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基于UG的软工装夹具设计

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陈余进潘敏黄伟兴汪红

摘要：在汽车的前期开发过程中，白车身焊接是样车开发的一个制造过程。而白车身焊接过程所需的软工装定位夹具，是该过程中的一个必须环节。本文主要介绍基于UG的软工装设计过程，以及对软工装定位夹具的结构组成、技术要求等进行论述。

关键词：软工装夹具设计白车身UG

1引言

在每款车型量产之前，样车白车身的焊接开发是必不可少的，白车身的整车合格率取决于各焊合部件总成的总拼焊接精度。而白车身的合格率和焊点质量直接影响到后期的总装装配，试验认证过程和路试质量等。

因此，要提高白车身整车的焊接质量及合格率，必须设计结构合理、定位精准的软工装夹具，以便对车身部件焊接时进行精准的定位和加紧。

目前应用于机械设计行业的的三维软件主要有UG、Pro/E、CATIA等，本文就UG在软工装设计中的常用功能进行介绍、夹具的结构及技术要求进行概述。

2软工装设计中使用的UG功能

2.1草绘设计功能，提供了多种线条绘制工具、曲线修改、曲线约束功能等，使用户可以根据二维图纸、转化为三维实体模型的设计过程。另外如在实体中无法直接建立的模型，也可通过草图可以准确的绘制出图，同时需要注意草图约束与图层管理等。

2.2建模功能：建模功能提供了常见基本体素的设计功能，如球体、长方体、圆柱体等、锥体等;以及多种扫描特征的运用，如拉伸、回转、扫掠等;

2.3实体特征功能：提供了孔特征、凸台、腔体特征、槽特征等命令的使用;满足多种复杂数模零件的结构设计过程;

2.4同步建模功能：同步建模技术是一个能够同时进行几何图形与规则同步建模的设计方法、能快速、快捷与方便的进行建模操作。

2.5装配（约束功能）：提供了自上而下和自下而上两种装配方法，模拟实际的机械装配过程，利用约束将各个零件图形装配成一个完整的机械结构。

3软工装夹具结构组成

软工装夹具通常由底板、定位单元装置、其他辅助标准件等几大部分组成。其中不同的定位单元组成结构会有所不同，以下对通用的部分夹具主要零件做设计要求介绍：

3.1底板的结构

底板根据使用需求，多数为柔性底板，可实现不同车型的切换，其结构通常由夹具安装面板（常用厚为≥25mm），中间结构为方钢纵横排列结构，下部支撑板焊接成整体框架，热处理后精加工钻孔而成（如图1所示）。

底板是焊接夹具的基础元件，它的精度直接影响定位机构的准确性，因此对工作平面的平面度和表面粗糙度均有严格的要求。夹具自身测量装置的基准也是建立在夹具底板上，因此在设计夹具底板时，应留有足够的位置来设立测量装置的基准槽和基准孔，以满足实际测量的需要。

底板的安装面板由每一组孔系组成，为螺纹孔和Ф12销孔间隔100矩阵均布在底板上，使用时可通过过渡板实现柔性切换。底板的加工技术要求如下：1）单个拼台工作面平面度≤0.08mm/M，整个平面的平面度≤0.2mm，表面;粗糙度≤3.2。2）底板的同孔组销孔中心距L±0.02mm;销孔与基准孔（槽）间距L±0.05mm。3）地板设置基准孔至少3个以上，对于大底板每间隔1.2米设置一个，基准孔间的中心距±0.02mm;孔径φ16H7，孔表面粗糙度1.6。4）底板须设置基准线，一般情况下沿X/Y/Z方向设置，位置、数量应根据底板的大小具体情况确定。5）底板常用材料为Q235A或A3钢。

3.2定位单位结构

定位单元中的组成零部件通常由过渡板、支基、定位支撑板、压板、定位块、限位块、调整垫片、定位销、调整垫片及其他辅助件等，以及根据焊件实际形状确定的定位机构（如下图所示）。

3.2.1过渡板设计要求：

过度板通常由Q235A或A3钢加工而成、其孔系组成根据定位要求与底板的孔系位置而定，因此没有固定的设计标准，不可柔性化。

3.2.2支基的设计：

软工装支基起到支撑连接作用，支基的高度可按照50mm的整数倍进行标准化柔性设计（如ZZJ200、ZZJ250），可满足零件到底板间不同高度时的使用，并且能多项目重复柔性使用。

支基的材料一般为HT200，可以按照使用原则设计标准分为L型支基、小型过渡支基、和方管型过渡支基三种。支基选用规范L型支基分铸造型及焊接型，铸造型支基批量制作成本较低，尺寸稳定性好，应优先选用。

小型过渡支基分铸造型及焊接型，小型过渡支基一般与L型支基配合使用，当所需支撑总高度≥400mm时要考虑使用此小型过度支基。小型过渡支基使用在承载要求较轻的场合，如侧围夹具、门盖夹具上的定位单元等。

方管型过渡支基，为焊接结构，特点是承载能力强，一般与L型支基配套使用，主要用于总拼及下车体夹具的底部定位。

3.2.3支撑板的设计要求：

一般情况下支撑板不直接与工件接触，不直接对工件定位（工件的是由安装在支撑板上的定位块负责），支撑板材料一般为Q2