基于cad的車身定位銷干涉分析

0車載焊接精度的要求隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車已經(jīng)進(jìn)入成千上萬(wàn)的家庭。人們的眼睛越來(lái)越明亮，人們對(duì)汽車的外觀和乘坐舒適度的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。由于車身焊接精度直接影響著整車的外觀質(zhì)量及零件的裝配性能,因而車身焊接精度成為評(píng)定汽車產(chǎn)品品質(zhì)的一個(gè)重要因素。汽車白車身焊接精度主要靠夾具進(jìn)行保證,在試制階段使用的試制焊裝夾具為適應(yīng)試制階段車身精度的需要,同時(shí)為降低成本,在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)減少夾具數(shù)量,增加夾具復(fù)雜性,故很多制件需要用翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位,因而對(duì)夾具的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。如果設(shè)計(jì)不合理會(huì)造成帶定位銷的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在開閉時(shí),定位銷與鈑金件發(fā)生干涉的現(xiàn)象,如圖1所示。1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸在CAD中對(duì)工裝翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的定位銷進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡模擬。如圖2所示(位置1、2、3分別代表在不同位置的旋轉(zhuǎn)軸)。當(dāng)快卡的旋轉(zhuǎn)軸到定位銷的距離一定時(shí),快卡的旋轉(zhuǎn)軸與圖3中定位銷A—A截面的延伸面越接近時(shí),產(chǎn)生干涉的可能性越小。通過(guò)在CAD中對(duì)定位銷與鈑金件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行模擬,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生干涉的臨界點(diǎn)為下面兩種情況(如圖4所示):①定位銷的F點(diǎn)與鈑金件的E點(diǎn)產(chǎn)生干涉;②定位銷的B點(diǎn)與鈑金件的C點(diǎn)產(chǎn)生干涉。2旋轉(zhuǎn)軸到定位銷的干涉將快卡旋轉(zhuǎn)軸與定位銷的A—A截面延伸面重合,通過(guò)改變快卡旋轉(zhuǎn)軸到定位銷的距離,發(fā)現(xiàn)當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸到定位銷中心線的距離小到一定程度后,會(huì)發(fā)生第①種干涉情況,即定位銷的F點(diǎn)與鈑金件的E點(diǎn)干涉,當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸到定位銷中心線的距離越大時(shí),干涉的可能性越小。當(dāng)F點(diǎn)與E點(diǎn)產(chǎn)生臨界干涉條件時(shí),確定定位銷中心線與旋轉(zhuǎn)軸的最小距離(最小轉(zhuǎn)動(dòng)半徑):連接E、F兩點(diǎn),做EF連接線的中垂線HI,與定位銷A-A截面交于一點(diǎn)H,以交點(diǎn)為圓心,做通過(guò)E、F兩點(diǎn)的圓,圖4所示。該圓的半徑與定位銷的半徑相加,即為定位銷的最小轉(zhuǎn)動(dòng)半徑。定位銷最小轉(zhuǎn)動(dòng)半徑=HF+定位銷半徑r=40.025+4.95=44.975mm通過(guò)以上方法可以得出,當(dāng)定位銷為BZX-10-5、BZX-10-6時(shí)定位銷的最小轉(zhuǎn)動(dòng)半徑如表1所示:由于帶有定位的壓緊結(jié)構(gòu),其旋轉(zhuǎn)軸到定位銷中心線的距離均在200mm以上,遠(yuǎn)大于表1中得出的最小轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的要求。故當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)在定位銷A-A截面的延伸面上時(shí),定位銷與鈑金件之間不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,因此干涉的發(fā)生只能是第②種“定位銷的B點(diǎn)與鈑金件的C點(diǎn)產(chǎn)生干涉”?，F(xiàn)假設(shè)旋轉(zhuǎn)軸到定位銷中心線的距離為d(圖5所示),在產(chǎn)生臨界干涉的情況下,確定旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于定位銷A-A截面上下偏移量(以定位銷為BZX-10-4為例)。①旋轉(zhuǎn)軸向上偏移,如圖5,可以看出圖6中的A點(diǎn)是產(chǎn)生干涉的臨界點(diǎn)。連結(jié)AB,做AB連接線的中垂線,定位銷運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心在AB連線的中垂線上。將定位銷的中心線偏移d,與AB連接線的中垂線相交于一點(diǎn)N,該點(diǎn)即為定位銷運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心。計(jì)算定位銷旋轉(zhuǎn)軸的上偏移量NK:(LA=0.05mm,LB為定位銷的定位長(zhǎng)度4mm,M為AB的中點(diǎn),設(shè)定位銷半徑為r,α為旋轉(zhuǎn)軸上偏時(shí)NM與MK的角度)②旋轉(zhuǎn)軸向下偏移,如圖7,可以看出圖8中的C點(diǎn)是產(chǎn)生干涉的臨界點(diǎn)。連結(jié)CD,做CD連接線的中垂線,定位銷運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心在CD連線的中垂線上。將定位銷的中心線偏移d,與CD連接線的中垂線相交于一點(diǎn)H,該點(diǎn)即為定位銷運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心。計(jì)算定位銷旋轉(zhuǎn)軸的下偏移量HI:(CE=0.05mm,ED為定位銷的定位長(zhǎng)度4mm,F為CD的中點(diǎn),設(shè)定位銷半徑為r,β為旋轉(zhuǎn)軸下偏時(shí)HF與IF的角度)由于LA=CE,LB=ED,所以tanα=tanβ,因此α=β,設(shè)定位銷的定位長(zhǎng)度為L(zhǎng),鈑金件上定位孔的半徑為R,定位銷的定位半徑為r。即當(dāng)定位銷的定位長(zhǎng)度一定時(shí),根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸到定位銷中心線的距離不同,定位銷的旋轉(zhuǎn)中心偏移位置的連線形成一條直線,這條直線與定位銷的A-A截面的延伸面存在一定的角度(偏移角),該角度只與鈑金件與定位銷之間的單邊間隙和定位銷的定位長(zhǎng)度有關(guān),且旋轉(zhuǎn)軸上偏所形成的角度(上偏角)和旋轉(zhuǎn)軸下偏所形成的角度(下偏角)相等。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸的圓心在上偏角與下偏角之間時(shí),不會(huì)產(chǎn)生干涉,圖9中陰影部分所示。③通過(guò)以上計(jì)算得出影響翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中定位銷與鈑金件干涉的原因。由于各汽車廠在設(shè)計(jì)夾具時(shí),夾具定位銷與鈑金件定位孔之間的間隙均為定值,故翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中影響定位銷與鈑金件干涉的原因?yàn)槎ㄎ讳N的定位長(zhǎng)度。偏移角與定位銷的定位長(zhǎng)度存在如下關(guān)系:定位銷的定位長(zhǎng)度越長(zhǎng),偏移角越小,越容易產(chǎn)生干涉;定位銷的定位長(zhǎng)度越短,偏移角越大,越不容易產(chǎn)生干涉。其中,R為鈑金件上定位孔的半徑,r為定位銷的定位半徑,L為定位銷的定位長(zhǎng)度。3夾具設(shè)計(jì)理論與計(jì)算通過(guò)CAD模擬和幾何計(jì)