毕业设计论文夹具设计.doc

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烟台大学毕业论文（设计）

绪论

汽车自19世纪末诞生至今100余年期间，汽车工业从无到有，以惊人的速度发展，写下了人类近代文明的重要篇章。

汽车是数量最多、最普及、活动范围最广泛、运输量最大的现代化交通工具。

可以断言，没有哪种机械产品像汽车那样对社会产生如此广泛而深远的影响。

汽车是重要的交通运输工具，是科学技术发展水平的标志。

汽车工业在世界制造业的进步中起着重要的作用，在一些发达国家，汽车工业产值占国民经济总产值的8%，占机械工业产值的30%，其实力足以左右整个国民经济的动向。

可以断言，没有哪个国民经济部门完全与汽车无关。

汽车工业的发展无疑会促使各行各业的繁荣兴旺，带动整个国民经济的发展。

因此，世界各个地方发达国家几乎无一例外地把汽车工业作为国民经济的支柱产业。

汽车生产制造水平直接体现国家汽车工业发展程度。

而汽车工业对实现国家工业现代化起着极为重要的作用，是国民经济中的支柱性产业，它能带动和促进其它工业和事业的发展。

它是显示一个国家工业发展水平的重要标志。

经过这一百年，汽车发展的速度是如此惊人！

进入21世纪汽车的发展趋势是系列化、模块化、轻量化、小型化、电子化（自动化、智能化）及个性化。

改革开放以来，我国的汽车工业得到较快的发展，产量品种型号日益增多。

但由于我国的汽车工业起步较晚，集团化程度不高，其产量质量与发达国家相比还存在着较大的差距。

因此面临国际汽车发展的机遇和压力，随着我国国民经济的快速发展，国民收入水平的不断提高，使市场成为汽车工业发展的真正动力。

在市场的激烈竞争中和诸多汽车环保法的不断严格规范下，企业逐渐重视产品开发的力度，加快了新产品推出的步伐，整车及零部件水平明显提高。

20世纪末，世界汽车工业发生了剧烈的兼并和重组，21世纪初，中国加入WTO。

因此，中国汽车工业必然面向国际市场，与整个世界汽车工业做严峻的竞争，寻找自身的发展空间。

   综合考虑我国加入世界贸易组织和世界汽车产业发展的现状及趋势以及我国汽车产业现状，未来我国汽车产业的发展趋势主要有如下几点：

（1）联合兼并重组进程加速

（2）积极参与全球化进程

   （3）模块化生产和系统化供货将成为发展潮流

   （4）低污染、节能汽车是一个发展方向

   （5）轿车将逐步进入家庭

因此中国汽车工业必须面向国际市场，与整个世界汽车工业作严峻的横向比较，寻找自身的发展空间，确定新的坐标系和创立新的发展战略。

开放的中国汽车市场将成为国际汽车工业的竞技场，中国的汽车工业面临着与世界汽车诸强竞争求生存的挑战。

第1章汽车车身焊装概述

1.1汽车车身焊接基础

1.1.1车身焊接原理

焊接是两个或两个以上的金属零件之间不可拆卸的联接方法之一，其实质是利用局部加热或加压的办法，使被连接处的金属熔化，促成两金属的原子相互渗合并接近到0.3~0.5nm的金属晶格距离，完全依靠原子间的结合力把两个分离的金属构件连接起来。

在焊接过程中，一般都是把局部加热到熔化温度以上然后冷却结晶凝固，它经历加热→熔化→金属冶金反应→结晶→固态相变→形成接头等几个过程，又是一个复杂的冶金反应、材料热处理及变形应力的产生过程。

影响焊接应力与变形的因素，主要是两个方面：

第一是焊缝附近不均匀加热的范围和程度，也是产生热变形的范围和程度。

第二是焊件本身的刚度以及受到周围边界约束的焊接，即阻止焊缝及其附近加热所产生热变形的程度。

这两方面作用的结果决定了焊缝附近塑性变形区的大小和分布，也决定了残余应力与残余变形的大小。

人们可以从设计和工艺两方面来采取减小焊接应力与变形的措施。

人们可以采取的设计措施有：

①尽可能减少焊缝的数量，避免不必要的焊缝；

②选择合理的焊缝尺寸和形状；

③合理选择结构形式和安排焊缝位置；

④避免焊缝布置得过分集中。

人们可以采取的工艺措施有：

①焊前将结构或部件装配成具有与焊接变形相反方向的预先反变形，反变形应该能抵消焊后形成的变形；

②对于刚性小的结构，可以采用夹具支承夹紧的方法，增加结构要焊接时的刚性，达到减小焊接变形的目的；

③选用合理的焊接方法和规范，可以减小变形量；

④选择合理的装配焊接顺序，即把结构适当地分成部件，分别装焊接，使不对称的焊缝或收缩量较大的焊缝在焊接过程中能比较自由地收缩而不影响整体结构，然后再拼焊成整体，这样有利于控制变形。

采用机械或加热的预拉伸，使薄板预先得到拉伸，然后在张紧的薄板上装配焊接骨架，可有效防止变形。

1.1.2汽车车身常用焊接方法

车身焊装过程中应用最多的是电阻焊，一般占整个焊接工作量的60％以上，有的轿车车身几乎全部采用电阻焊，高级轿车还采用粘接点焊方法。

电阻焊是所有焊接方法中焊接效率最高的一种，适用于大量生产，在薄板焊接方面使用最广。

其他焊接方法还有点焊、螺柱焊、二氧化碳气体保护焊等

（1）电阻焊

电阻焊加热时间比较短，热量较集中，焊接过程中产生的应力和变形较小，通常在焊后不必进行校正和热处理。

不需要焊丝、焊条、保护气体、焊剂等焊接材料，焊接成本比较低。

操作较简单，易于实现机械化和自动化，生产效率比较高，是汽车车身制造中应力最广泛的焊接方法。

电阻焊原理

电阻焊原理如图所示，它是将被焊工件压紧于两电极之间，并在焊接处通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，断电冷却时，在压力继续作用下实现金属结合，形成牢固接头。

这种工艺过程称为电阻焊，也叫接触焊。

图2-8电阻焊原理

由电阻焊的基本原理可以看出电阻焊有以下特点：

a利用电流通过工作工件焊接处的电阻而产生的热量对工件加热，即热源不是来源于工件之外，而是内部热源。

b整个焊接过程式在压力作用下完成的，即心须施加压力。

c在焊接处不需要加任何填充材料，也不需要任何保护剂，电极压力和焊接电流是产生电阻焊的基本条件。

电阻焊分类

电阻焊的方法主要有四种：

即点焊、凸焊、缝焊和对焊。

a点焊主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等。

b凸焊用于车身零部件、减震器阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等。

c缝焊用于车身顶盖雨檐、减震器封头、油箱、消声器和机油盘等。

d对焊用于钢圈、排进气阀杆、刀具等。

（2）点焊

点焊是一种高速、经济的连接方法，它适用于焊接搭接头、接头气密性要求低、厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板件，因此广泛用于汽车车身的焊接。

A点焊方法

点焊按一次形成的焊点数，可分为单点焊和多点焊：

按对焊件的供方向，可分为单面点焊和双面点焊（如图）.

最常见的点焊方法是双面点焊（电极从工件两侧供电），尤其是双面点焊，在车身焊接中运用最多，这时工件的两侧均有电极压痕。

单面点主要用于电极难以从两侧接近工件或工件一侧要求压痕较浅的场合，如汽车车身外表面或装饰面板的点焊，此时，一侧是电极，另一侧是接触面积较大的导电板，可以消除或减轻下面的压痕，在汽车车身大量生产中，单面多点焊也获得广泛应用，图3-3c所示为使用一个变压器将各电极并联进行双面多点焊，为了保证通过各焊点的电流基本一致，要求所有电流通路的阻抗基本相等，且每一接部位的表面状态、材料厚度和电极压力都须相同。

为了避免各焊点处因阻抗不等使焊接质量不良，常采用各电极变压器分离式。

图2-9典型的点焊方法

（a）双面单点焊（b）双面双点焊（c）双面多点焊

（d）单面单点焊（e）单面双点焊（f）单面多点焊

B焊点质量的一般要求

焊点质量不仅取决于焊点尺寸，还与焊点表面与内部质量有关。

焊点在外观上要求表面压坑线，平滑呈均匀过渡，无明显凸或局部挤压的表面鼓起，外表面没有环状或径向裂纹；表面不得有熔化或粘附的铜合金。

从内部看，焊点形状应规则、均匀，焊点尺寸应满足结构强度的要求；内部无超标的裂纹和缩孔；焊点核心周围无严重过热组织。

焊点尺寸主要焊点直径，焊透率和表面压坑深度等。

（3）螺柱焊

螺柱焊是将金属螺柱等紧固件焊于工件上的焊接方法，它是焊接紧固件的一种快速方法，不仅效率高，而且可以通过专用设备对接头质量进行有效的控制，能够得到全断面熔合的焊接接头，从而保证接头的导热性、导电性和接头强度。

在汽车车身零件组焊过程中，常常利用螺柱焊在一些小零件上焊接安装汽车附件用的紧固件。

广泛采用的螺柱焊方法主要有电弧螺柱焊和电容放电螺柱焊。

它们都是利用直流焊接点原来产生电弧。

（4）二氧化碳气体保护焊

二氧化碳气体保护焊是融化极气体保护电弧焊的一种，它是采用可熔化的专用二氧化碳焊丝与被焊工件之间的电弧作为热源来融化焊丝与母材金属，并向焊接区输送二氧化碳保护气体，使电弧、融化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受周围空气的有害作用。

连续送进的焊丝金属不断熔化并过渡到熔池，与熔化的母材金属融合形成焊缝金属，从而使工件互相连接起来。

（5）凸焊

凸焊是在焊件的贴合面上预先加工出一个或多个凸点，使其在另一焊件表面接触并通电加热，然后压塌，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。

凸点的作用是将电流和压力限在特定位置上。

凸焊主要用于将螺母，垫圈等小零件焊接到较大的冲压件上。

（6）缝焊

缝焊是用一对滚盘电机代替点焊的圆柱形电极，与工件相对运动，从而产生一个个熔核相互重叠的密封焊缝的焊接方法。

它主要用于气密性要求高的焊缝，如汽车油箱，车身和流水槽等。

1.2焊装夹具简介

1.2.1焊装夹具分类

焊装夹具种类繁多，按用途可分为：

（1）装配用夹具

这类夹具主要是按车身图纸和工艺上的要求，把焊件中各零件或组件的相互位置能准确地固定下来，工件只在它上面进行点固，而不完成整个焊接工作。

（2）焊接用夹具

这类夹具专门用来焊接焊件，即将已经点固好的焊件放在它上面完成所有焊缝的焊接。

它的主要任务是防止焊接变形，并使处在各种位置的焊缝都尽可能地调整到最的利于施焊和位置。

一般这类夹具用于焊件重量大或采用自动焊进行焊接的情况，在手工操作小件焊接时，除有特殊质量要求外，一般不采用这类夹具。

（3）装配──焊接夹具

这类夹具能完成整个焊件的装配和焊接工作，它具有装配用夹具和焊接用夹具的性能。

（4）检验夹具

简称检具，它是用于检查焊接完的车身部件的形状尺寸是否符合质量要求，起量规的作用。

（5）其它夹具

指矫正夹具，整修加工夹具和热处理夹具等

1.2.2焊装夹具的功用

（1）在汽车车身焊接过程中定位夹紧，保证车身零件之间正确的装配关系，同时保证车身焊接质量及焊接过程顺利

采用焊装夹具可以精确地对零件进行定位并牢固的夹紧，保证装配件的相对位置，减少了由于人工划线的误差带来的定位不精确。

同时焊装夹具在焊接过程中使零件的变形受到一定的限制，可以大大减少焊接变形，使焊后零件的结构尺寸容易达到图纸要求。

（2）缩短焊装时间，能够批量生产，减少加工费，降低产品成本

采用了焊接夹具，零件由定位元件定位，不用划线，不用测量就能得到准确的装配位置，加快了装配作业的进程。

另外在焊装夹具上备有扩力机构牢固夹紧，可减轻工人的体力劳动，提高装配效率，

夹具可强行夹固焊件或预先给予反变形，能控制和消除焊接变形，提高焊接质量，减少或取消焊后矫正变形或修补工艺缺陷的工序，使整个产品的生产周期缩短。

虽然制作焊装夹具增加了产品成本，但焊装夹具的使用减少了装配和焊接工时的消耗，提高了产量，易形成大批量生产，从而减少加工费用，使产品总成本降低。

（3）增加了产品的均匀性，能得到具有互换性的产品

采用焊装夹具后，由于保证了装配精度，控制了焊接变形，使焊接质量稳定，所以可提高焊件的互换性能。

（4）减轻了工人劳动强度，使不熟练工人操作也成为可能

如果不使用夹具，在装配定位焊接时，要求工人在生产节拍时间内划线来保证装配焊接零件的相互位置是不