汽车车门焊接工艺设计Word下载.docx
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中文零件名称
单车数量
1
31218038
前门总成（左）
2
30649188
前门外板（左）
30796937
补强胶块
31218042
皮带加强件（左）
30763651
防盗支架（左）
30649182
前门内板（左）
961613
凸焊螺母M6
10
8652544
前门锁扣中加强件
30799618
窗框加强件（左）
31218302
玻璃滑槽（左）
30715022
间隔挂钩支架
30649202
前门铰链加强件（左）
8679210
螺母板
3503291
凸焊螺母M8
30649186
皮带内侧加强件（左）
30716340
防撞横梁（左）
8652364
前门防撞梁支架（左）
8713688
3600mm
8701441
1200mm
表1，VOLVO左前门BOM表
本次点焊是在冲压件进行螺母凸焊后的第一道工序，这道工序的焊接件有
4个即30649182前门内板，30799618窗框加强件（左），30649202前门铰链加强件（左），30649186,皮带内侧加强件（左）。
本工序的装配图及其组件见图1.1
本工序共含69个焊点，焊点分布见图1.1。
图1，本工序组件及装配图焊点分布图
车门焊接采用悬挂式电焊机进行打点。
最小焊核直径为4.5mm，焊点位置度公差为Φ10，焊接后焊点不得出现漏焊，虚焊，焊点扭曲变形等缺陷。
三、焊接夹具设计方案的确定。
1，夹具高度。
考虑到本地人的平均身高，将夹具的夹紧时的高度定为1000mm，为方便取件并考虑到夹紧机构力臂受力足够，夹具打开的最高的高度为1xxxmm。
2，摆放方案。
车身坐标，车身的坐标系统如图2所示。
车的前后方向为x方向，车的宽度方向为y方向，垂直于地面的方向为z方向。
垂直零线在前壁板前方距离车体2000mm处的平面上，水平零线位于轮胎下方距离车架顶部500mm处，车体中心线为y=0的平面，左边为负，右边为正。
考虑到车门整体呈扁平状，并且为方便焊接操作，将零件的摆放方式定为车门按车身坐标来摆放，即ZX方向与地面平行，y向为BASE板的法线方向。
3，BASE方案。
BASE是夹具的基本件，它要把夹具的各种元件、机构装置连接成一个整体。
夹具BASE的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件外形轮廓尺寸及加工条件等。
设计夹具BASE时应满足以下要求：
（1）足够的强度和刚度；
（2）结构简单、轻便。
在保证强度和刚度的前提下结构尽可能简单紧凑。
（3）安装稳定可靠。
（4）结构的工艺性好，便于制造、装配和检验。
（5）尺寸稳定且具备一定精度。
（6）清理方便。
由于夹具底板要承受相当重的重量，综合考虑结构合理性、工艺性、经济性，标准化等，为保证夹具的刚度和强度，夹具的BASE板采用厚度为20mm的Q235板材或者Q255板材，板材下面用槽钢支撑，槽钢选用热轧普通槽钢，代号为GB/T70714b。
槽钢在两个垂直方向呈网状搭接，槽钢与BASE板通过焊接连接，焊后经过退火处理以消除焊接应力。
BASE板的平面度0.10。
在槽钢靠近地面的底部焊接5个支脚底座。
详见附图xx。
BASE支撑采用支脚支撑，支脚通过螺栓与BASE板上的支脚底座进行连接。
BASE外形需将板件包含在内，BASE板外形与车门整体外形相一致。
详见图xx。
4，定位方案，（孔，面定位）
定位的作用是要使工件在家具中具有准确和确定不变的位置，在保证加工要求的情况下，限制足够的自由度。
（1）工件的定位原理
自由物体在空间直角坐标系中有6个自由度，即沿OX，OY，OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。
要使工件在夹具中有确定不变的位置，则必须限制六个自由度。
工件的六个自由度均被限制的定位叫完全定位；
工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。
在焊接生产中，为了调整和控制不可避免产生的焊接应力和变形，有些自由度是不必要限制的，故可以采用不完全定位的方法。
在焊接夹具设计中，按加工要求应限制的自由度而没有限制的欠定位是不允许的；
而选用两个或更多的支撑点限制一个自由度的方法称为过定位，过定位容易位置变动，夹紧时造成工件或定位元件的变形，影响工件的定位精度。
但是在大的钣金件中，为了保证焊接不变形和保护工件不受外力压垮，常常需要多设置若干定位加紧。
以下说明钣金件的典型定位方式。
一个钣金件由一个主定位孔和一个副定位孔及三个定位面进行定位。
定位原理如下图所示。
H为主定位孔，呈圆形（circularhole）；
h为副定位孔，为了防止与主定位孔配合时出现过定位，其形状呈腰形（regularslot），S为定位面。
H中插入主定位销（principlelocator）以限制x，y向平动自由度，在h中插入销配合H中的销可以限制绕z轴的转动自由度，3个S面相当于三个点，限制板件Z向的移动及绕x轴和y轴的转动，所以综上S面限制板件三个自由度，H限制板件两个自由度，h限制一个自由度。
由此，板件得以完好定位。
图xx.钣金件的定位原理。
这种定位方法中，定位销轴向须与孔平面垂直。
如下图所示的情况是不被允许的。
当出现板件摆放导致定位孔平面与BASE平面不平行时，即图xx出现的情况时，定位销的摆放仍然要保证其轴线与孔平面垂直，但是为了方便取件，有必要将销子做成轴向可移动的。
图xx。
销定位必须避免的情况
对于S面的定位，需尽量保证支撑块与支撑处平面保证垂直，当无法保证时支撑块与钣金件平面垂直时，允许钣金件支撑块呈一较小的角度。
理论上3个S面即可将一个面定位，钣金件使用3个S面时，可能导致钣金件无法放置平稳，所以要增加支撑面以保证钣金件的平稳放置。
当焊点350mm范围内没有夹持单元时，焊接时容易造成焊点扭曲、零件变形等缺陷，所以有必要增加加持单元夹紧以防止焊接变形。
综上两点，实际生产中，大的板件S面不止3个，而是4个或者更多，这种情况下属于过定位，但是这是允许的。
图xx，支撑面的支撑方式
一般情况下，定位销直径D=孔的最大实体尺寸-0.2mm。
支持面尺寸为20x20mm。
一个典型的定位销和支撑面机构如图xx所示。
定位销和S面的具体几何尺寸见《主要零件设计说明》部分。
销子需在轴线的法平面方向具备双向调节能力。
以下详细阐述xx各零件的定位方式。
①30649182前门内板（左）
前门内板是一个大件，其z向长度约1100mm，y向长度约1100mm。
其定位方式见下图。
H即为主定位孔，H限制x和z向的平动自由度；
h为副定位孔，限制绕y轴的转动自由度；
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7为S面，限制y轴方向的平动自由度及绕x轴和z轴的转动自由度。
此处设置7个S面是由于板件x向和z向尺寸过大，并且7个S面周围有密集的焊点。
②30649202前门铰链加强件（左）
3069202摆放时贴合在车门上，其定位方式如下。
副定位孔h为方形孔，其限制z向的平动自由度。
S1和S2贴合在前门内板上，因此内板具有限位作用，S1和S2限制y方向的平动自由度。
S3、S4、S5位于YZ平面，它们限制x方向的平动自由度和绕y轴及z轴的转动自由度。
③30649186皮带内侧加强件（左）
皮带内侧加强件为与车门内板和窗框加强件之间。
其定位方式如下：
H为主定位孔，限制x方向和z向的平动自由度，H中心与30649182前门内板的主定位孔重合，故可用同一个销子。
h为副定位孔限制绕y轴的转动自由度。
S1、S2、S3、S4为支撑面，限制y向德平动自由度和绕x轴及z轴的转动自由度。
由于板件与前门内板和窗框加强件贴合，故S面的限位作用有内板和窗框加强件完成。
④30799618窗框加强件（左）
窗框加强件上半部分与内板贴合，下半部分与皮带内侧加强件贴合。
图示圆形孔为H，它限制x方向和z方向的平动自由度。
图示腰形孔为h，它限制绕y轴的转动自由度。
S1、S2、S3为支撑面，限制y方向的平动自由度和绕x轴及z轴的转动自由度。
S2和S3并不与支撑块的S面直接支撑，而是通过内板支撑。
通过以上方法，四个零件已经完全定位好。
6,夹紧方案
夹紧机构的三要素是夹紧力的方向、夹紧力作用点、夹紧力大小。
对夹紧机构的基本要求如下：
（1）夹紧作用准确，出于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。
（2）夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件的表面质量。
（3）夹紧件应具备一定的刚性和强度，仅仅作用力是可调节的。
（4）结构力求简单便于制造和维修。
一般的，夹紧与支撑成对存在，即假如一个零件的一边为支撑面，该零件的另一面有一个配对的夹持面。
本夹具采用的夹紧方式出于夹紧状态时如图xx所示，NC块1的下表面通过螺栓紧固在连接板上，上表面作为S面的支撑面，NC块2用螺栓紧固在压爪上，下表面作为S面的夹紧面。
压爪通过铰链1与气缸的耳环相连，通过铰链2与连接板相连。
气缸通过铰链3与连接板相连。
图xx典型的夹紧机构
当夹紧松开时，压爪及NC块2通过气缸的力作用，绕着铰链2的中心沿着弧线旋转。
当夹紧时，压爪及NC块2通过气缸的力作用，绕着铰链2的中心沿着图示弧线向下旋转，当气缸出力过大使NC块2行程过大而压坏工件时，限位块起着限位作用。
此处的气缸选用SMC公司的CK1B系列耳环式气缸。
对于钣金件，要使焊接时能够可靠压紧，对于厚度>
1.8mm的钢板，压紧力F>
50kg；
对于厚度<
30kg。
根据杠杆原理计算可得出压爪不一超过xxxmm。
这种夹紧方式能够满足以上四种基本要求。
（典型的夹紧机构气缸选用SMC产品CK1A耳环式气缸。
7，POST数量及位置确定。
连接板用螺栓固定在L支座上，L支座用螺栓固定在BASE板上。
一个L支座就叫做一个POST。
POST的数量及位置取决于定位销位置数量及S面的位置数量。
一般的每隔400mm需设置一个S面，以保证工件平衡稳定，所以POST的数量也大致为每400mm。
但是POST的布置不能影响焊前放件，焊接操作和焊后取件。
以下为本夹具的POST方案。
根据以上各零件的定位信息，确定了POST的数量及位置。
POST1上固定两个定位销，POST2、POST3、POST5、POST6、POST10上均固定一对支撑夹紧。
POST4上固定两对支撑夹紧块和两个定位销。
POST7、POST8上的NC块为异形NC块。
POST9上固定两对支撑夹紧块。
POST2、POST3、POST4、POST5、POST6、POST7、POST8、POST9、POST10上均带有一个CK1型的标准夹紧气缸。
POST11上附有一个x方向活动定位销，此POST上有一个CQ2系列的薄型气缸和一个MGP系列的带导杆薄型气缸。
为方便气路分别控制不同的动作，将POST1、2、3、4、5、6、9、10中的夹紧气缸确定为A组。
POST11中的MGP带导杆气缸为组B组，POST11中CQ2系列的薄型气缸为C组。
POST7和POST8中的夹紧气缸为D组。
8，紧固方案。
本夹具典型的紧固方案如下图所示。
所有的紧固方式必须采用两个销钉和若干螺栓紧固的方式。
有两个销钉孔，两个零件的销钉孔中插入销钉实现定位，定位后再用螺栓紧固。
在两个被紧固的零件之间必须加一垫片，以保证后期的可调节能力，垫片的厚度为5mm。
紧固件要求为高强度内六角螺丝，性能等级为8.8级。
L支座的与BASE板之间的紧固采用M12X25的内六角螺丝；
连接板与L支座之间的紧固采用M10X35的内六角螺栓（GB？
）；
NC块与压爪和连接板之间的紧固采用M8X40的内六角螺丝。
销钉必须是是新的带有螺纹的孔，以便在需要时取出。
9，焊接方式的确定，（成型+补焊）
确定以上POST及压爪分布后可发现，共有xx个焊点与POST发生干涉，即夹紧状态下，焊枪无法到达这些焊点处。
因此选择采用欧成型补焊的方式，成型焊接xx哪几个焊点，这些焊点焊好后钣金组件已成型，可以将夹具打开，取出板件至增焊支架上进行增焊。
增焊支架不在本设计讨论范围内，故不详述。
10，零件设计原则。
各种零件尽量标准化，如垫片规格、L支座、NC块、压爪等，而连接板采取可变换的原则。
标准化后零件可小批量生产，制造夹具时可以直接调用，这样降低了成本并且利于夹具维修。
（各种零件的制造方法？
NC？
）
四、主要结构及零件的设计说明。
本夹具总共有11个POST，使用了xxx个零件。
夹具的总体尺寸为1600mmX1400mmX1000mm。
（1）BASE部分
1）BASE板附图xx
BASE板的形状大致与车门形状相似，BASE板的大小要超过零件大小，这样在工作的时候可以防止车门零件被磕碰。
BASE板采用材质为Q235-A。
BASE板上钻有三个基准孔。
在制造时选用如图示的右下角的基准孔为基准。
用于安装L制作的销孔与基准孔的公差为±
0.05，同个L座下的销孔公差为±
0.02。
BASE板两个表面的粗糙度为3.2。
BASE板朝上的方向的平面度为
BASE板与槽钢支架焊接成型。
2）槽钢支架
槽钢选用热轧普通槽钢，代号为GB/T70714b。
槽钢角接形式如图：
图xx四周槽钢的焊接接头角接形式
图xx网状处槽钢的加工试样
3）支撑
支撑底座焊接在槽钢支架上。
下方的支撑有不同直径的圆钢和螺母焊接而成。
其装配图件附件xx。
（2）POST1
POST1上只设有两个定位销，定位销固定在销座上，固定方式为挡销限位。
销座通过螺栓和垫片与适配块连接。
适配块通过螺栓和垫片与连接板连接。
由于连个垫片垂直，所以定位销具有双向调节的能力。
1）定位销A。
一般的，定位销定位处的直径D=孔的最大实体尺寸-0.2mm，定位销的公差为0/-0.10。
定位销采用的材料为20Cr，要求渗碳处理，渗碳深度为0.8~1.2mm；
淬火处理至HRC58~62，销子的锐边需倒钝，定位销做表面氧化处理。
定位销A作为皮带内侧加强件的主定位销和窗框加强件的副定位销。
由于窗框加强件副定位孔的直径为8.1mm，皮带内侧加强件主定位孔的半径为10.1mm，最底层的车门内板上的孔为一过孔直径为12mm，三个孔的中心在同一直线上，该直线与y轴平行。
由下至上，三层板的厚度分别为0.7mm，1.2mm，1mm，且该处窗框加强件与皮带内侧加强版之间的距离为0.78mm。
故定位销A可设计为台阶销，台阶的下级作为皮带内侧加强件的主定位销，台阶的上级作为窗框加强件的副定位销。
其定位方式如图xx所示。
其零件图
图xx定位销A的定位原理及方式
2）定位销B，定位销B作为作为车门内板的主定位销。
其直径为孔直径最大实体尺寸-0.2mm，公差为0/-0.1mm。
其零件图件附图xx。
3）销座
销座用于固定定位销，由于定位销下部有一锥度，当一个销钉卡住定位销的锥面时，将定位销限位。
销座上有销钉孔和螺纹孔，可以固定在适配块上。
其外形尺寸及技术要求见附图xx。
4）垫片。
垫片为本夹具的通用规格。
垫片起调节作用，其基本形式为3个相同大小的孔，孔的直径为9.5mm，比螺纹孔和销钉孔直径大。
垫片厚度为5mm。
垫片材料为Q235-A，表面磨光氧化处理。
5）适配块
适配块用于固定销座。
并且在两个方向上设有销钉孔和螺纹孔，这样可以在两个方向烧伤安装垫片，以实现单独的双向调节能力。
适配块的材料为Q235-A其外形尺寸及技术要求见附图xx。
6）连接板
连接板用于固定适配块。
连接板固定在L支座上。
连接板上设有一组用于与L支座装配的螺纹孔与销钉孔，其基本形式为两个销钉孔用于定位，四个螺纹孔用于紧固。
两个销钉孔之间的公差为±
连接板采用的材料为Q235-A，表面磨光氧化处理。
7）L支座
L支座铸造而成，其材料为ZG20-35。
铸造制作要承受较大的力，所以采用加强肋的形式。
铸造后需机加，用于连接的表面粗糙度为1.6。
相对表面的垂直度要求为0.03。
其总高度有425、405mm、330、300mm、250mm、205mm六种规格，不同规格的L支座仅有数值方向上的高度尺寸及加强筋的高度尺寸不同，其余均为相同尺寸。
高度为330mm的L支座的外形尺寸及技术要求见附图xx。
（3）POST2
POST2拥有一对支撑压紧。
POST2的垫片采用同POST1的标准规格。
L支座基本形式与POST1中的L支座一样，其总体高度为250mm。
1）NC块1。
NC块基本形状为L型，NC块应尽量避免异形。
NC块的材料为Q235-A。
NC块1的作用是夹紧片件，故要求夹紧面的形状精度较高，夹紧面与NC块的主体面存在一定角度。
具体的外形尺寸及技术要求见附图xx。
2）NC块2
NC块2作为起支撑作用，故其支撑面的形状精度也较高，支撑面与NC块的主体面存在一定角度。
3）限位块公，限位块母
限位块起限位作用，限位块公用螺栓紧固在压爪上，限位块母用螺栓紧固在连接板上。
当压爪向下压时，限位块公作用在限位块母上，从而防止气缸行程过大而压坏零件。
限位块的外形尺寸及技术要求见附图xx。
4）压爪臂。
压爪臂由一个臂块和侧边两个小件组成。
臂块末端用于连接气缸末端的耳环，组成铰链。
侧边两小件与连接块连接组成另外一个铰链。
侧边见与臂块采用焊接的方式连接在一起。
焊缝高度为5，焊后应打磨使焊缝光滑，焊后需失效消除应力。
连接板的外形尺寸及技术要求见附图xx。
5）连接板
（4）POST3
POST3设有一对支撑压紧机构。
其L支座选用205mm的规格。
（5）POST4
考虑到两个S面较近，在POST4上布置两对支撑压紧，NC块为异形，压爪臂为异形。
POST4上有两个定位销，连接板为异形。
垫片、适配块与之前所用的型号一致。
1）定位销
定位销C同定位销A一样，由于该销所处的环境与定位销A完全一样的，设计为台阶销形式，其零件图见定位销A的零件图。
定位销D作为内板的副定位销，由于腰形孔的直径为20mm，故其形状与定位销B一样，其零件图件定位销B的零件图。
2）L块。
L块用于固定NC块，这样使NC块具有了Z轴方向的调节能力。
L块紧固在连接板上，其紧固原理仍为两个定位销定位和一颗螺母紧固。
3）NC块
共有4个NC块。
NC块1,3用于支撑，NC块2,4用于夹紧。
其中NC块3为异形NC块。
四个NC块的外形尺寸及技术要求见附图xx。
4）连接板
连接板为异形连接板。
由两片型板焊接之后进行机加。
5）压爪臂
压爪臂为异形。
（6）POST5
POST5上设有一对支撑夹紧。
限位块、垫片为通用规格。
L支座高度为425mm。
连接板规格与POST3一致。
NC块、压爪臂的外形尺寸及技术要求见附图xx。
（7）POST6
POST6上有一对支撑夹紧。
压爪臂、连接板规格与POST5上的规格一致。
L支座选用高度为405mm的规格。
垫片、限位块为通用规格。
NC块1和NC块2的形状尺寸和技术要求分别见附图xx。
（7）POST7
POST7上拥有三对支撑夹紧，且三对支撑夹紧均为异形，形状复杂。
由此压爪臂和适配块也为异形。
L支座高度为405mm，连接板规格同POST6上的连接板。
NC块、适配块和压爪臂的形状尺寸及技术要求分别见附图xx。
（8）POST8
POST8上有两对支撑压紧。
由于此处有两对支撑夹紧，且空间位置相对狭窄，所以可以将支撑块可以设计为两个支撑面的形式。
这种异形的支撑块为平板线切割到所需形状后焊接而成。
夹紧块也有一个为异形。
在上臂设有两个压紧NC块。
连接板与POST7一致。
L支座高度为405mm。
NC块及压爪臂的形状尺寸及技术要求见附图xx。
（9）POST9
POST9上有两对支撑夹紧。
L支座的高度为330mm。
由于此处压爪臂叫长，因此制造时需保证零件的额强度、刚度。
淬火处理之HRC60。
NC块、压爪臂及连接板的外形尺寸及技术要求见附图xx。
（10）POST10
POST10上只有一对支撑夹紧。
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