基于CATIA的汽車車身焊裝夾具設(shè)計(jì)

馮明佳

摘要：汽車車身是汽車重要的零部件之一，提高其制造質(zhì)量是提高汽車整體競爭力的重要手段。焊裝夾具是構(gòu)成車身焊裝生產(chǎn)線的核心部分，是保證車身焊接質(zhì)量的重要因素，影響整個(gè)汽車的制造精度和生產(chǎn)周期。介紹用CATIA軟件進(jìn)行典型的焊裝夾具設(shè)計(jì)的步驟，并提出設(shè)計(jì)前的注意事項(xiàng)和準(zhǔn)備工作，以期為更快更準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：焊裝夾具；CATIA；汽車車身；設(shè)計(jì)

中圖分類號：TG43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）10-0029-03

焊裝夾具是汽車車身焊裝生產(chǎn)線上保證汽車零件相互位置精度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面要求的工藝裝備[1]。可以說，焊裝夾具是構(gòu)成車身焊裝生產(chǎn)線的“核心”，是保證車身焊接質(zhì)量的重要因素，影響整個(gè)汽車的制造精度和生產(chǎn)周期。因此，在汽車制造過程中焊裝夾具的設(shè)計(jì)尤為重要。焊裝夾具沒有統(tǒng)一規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)，屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造的工藝裝備，應(yīng)結(jié)合具體車型的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)條件和實(shí)際要求來自行設(shè)計(jì)與制造[2]。基于CATIA的焊裝夾具設(shè)計(jì)，可以縮短設(shè)計(jì)周期，根據(jù)樣式更改草圖細(xì)節(jié)，提高設(shè)計(jì)效益。

1 夾具設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備工作

1.1 整理分析客戶提供的數(shù)據(jù)

客戶提供相應(yīng)的工藝文件（包括上件順序圖、焊點(diǎn)圖、時(shí)序圖、MCP圖等），同時(shí)還會(huì)提供數(shù)模、定位信息點(diǎn)和焊鉗的相關(guān)信息。1） 產(chǎn)品的數(shù)模表達(dá)了產(chǎn)品的各種幾何關(guān)系和設(shè)計(jì)信息，焊接哪幾個(gè)零件，裝配關(guān)系如何。熟悉數(shù)模是設(shè)計(jì)夾具的一個(gè)必要條件。2） 焊點(diǎn)圖可以查看焊點(diǎn)在數(shù)模上的位置，檢查其合理性，并選擇相應(yīng)的焊槍。3） MCP圖是定義夾具定位銷型式、夾緊定位點(diǎn)位置及夾緊方式的規(guī)范文件。它確定了各工位間的關(guān)鍵控制位置的一致性，對提高夾具的設(shè)計(jì)合理性、縮短夾具調(diào)試周期起到十分關(guān)鍵的作用，所以一定要認(rèn)真熟讀MCP圖[3]。

1.2 夾具方案設(shè)計(jì)

根據(jù)客戶提供的數(shù)據(jù)整理文件包，拆入數(shù)模，根據(jù)焊點(diǎn)信息確認(rèn)焊接方向，畫BASE大概形狀、高度；選擇焊鉗并合理地布置到夾具內(nèi)。1） 初步方案設(shè)計(jì)。根據(jù)MCP圖，把定位塊、定位銷畫到夾具內(nèi)。檢查定位信息是否合理并做記錄。2） 進(jìn)行方案會(huì)審。內(nèi)部或與客戶共同審核夾具方案的合理性，有不合理的盡早提出來，以免后期設(shè)計(jì)變更麻煩。3） 進(jìn)行方案修改和確定。

2 CATIA繪制焊裝夾具典型結(jié)構(gòu)

焊裝夾具主要由BASE板，夾具單元（包含定位單元、支撐單元等），電氣系統(tǒng)或手動(dòng)夾緊器結(jié)構(gòu)，以及輔助單元（包含舉升結(jié)構(gòu)、滑軌結(jié)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)等）組成。這里主要研究應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行繪制典型焊裝夾具的步驟和方法。

1） 打開CATIA，新建PRODUCT，更改成相應(yīng)的名稱并保存到相應(yīng)的文件夾下面（如圖1所示）。

2） 導(dǎo)入數(shù)模，焊點(diǎn)到CATIA，把需要焊接的零件變成不同的顏色，點(diǎn)擊目錄樹上的零件即可。

3） 熟悉數(shù)模，查看焊點(diǎn)位置，作焊點(diǎn)的垂直于數(shù)模的線（用來約束焊點(diǎn)與焊鉗的位置），確認(rèn)數(shù)模焊接方向。

4） 選擇合適的焊鉗并擺放在相應(yīng)的位置（如圖2所示），正常需要模擬所有的焊點(diǎn)，這里僅以一個(gè)焊點(diǎn)為例。

5） 建BASE的目錄樹，確認(rèn)BASE方向，測量原點(diǎn)與BASE方向相同的平面與焊點(diǎn)的距離（保證焊點(diǎn)與BASE表面350～400 mm的距離）。

6） 用建好的面畫BASE板，進(jìn)草圖，畫出大概形狀，拉伸20 mm厚，新建的面要在BASE表面上（如圖3所示）。

7） 根據(jù)MCP文件開始畫定位塊、壓塊。激活定位塊的PART，以建好的面進(jìn)草圖，畫定位塊。以同樣的方法畫壓塊，用剛才定位塊所建立的面進(jìn)草圖，畫壓塊（壓塊在數(shù)模的上面）。保證定位塊與壓塊邊緣重合。完成的定位塊與壓塊如圖4所示。

8） 激活定位板PART，用定位塊的側(cè)面進(jìn)草圖，畫定位板，形狀如圖5所示。激活壓臂PART，用定位塊的側(cè)面進(jìn)草圖，畫壓臂，形狀如圖6所示。

9） 導(dǎo)入氣缸等外購件。導(dǎo)入方法：要把氣缸導(dǎo)入哪個(gè)單元內(nèi)，就選擇哪個(gè)部裝的裝配文件（零件不能導(dǎo)入）。單擊導(dǎo)入命令，出現(xiàn)文件選擇窗口，找到外購件路徑，找到氣缸點(diǎn)選，單擊確定導(dǎo)入到CATIA里面。用約束命令移動(dòng)到大概位置，然后用帶參數(shù)的約束約束到正確位置上。約束完畢后的狀態(tài)如圖7所示。最后需要導(dǎo)入廠標(biāo)件以及墊片，進(jìn)行打孔，裝入螺釘，完成一個(gè)典型單元設(shè)計(jì)。如圖8所示。

對完成的焊裝夾具三維設(shè)計(jì)后，需要進(jìn)行二維拆圖。通過 CATIA 三維圖導(dǎo)出dwg格式的二維工程圖。若對三維設(shè)計(jì)進(jìn)行了修改，只需對相應(yīng)工程圖更新即可。

3 結(jié)語

汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)具體結(jié)構(gòu)型式很多，本研究只是對其典型的焊裝單元進(jìn)行介紹，具體的焊裝夾具需要根據(jù)汽車零件具體情況進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。焊接夾具的設(shè)計(jì)是車身焊接的前提和基礎(chǔ)，同時(shí)是保證其制造質(zhì)量、縮短其制造周期的手段。熟練掌握焊接夾具設(shè)計(jì)方法和要點(diǎn)，有利于提高設(shè)計(jì)水平，縮短設(shè)計(jì)周期，提高企業(yè)市場競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1] 尹龍軍.汽車焊接夾具設(shè)計(jì)[J].經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2010（25）：130.

[2] 李濤.汽車車身焊裝夾具的設(shè)計(jì)探索[J].工程技術(shù)，2009（26）：324-325.

[3] 汪小霞，黃星麗.汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)的步驟與方法[J].研究與開發(fā)，2015（5）：72-75.