成根據(jù)夾具元件或機構(gòu)所起的作用，可以歸納出夾具一般由以下幾部分組成：1. 定位元件或定位裝置：是確定工件在夾具中準確位置的元件或部件。2. 夾緊元件或夾緊裝置：是夾緊工件，使其在外力的作用下仍能保證其 正確位置的元件。 3. 對刀、引導元件：用于確定、引導刀具和夾具之間相互位置的元件。4. 連接元件：保證夾具和機床相互位置的元件。5. 夾具體：用于連接夾具的各組成部分，使之成為一個整體的基礎件。6. 其他元件及裝置：有

18、些夾具除上述組成部分外，還設置其他輔助元件。2.1.3 焊接夾具的作用1. 減輕下料及裝配時的劃線工作及零部件安裝時的定位工作，有時還可以免去定位焊。2. 制品幾何尺寸一致，減少尺寸偏差，提高制品的精度和互換性。3. 降低對裝配、焊接工人的技術水平要求。4. 減少焊接生產(chǎn)中制品搬運及翻轉(zhuǎn)時間，提高焊接設備的利用率及焊工的勞動力率。5. 裝配焊接夾具能使焊接工件處于最有利的位置，并可采用某些最適當?shù)暮附臃椒?，從而提高了焊接速度和焊接質(zhì)量。6. 減少焊接變形量，可免除或減少焊后工作量。2.2 定位器設計2.2.1 定位的基本原理一個空間的物體，在直角坐標系中有六個自由度，如圖2-1所示，沿x、y、

19、z軸的移動自由度和繞x、y、z軸的轉(zhuǎn)動自由度，要想對工件實現(xiàn)定位就是對這六個自由度的限制。在后面的定位器原理說全部采用這種定位原理。圖2-1 剛體的六個自由度在加工中并不是要把工件的六個自由度全部限制，只需限制影響加工精度的自由度即可，所以定位時可能出現(xiàn)一下幾種定位方式：1. 全定位：指工件的六個自由度全部被夾具限制，工件具有完全準確的位置。 2. 準定位：雖然沒有完全限制工件的六個自由度，但已經(jīng)限制了可能影響加工精度的自由度。 3. 重復定位：工件的某一自由度同時被兩個或兩個以上的支承點限制，這樣可能產(chǎn)生很多不利影響，因該盡量避免重復定位。4. 欠定位：工件在夾具中，根據(jù)加工要求應該限制的自

20、由度未被限制，不能保證加工精度，設計上不允許的。2.2.2 定位方案應滿足的要求1. 定位方式必須根據(jù)工件結(jié)構(gòu)、加工技術要求確定。2. 定位元件設計和布置應保證工件定位穩(wěn)定、并有足夠的剛度。3. 對定位元件的材料和技術條件應有一定的要求，以確保定位精度的穩(wěn)定性和使用的持久性。 4. 定位方案應有可行性分析和論證。2.2.3 定位方法和誤差分析 把工件上的規(guī)定表面(線、點)與夾具上的規(guī)定表面(線、點)相互靠住的這一措施,叫做工件在夾具中的定位。該工件上的這種規(guī)定表面(線、點)稱為定位基準，所以定位基準的選擇也將影響加工精度。本次設計側(cè)墻主要部件都是以平面為定位基準，常用的定位元件有固定支承、調(diào)節(jié)

21、支承、自位支承和輔助支承。這些元件在定位時又有各自的特點，當接觸面較大時，相當于三個支承點，限制三個自由度；窄長的接觸面，相當于兩發(fā)支承點，限制兩個自由度；當接觸面較小時，相當于一個支承點，限制一個自由度。 在采用調(diào)整法加工一批工件時，夾具相對刀具的位置經(jīng)調(diào)定后不再變動。由于基準不重合，一批工件依次在夾具中進行加工時，因工序基準位置變動將使工件的工序尺寸產(chǎn)生變化，以這個尺寸變化范圍即其極限差值稱為定位誤差，用表示。工件以平面作為定位基準時，定位誤差的大小主要取決于工件上定位基準平面的質(zhì)量以及定位表面對于規(guī)定平面的位置尺寸公差。在一般情況下，定位表面往往就是規(guī)定平面，定位件不準確而引起的誤差很小

22、。在實踐工作中很少要計算平面定位時的定位誤差，即認為=0 2.3 夾緊器設計2.3.1 夾緊裝置的要求夾緊是工件在外力作用下保持位置不變的過程，都是由夾緊裝置來完成。這對工件的加工質(zhì)量影響很大，所以夾緊裝置必須滿足以下要求：1.夾緊時不能破壞工件定位已取得的正確位置。2.夾緊力要大小適當，既要保證工件在外力作用下位置不變，又不能使工件產(chǎn)生變形或損傷表面超過允許的范圍。3.夾緊裝置應安全可靠，操作方便省力。4.夾緊裝置的自動化程度和復雜程度應與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件相適應。5.夾緊結(jié)構(gòu)要便于制造、調(diào)整、使用和維護。2.3.2 夾緊力的確定力都有三要素，即方向、大小和作用點，所以確定夾緊力就是要確定它

23、的方向、大小和作用點。 1.夾緊力方向的確定原則（1）夾緊力的方向應有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力方向應垂直于主要定位平面。（2）夾緊力的方向應有利于減小夾緊力。（3）夾緊力的方向應是工件剛性較好的方向。2.夾緊力作用點的選擇原則 （1）夾緊力的作用點應選擇在不破壞工件定位已確定的位置，即應作用在支承上或支承所組成的面積范圍之內(nèi)。 （2）夾緊力的作用點應使夾緊系統(tǒng)的夾緊變形盡量小 （3）夾緊力作用點應盡量靠近加工表面3.夾緊力大小的確定計算夾緊力時，為了簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件的受力情況，找出在加工過程中夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡算出理論夾緊力，最后乘以安全系數(shù)得到實

24、際所需的夾緊力，即： （2-1）式中： 實際所需的夾緊力 由靜力平衡計算出的夾緊力 安全系數(shù)，一般取1.532.4 焊接夾具的其他部件1.焊接工作臺由于焊接工件大都屬于長大工件，焊接時為了保證焊縫的合理布置和工件的平整性，大部分都在平臺上進行。它既是工件定位主基面，又是安裝其他夾緊器、定位器的夾具體。它的主要形狀和尺寸都是依照焊接工件的形狀和尺寸來確定的，并且要滿足生產(chǎn)的剛度要求。 2. 焊件變位機 為了提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)在都采用流水線生產(chǎn)方式，C70側(cè)墻時的變位機是采用鏈條傳動，在焊接時鏈條自動下沉在承托槽中，不與工件接觸，避免工件產(chǎn)生不平，焊接完成需要把工件移動到下一工位時，承托輪使鏈條上升

25、，頂起工件，使工件高于工作平面，傳輸?shù)较乱粋€工位。在設計時要注意傳輸?shù)钠椒€(wěn)性，使工件的中心盡量與傳輸鏈條的受力中心重合。第3章 C70側(cè)墻結(jié)構(gòu)與工藝3.1 C70側(cè)墻的結(jié)構(gòu) 現(xiàn)在C70主要用于裝運煤炭、礦石、建材、機械設備、鋼材及木材等貨物的通用鐵路車輛，除能滿足人工裝卸外，還能適應翻車機等機械化卸車作業(yè)，是現(xiàn)在正在廣泛使用和發(fā)展的一種貨車型號。該車車體為全鋼焊接結(jié)構(gòu)，由底架、側(cè)墻、端墻、車門等部件組成。車體側(cè)墻為板柱式結(jié)構(gòu)，由上側(cè)梁、側(cè)柱、側(cè)板、連鐵、斜撐、側(cè)柱補強板及側(cè)柱內(nèi)補強座等組焊而成（見圖3-1）。主要材料采用屈服強度為450MPa的耐大氣腐蝕鋼Q450NQR1，其化學成分及機械性能

26、見表3-1、表3-2。表3-1 Q450NQR1的化學成分牌號化學成分CSiMnPSCuNiCrQ450NQR10.120.751.500.0250.0080.200.550.120.650.301.25表3-2 Q450NQR1的機械性能牌號屈服強度R el (MPa)抗拉強度R m (MPa)延伸率A ()40沖擊功AKV( J )Q450NQ主要受力部件的形狀尺寸如下：（1）上側(cè)梁：上側(cè)梁在側(cè)墻頂部并貫通整個側(cè)墻。為了上翻車機械卸散粒貨物，要求側(cè)壁的上側(cè)梁具有足夠的強度和剛度，扶手及車門附件等側(cè)壁附屬零件的高度不得超過上側(cè)梁，寬度不得超出立柱之外，以免被翻車機的

27、卡板壓壞。上側(cè)梁在上翻車機械卸貨時受力較大，倘若上側(cè)梁變形過大，就會影響整個側(cè)壁的承載能力，故應適當加強，尤其在側(cè)壁的中央門孔處，上側(cè)梁更需要加強。上側(cè)梁采用(mm)的冷彎矩形鋼管（見表33），采用這樣強大的上側(cè)梁是為了適應使用翻車機卸貨的要求。從而使上側(cè)梁的強度和剛度大大加強。上側(cè)梁在中央側(cè)門孔的部分焊有厚8的鋼板壓制成的槽形門檐，厚12的門孔補墻板和厚8的三角形門孔補墻筋板加強，在上側(cè)梁的外側(cè)焊接吊起下側(cè)門的鉤鏈。(2)側(cè)立柱：全車共12根側(cè)柱（包括側(cè)門柱），每根側(cè)柱高度為2162，側(cè)柱采用8厚冷彎雙曲面帽形鋼（見表33），側(cè)柱應盡量與底架枕梁、大橫梁處在同一車體橫斷面內(nèi)，以提高車體結(jié)構(gòu)的

28、整體承載能力。側(cè)柱根部用6個直徑為20的鉚釘鉚在側(cè)梁腹板上，為提高側(cè)墻與底架的連接強度，在柱下半部焊接有厚10的補強板，其內(nèi)焊接有鑄鋼內(nèi)補強座。立柱在散粒貨物的側(cè)壓力作用下（尤其在高速運行時，垂直和側(cè)向震劇烈的情況下）以及在上翻車機卸貨物時，會出現(xiàn)嚴重的外漲和內(nèi)傾變形，以至影響車輛的正常運行，故在設計側(cè)墻時，不但要使側(cè)立柱本身具有足夠的強度和剛度，還要注意它與底架側(cè)梁及側(cè)柱連鐵的固接強度，側(cè)立柱采用8厚冷彎雙曲面帽形鋼能使側(cè)力柱在受力后保持其截面形狀的穩(wěn)定性。(3)側(cè)柱連鐵：側(cè)柱中央靠內(nèi)側(cè)焊接用的槽鋼制成的側(cè)柱連鐵（見表33），槽口向車內(nèi)，全車共4根，側(cè)柱連鐵的腹板上焊接下側(cè)門折頁座。側(cè)壁結(jié)構(gòu)

29、的設計，為便于制造和檢修，兩根側(cè)力柱之間的距離力求一致，以便側(cè)門能夠通用，兩側(cè)墻各側(cè)柱對立面間距離均相等。(4)側(cè)板、端斜撐：各立柱和側(cè)柱連鐵之間焊接5的上側(cè)板，側(cè)壁的上部焊接的上側(cè)板是壓型鋼板，保證側(cè)壁的承載能力。上側(cè)板全車共12塊，側(cè)板上部與上側(cè)梁內(nèi)緣焊接。每塊上側(cè)板的外表面上焊接有八字形的由制成的兩根斜撐（見表33），以增強側(cè)板的剛度，同時對上側(cè)梁也起到支撐的作用。(5)下側(cè)門為便于人工裝卸散粒和小件貨物，設有六扇上翻式下側(cè)門。下側(cè)門由門板和折頁組成。門板由厚6的鋼板壓成中間凹入及四周帶凹筋的壓形板。折頁由扁鋼制成，其端部卷有圓環(huán)，焊接與門板上，借助圓銷與側(cè)柱連鐵上的折頁連結(jié)，折頁下部伸

30、出板外，關門時插入底架側(cè)梁上的下側(cè)門搭扣座內(nèi)。折頁中部焊接有掛環(huán)，下側(cè)門開啟后，借助上側(cè)梁上的勾梁吊掛起來。表33 C70側(cè)墻各主要部件斷面形狀上側(cè)梁段面（mm）連鐵斷面(mm) 斜撐斷面(mm) 側(cè)柱斷面(mm)3.2 側(cè)墻的焊接工藝3.2.1 側(cè)墻焊接時應該注意的問題 側(cè)墻組成(圖31)與底架組成是采用鉚接連接的。由于側(cè)墻的側(cè)柱、底架的側(cè)梁是采用分別單件鉆孔，而后在組裝時鉸孔來實現(xiàn)鉚釘孔加工的，因此，在側(cè)墻組成中對車體鋼結(jié)構(gòu)組裝有影響的尺寸主要有兩組:即相鄰側(cè)柱間中心距,中、下側(cè)門折頁座的定位尺寸。其中尺寸主要關系到每根側(cè)柱在車體組裝時與底架邊梁鉚釘孔的左右偏移。側(cè)門折頁座，尤其是中門折頁

31、座，如果采用在側(cè)墻組裝工序組焊，則對裝門工序的影響很大，為此，特對以上兩組尺寸，在側(cè)墻生產(chǎn)線設計時是如何保證的，討論如下。1.相鄰側(cè)柱間距的保證 為了保證側(cè)墻各側(cè)柱間距，首先必須考慮側(cè)墻在組焊過程中焊接變形的影響，為此，組裝胎要選擇合適的側(cè)柱組裝間距，即工藝尺寸: （31）式中：產(chǎn)品圖所示側(cè)柱間距名義尺寸； 焊縫收縮量，一般取0.52毫米。 C70側(cè)墻=18452mm為了保證尺寸，除正確地選擇焊接收縮量外，還要提高組裝定位精度。一般對側(cè)柱在組裝中采取定位銷，定位銷位于平臺的邊上，上料的時候，側(cè)柱經(jīng)它而滑上側(cè)墻平面，保證側(cè)柱的工藝尺寸。定位銷可以由電氣系統(tǒng)控制，在該工序焊接完成需要傳輸?shù)较乱还ば?/p>

32、時定位銷下降，不會阻礙工件的傳輸。2.中側(cè)門折頁座定位設計中側(cè)門折頁座的組對，目前各生產(chǎn)廠大致分兩種方法。一種是，將折頁座與中門折頁用銷軸穿好，與側(cè)門組成一起組焊在車體上。另一種方法，是在側(cè)墻組裝時，先將折頁座組焊在側(cè)墻上。這兩種方法各有利弊。前者焊接折頁座比較困難，但調(diào)整門與門框的間隙工作量小。后一種方法，則可以彌補第一種方法的缺陷，使折頁座處在便于施焊的位置;如果能保證折頁座的正確位置(即設計尺寸)，則裝門相當方便，而且提高了互換性，也為將來修車更換中側(cè)門提供了方便條件。本次設計在焊接工藝上采取第二種方法，用組裝胎上的樣板定位來保證中門折頁座的空間尺寸。當側(cè)墻在平臺上定位好了后，根據(jù)平臺上

33、的樣板就可以準確地找到折頁座的位置。下側(cè)門折頁座也可以在側(cè)墻組裝工序組對，只要采用專用樣板定位即可，在此不作贅述。 3.2.2 焊接方法的選擇側(cè)墻都是由型鋼、板材和沖壓件組焊而成的焊接結(jié)構(gòu)，合理的選擇焊接方法對保證側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)的制造質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率及降低成本，都有重要的意義?，F(xiàn)在車輛焊接中主要采用的焊接方法有：手弧焊，電弧焊和數(shù)控龍門焊接機床焊接。手弧焊是車體鋼結(jié)構(gòu)制造中使用最早的一種焊接方法，主要優(yōu)點是焊接靈活，但生產(chǎn)效率不高，已逐漸被其他焊接方法所取代。但在焊接小部件，如中側(cè)門折頁座、下側(cè)門折頁座、吊環(huán)等還是采用手弧焊。電弧焊已越來越廣泛的使用，它是利用氣體作為保護氣體的電弧焊。這種焊接方

34、法具有生產(chǎn)效率高（比焊條電弧焊高13倍），成本低（是埋弧焊和焊條電弧焊的40%50%），焊接質(zhì)量好的特點。在焊接側(cè)墻比較長的焊縫時，采用自動焊接小車，不僅提高焊接效率，而且提高的焊接的質(zhì)量，焊縫均勻。數(shù)控機床焊接主要是針對兩條相互對稱的焊縫采用的焊接方法，它的機器手兩個焊接噴嘴，可以同時焊兩條焊縫，而且都很均勻，能很好的滿足對稱性。在兩個焊槍中間還有一個壓緊器，可以相當于一個夾緊器來用。在側(cè)墻焊接中主要用于側(cè)柱焊接和斜撐焊接。數(shù)控龍門焊專機的特點（1）數(shù)控龍門焊專機主要由雙驅(qū)動龍門架、滑動小車、機頭、焊接電源、數(shù)字控制系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等組成。該設備縱向行走(數(shù)控平車移動)和橫向行走(滑動小車移動

35、)采用2軸聯(lián)動數(shù)控交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，故能對側(cè)墻帽形鋼橫縫、上側(cè)梁縱縫、斜撐縫進行焊接。 （2）焊縫跟蹤。機頭運動軌跡(對準焊縫川要由2軸數(shù)控聯(lián)動控制實現(xiàn)(即xoy平面插補)，機頭可上下升降。同時配置焊縫自動跟蹤系統(tǒng)，以補償加工誤差造成的焊逍偏差。并根據(jù)用戶不同需要配置自動跟蹤系統(tǒng)。（3）數(shù)控系統(tǒng)。人機界面為工控觸摸屏，采用32位R1SC處理器，高可靠的觸摸面板，超強的清晰度和寬的視角，是一個功能強大、操作簡便的屏幕編輯器。主控采用YLC系列，具有小烈化、高速度、高性能，自帶兩軸數(shù)控控制功能，能夠高精度控制x軸、y軸的定位位置和運行方式。伺服驅(qū)動系統(tǒng)，具有高穩(wěn)定性和輸出精度高等特點。數(shù)控系統(tǒng)除控

36、制焊槍運動軌跡外，還可以預置位置和速度、對水冷裝置的起停、焊接電源的引弧焊接收弧等進行自動控制，具有多種檢測控制功能。（4）操作系統(tǒng)。人機界面隨時監(jiān)控x軸y軸的運行方向和數(shù)據(jù)，且可以根據(jù)加工需要改變x軸y軸的定位變量和速度，達到焊接工藝要求的軌跡、長度、方式、速度。系統(tǒng)具有自動、于動、中步功能，單動每操作一次對編入PLC的焊接工序進行中步執(zhí)行;而自動操作是在機頭定位工作完成后，起動命令系統(tǒng)，系統(tǒng)就全部按照設定的運行軌跡和焊接工藝參數(shù)完成全部操作。3.3 側(cè)墻焊接工位劃分 現(xiàn)在很多工廠為了提高生產(chǎn)效率普遍采用流水生產(chǎn)線，這樣可以提高生產(chǎn)效率，對工人的技術要求也比較單一，工人的熟練度就會提高，從而

37、提高產(chǎn)品質(zhì)量。為了使每步工序的生產(chǎn)節(jié)奏差別不大，現(xiàn)在對將側(cè)墻焊接劃分為組裝工位、側(cè)柱焊工位、斜撐焊工位、側(cè)墻反面焊工位。工件組裝工序完工后，由各胎架上的輸送系統(tǒng)傳送工件，并在側(cè)柱焊工位、斜撐焊工位上依次完成側(cè)柱、斜撐、上側(cè)梁與側(cè)墻板縫的焊接。附件焊胎上的工件人工完成附件組焊后，通過側(cè)墻翻轉(zhuǎn)機翻轉(zhuǎn)后實現(xiàn)側(cè)墻反面焊接，最后由天車將工件吊離生產(chǎn)線。 1. 側(cè)墻組裝工位C70側(cè)墻組裝工位（第一工位）主要由側(cè)墻組對胎、側(cè)柱連鐵料架、上側(cè)梁料架等組成，所完成的工作時將上側(cè)梁、上墻板和連鐵組對焊接（見圖32）。組對胎架主要由定位夾緊單元、上下連接單元、可移連鐵定位槽、輸送系統(tǒng)等組成。(1)將側(cè)柱連鐵吊上組裝

38、胎上,并調(diào)整使其靠緊縱向定位塊,然后將側(cè)柱連鐵夾緊。(2)將上側(cè)板吊上組裝胎,并使其靠齊側(cè)柱連外側(cè)翼邊及縱向定位塊,與側(cè)柱連鐵點固。(3)將上側(cè)梁吊至側(cè)墻組裝胎對應位置,使用專用氣缸將定位機構(gòu)伸出,將上側(cè)梁縱向定位,組裝完后定位機構(gòu)縮回到腔體內(nèi)。(4)上側(cè)梁采用自動焊接小車進行焊接。圖32 C70側(cè)墻組焊第一工位工件1上側(cè)梁；2上墻板；3連鐵2. 點焊側(cè)柱工位側(cè)柱焊工位（第二工位）主要由側(cè)柱焊胎架、側(cè)柱料架，下墻板料架組成，所要完成的工作是將下側(cè)門折頁座、下墻板、吊環(huán)和側(cè)柱與第一工位的工件焊接成形（見圖33）。完成側(cè)柱與側(cè)墻板的焊接采用點焊固定，到第三工位在用數(shù)控機床焊接。圖33 C70側(cè)墻組

39、焊第二工位工件1下側(cè)墻板；2吊環(huán)；3下側(cè)門折頁座；4側(cè)柱（1）第一工位焊接后的工件傳輸過來后，停在規(guī)定的位置，按擋鐵的位置放上下側(cè)板，經(jīng)圓柱定位銷把側(cè)柱放上平臺。（2）用上側(cè)梁夾具夾注側(cè)柱的上邊，用側(cè)柱夾具夾住側(cè)柱的下邊緣。點焊下側(cè)墻板和側(cè)柱。（3）根據(jù)樣板定位焊接小部件，吊環(huán)，下側(cè)門折頁座。3. 斜撐組焊工位斜撐焊工位（第三工位）主要由斜撐焊胎架、數(shù)控專用焊接設備（可配備機器人焊接系統(tǒng)或半自動焊系統(tǒng)）、斜撐料架組成，所進行的工作是用數(shù)控機床焊接斜撐和側(cè)柱（圖34）。（1）第二工位傳輸來的工件，停在規(guī)定的位置，用上側(cè)梁夾具夾住上側(cè)梁。 （2）用數(shù)控龍門機床焊接，兩把焊槍同時焊接側(cè)柱的兩條焊縫，

40、并且側(cè)柱上方有壓力器，保證焊縫的緊密性。（3）焊接斜撐與（2）的焊接類似，都是兩條焊縫同時焊接圖34 C70側(cè)墻組焊第三工位工件4. 反面焊工位反面焊工位（第四工位）主要由反面焊胎架、側(cè)柱補強板料架、門孔補強板料架組成，所要完成的工作是焊接側(cè)柱里面的焊縫和焊接個補強板（圖35）。 （1）第三工位完成的工件由吊車和人工配合翻轉(zhuǎn)，夾緊在平臺上后先焊接連鐵和墻板的焊縫。 （2）焊接側(cè)柱部墻板、門孔補強板和門孔補強筋板。 圖35 C70側(cè)墻組焊第四工位工件1側(cè)柱補強板；2門孔補強板；3門孔補強筋板5. 該自動焊接生產(chǎn)線的特點(1)生產(chǎn)線采用組合式、模塊化設計。具有一定范圍的柔性功能，通過各模塊間的組和

41、、調(diào)節(jié)和少量構(gòu)件(如壓頭)的更換，能適應 C64 側(cè)墻、無門側(cè)墻、有小門無中門側(cè)墻、無斜撐側(cè)墻、無側(cè)柱連鐵的側(cè)墻等不同車型的側(cè)墻生產(chǎn)需要。(2) 工件在各個工位均采用拘束焊接方式。即在側(cè)柱上下端、上側(cè)梁端部、連鐵端部均設氣動夾緊機構(gòu)，從而大大減小了焊接變形。采用氣動夾緊，造價較低，清潔無污染。(3)工件輸送平穩(wěn)。各胎位均設有獨立的雙輸送鏈輸送系統(tǒng)，實現(xiàn)工件的自動傳輸。各胎位輸送可實現(xiàn)全線聯(lián)動，同時也可以分胎位單獨操作控制。由輸送鏈導軌承載工件質(zhì)量，故輸送過程平穩(wěn)可靠。(4)工件定位精度高。生產(chǎn)線各胎位設置3個接近開關，實現(xiàn)工件輸送過程中的起動、減速、停止(即初定位)。采用氣動圓錐銷插入側(cè)柱內(nèi)側(cè)

42、面實現(xiàn)工件精確定位。(5)生產(chǎn)線電器控制采用 PLC程序控制系統(tǒng)，設置人機界面觸摸屏通信控制系統(tǒng)，隨時顯示各工位工作狀態(tài)。2個RS232通信接口可實現(xiàn)與外部控制設備的數(shù)據(jù)交換。1 個J45 網(wǎng)絡接口，可與局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、安全控制的遠程集中控制。(6)安全可靠性高。工件輸送及翻轉(zhuǎn)時設置聲光報警。翻轉(zhuǎn)變位機設氣動安全圓錐插銷，所有夾緊氣缸均帶磁控開關，升降平臺設位置開關，實現(xiàn)安全聯(lián)鎖保護。整條生產(chǎn)線設置了短路、斷電、漏電、停電或意外停機等保護裝置(7)數(shù)控自動焊專機技術先進。生產(chǎn)線所配置的帽形鋼數(shù)控龍門式自動焊機、斜撐數(shù)控龍門式自動焊機，采用進口數(shù)控系統(tǒng)，具有示教功能、原

43、軌跡倒退功能、中斷記忘功能，2把焊槍可同時焊接，配置自動跟蹤機頭和快速坐標定位機構(gòu)，故生產(chǎn)線焊接質(zhì)量可靠、焊接效率高。第4章 C70側(cè)墻組焊夾具設計 側(cè)墻的組裝焊接是一個多工位的加工過程，如上章所介紹的，可以將其劃分為四個工位，分別是組裝工位，側(cè)柱焊接工位，斜撐焊接工位和反面焊接工位，側(cè)墻夾具的設計是按照這四個工位不同的生產(chǎn)要求進行的夾具設計。4.1 第一工位夾具設計第一工位所完成的工作就是將上側(cè)梁，墻板，連鐵組對、點固。結(jié)構(gòu)如圖33所示，側(cè)墻夾具的平面布置要根據(jù)焊接時可能產(chǎn)生變形的情況來選擇夾具的裝夾位置。主要是兩塊墻板接觸的地方，容易在焊接時膨脹，時墻板發(fā)生彎曲。主要要保證的尺寸是孔的距離

44、，它的尺寸不能保證就可能導致中側(cè)門配合不緊密。焊上側(cè)梁和上墻板時用焊接小車，減少工作量，同時提高焊縫質(zhì)量。具體情況如4-1圖所示，圖41 側(cè)墻組焊第一工位夾具平面布置圖1上側(cè)梁定位擋鐵；2墻板擋鐵；3墻板夾具；4上側(cè)梁；5墻板；6上側(cè)梁夾具4.1.1 定位方案確定 根據(jù)第一工位的加工順序，是先放上連鐵、墻板，最后放上側(cè)梁。在側(cè)墻焊接中要保證兩側(cè)門柱之間的距離和側(cè)墻與上側(cè)梁的相對位置。因為側(cè)門和側(cè)墻是分別加工后組裝的，側(cè)門的寬度已確定，只有保證兩側(cè)門柱的距離才能保證他們的完整配合。側(cè)墻與上側(cè)梁的相對位置主要是保證側(cè)墻在車體組裝時上側(cè)梁兩端多出的部分的尺寸。 1. 連鐵定位連鐵的定位主要是靠加工臺

45、上的定位槽和定位銷來定位的，定位槽與連鐵的外表面接觸，可以限制連鐵沿x、y、z軸的轉(zhuǎn)動和朝x軸的反向位移、z軸的反向位移，定位釘靠在連鐵的垂直面上，可以限制連鐵朝x軸的正向位移，在y方向上沒有力作用，不會發(fā)生位移，不需要定位。在定位銷安裝在墻板的夾具體上。具體情況如42圖所示 圖42 連鐵的定位示意圖1連鐵；2加工臺與定位槽；3定位釘2. 側(cè)墻的定位側(cè)墻的六個面都是平面，所以主要采用平面定位。底面放在工件平臺上，限制，墻板沿z軸的位移和轉(zhuǎn)動；左邊緣與擋鐵相接觸，限制墻板在x軸的位移；下邊緣與定位釘接觸，限制了墻板沿y軸的位移。擋鐵由于不是受力件，強度可以不用太高，考慮到經(jīng)濟性，材料選用Q235

46、（后面的擋鐵全部選擇Q235，不用再敘述）。擋鐵焊接在平臺上，定位銷安裝在墻板的夾具體上（如圖43），按照定位要求已基本限制了工件加工時可能發(fā)生位移的方向。圖43 墻板定位示意圖1擋鐵；2定位釘；3墻板3.上側(cè)梁的定位上側(cè)梁是采用的冷彎矩形鋼管。上側(cè)梁是用天車吊是工作臺，人工調(diào)整位置的，位置偏移會很大，所以采用三個平面的定位。左邊緣與擋鐵相接觸，限制上側(cè)梁沿x軸的位移；上側(cè)梁的下表面與工作臺相靠，限制了上側(cè)梁沿z軸的位移和沿3個軸的旋轉(zhuǎn)自由度。擋鐵焊接在平臺上，定位銷安裝在上側(cè)梁夾具體上。如44所示。圖44 上側(cè)梁定位示意圖1擋鐵；2定位釘；3上側(cè)梁定位誤差的分析計算：上述的三種工件都是以平面

47、定位為主，這樣定位誤差的大小取決于工件上定位基準平面的質(zhì)量以及定位表面對于規(guī)定的位置尺寸公差。當工件用平面作為定位基準時，通?；鶞屎投ㄎ槐砻娼佑|較好，誤差很小，可以忽略不計，即認為=0。4.1.2 夾緊器設計第一工位在前面定位工序的基礎上進行焊接，相對位置如圖45所示。由于焊縫的位置關系，焊縫2比較容易焊，采用連續(xù)焊。焊縫4在背面采用點固，等到反面焊接時再采用連續(xù)焊。圖45 第一工位側(cè)面焊接示意圖1上側(cè)梁；2焊縫；3墻板；4點固焊縫；5連鐵1.上側(cè)梁夾緊器設計（1）上側(cè)梁夾具所需夾緊力計算 上側(cè)梁在焊接可能發(fā)生以下形式的變形(圖46)，梁的中間向上拱起，夾具的作用力應該是垂直向下作用。夾緊力在

48、這個是后是一個范圍，它應該是大于焊接變形而小于工件的塑性變形力。圖46 上側(cè)梁的變形示意圖1墻板；2上側(cè)梁由靜力平衡得： （41）式中： 夾具的夾緊力（N）； 焊縫截面重心到梁截面中心的距離（mm）； 梁的長度（mm）；焊縫縱向收縮力（N），為系數(shù)（），為角焊縫的焊角（mm）。 表41 的選取 一條焊縫兩條焊縫焊條電弧焊（）（） 這里取=（），=4mm, =13010mm, =67.5mm上側(cè)梁上布置了8個夾具，雖然每兩個夾具的間距不相同，我們可以近似認為他們每個夾具的夾緊力相同，則夾緊力： （42）將上式代入式（21）得實際夾緊力： （43） （2）上側(cè)梁夾具的結(jié)構(gòu)設計根據(jù)焊縫和工件的相對位置，工件可能產(chǎn)生的變形是上側(cè)梁向上彎曲。為了防止上側(cè)梁向上彎曲，所以上側(cè)梁夾具的夾緊力是作用在上側(cè)梁的中央垂直向下的夾緊力，它是氣缸的推力向上傳給夾板，夾板再傳給夾緊器的，夾板與氣缸推桿、夾緊器的連接都適用銷釘連接。由于在第二工位和第三工位上側(cè)梁夾具還要夾緊側(cè)柱，所以得它的夾緊器可以往前面調(diào)，也可以根據(jù)工件表面高度而調(diào)整高度，而且夾緊器與側(cè)柱外表面接觸的地方設計成圓弧面。夾具的具體結(jié)構(gòu)如圖47。圖47