汽車水冷拔管焊接夾具設(shè)計(jì)

汽車水冷拔管焊接夾具設(shè)計(jì)

本主題來(lái)自上海三大汽車有限公司。設(shè)計(jì)的夾具所要裝焊的工件為海南馬自達(dá)合資有限公司生產(chǎn)的汽車下水硬管。對(duì)于焊接夾具而言,由于焊件由幾個(gè)簡(jiǎn)單零件組焊而成,因此,零件的定位和夾緊是一個(gè)個(gè)單獨(dú)進(jìn)行的。同時(shí),在焊接過(guò)程中,零件會(huì)因焊接加熱變形。為了減少焊接應(yīng)力,需要允許某些零件在某一方向可以自由伸縮。另外,與一般機(jī)床夾具不同的是在焊接夾具上完成焊接以后的工件,尺寸增加、重量增加、形狀變得復(fù)雜,增加了從夾具上卸下的難度,因而必須保證工件在焊接過(guò)程中及焊好后的拆卸過(guò)程中與焊槍、夾具均無(wú)干涉。1硬管與支架的焊接水硬管在汽車中連接汽車水箱與發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的冷卻管路,冷卻水由下水管流出水箱,流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)起到冷卻作用,再通過(guò)上水管流回水箱,形成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。在汽車水溫不正常時(shí),可以通過(guò)測(cè)量下水管的溫度或比較上下水管的冷熱程度來(lái)判斷冷卻液、節(jié)溫器、熱敏開(kāi)關(guān)、風(fēng)扇、保險(xiǎn)絲及水泵是否有問(wèn)題,從而可以解決汽車水溫不正常的故障。本文研究的對(duì)象是馬自達(dá)汽車的下水硬管,它由一個(gè)支架和一個(gè)硬管這兩個(gè)零件焊接而成,見(jiàn)圖1所示。硬管的材料為冷拔管20鋼;支架的材料為St12,生產(chǎn)綱領(lǐng)為50萬(wàn)件/a,屬于大批量生產(chǎn)。硬管與支架焊接的技術(shù)要求如下(參見(jiàn)圖1):1)保證支架定位孔上表面到硬管中心線的水平距離為39±0.7mm;2)保證支架定位孔中心到硬管中心的垂直距離為37±0.7mm;3)保證支架定位孔中心到硬管端面的水平距離為49±0.7mm。2夾具的安裝是以產(chǎn)品滿足焊接工藝要求的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法在生產(chǎn)在本夾具設(shè)計(jì)中,主要考慮的是支架及硬管的正確定位,以確保滿足焊接技術(shù)要求。同時(shí),所設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)要保證當(dāng)支架及硬管焊接成一體以后能順利地從夾具上卸下不產(chǎn)生干涉。工件夾緊后,有一端能自由收縮。2.1定位方案的確定2.1.1定位孔內(nèi)定位根據(jù)支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),為保證焊接技術(shù)要求,確定支架定位基準(zhǔn),見(jiàn)圖2所示。圖中:定位1直徑為?7的定位孔內(nèi)表面;定位2為平面1;定位3為平面2。采用的定位元件:元件1為定位銷,限制→X?→Ζ;元件2為后立板,限制?X?→Y??Ζ;元件3為插銷,限制?Y。2.1.2硬管產(chǎn)物的定位根據(jù)硬管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),為保證焊接技術(shù)要求,確定硬管定位基準(zhǔn)見(jiàn)圖3所示。圖中:定位1為硬管右端平面;定位2為直徑?31的硬管圓柱外表面。采用的定位元件:元件1為右立板,限制→X;元件2為下電極,限制→Y,?Y,→Ζ,?Ζ。2.2緩沖區(qū)方案的確定2.2.1壓塊機(jī)構(gòu)成網(wǎng)支架由于支架定位方案為圓柱定位銷,考慮自鎖可靠、通用性好、裝卸工件方便等要求,采用螺旋壓塊機(jī)構(gòu)夾緊支架,見(jiàn)圖4所示。定位銷2與支架5的定位孔內(nèi)圓表面接觸,當(dāng)松開(kāi)壓緊螺釘6,壓塊3能繞壓緊螺釘6翻轉(zhuǎn)開(kāi),抽出定位銷2便可取下支架5,反之,則夾緊支架5。2.2.2硬管3與下硬管3的焊接硬管的夾緊方案如圖5所示。將硬管3放于下電極6的圓弧凹槽,硬管3外壁與下電極6圓弧凹槽接觸,硬管3右端面靠住右立板4,左端通過(guò)氣缸1作用,由悶頭2壓向硬管,讓硬管3靠緊右立板4,從而夾緊硬管,反之,則取下硬管,操作方便、快捷。3定位精度計(jì)算方法的確定由硬管與支架焊接的技術(shù)要求可知(參見(jiàn)圖1),支架定位孔上表面到硬管中心線水平距離、支架定位孔中心到硬管中心垂直距離及支架定位孔中心到硬管端面水平距離的加工允許誤差均為δ=1.4mm。由參考文獻(xiàn),若定位誤差Δd≤(1/3～1/2)δ,則本設(shè)計(jì)能夠滿足加工精度的要求,反之,則不能保證滿足加工精度的要求。由文獻(xiàn)可得,定位誤差:Δd=Δjb+Δjy(1)式中:Δjb為基準(zhǔn)不重合誤差;Δjy為基準(zhǔn)位移誤差。于是,各工序尺寸的定位誤差計(jì)算如下:1)為保證支架定位孔上表面到硬管中心線的水平距離39±0.7mm的精度,計(jì)算定位誤差。因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合,故基準(zhǔn)不重合誤差為零,即Δjb=0mm。硬管直徑為:φ31±0.3mm;支架彎曲直徑為:φ31+0.10mm。此時(shí),硬管中心相對(duì)于支架彎曲中心的距離會(huì)發(fā)生偏移,同時(shí)引起工件的定位誤差,得Δd=Δjy=0.7mm因?yàn)棣≤δ/2=0.7mm,所以,此方案能滿足定位精度的要求。2)為保證支架定位孔中心與硬管中心的垂直距離為37±0.7mm的精度,計(jì)算定位誤差:Δjb=0mm式中:硬管直徑為?31±0.3mm;電極槽直徑為?31+20mm;定位銷直徑為?70-0.2;定位孔直徑為?70+20mm。此時(shí),硬管中心相對(duì)于下電極圓弧槽中心的距離會(huì)發(fā)生偏移,支架定位孔中心與定位銷軸心的距離會(huì)發(fā)生偏移,它們同時(shí)引起工件的定位誤差,即Δd=硬管直徑公差+電極槽直徑公差2+定位銷直徑公差+定位孔直徑公差2=0.6mm因?yàn)棣<δ/2=0.7mm,所以,此方案能滿足定位精度的要求。3)為保證支架定位孔中心與硬管中心的水平距離為49±0.7mm的精度,計(jì)算定位誤差:Δjb=0mm定位孔直徑為?7-0.20mm;定位銷直徑為?70-0.2mm。此時(shí),支架定位孔中心與定位銷軸心的距離會(huì)發(fā)生偏移,引起工件的定位誤差,即Δd=Δjy=0.4mm因?yàn)棣<δ/2,所以