汽車電池焊接夾具動力部分設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u194991.1夾緊器的選型 1257511.2一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)——擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 2127151.3氣動加緊機(jī)構(gòu)及氣缸的選取 3171111.4氣路原理圖的設(shè)計 41.1夾緊器的選型手動夾緊器——四連桿機(jī)構(gòu)手動四連桿機(jī)構(gòu)，如圖3-1(a)所示是利用四連桿機(jī)構(gòu)自鎖的原理來實現(xiàn)對工件的夾緊，如圖3-1(b)所示為四連桿松開狀態(tài)，通常由一限位擋塊來限制AB繞A點(diǎn)向下繼續(xù)運(yùn)動下去，此時機(jī)構(gòu)打開角度最大。當(dāng)推動手柄AB直至四連桿運(yùn)動到如圖3-1(c)的狀態(tài)，即AB運(yùn)動至垂直位置，由壓桿CD的結(jié)構(gòu)形式將限制AB的運(yùn)動，此時壓桿CD將工件壓緊，此時夾緊力最大，且機(jī)構(gòu)處于自鎖狀態(tài)，只有對手柄施加外力產(chǎn)生力矩，才能破壞機(jī)構(gòu)自鎖，使夾緊件松開[7]。圖3-1四連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及其機(jī)構(gòu)簡圖1.2一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)——擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)是最簡單、最常用的車身焊裝夾具運(yùn)動機(jī)構(gòu)，如圖3-2所示。夾緊氣缸活塞桿的直線運(yùn)動推動壓轉(zhuǎn)臂繞A點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時氣缸繞連接板上的旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)B點(diǎn)轉(zhuǎn)動，其運(yùn)動機(jī)構(gòu)可以簡化為一擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。AC1B是氣缸壓緊狀態(tài)即活塞桿伸出時的狀態(tài)，AC2B是氣缸打開狀態(tài)即活塞桿縮回時的狀態(tài)。當(dāng)氣缸縮回時，BC2沿活塞桿方向的距離為定值97，則圖3-2一節(jié)旋轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)及其機(jī)構(gòu)簡圖BC2==101.12為固定值。BC1取決于氣缸的行程S，假設(shè)氣缸的工作行程為S，由于氣缸壓緊時需預(yù)留5mm的行程來保證氣缸的輸出力，則BC1=。由于壓轉(zhuǎn)臂繞A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，所以AC1=AC2，∠C1AC2為壓轉(zhuǎn)臂的打開角度。假定∠C1AC2=θ，A、B之間的水平、垂直間距為X、Y，則AC2=AC2=θ=π-arctan-arctan-arccosθ=π-arctan-arctan-arccos它是焊裝夾具設(shè)計中要確定的一個關(guān)鍵變量，決定了氣缸行程的選擇。它的值必須保證夾具處于打開狀態(tài)時，焊接件上、下料有足夠的運(yùn)動空間。夾具設(shè)計過程中，選擇合適的A點(diǎn)位置及氣缸行程，保證夾具合理的打開角度。各點(diǎn)位置的優(yōu)化選擇已有一些優(yōu)化的計算機(jī)輔助設(shè)計，能有效地減少設(shè)計中的反復(fù)調(diào)整過程，大大提高效率[8]。1.3氣動加緊機(jī)構(gòu)及氣缸的選取本設(shè)計電池支架要焊接夾具采用氣動夾緊機(jī)構(gòu)，需選擇合適的氣缸類型、缸徑等。氣動夾緊是利用工業(yè)壓縮空氣為動力來夾緊工件，其夾緊力大小為：由杠桿平衡原理有：（1.1）(1.2)式中T-夾緊力，NP-實際使用氣缸壓力，MpaF-氣缸作用力，ND-氣缸缸徑，mm圖3-3本設(shè)計氣缸示意圖夾具設(shè)計中，一旦選定氣缸，的比值就決定壓塊的夾緊力。一般應(yīng)保證定位型面對電池支架主體的壓力在500N左右，現(xiàn)場壓縮空氣壓力：0.4~0.6MPa，一般保證在0.5MPa以上。對單桿雙作用氣缸，其理論輸出力(即氣缸壓緊力)FOUT=，氣缸縮回拉力，其中D代表缸徑大小，R代表桿徑大小，P代表實際使用壓力。以63缸徑氣缸為例，使用壓力為0.5MPa時，為保證對工件500N的壓力，的值應(yīng)小于3，實際中這個比值在2~3之間。當(dāng)選定氣缸，確定氣動夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式后，設(shè)計其它各個自制件，選擇符合功能要求外購件、標(biāo)準(zhǔn)件、國標(biāo)件等，完成各單元的設(shè)計和優(yōu)化。各組件在設(shè)計中必須裝配在一起，并能進(jìn)行運(yùn)動仿真，這樣才能發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)在靜態(tài)、動態(tài)狀態(tài)下的存在問題。1.4氣路原理圖的設(shè)計氣路原理圖的設(shè)計的主要依據(jù)是焊接工藝方案。根據(jù)工藝方案中定下的拼臺上需要焊接的零件，焊接先后次序及焊點(diǎn)位置等來設(shè)計氣路。氣路原理圖在設(shè)計上必須實現(xiàn)夾具的定位夾緊，能滿足拼臺焊接的需求。安全性也是氣路原理圖設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，有頂升機(jī)構(gòu)的拼臺必須設(shè)計有效的安全回路，保證在所有的夾緊氣缸都打開，所有的活動銷都縮回后，頂升機(jī)構(gòu)才能頂起舉升零件。氣路原理圖設(shè)計有如下幾個步驟：（1）確定回路組數(shù)：根據(jù)產(chǎn)品的焊接要求及焊接次序等條件，確定拼臺上需要分開控制的氣路總數(shù)，也就是回路氣管的組數(shù)。回路組數(shù)越少越好，這樣操作簡單，容易控制。（2）確定控制閥：每組回路氣管由一個控制閥控制，控制閥的類型根據(jù)產(chǎn)品焊接及其定位要求來確定。一般控制閥均采用三位四通手動閥，也有特殊情況下（小的散件焊接，需單獨(dú)控制，回路中氣缸數(shù)少的情況），采用小型控制閥控制，如二位五通手拉閥。（3）確定管路類型：根據(jù)用戶要求和拼臺上設(shè)計的夾具布置情況，確定所用氣管類型。主要有硬管和軟管兩種類型。硬管類型除了氣缸與各回路連接的分氣路所用到的是進(jìn)口軟管外，其余的管路均為硬管；軟管類型所用到的氣管均是進(jìn)口或國產(chǎn)的軟管。（4）設(shè)計安全回路：拼臺上有頂升機(jī)構(gòu)或者夾具的操作順序影響到安全的，必須設(shè)計安全回路，確保工人