论文部分内容阅读
引言：随着汽车涂装工艺设备的快速发展，涂装机器自动化程度要求的不断提高，生产节拍的逐渐提升，推动了车身辅助夹具的不断发展。
车门限位涂装夹具在整个喷涂过程中起着非常重要的意义，它一方面限制了车门的最大开度，还能使车门停留在最大开度，防止车门自动关闭；另一方面还能限制车门的最小开度，防止车门自动打开。
车门限位涂装夹具随车运动防止车身在急速运动过程中车门自动打开或者关闭，以避免车门碰伤甚至毁坏，噴涂时保证车身和车门外表面形成膜厚和色泽均匀一致，防止四门表面与车身主体接触后造成漆膜在湿润状态下的碰伤。由此可见车门限位涂装夹具的设计对车门的有效限位控制，保证车门油漆质量起着非常关键的作用。车门限位涂装夹具连接杆的设计是保证车门限位器夹具能否顺畅工作的基础。
本文重点介绍车门限位涂装夹具的原理及其连接限位杆的曲线设计并运用solidworks仿真运动模拟，使夹具的设计更加合理。
1.车门限位涂装夹具的工作原理及优点
车门限位涂装夹具是一种双滚轮的车门限位涂装夹具结构，它是由固定座部件、滚轮、扭簧、连接头和连接限位杆组成。连接限位杆一侧设有限位凹凸槽，与固定座装配使用，形成相对滑动关系的限位机构，该机构采用双滚轮结构，其中定位滚轮随扭簧固定在固定座定位孔中，活动滚轮随扭簧在固定座滑槽中运动，依靠扭簧的扭转力矩和连接限位杆的凹凸槽卡住连接限位杆，有效保持车门的位置，达到车门限位的目的。
车门限位涂装夹具优点：结构简单，限位精度高、限位保持力好，加工方便快捷，成本低，空间小，重量轻，便于搬运装配简單可靠等优点。
2.车门限位涂装夹具的安装位置
通常情况下汽车车门都会设计相应的车门限位器来保证车门开度的几个固定位置，但鉴于不适用涂装车间，故设计车门限位涂装夹具尤为重要，其安装孔采用其原车设计的安装孔，固定座通过挂钩和螺钉紧固在车门上，连接限位杆通过连接头用螺栓紧固在车身侧围上，通过连接限位杆与固定座的相对滑动满足车门的两个开度，夹具安装位置如下图所示：
3.车门限位涂装夹具的设计
车门限位涂装夹具具有反复使用，多次拆装等特点，为提高生产节拍，将夹具设计成挂钩配合螺钉紧固在车门上，连接限位杆随连接头通过螺栓与车身紧固，这种简单快捷的装配结构。
车门限位涂装夹具旋转轴线与铰链轴线必须平行，制造偏差控制在1度以内，以防止固定座与连接限位杆摩擦力过大，车门安装孔变形等因素。另外考虑夹具多次使用后连接限位杆上附带油漆，滚轮与连接限位杆的相对运动造成漆渣飞溅，若固定座设计过小，漆渣从门安装孔处飞溅到汽车外表面影响表面质量，同时夹具固定座也不能设计过长，太长影响夹具的稳定性，应根据车型实际情况调整，一般情况下固定座长度不小于70mm。夹具一般使用5次左右清洗一次表面油漆。
4.连接限位杆的设计
车门限位夹具的设计主要是限位连接杆的曲面设计和开、关门凹、凸槽位置和形状的设计。由于车门限位涂装夹具必须在车门内部运动，而车门内部情况复制，运动受到局限性，为了不和这些零件干涉
（车门内板、车门外板，玻璃导槽、门加强筋等），同时又能使连接限位杆在固定座内顺畅运动，我们需要对连接限位杆进行运动模拟设计。车门连接限位杆曲面的设计、关门凸槽和开门凹槽位置和形状的设计通过solidwoks作图法仿真运动分析设计，拟合连接限位杆形状。
在设计时考虑以下几点：
1）夹具安装后，在开门和关门过程中，连接限位杆不能与门安装孔接触，也不能与门的其他部件接触，应保证安全间隙不小于2mm；
2）连接限位杆开门和关门中间位置设计一段平滑曲面，此位置扭簧应处于不变形或者变形量很小，此位置尺寸应不小于30mm方便安装工人快速拆装，提高工作效率；
3）连接限位杆开槽的一面应该设计在定轮一侧，有效保证连接限位杆能顺畅滑过滚轮。
4）根据开、关门力矩的大小来设计连接限位杆曲面最大位置的尺寸（也就是扭簧的最大变形量）。尺寸大，力矩也大，机器人需要的拉力也大，而拉力过大会使车门变形，反之尺寸小，夹具不能有效的防止门自动开、闭。根据不同的车型，该尺寸应控制在16.5mm至18.5mm.（车门开度角度不一样，力矩也不一样，固力矩限位杆与固定盒部件的相对位置也不一样，尺寸根据实际情况确定）
考虑综上情况，以及连接限位杆在关门和开门过程中运动情况，保证连接限位杆与车门部件最小间隙保证在2以上mm，用solidworks仿真运动模拟，连接限位杆绕着夹具销旋转作出连接限位杆的曲线图，如下图所示（作图过程这里不详细介绍）。
5.结束语
本文详细的介绍了车门限位涂装夹具的使用原理、安装位置及其设计要点，重点介绍了连接限位杆的设计要点，利用solidworks对其进行了仿真运动模拟，在进行干涉检查的同时，还要考虑连接限位杆在运动过程中与门安装孔的间隙，重要的是关门状态下，连接限位杆尾部与门内部部件的间隙，以及曲面的连贯性设计，在充分考虑这些设计要求和结构要求后，设计的连接限位杆才能顺畅的工作。
车门限位涂装夹具在整个喷涂过程中起着非常重要的意义，它一方面限制了车门的最大开度，还能使车门停留在最大开度，防止车门自动关闭；另一方面还能限制车门的最小开度，防止车门自动打开。
车门限位涂装夹具随车运动防止车身在急速运动过程中车门自动打开或者关闭，以避免车门碰伤甚至毁坏，噴涂时保证车身和车门外表面形成膜厚和色泽均匀一致，防止四门表面与车身主体接触后造成漆膜在湿润状态下的碰伤。由此可见车门限位涂装夹具的设计对车门的有效限位控制，保证车门油漆质量起着非常关键的作用。车门限位涂装夹具连接杆的设计是保证车门限位器夹具能否顺畅工作的基础。
本文重点介绍车门限位涂装夹具的原理及其连接限位杆的曲线设计并运用solidworks仿真运动模拟，使夹具的设计更加合理。
1.车门限位涂装夹具的工作原理及优点
车门限位涂装夹具是一种双滚轮的车门限位涂装夹具结构，它是由固定座部件、滚轮、扭簧、连接头和连接限位杆组成。连接限位杆一侧设有限位凹凸槽，与固定座装配使用，形成相对滑动关系的限位机构，该机构采用双滚轮结构，其中定位滚轮随扭簧固定在固定座定位孔中，活动滚轮随扭簧在固定座滑槽中运动，依靠扭簧的扭转力矩和连接限位杆的凹凸槽卡住连接限位杆，有效保持车门的位置，达到车门限位的目的。
车门限位涂装夹具优点：结构简单，限位精度高、限位保持力好，加工方便快捷，成本低，空间小，重量轻，便于搬运装配简單可靠等优点。
2.车门限位涂装夹具的安装位置
通常情况下汽车车门都会设计相应的车门限位器来保证车门开度的几个固定位置，但鉴于不适用涂装车间，故设计车门限位涂装夹具尤为重要，其安装孔采用其原车设计的安装孔，固定座通过挂钩和螺钉紧固在车门上，连接限位杆通过连接头用螺栓紧固在车身侧围上，通过连接限位杆与固定座的相对滑动满足车门的两个开度，夹具安装位置如下图所示：
3.车门限位涂装夹具的设计
车门限位涂装夹具具有反复使用，多次拆装等特点，为提高生产节拍，将夹具设计成挂钩配合螺钉紧固在车门上，连接限位杆随连接头通过螺栓与车身紧固，这种简单快捷的装配结构。
车门限位涂装夹具旋转轴线与铰链轴线必须平行，制造偏差控制在1度以内，以防止固定座与连接限位杆摩擦力过大，车门安装孔变形等因素。另外考虑夹具多次使用后连接限位杆上附带油漆，滚轮与连接限位杆的相对运动造成漆渣飞溅，若固定座设计过小，漆渣从门安装孔处飞溅到汽车外表面影响表面质量，同时夹具固定座也不能设计过长，太长影响夹具的稳定性，应根据车型实际情况调整，一般情况下固定座长度不小于70mm。夹具一般使用5次左右清洗一次表面油漆。
4.连接限位杆的设计
车门限位夹具的设计主要是限位连接杆的曲面设计和开、关门凹、凸槽位置和形状的设计。由于车门限位涂装夹具必须在车门内部运动，而车门内部情况复制，运动受到局限性，为了不和这些零件干涉
（车门内板、车门外板，玻璃导槽、门加强筋等），同时又能使连接限位杆在固定座内顺畅运动，我们需要对连接限位杆进行运动模拟设计。车门连接限位杆曲面的设计、关门凸槽和开门凹槽位置和形状的设计通过solidwoks作图法仿真运动分析设计，拟合连接限位杆形状。
在设计时考虑以下几点：
1）夹具安装后，在开门和关门过程中，连接限位杆不能与门安装孔接触，也不能与门的其他部件接触，应保证安全间隙不小于2mm；
2）连接限位杆开门和关门中间位置设计一段平滑曲面，此位置扭簧应处于不变形或者变形量很小，此位置尺寸应不小于30mm方便安装工人快速拆装，提高工作效率；
3）连接限位杆开槽的一面应该设计在定轮一侧，有效保证连接限位杆能顺畅滑过滚轮。
4）根据开、关门力矩的大小来设计连接限位杆曲面最大位置的尺寸（也就是扭簧的最大变形量）。尺寸大，力矩也大，机器人需要的拉力也大，而拉力过大会使车门变形，反之尺寸小，夹具不能有效的防止门自动开、闭。根据不同的车型，该尺寸应控制在16.5mm至18.5mm.（车门开度角度不一样，力矩也不一样，固力矩限位杆与固定盒部件的相对位置也不一样，尺寸根据实际情况确定）
考虑综上情况，以及连接限位杆在关门和开门过程中运动情况，保证连接限位杆与车门部件最小间隙保证在2以上mm，用solidworks仿真运动模拟，连接限位杆绕着夹具销旋转作出连接限位杆的曲线图，如下图所示（作图过程这里不详细介绍）。
5.结束语
本文详细的介绍了车门限位涂装夹具的使用原理、安装位置及其设计要点，重点介绍了连接限位杆的设计要点，利用solidworks对其进行了仿真运动模拟，在进行干涉检查的同时，还要考虑连接限位杆在运动过程中与门安装孔的间隙，重要的是关门状态下，连接限位杆尾部与门内部部件的间隙，以及曲面的连贯性设计，在充分考虑这些设计要求和结构要求后，设计的连接限位杆才能顺畅的工作。