汽车焊装夹具气路设计资料.docx
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汽车焊装夹具气路设计资料
汽车焊装夹具气路设计资料
1.逻辑分析
逻辑分析就是将夹具操作和板件安装等动作的先后顺序和互相之间的关系应用气路元件表达的过程，实际设计气路图时主要考虑的是前后夹紧顺序，前后全开顺序等主要夹具动作的先后逻辑问题。
2.常用气路元件符号
在气路设计中，辨认元件符号是非常重要的，它能直观的表示出气路中所选用的元件，并且是气路安装和检测中所必备的知识。
夹具中常用的元件符号如下所示：
1）、气源与处理元件：
气源：
△
气源处理三联件：
简化符号：
其中符号的表达的元件
三联件安装时，气流由过滤器端口进入，从油雾器端口出。
2）、气动控制元件：
①下列符号与阀（正方形外框）组成不同方式的阀弹簧气控
电控
先导
气流流向
外部气口与内部不通
空气输入
排气口
按钮
②气控阀：
普通手控方式
两位两通气控阀（2/2）
两位三通气控阀（3/2常开）
两位三通气控阀（3/2常闭）
AB
RP
两位四通气控阀（4/2）
RP
R
BA
RPR
A
XY
A
Y
两位五通气控阀（5/2）
三位五通中压式（5/3）
三位五通中封式（5/3）
三位五通中泄式（5/3）
梭阀（或阀）
双压阀（与阀）
R快速排气阀
单向阀（不带弹簧）
单向阀（带弹簧）
节流阀
3）气动执行元件：
在汽车焊接夹具中（气动）执行元件为气缸，只是所用的型号不同而已。
①单作用气缸
②双作用气缸
4）气口表示（阀）：
设计气路图时，控制阀的气口分为：
进气口、工作口、控制口、排气口、泄露口，不同的气口用不同的英文字母或数字表示，以便于方便安装和检测（出图时一定要注意准确的表明各个气口，否则容易造成气路安装时的逻辑混乱）。
气口
数字表示（ISO）
字母表示（常见）
进气口
1
P
工作口
2
B
排气口
3
S（EB）
工作口
4
A
排气口
5
R（EA）
输出信号清零的控制口
（10）
（Z）
控制口
12
Y
控制口
14
X
表中EA为A的排气口，EB为B的排气口。
在两通或三通阀中，由于只有一个工作口，此时工作口直接用A表示。
3.控制元件（方向控制阀）工作原理方向控制阀是一种被使用来控制气流方向的气压组件，又可称为换向阀。
阀由下列因素来决定：
气流方向：
气流路径-开路/闭路气流通或不通的状态：
确定常开或常闭气流出入口的数目：
确定几通阀驱动/复位方式：
（气控电控手控机控组合控）分别画在换向阀符号两端位置的数目：
确定几位阀阀的表示：
b/a
a-转接位置的数目b-受控制接口数目1）两位两通阀（2/2）
其工作原理如上图所示，此阀无记忆功能，多用于实现变速、减速，按钮装置。
2）两位三通阀（3/2）
3/2工作原理
两位三通阀多属于弹簧复位，有一个排气口，常用于控制单作用气缸、按钮阀、组合气路中控制端使用
3）两位五通阀（5/2）
此阀有单气控和双气控两种型号，夹具中多用此类五通阀为
控制单元
5/2控制阀中有2个排气口3、5，分别为工作口2、4的独立排气口。
（此阀有别于4/2控制阀有一个排气口，其排气口是两个工作口共用的。
）
4）三位五通阀（5/3）
1三位五通阀（中压式）
当无外部信号时，阀芯处于中位，工作口2、4同时也进气口1相通，因气缸活塞两端作用面积不相等，故活塞仍然向前伸出，但速度较慢。
2三位五通阀（中封式）
中封式三位五通阀，当两端无控制信号，阀芯处于中位时，能使气缸定位在行程中间任何位置（中位有泄漏，故定位精度不高）。
12
2
4
3
5
14
3
三位五通阀（中泄式）
中泄式三位五通阀，当两端无控制信号，阀芯处于中位时，工作口2、4同时排气，活塞杆两端无压差，可以任意推动。
不可集成应用）
5）逻辑控制阀
名
回路图
逻辑表达式
梭阀（或阀
X
Y
S
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
真值表
X
有源
Y
S
X
Y
S
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
无源
常用的还有快速排气阀
此阀多为实现高速运动
4.气动回路的设计
对于气动回路来说，首先要根据下列顺序确定：
夹紧单元
气源三联件
回路中辅助阀：
逻辑阀
按钮阀
行程阀等
辅助元件：
连接管
由上述结果在此行程、类型数量
根据夹具图、操作和拆卸顺序，确定级数、夹紧方式、
执行元件
（气缸）
骤、板件安装紧单元的个数、后动作顺序等
气缸的缸径、
控制元件
（主控阀）
接头
根据上述两步得以确定换向阀的类别和个数
1）设计方法在汽车焊装夹具中，气动回路设计方法可归为两大类：
直观组合法和逻辑设计法。
直观组合法多用于逻辑关系较少的控制回路中（汽车焊装夹具多用此类方法），一般由换向阀的基本工作原理回路组合而成或在确定了元件后直接根据逻辑关系连接而成，并辅以必要的校正。
下表为常用的逻辑回路（控制信号）：
称是回路非回路或回路
名
回路图
常闭
S
常开
S
X
S
X
X
Y
Y
S
逻辑表达式
真值表
X
S
0
0
1
1
X
S
0
1
1
0
S=X+Y
或非回路
X
Y
S
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
X
Y
S
S
与回路
S=X·Y
无源
X
Y
S
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
X
Y
S
S=X·Y
XY
与非回路禁回路
上述多用于表述主控阀控制信号的逻辑形式，比较常用。
下
面介绍一些在夹具气路设计中某部分夹具功能的回路图：
1同步控制回路
上图所示，利用节流阀使流入和流出执行机构的流量一致，达到同步运动。
（或利用气缸的活塞杆和齿轮齿条机构连接起来，实现同步运动）
2速度控制速度控制多由节流阀控制，分为进气节流（速度不稳定，不能应用于垂直装配场合）、排气节流、消音器处节流（速度不稳定），要求高速运动时，则采用快速排气阀来实现。
3压力控制回路压力控制阀：
控制系统中压缩空气的压力，以满足系统对不同压力的需要。
压力控制阀分类：
减压阀、定值阀：
降压稳压作用安全阀、限压切断阀：
限压安全保护作用顺序阀、平衡阀：
根据气路压力不同进行某种控制
示例：
夹具工作顺序：
1.穿销、2.上板件、3.夹紧1、4.焊接、5.上
其余板件、6.夹紧2、7.夹紧3、8.焊接、9.全开、10.举升、11.取件、12.下降首先列出工作顺序流程图表：
4.元件规格的选择
汽车焊接夹具中完整的气动回路中，包括一下几部分
1Pa=1N/m2
气缸的选型应用到的公式和换算单位：
2
1Kgf≈10N1Kgf/cm2≈0.1MPa≈1bar负载力（气缸输出力）F=η*P*S其中η为负载率，P为供给压强（MPa），S为受压面积（cm2）。
对于气缸来说F有两种情况：
其中D为气缸缸径，d为活塞杆直径
夹紧：
4F=η*P*πD2松开：
4F=η*P*π（D2-d2）
其中η：
夹紧/松开时，η=0.7
水平或垂直运动（滑动50mm/s≤v≤500mm/s）时，η=0.5
滚动式（500mm/s双作用气缸输出力表（kgf）
缸
杆
动
实际输出力（η=0.5）
理论输出力
允许横
径D
径d
作方向
使用空气压力MPa
使用空气压力MPa
向负载
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
缩回
伸出
40
20
夹紧
18.9
25.2
31.4
37.7
44.0
37.7
50.3
62.8
75.4
88.0
1.8
0.3
松开
14.2
18.9
23.6
28.3
33.0
28.3
37.7
47.2
56.6
66.0
50
20
夹紧
29.5
39.3
49.1
58.5
68.5
58.9
78.5
98.2
117
137
3
0.4
松开
24.8
33.0
41.3
48.5
57.7
49.5
66.0
82.5
99
115
63
20
夹紧
46.8
62.5
78.0
93.5
109
93.5
125
156
187
218
4.5
0.5
松开
42.0
56.0
70.0
84.0
93.5
84.0
112
140
168
187
此表为常用气缸输出力表，其余气缸见SMC手册缸径选择：
在汽车焊接夹具设计中选择缸径时，气缸动作状态为——夹紧/松开：
η=0.7，使用压力：
0.5MPa，夹紧力要求：
薄板件夹紧力不小于30kgf，厚板件夹紧力不小于50kgf。
如下图
L0L1
F0F1
F0L0=F1L1，F0=F1L1/L0其中F0气缸实际输出力，F1为要求的夹紧力，L0为夹紧臂与气缸连接处的回转中心到夹紧臂的回转中心的垂直距离（多为50mm或60mm），L1为夹紧点到夹紧臂回转中心的垂直距离。
因此能求出F0，继而求出缸径
（选择时大于求出值）。
行程选择在水平或垂直运动时，气缸行程取决于其所运动的距离，夹紧松开运动时，行程取决于夹紧臂打开角度。
其通用公式为：
其为开合角度，L为夹紧臂与气缸连接处的回转中心到夹紧臂的回转中心的垂直距离。
行程（mm）
L（mm）
（度）
50
50
48.5
60
41.1
75
50
70
60
60.5
100
50
87
60
76.8
125
50
100.4
60
89.9
160
50
110.8
60
100.8
安装形式
见SMC手册缓冲形式
新型夹紧缸本身自带缓冲装置，大型气缸需要在进气和出气口安装单向节流阀，用于调速缓冲
总结
汽车焊接夹具常用到的气缸有一下几种:
夹紧动作：
CK1/CKG1/MK系列手动：
MGP/CQ2系列举升或搬运：
MB/CS系列
②手动阀
多用2通、3通手动阀，选用VM系列，分为VM100、VM200、VM430、VM1000，下面以常用的VM10（0N.C.）系列进行选型，详情见SMC手册。
③控制阀（换向阀）
选用SYJ30005/000/7000系列，VFA3000/5000系列
夹具用空气组合元件
三联件）采用过滤器（AF）+减压阀（AR）+
油雾器（AL）组成，SMC公司的产品型号为AC10～60系列，这
里用AC20系列，如下表：
型号注1
接管口径Rc
压力表
滤芯
（备件）
手动排水型
自动排水型注2
AC20-02-A
AC20-02C-A
1/4
G36-10-01
AF20P-060S
注1：
型号不带压力表注2：
自动排水器为N.C.仅供简略参考，具体型号与SMC公司联
系。
（从经济方面考虑，选用手动排水型比较好）
1.气缸的选用
a.普通夹具夹紧单元选用夹紧缸
基本型：
CK1A50-100YZ
内置磁环型：
CKG1A50-100YZ
A:
耳环宽度（A为16.5mm,B为19.5mm）
50：
缸径（常用为40mm、50mm、63mm）
100：
行程（40：
50、75、100、125、150，
50：
50、75、100、125、150、200，
63：
50、75、100、125、150、200，）
Y：
杆端安装件【I：
单肘接头（无M6螺纹），IA：
单肘接头（带无M6螺纹）。
Y：
双肘接头（无M6螺纹），YA：
双肘接头（带M6螺纹）】
b.销子有倾斜角度时或伸缩定位单元选带导杆的薄型缸
MGPM40-50Z（具体选型参照SMC手册）
c.生产线上需要大行程翻转、定位以及夹具用大型气缸时选用标准
气缸
升级会员 