毕业设计-车门前围内板夹具设计.doc

南京工业职业技术学院毕业设计

毕业论文

题目名称： 车门前围内板夹具设计
学生姓名： 学 号：
二级学院（系）/专业： 机电一体化
班 级： 机电1331
指导教师：

2016年5月28日

摘 要
焊装工艺是依维柯制造三大工艺之一，在依维柯的焊装车间，主要生产车身，其中，焊装夹具起到至关重要的地位，它的精密的制造影响这汽车的生产品质和汽车的生产速度。
在依维柯的二车身厂，每个工位都有一到两个夹具，夹具设备影响着生产。就拿车门工位举例，车门质量影响整车的制造。所以想要合格的车门，必须用合格的夹具。
本课题主要讲述了车身焊装技术，车门内板焊装设备。然后围绕车门前围10工位进行夹具设计，根据车门设计要求，进行防撞杆，车门内板和门窗加强板设计。依照车门内板工艺，进行夹具基板，安装板，连接板，定位元件，夹紧机构，旋转机构，正确选配气缸，L型板和定位销的总体设计。最后进行压转臂张开角和气缸夹紧力的计算。
关键词: 车门内板 夹具设计 夹紧机构

Abstract

The welding process is Iveco manufacturing technology in the welding workshop of Iveco, mainly the production of car body, wherein, the welding fixture to critical position, its precision manufacturing of the car production quality and car production speed.
In Yi Weike's two body factory, each station has one to two fixtures, the clamp equipment affects the production. Take the example of the door station, the quality of the car, the impact of vehicle manufacturing. So you want to pass the door, you must use a qualified fixture.
This paper mainly describes the welding technology, welding equipment inside the door plate. Then around the door of the 10 station to carry out the fixture design, according to the design requirements of the door, to carry out the bumper, door inner plate and doors and windows to strengthen the board design. In accordance with the inner door panel process, the substrate holder, mounting plate, connecting plate, positioning element, clamping mechanism, rotating mechanism, a cylinder for correct selection, l plate and a positioning pin of the overall design. Finally, the calculation of the opening angle and the clamping force of the cylinder is carried out.

Keywords: Door inner； plate clamp design； clamping mechanism

目录
1 绪 论 2
1.1汽车焊装夹具市场分析 2
1.2国内外汽车焊装夹具的成长 3
1.4本课题设计要求和内容 3
2 汽车车身焊装技术 5
2.1 白车身的概念 5
2.2 车身尺寸偏差因素 6
2.3车身夹具工艺流程 6
2.3 焊接流程图 7
3 车门内板焊接设备 8
3.1 电阻焊的分类 8
3.2 电阻焊的优缺点 11
3.3点焊机 12
3.4 点焊钳的选择 15
4 夹具的总体设计 17
4.2 焊接夹具设计流程图 19
4.3 定位夹紧元件的设计 19
4.4主要零件设计说明 21
4.4.1 夹紧单元（POST） 21
4.4.2 L-型板 21
4.4.3支撑板（连接板） 22
4.4.4压头 22
4.4.5夹紧块 22
4.4.6调整垫片及限位板 22
4.4.7定位销 23
4.4.8基板 23
4.4.9旋转机构 24
4.5相关设计计算 25
4.5.1压转臂张开角计算 25
4.5.2气缸夹紧力计算 26
结 论 28
参考文献 29
致 谢 30
1 绪 论
随着人民生活水平的提高，汽车需求也不断增加，汽车制造业也在不断发展，其中焊装技术水平也在不断提高，在依维柯的实习过程中，发现夹具存在一定的缺陷，所以确定本课题进行研究。
1.1汽车焊装夹具市场分析
市场有很多焊装夹具，依维柯二车身从有零件组，车门组，铆接组，驾驶室地板组，大地班组,TD侧壁组，PD侧壁组，总焊组等不同班组，每个班组都有大量夹具，有小型的，分总成，总成焊装夹具。还有根据是否旋转有固定的夹具，还有可旋转夹具方面操作工加工。根据行业分析，汽车制造业是撑着国民经济，在我国的经济中起到至关重要的地位，汽车制造业能够带动很多附属公司的发展，是国家是否发达的标志之一。随着汽车技术也不断的发展，更新换代速度也特别快，所以和电脑产品的摩尔定律一样，汽车的更新速度也越来越快。所以增加新产品的焊装夹具也至关重要，在汽车制造业中，焊装夹具多，在依维柯二车身焊装车间，最多的就是焊装夹具和焊机，这是整个流水制造线的基础，2013年的时候，我国汽车焊装夹具的经济效益已经达到23%，增长了有17%。一些材料经过冲压车间的冲压工序然后到焊装车间通过焊装夹具固定夹紧，用焊钳装配成车身。目前依维柯是引用意大利的技术和设备，国内设备还没有达到这种要求，由于一直引用，国内技术没有提高，所以提高我国的技术水平以及工艺标准十分重要。我们需要努力学习技术，争取早日全部换上我们自己的焊装夹具。

图1-1近年来市场规模统计图
1.2国内外汽车焊装夹具的成长
相比较比较发达的汽车制造国家，我国的汽车制造水平相比较而言还是有一定差距的，就车身制造来说，日本最强，然后，美国，德国。我们需要努力研究。就探讨产品的精度来说，外国工程师设计的时候，就是择最优的定位点而后确认它的最合适的部位，来确保工件可以夹紧，便于正当点焊。但是还有很多实际的问题，比如焊点的偏移，零件的磨损，夹具手爪的松动等，以这些作为新的东西来进入更深一层的研讨。焊装夹具在设计的时候，分为软件部分和硬件部分，软件部分指的是说明书，图纸，调试安装图等系统概述；硬件部分指夹具本身，包括夹具臂，气缸，基板，定位装置，气动装置和一些基础的硬件部位在汽车焊装车间的流水线上，需要焊接操作的任务约32%～45%，其它的作用是辅助功能和紧固功能，约65%~75%。从小处看，一个车的制造水平是由焊装夹具代表，在目前的生产中，夹具是基础。由于车型的日益更新，我们需要更新夹具的创造周期。夹具至关重要。所以我们需要努力学习技术，争取早日达到国外的水准。

1.3 本课题目的及意义
在汽车生产的过程中，焊装是非常重要的一部分，本人在依维柯二车身焊装车间实习的过程中，了解了汽车焊接工艺与汽车焊接流程，在整个焊接过程中，由于车子部件是通过夹具固定起来，然后通过紧固装置夹紧，然后用焊钳电焊和CO2焊，所以夹具很重要，是进行焊接的基础。
所以，焊接的时候，正当的布置流水线，便于缩减工时，减少非增值，增加经济效益。生产的时候有时有不同的车型，在这个过程中，正当的共用夹具，利于提高生产效率。二车身焊装夹具是车零件在冲压车间经过冲压工艺生产出来到焊装车间进行焊装加工，是影响车身品质的重要步骤。正当的夹具设计是保障焊接品质，增强劳动效率，均衡生产工时，降低工人的工作强度，减少车身制造的物料金钱和制造精度的基本要求。汽车焊装夹具的正当能够保障和提高依维柯车的产品品质，提高生产效率，提高焊装车间的自动化水平。
1.4本课题设计要求和内容
根据依维柯车门设计流程，主要设计车门内板焊装夹具，要求夹具产品要能使车门的质量达标，并且能够形成流水线生产。设计内容如下：
（1） 车身焊装技术
（2） 焊装设备的选型
（3） 夹具的总体设计
（4） 夹具主要零件的设计
（5） 压转臂旋转角和气缸夹紧力计算
（6） CAD图纸绘制
如图1-2所示，为依维柯焊装车间车门前围10工位夹具三维示意图。

图1-2车门前围10夹具三维示意图
2 汽车车身焊装技术
2.1 白车身的概念 
白车身是在焊装车间完成的整车，没有经过后续工艺。白车身应用最多的焊接方式就是点焊了，薄板经过冲压工艺之后来到焊装车间，然后通过点焊，经过一道道工序成为白车身年，一辆车通常有3100多焊点以上，车身一般都占车总重量的一半以上。车身装配的多层次体系如图2-1所示，是机构一种体系，经过冲压的零件经过焊装车间的工艺，如依维柯生产过程中，首先零件组做零件总成，然后输送到车门组，侧壁组，大地板组，驾驶室地板组等，最后到总焊组。但由于多次装配，所以会有偏差，主要偏差原因如下所举：
(1)冲压变形；(2)夹具损坏或不紧固；(3)焊接损坏； (4)操作失误。

图2-1车身装配的多层次体系机构示意图
依维柯车子制造有冲压成形，焊接，涂装等多方面，这些都影响整个车的性能，这直接关系到市场，好的车感及舒适度才会让人去购买。所以这些汽车的制造水平能够大方面体现国家的制造水平。一个车身的开发周期长短决定了竞争力，所以需要不断创新改进。这方面国外与国内有很大的差别。
2.2 车身尺寸偏差因素
车身要经过多级装配，一直以来被称为最小柔韧性的装配。因换车型，需重

新建模，达到车型的标准，不然会造出废车，那就需要浪费大量的人力以及物力。如图2-2为车身尺寸偏差图。
零件干涉 模具修磨 冲压参数
工件回弹 定位因素
焊接次序 材料性能 焊接规程
定位元件磨损 夹具设计不合理
定位单元失效 夹紧力影响
运输 劳动态度 熟练程度
冲压尺寸偏差
焊接变形
夹具影响
操作者的影响
白车身尺寸偏差

图2-2 影响车身尺寸偏差因素网状图
目前依维柯正在筹建新厂，虽然设备都已经安装到位，但是还是需要大量的调试，建模，首先要进行一个样车的生产，能够达到要求在开始小批量的生产，测试合格率，然后不断改进，提高合格率并解决各种故障，到最后才能进行大规模生产。
在这些阶段中，流水线小规模的生产主要目的是观测生产过程的的一些误差，偏差，以及生产故障，然后解决问题，减少生产的废品，然后才能大规模的生产。
生产过程中产生的偏差，主要来源于零件的偏差，焊接失误偏移，夹具的不稳定，操作工的失误，所以目前提出标准化作业，提高设备稳定以及操作工的操作标准，减少零件的偏差。
综上，车身产生的偏差主要来源于一开始测试阶段，以及生产过程中不定期的偏差。前者应为设备不稳定，后者因为作业要求缺乏专业性，所以我们需要不断提高标准及时解决误差问题。

2.3车身夹具工艺流程
合理的车身设计能够赋予车更好的性能，比如车在前行时气流的引导，空气阻力，燃料的消耗，除此之外，车身还可以帮助车前行时的稳定，需要保证车内空气流通。
车身有许多部分，所以车身是车上一切设备安装基础，要保证车身的质量，焊装夹具至关重要，所以提高夹具的质量是关键，下图2-3为夹具工艺流程图。

数模
分总成组合
流程图
夹具清单
焊点描述
样车
产品图
工件摆放姿态
焊钳选型、建模
夹具建模完成
焊接操作检查
修改焊钳模型
编制焊装工艺卡
绘制车身爆炸图
确定焊装次序
修改焊装工艺卡

图2-3焊装夹具工艺设计流程图
2.4 焊接流程图
焊装车间现在都已经分布合理，就拿依维柯现场的布局来说，从左往右依次是铆接组，零件组，车门组，大地板组，驾驶室大地板组，侧壁组，总成组，总焊组。按照这样的工序，一道道流水线下来，可以大量的节省时间，并且，各个储料区都合理摆放，方便各个班组之间的共同作业。焊接流程图如图2-4。

图2-4焊接流程图

3 车门内板焊接设备
3.1 电阻焊的分类
电阻焊，是电极施加压力然后作用在工件组合上，在通电的瞬间会有强大的电流通过电缆线传输到焊接头，然后产生高温，使其融化变形成为新的工件，是压焊。
它的物理本质，是利用高温融化使其基本分子变化产生变形。让材料本身的分子键分离然后在迅速冷却中迅速结合，形成新的金属键，使其融合在一起。电阻焊有四种。在依维柯焊装车间，大部分都是电阻焊，使用最多，目前车间里共有22台ABB机器人负责点焊，其他基本都是操作工焊接，如图3-1为电阻焊的分类图。
电阻焊
焊接接头的形式和工艺方法
按焊接电流种类
按电源能量种类
搭接电阻
对接电阻
脉冲电流
交流电流
直流电流
缝焊
凸焊
点焊
对焊
滚对焊
磁场贮能
按供电方向
按同时完成焊点数
按实行过程的特点
单点
多层
双点
单面点焊
双面点焊
电阻对焊
闪光对焊
按闪光特点
预热闪光对焊
连续闪光对焊

图3-1电阻焊分类示意图
点焊：下图为电阻点焊接头形成。点焊时按照下左图示意图摆放工件，在两个焊枪头之间，然后按下焊枪上的按钮，通过电缆有强电流通过，在那个瞬间会使工件表面融化变形，这个过程的融化核心叫做熔核。然后产生新的金属键，开始结晶，这样两个工件就会牢靠的粘在一起。起到了想要的效果。形成了焊点，然后焊枪里有循环冷却水迅速冷却，使焊枪不会过热而损坏，然后开始下一个焊点。

1- 变压器 2- 电极 3- 板件 4- 熔化核心
图3-2 点焊原理图 图3-3 点焊过程图

（a）加压 （b）通电

（c）断电 （d）退压

图3-4 点焊的焊接过程

缝焊:缝焊原理和点焊本质基本一样，如图3-5为缝焊示意图。缝焊时，焊枪头上有一个圆柱形的滚轮。当它旋转时，和工件摩擦移动。当滚轮连续转的时候，电流一断一开，每一次电流通过，就会有一个焊点，所以会间断的形成焊点，并且之间的距离可以通过设置调整。在车身制造的时候很少用到缝焊。
凸焊：需要的力比点焊要大，这个需要预先对工件处理，加工出一个或多个凸点，然后通过点焊加压的方法，其原理和点焊差不多。但是这种方法增加了成本，而且会受到很多影响，比如工件的结构不方便等。

（a）缝焊 (b)缝焊焊接循环
图3-5 缝焊原理示意图
对焊：对焊有两种，一种叫闪光对焊，另一种叫电阻对焊。对焊主要用于材料增长例如导轨加长，还有闭合零件的拼口如轮圈等，对焊生产效率和自动化程度较高，所以获得广泛运用。
3.2 电阻焊的优缺点
汽车制造的时候，电阻焊一般用在两个零件之间的组合还有就是零件组的零件准备材料供其它组来制造。电阻焊的主要优点为：
(1)与熔焊比，熔焊是外部热源，而电阻焊相反，并且操作简单，受热点比较小，从而影响的范围小，可以获得优质性能。
(2)与铆接比，可以节省材料，增加材料的性能，减少金属的质量，这些对一些特殊用途的产品如飞机，跑车，船等非常重要。
(3)电阻焊可以速度快，在流水线上采用这种焊法，可以大大的减少生产时间，并且机械化程度高，大大的降低了劳动力。所以在依维柯新车间的制造中，大大的增加了设备。一般点焊时速度为60个点每分钟，快速点焊机可以选择600点每分钟。这种方法比相对其它生产效率大大提高。
(4)相对于CO2焊来说，不需要防光面具，产生的危害相对较少，并且无噪音，环境较好，不会对人造成太大的伤害。
虽然电阻焊有以上优点，但是还是与一些缺陷：
(1)因生产时无法检测已经焊点的品质，所以不知道什么时候焊枪的焊头是否损坏，若损毁不会立即发觉，因焊枪头会经过高温，高电流，所以对其要求较高，一旦电流不稳定，焊枪头容易损坏。所以我们没有方法检测是否完好，我们需要努力研发。
(2)因自动化水平高，所以需要大量采购设备，投资比较大，并且很多设备都是进口的，一旦损坏，需要专业人士修理，维护困难。由于电压低（几伏）、电流大（这几十千安培），要求电源功率大（有的选100KVA以上）因而一般馈电网负荷困难。
(3)在焊接的时候，不是每一个工件都能加工，如果工件比较特殊，焊枪头伸不到，不能对其焊接，还是需要操作工手工焊。所以电阻焊会受到一些焊接材料影响。
(4)点焊和缝焊很多需要其它接头，但是焊接的时候会受到其它力的作用，使其承受的力加大，会加大损坏，所以接头易磨损。
3.3点焊机
常用的点焊机有：固定式点焊机、悬挂式点焊机。
固定式点焊机结构图及工作原理如图3-6和3-8所示，有一次和二次回路系统。

1- 脚踏板开关 2-电极冷却水管 3-下机臂 4-下电极 5-上电极
2- 6-上机臂 7-加压气缸8-电磁气阀 9-变压器 10-机体 11-接角器
图3-6 点焊机构造
图3-7 缝焊机结构示意图

1-开关 2-电流调节 3-次线圈 4-变压器铁芯 5-变压器 6-二次线圈 7-母线 8-机臂 9-夹持器 10-电极 11-工件
图3-8 点焊机工作原理图
在车身制造的时候，零件组一般采用固定式点焊机，因为其零件小，只需要移动零件在点焊机上进行点焊就能完成。而对于其它班组，因为车身比较大，焊点多且距离长，需要不断的移动焊钳位置，所以采用移动式点焊机。移动式点焊机还分为以下三种形式的点焊机：

（a）手动式 1-夹具 2-手动焊枪 3-工件 （b）反作用式 1-反作用焊枪 2-挡板 3-工件 4-夹具 （c）悬挂式 1-焊钳 2-工件 3-平衡锤
(1)手动式：手动式焊枪都是由操作工靠自己的力气对之施加压力，所以一般用与需要里较小的工件，或者固定焊点部件。下图为手动式焊枪，人需要拿1部位，推动手柄，打开开关，然后根据程序接通和断开电。这种方法需要花费力气，所以劳动强度比较大。
(2)反作用式：反作用式如下图所示，有液压式和气动式两种。其中气动式运用最多，因为它的生产效率高。工作时，空气被压缩然后通过活塞进入气缸，然后产生推力让缸筒与夹具反作用板碰到，然后施加力，完成焊接。液压和这原理一样，只是形式不同，一个是气，一个是液压。

1-手柄 2-按钮开关 3-本体 4-弹簧 5-连杆 6-电极 7-进水管 8-接电电缆
图3-9 手动式点焊枪

1-缸筒 2-空心活塞杆 3-档销 4-弹簧 5-垫块 6-电极座 7-管接头 8-电极
图3.10 反作用启动焊枪
(3)悬挂式点焊机。这种共有两种，一种是变压器在上面，然后焊枪与之分开，之间通过粗电缆连接起来，如下图3-11.另一种是焊钳与变压器不分离，直接连接，称为无连接电缆.如图3-12.
有电缆式的由于电缆较长,所以损失的能量较大,所以在设计的时候,要考虑现场的布线情况,尽量减少功耗,减少电缆长度.而无电缆式损失功耗较小,所以比较节约能源,大概缩减70%

图3-11有电缆式点焊机 图3-12无电缆式点焊机
3.4 点焊钳的选择
点焊过程是指连接零件的每一个焊点形成的操作过程，它是融合了电、热、结构及相变的复杂过程，首先通过电缆的电流接上电，然后在焊枪的焊头形成高温，使工件融化变形，形成新的金属键，然后断电，释放电流，点焊结束，继续下一个焊点。图3-13为依维柯车门10工位焊钳。

图3-13 依维柯汽车厂焊钳
本设计选定焊钳型号QC20-420340D0F4见图3-14
Q——力源为压缩空气；
C——结构形式C型；
20——电极压力20N；
420——空间长420mm ；
340——空间高340mm；
D——定钳体；
F——设有辅助行程（1～10）。

图3-14电焊钳

4 夹具的总体设计
4.1焊接夹具的分类
焊装夹具有如下分类：
1．按夹具的功用及用途分
(1)装配定位的夹具是按照图纸和要求，把两个工件焊接固定，称为固定焊，但是不能完成所有的焊接。
(2)焊接夹具将已定位焊好的焊件放在这一类夹具上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有利于施焊的位置。对焊件重量大或采用自动焊进行焊接时常用焊接夹具，对采用手工时，除有特殊品质要求（如严格控制变形）外，一般不采用。
(3)装一焊接夹具 在夹具上完成焊件的装配、定位焊以及所有焊缝的焊接。它兼备有上述两种夹具的功能。但有时往往因焊件结构复杂，夹具本身的开敞性差或焊接方法的可达性不好而无法焊完所有的焊缝，剩余焊缝，卸下夹具后进行补焊，汽车装一焊夹具大都属于此类。
(4)检验夹具 对于采用一般测量手段无法进行尺寸测量的焊件，如汽车车身及其部件，采用样板或检验具来检测焊件的形状尺寸，起量规的作用。
(5)其他夹具 除上述夹具之外还有矫正夹具、整修加工夹具和热处理夹具等
2．接夹具的工作范围分
(1)通用夹具 俗称万能夹具又叫组合夹具.这类夹具的基本组成部分（定位，夹紧、支座等）采用了规格化或标准化的零件，无需调整或稍加调整就能适用于不同工件的装配或焊接工作。这类夹具目前在汽车装一焊工艺中应用的不多。
(2)专用夹具 只适用于某一工件或焊件的某一工序装配焊接，这种夹具在成批和大量生产的生产线上采用，由于汽车产量大，生产敢率要求高，采用分散装配原则，故多采用专用夹县。
3．接夹具本身构造分
(1)固定式夹具；(2)移动式夫具；(3)悬挂式夹具等。
4．按夹紧动力来源分
(1)手动夹具 靠人力推动夹紧机构来夹紧工件。
(2)气动夹具 利用空气压缩产生能量,用气刚推动装置来夹紧.
4.1.1 焊接夹具装配图设计
焊装车间车门前围10工位的车门内板夹具装配图如图4-1所示。是进行车门内板固定的夹具。

图4-1 车门前围10夹具装配示意图

4.1.2 焊接夹具的设计要求
(1)首先结合产品，要保证其质量和精度要求。所以，涉及的时候要确保能够夹紧工件,要能在高温或者受到大力冲击的时候其不变形。设计的时候，要根据工件和现场布置，要确保操作方便，并且工件要能贴合完整，要完全敞开能够长时间使用。保障产品达标，这是夹具设计的首要问题
(2)夹具结构应利于操作，方便焊枪点焊，具备开放性。。
(3)设计时要确保工件与焊枪之间能够合理焊接，使焊枪头能够伸到想要的位置不受到阻挡。
(4)夹具必须确保足够的刚性需求，不易损坏，并且要质轻，并且与之相连的器具也要有组够的强度，能够承受工件与其它物件之间的力度。并且要在这些前提下，保证夹具灵活。
(5)夹具的位置要确保工件能够迅速放入，迅速夹紧，减少非增值时间，夹具需要牢靠。并且取出工件时，时间要短要方便，不能出现取不出来的情况，要做到速进速出的状态，这样才能保证流水线的速度。
(6)降低制造成本，因此要设计结构简单，利于维修，尽量采用标准件，这样利于更换废旧零件。

4.2 焊接夹具设计流程图
如图4-2为设计流程。

图4-2夹具设计流程图

4.3 定位夹紧元件的设计
轿车车门内板材料为St14，料厚1mm，零件形状复杂，高差较大，局部成形较多，板料的变形不是单纯的拉延成形，而是存在一定水平的胀形变形，是典型的汽车覆盖件。经过分析，门内板有以下几个结构特点：
(1)车门四周有较深的周边形成较厚的侧板；
(2)内板总成上有冲压的各种形状的凸台、安装孔等，以安装车门附件机构；
(3)车门内板具有较大的刚度和强度，以保障车门附件安装的位置要求。
首先要明确的是一共焊接三个件，将门窗加强板和防装杆焊到车门上，定位方式为利用车门内板和门窗加强板、防撞杆自身的凸台和凹坑进行定位的。车门内板组件图模型见图4-3，门窗加强板见图4-4，防撞杆见图4-5。

图4-3车门内板组件图模型

图4-4 门窗加强板零件图

图4-5防撞杆零件图

4.4主要零件设计说明
完整的夹具包裹底板，旋转臂，夹紧单元。根据操作方式分为，手动，气动和液压夹具。根据控制可分类电和气控制。
4.4.1 夹紧单元（POST）
如下图为一个典型夹紧单元组成名称。

图4-6 夹紧单元组成名称
4.4.2 L-型板
L-型板用于基板上，是一个连接装置，从100到500（mm），每50mm一个等级划分为9种，本夹具中使用250mm和100mm两种，如下图。

图4-7 L-型板
4.4.3支撑板（连接板）
支撑板起连接作用，就是将夹紧单元和L板连接，起不到定位作用，材料为Q235A,根据经验和其它夹具设计，厚度一般为如下图所示，24mm。

图4-8 连接板型式
4.4.4压头
在设计中，压头压力要大于300N。本设计为单极压头，根据机床夹具设计手册，气缸缸径选为Ф75。一般情况下系统气体压力为 0.5MPa，气缸的效率为80%时，各气缸输入与输出力如表5.1。
4.4.5夹紧块
普通的半成品材料的夹紧块为四十五号钢，然后经过铸造后会发黑，用淬火HRC32`35，但是在车身焊造的过程中，为了防止工件损坏，所以用尼龙材料代替，其厚度为二十二毫米，为了在工作时夹紧块转，所以在支撑板加上止口。
4.4.6调整垫片及限位板
调整垫片及限位板，如下图，是为了防止夹紧单元旋转而导致工件松动。

图4-9 夹紧块与垫片配合使用
4.4.7定位销
在放置车门内板的时候，为了能够牢固摆放，方便加工，基本焊装夹具都有定位装置，一般都会有两个以上的定位。如果有些材质没有足够的刚度，可以允许过定位。一般两个定位销距离比较远，间距要大，其中有一个空是菱形状的定位销。另外，在每个班组的夹具中的定位销都应该采用相同大小的标准件，这样会减少误差，不会出现固定不住的情况。如图4-10是本设计中使用的两种定位销，根据GB2203-1991。

（a）圆柱销 (b)菱形销
图4-10 定位销型式
4.4.8基板
基板一般是通过由钢板和槽钢焊接上的。槽钢 一般用10，12，14b16,20,25b号钢等，由于厚度为T=20或25（单位mm），所以考虑到加工余量，一般毛坯都加厚5mm。对于一些比较小的夹具，可以采用30到40毫米的钢板。
设计的时候，应该考虑到工件本身的加工工艺，及加工便利性，还有行车的吊装，传输性能的便利等。根据目前的加工能力和实际情况的考虑，对于基板的设计，宽度不能大于2m，最大宽度为2.3m。下图为示意图。

图4-11 基板
4.4.9旋转机构
在焊装车间，很多工位都会哟旋转夹具，可以在固定原地做360度旋转。其中就用到了旋转机构。这样可以提高便利，由于现场电缆线不够长，有的位置焊钳够不着，旋转机构可以系统的解决这个问题，使焊接任务能够完成。另外，在设计时候，还要设计自锁装置，可以使焊接的时候不会移动，还能方便装夹，拆卸等操作。下图夹具的旋转机构

图4-12 旋转机构
4.5相关设计计算
4.5.1压转臂张开角计算
压转臂是车身焊装夹具运动机构，如图4-13所示。其运动可以简化为摆动导杆机构，如图ABC为活塞杆伸出时的状态，ABC为活塞杆缩回状态。缩回时，BC2沿活塞杆方向的距离为106。见公式（5.2）B C取决于气缸的行程S，假设气缸的工作行程为S，由于气缸压紧时需预留5mm的行程来保障气缸的输出力，气缸的工作行程S=70，压转臂绕A点旋转，所以A C=A C，∠CA C为压转臂的打开角度。假定∠CA C=θ，A、B之间的水平、垂直间距为 X 、Y ，X=36,Y=112，见公式（4.1），（4.2），（4.3），（4.4）。
B C==124.34 （4.1）《焊装结构制造技术与装备第168页》
B C==182.94 （4.2）
A C=A C ==119.57 （4.3）
θ=---=- （4.4）
-=25.11
它是焊装夹具设计中要确定的一个关键变量，它必须保证夹具打开时有足够的空间放和取工件。

图4-14 夹具张开状态及夹紧机构
4.5.2气缸夹紧力计算
气动夹紧是压缩空气使压缩空气的动力推动活塞夹紧工件，所以选气缸时需要对夹紧力计算。下图为工件受力示意图。

图4-15 工件受力示意图
列力矩平衡方程，对B点取矩：
F=PS （4.5）
（4.6）
式中：T——夹紧力，N；
P——实际使用供气压力，MP；
F——气缸作用力，N；
D——气缸缸径，mm。
由《机械设计手册单行本》查得：

表4.1气缸理论输出力表 N
缸径
D(mm)
活塞杆直径d(mm)
输出力F(N)
受压面积
(cm²)
工作压力(MPa)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
16
6
F1
2.01
40.2
60.3
80.4
100.5
120.6
140.7
160.8
F2
1.72
34.4
51.6
68.8
86.0
103.2
120.4
137.6
20
8
F1
3.14
62.8
94.2
125.7
157.1
188.5
220.0
251.0
F2
2.64
52.8
79.2
105.6
132.0
158.4
184.8
211.2
25
10
F1
4.91
98.2
147.3
196.3
245.0
294.0
344.0
393.0
F2
4.12
82.4
123.4
164.8
206.0
247.2
288.4
329.6
32
12
F1
8.03
160.6
240.9
321.2
401.5
481.8
562.1
642.4
F2
6.91
138.2
207.3
276.4
345.5
414.6
483.7
552.8
40
16
F1
12.57
251.0
377.0
503.0
628.0
754.0
880.0
1010.0
F2
10.56
211.0
317.0
422.0
528.0
633.0
799.0
844.0
50
20
F1
19.63
393
589
785
982
1178
1374
1571
F2
16.49
330
495
660
825
990
1155
1319
75
20
F1
31.2
623
935
1247
1559
1870
2180
2490
F2
28.0
561
841
1121
1402
1682
1962
2240
注：F1=气缸推力, F2=气缸拉力, F=理论气缸出力(N), D=活塞杆直径(mm) 。
厚度在1.2mm以下，并且贴合间隙在0.8mm之下，夹紧力一般在350到700之间；车门板的材料早1.3-2.5mm之间，贴合间隙小于1.5mm，夹紧力在500到2900之内。当活塞杆直径为75mm。根据测量，现场压缩空气压力大概为0.4Mpa，，AB=130,BC=60,由公式（4.5）可得出：T=575N,能够实现工件夹紧可靠。

图4-16 气缸

结 论
在车身制造的时候，夹具定位夹紧非常重要，按照工艺合理的设计非常重要，可以减少非劳动时间，减少非增值时间，提高生效效率，提高效益。在焊接的过程中，在此课题中，主要设计车门焊装夹具的设计，根据任务书，设计车门夹具，通过已有的成熟设计系统进一步研究，确定依维柯车身焊装夹具的设计。
依维柯车门内板的设计，首先将车门放置在夹具的基板上，然后通过定位销，夹紧装置等把加强板和防撞板这三者固定，然后开始焊接。设计的时候，要根据放置顺序，结合车门结构，根据焊点的布置，确定夹具机构的位置。在根据车门的材料，工作时需要的强度，选型合理的汽缸，L板，定位销。依据车门的形状，设计基板的尺寸同时设计选装结构，从而完成整体焊装夹具的设计。
参考文献
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[10] 张西振, 高元伟主编 《汽车车身焊接技术》北京理工大学出版社 2014
[11]张彦华《焊接结构原理》.北京航天航空大学出 版 社2011
致 谢
在这里，我非常感谢我的老师和同学，在这些日子里，老师和同学不断帮助我，让我学到很多知识，并且让完成了毕业设计，我非常感谢他们。
首先，我诚挚地感谢刘滨老师的指导。刘滨老师帮助了我很多，老师比较平易近人，不点的指点我，帮我顺利完成设计。首先从选题目开始，我先自己构思，然后老师更具实际情况帮我筛选，提出正当的建议，然后我开始着手写。期间遇到不懂得问题来问老师，老师都耐心的帮助我，指导这个方面的知识，让我学会了很多，在这里，我对老师表示真心的感谢。同时，我要感谢我的母校，学校培养了我们三年，让我们学会了很多基本知识