驅(qū)動橋殼焊接夾具定位設計

1、    驅(qū)動橋殼焊接夾具定位設計    吳程遠 劉憬賢 張恒語 敬屹陽 吳祚堯摘  要：驅(qū)動橋殼是屬于驅(qū)動橋的一部分，驅(qū)動橋殼的作用是支承并保護主減速器、差速器、半軸，使左右驅(qū)動車輪的軸向相對位置固定。在驅(qū)動橋的生產(chǎn)制造中，焊接夾具是保證焊接精度和防止焊接變形的重要設備。焊接夾具定位設計是夾具設計的重要環(huán)節(jié)。本文以驅(qū)動橋殼焊接夾具為對象，采用solidworks軟件對夾具主要定位組件進行虛擬定位設計，為相關(guān)機械產(chǎn)品定位設計提供借鑒意義。關(guān)鍵詞：焊接夾具，驅(qū)動橋殼，定位設計1.緒論在驅(qū)動橋的生產(chǎn)制造中，焊接是一項十分重要的工藝。在焊接中，普遍存在

2、焊接構(gòu)件變形、應力集中、精度難以達到設計要求等問題，因此需要應用焊接夾具來解決這類焊接問題。一套合格的焊接夾具可以提升焊接質(zhì)量和焊接效率，這對提高整個驅(qū)動橋殼焊接工藝的效率有著很大的幫助1。在國內(nèi)，隨著汽車制造技術(shù)的不斷提升，汽車焊接夾具的設計形式也豐富多樣化。但和一些發(fā)達國家對比，特別是汽車工業(yè)發(fā)達的德國、日本等國家，我國的科技水平相對落后，而且焊接夾具的設計也留有很多問題，比如焊接夾具定位設計等問題2。初期的夾具大多數(shù)是以手動為主，因為那時夾具的自動化程度比較低。隨著機械化程度的提升，自動化夾具逐漸代替了手動夾具。氣動夾具的使用，使得工作效率提高，并且使得勞動強度也大大降低，因此被廣泛推廣

3、和使用。目前，在一些制造業(yè)發(fā)達的國家，例如美國、德國、日本等，已經(jīng)開始應用工業(yè)機器人的柔性自動化了，并且在一些大型的國際汽車制造商，全自動焊接生產(chǎn)線已經(jīng)開始被應用3，4。這使得夾具定位設計更應具有穩(wěn)定性和無人干預性。本文考慮到以上兩點，針對全自動焊接生產(chǎn)線驅(qū)動橋焊接夾具組件進行定位設計。2.設計軟件及坐標系選擇本文所述的驅(qū)動橋殼焊接夾具定位設計主要采用solidworks軟件完成，所使用的模塊是零件建模、裝配體5。對于零件建模，可以通過特征工具進行拉伸、旋轉(zhuǎn)、陣列、掃描等操作完成零件的建模;對于裝配體，是將已設計完成的零件模型，按約束關(guān)系進行虛擬裝配，形成夾具組件。需要說明的是是根據(jù)基準一致性

4、要求，在零件特征設計初期就應該考慮后期裝配關(guān)系，即配合關(guān)系;在虛擬裝配形成組件中，就要考慮組件的定位關(guān)系。對于所有設計都應該遵循整體的坐標系統(tǒng)，本文設計焊裝夾具整體坐標系統(tǒng)，橫坐標為x軸、縱坐標為z軸，y軸作為高度坐標6。建立整體坐標系統(tǒng)可以方便后續(xù)夾具組件定位設計。3.夾具主要組件定位設計驅(qū)動橋殼焊接夾具由定位器、夾具體以及夾緊機構(gòu)組成。定位器大多是固定式的，并以手動、液壓、氣動等驅(qū)動方式為主;夾緊機構(gòu)相對復雜，而且結(jié)構(gòu)形式很多;夾具體大多根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)進行專門設計。本文所述的設計中，主要使用到的定位組件包括端頭定位組件、工件支撐架、浮動卡盤和方形側(cè)頂?shù)?。設計思路采用六點定位原理，即通過六個適

5、當分布的支撐點來分別限制工件的六個自由度（其中三個移動自由度、三個轉(zhuǎn)動自由度），從而使工件在空間得到確定定位。如果違反，則不能確定工件在夾具中的位置。（1）端頭定位組件：主要用定位心軸（長銷）對驅(qū)動橋殼進行定位。定位心軸用來支承轉(zhuǎn)動零件并且只承受彎矩而不傳遞扭矩，主要用于以內(nèi)孔表面為定位基準的工件。以第2節(jié)定義的坐標系統(tǒng)為標準，該定位心軸（長銷）限制了z軸的移動自由度、y軸的移動自由度、z軸的轉(zhuǎn)動自由度、y軸的轉(zhuǎn)動自由度。（2）工件支撐架組件：主要用于承受物體重量以及固定工件。由短v型塊、護桿、工件支撐架墊片以及工件底支撐架等組成。一般定位設計是采用在兩端各放置一個短v型塊，組成了一個長v型塊

6、。這種設計限制了驅(qū)動橋殼的y軸的移動自由度、z軸的移動自由度、y軸的轉(zhuǎn)動自由度、z軸的轉(zhuǎn)動自由度。這種設計會造成降低定位精度、定位質(zhì)量不穩(wěn)定等影響，但對提高工件的穩(wěn)定性和剛性有一定的好處。（3）浮動卡盤組件：主要用在定位橋殼中段，由三爪卡盤進行定位。三爪卡盤定位分為相對夾持長和相對夾持短，這里采用相對夾持短的定位，主要限制了兩個自由度，為x軸的移動自由度、z軸的移動自由度。（4）方形側(cè)頂組件：主要用于定位和夾緊橋殼中段。主要由油缸安裝座、頂緊組件、底座組成。該組件主要限制了x軸的轉(zhuǎn)動自由度和z軸的轉(zhuǎn)動自由度。4.夾具整體布局夾具主要組件定位設計完成后，將各組件虛擬裝配為整體焊裝夾具，再通過其他

7、裝配定位分析軟件進行校核，例如vis-vsa或3dcs軟件。整體夾具虛擬裝配示意圖，如圖1所示。5.總結(jié)本文以驅(qū)動橋殼焊接夾具為對象，建立夾具整體坐標系統(tǒng)，采用solidworks軟件對夾具主要定位組件（端頭定位組件，工件支撐架組件，浮動卡盤組件和方形側(cè)頂組件）進行了定位虛擬設計，最后給出夾具整體布局。本文所述的設計思路對相關(guān)機械產(chǎn)品定位可以起到借鑒作用。期望后期工作能夠繼續(xù)采用vis-vsa或3dcs軟件對整體裝配體進行3d定位設計與優(yōu)化。參考文獻1  李念沖. 重型汽車驅(qū)動橋殼焊裝夾具設計研究d. 青島理工大學，2016.2  尹明英，張振. 汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設計研究

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