0 引言
汽车产业是我国国民经济的五大支柱产业之一，白车身是汽车四大总成之一，焊接工艺是汽车四大工艺之一，因此汽车白车身焊接在整个汽车产业，甚至国民经济中都起到了重要的作用。三维设计软件技术系统具有设计灵活性高、设计周期短、可视化好等特点，能够从本质上减轻工程师大量简单繁琐的工作量，使其能够将精力集中于富有创造性的高层次思维活动中。在汽车产业中，由于众多主机厂采用CATIA软件主导主机的虚拟设计，因此在下游产业中CATIA的应用极具代表性且范围极广，使用CATIA进行焊接夹具虚拟设计，极大地提高了焊接夹具的设计过程质量，缩短了焊接夹具从设计到生产的周期，降低了成本。
1 汽车白车身焊接夹具设计概要
1.1 汽车白车身焊接夹具简介
夹具是生产制造过程中用于夹持工件，以确保工件具有固定位置接受施工或检测的机械机构或部件。汽车白车身焊接夹具是采用焊接方式实现汽车白车身零部件（钣金）间结合时使用的一体化装置，包括地板（含测量）、定位、加紧、辅助等机构。合理的焊接夹具结构，有利于在焊接流水线生产过程中，在保证焊接质量的前提下，平衡工位时间，降低非生产用时，提高生产效率。
1.2 汽车白车身焊接夹具设计概要
汽车白车身焊接夹具的设计综合性很强，在设计之初要了解产品结构，知晓产品特点，熟悉生产纲领，熟知生产工艺。只有做到这些，才能设计出适用性良好的焊接夹具。汽车白车身焊接夹具的应用，是在保证产品焊接质量与安全生产的前提下，以提高产品生产效率，减轻劳动强度，降低产品生产成本为目的的。因此焊接夹具的设计要无条件的服从这个目的。
夹具一般为单套、对称套生产，使用时间较长，设计时应遵循实用性，经济性，可靠性，艺术性等原则。设计时尽量用成熟的标准件（国标件、企标件等），例如补高台、支座、限位块、定位销、垫片、气缸等。
2 焊接夹具虚拟设计解析
2.1 焊接夹具命名解析
一般线体类焊接夹具三维模型结构树主树中，父级组只允许出现DATA（产品钣金文件，含焊点）、GUN（焊枪文件）、Mankin（人体模型）、ROMER（三坐标文件）、JIG（焊接夹具文件），如图1所示。各类子级文件必须属于以上父级文件。零件号、实例名称与文件名保持一致，实例名称用后缀“.1”、“.2”、“.3”…来表明，零件号永远唯一。
图1 一般线体类焊接夹具三维模型结构树主树
夹具部装号（单元号）、零件号按01、02、03…顺次排列。当零件号为00时为部装装配号，部装号01为夹具底座部装。部装（单元）内禁止出现对称命名。
企标件可不按首字母进行排序，只须将同一种类按实例名称排序，且中间不穿插其他种类的企标件即可，外购件按照厂家分类，并按厂家首字母A、B、C、D、E、F...顺次排列，如：KEYENCE、MISUMI、SMS，并在零件编号中标记厂家名称。
2.2 焊接夹具解析
一般焊接夹具由底座与定位/夹紧机构两大部分组成。底座主要起到支撑、定位各机构、安装控制装置、增加夹具高度等作用。定位/夹紧机构主要起到定位钣金件与固定钣金件的作用。
2.2.1 焊接夹具底座结构解析
典型焊接夹具底座由底板（板面+骨架），控制开关机构，气动元件等组成。底板主要分板面与骨架两部分。板面主要起到安装定位/夹紧机构、控制开关、气动元件连接板的作用；控制开关机构主要控制夹具压臂的打开与加紧；气动原件主要涵盖电磁阀岛和气动三联件等控制与过滤性气动原件。骨架主要由槽钢焊接而成，并安装吊耳与地脚，主要用于搬运和固定夹具，如图2。
图2 焊接夹具底座结构
2.2.2 焊接夹具定位/夹紧机构解析
典型焊接夹具定位/夹紧机构由定位销、支撑块、压紧块、连接块、限位块、压臂、立板、支座、气缸等零件组成。定位销主要起到产品定位的作用，支撑块、压紧块主要起到固定产品的作用，限位块主要起到定位加紧点的作用，气缸主要起到执行打开、加紧等动作的作用，其余零件为辅助性连接零件。其中定位销用于定位产品，需要在X、Y方向可调，支撑块、压紧块用于固定产品，一般需要在X或Y方向上可调，通过连接块的形式可调整方向，通过调整连接块之间的垫片厚度可调整位置。典型焊接夹具定位/夹紧机构如图3。
图3 典型焊接夹具定位/夹紧机构
2.3 焊接夹具虚拟设计解析
2.3.1 焊接夹具虚拟设计方法解析
焊接夹具的虚拟设计需要对虚拟设计概念中的“自顶向下设计”（Top-Down）与“自底向上设计”（Bottom-Up）进行混合使用。
典型焊接夹具的绘制流程如下：
1）在CATIA的装配设计中插入产品钣金件，并固定位置，父级组为DATA。
2）插入焊枪并移动到相应位置，父级组为GUN。
3）绘制焊接夹具，父级组为JIG。①绘制焊接夹具底板，定义产品钣金件到底板的高度；②绘制定位/夹紧机构，定义产品钣金件的定位、夹紧位置（夹紧点的确定应参照客户提供的技术文件，例如MCP定位方案书等）；③绘制除底板外的底座部分及其他辅助性机构。
4）插入人体模型，示意整体效果，父级组为Mankin。
2.3.2 主要零部件绘制方法解析
数模的建立就是将单一的特征功能指令，进行有效有序的排列组合，以产生我们希望达到的效果，使模型可以根据需求快速方便的修改。在建模过程中离不开设计原理、制造工艺等相关知识的运用，只有设计意图明确，设计基准、工艺基准和测量基准统一，设计出的模型才是优秀的模型，这样的设计过程才是科学的建模过程。企业要想在项目实施过程中尽可能的避免反复冗余的工作，就要在项目设计规划之初，使用科学的建模过程进行数模的绘制。下面是几种焊接夹具中主要零件的绘制方法。
1）定位销类（回转类）
定位销类零件一般使用“回转体”命令绘制，销上如需添加螺纹则使用“内螺纹/外螺纹”命令（螺纹形状不显示），若是菱形销则需在使用“凹槽”命令切出菱形。如图4。
图4 定位销类建模示例
2）板、块类（凸台类）
板、块类一般使用“凸台”与“凹槽”命令绘制，如果零件上有孔，则使用“孔”命令绘制。如图5。
图5 板、块类建模示例
3）焊接件类（几何体类）
焊接件类一般由多个集合体组成，每个集合中一般使用“凸台”、“凹槽”、“孔”等命令绘制。如图6。
图6 焊接件类建模示例
3 焊接夹具工程图制作
焊接夹具工程图可以使用CATIA的工程制图模块进行绘制，也可投图后使用AutoCAD软件进行绘制，但作者建议使用CATIA软件绘制工程图，这样在3D数模变更时便能急速的响应，以减少绘图时间。
3.1 焊接夹具工程图的一般绘制流程
首先绘制工程图前要确实当前3D数模是否为须制图的数模，是否为最终版数模，确认无误后方开始制图，这样可避免绘图的重复性，之后选择投影角法后开始投图、标注、填写技术要求，最后经检查无误打印成图纸交付加工。典型的“块”类结构工程图如图7所示。
图7 典型的“块”类结构工程图
3.2 焊接夹具工程图的注意事项
大方向上，由于客户的焊接夹具的技术要求和管理制度不同，导致不同客户有不同的要求，在绘制2D工程图时要注意各客户的特殊要求。在细节上，绘制2D工程图的过程中要注意尺寸公差的标注与技术要求的填写。
4 结语
伴随社会的不断进步，市场需求处于不断的转型阶段中，从原先具有大众性、单一性的市场转变为多元化的市场，卖方市场逐渐朝着买方市场转变，这样的转变导致企业的市场竞争越来越激烈，对于大多数企业来说，将面临较大的压力和挑战。因此，企业只有不断的提高生产效率以及产品质量，生产的产品应当物美价廉，才能在竞争中占据一席之地。
汽车白车身焊接生产线中焊接夹具对生产效率的提高具有重要的意义，使用CATIA软件对焊装夹具进行虚拟设计收到了甚高的成效，在3D设计环境中，设计的数据准确可靠，出错率低，对于夹具的分析和审查工作相当直观，在2D的制图环境中尺寸标注方便，并且2D与3D相关联，3D数模变更时2D工程图可迅速变更，缩短了焊接夹具从设计到生产的周期，并降低了成本。
核心关注：拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用，蕴涵了丰富的ERP管理思想，集成了ERP软件业务管理理念，功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理，全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域，是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题：汽车白车身焊接夹具虚拟设计
相关文章
