關(guān)于汽車焊接夾具設(shè)計的初步探討

劉振京

引言：在汽車焊接的流水線生產(chǎn)中，焊接操作的工作量不是太大，平均每日工作量只占車間工作總量的三分之一上下，但各種輔助工作和裝夾工作所占比例卻較大。但汽車的焊接夾具又是進行裝夾工作的基礎(chǔ)，因此，汽車的焊接夾具工作在整個焊接工作中占有極其重要的位置。

在對汽車車身進行裝配工作時，通常都將夾具叫做裝配夾具。我們都知道，裝配夾具的組成包括樣板設(shè)備、裝配件設(shè)備、型架設(shè)備以及與之相關(guān)的裝配臺設(shè)備等，這些與基礎(chǔ)設(shè)備位置裝配定位方式相關(guān)的夾具工作都主要依靠獲取零件來完成，在進行焊接工作時為了滿足產(chǎn)品裝配的要求以及汽車的使用要求，在開始焊接前的定位焊操作中都需用到上述設(shè)備。

一、汽車焊接線車身主檢具特點與要素分析

汽車的閉合件、車身翼子板和汽車的內(nèi)部外部裝飾組合而成的形式叫做汽車車身自檢，借助這種組裝方式能夠比較準確的確定各個零件的安裝位置、零件安裝間隙、兩個零件之間的形面高差。并且在整個基礎(chǔ)上能夠?qū)σ堰\行的相應(yīng)零件及零件功能進行科學(xué)的檢測。借助汽車車身主檢設(shè)備完成車體規(guī)格和使用效果檢查時，各種零件的基礎(chǔ)工作情況都比較穩(wěn)定，但是也不能忽略有關(guān)校正問題，要及時發(fā)現(xiàn)并對實物或模型進行調(diào)整。

通過上述方式能有效的減少汽車車身產(chǎn)品開發(fā)所需的生產(chǎn)周期，同時還能提高零件質(zhì)量，降低零件生產(chǎn)的誤差。零件供應(yīng)商在供給零件時一般都要對供貨質(zhì)量進行檢查，然后才能對裝配工藝有一個深入的了解并加以研究。開始生產(chǎn)前必須進行嚴格的檢查，以便于及時發(fā)現(xiàn)、解決問題，減少不必要的損失。我們還應(yīng)該知道，現(xiàn)今的供應(yīng)商較多，在零件制作上已不會出現(xiàn)太大的問題?？墒窃趯嶋H工作中，還要受到我國汽車開發(fā)現(xiàn)狀的制約，不過主檢具已開始在我國得到推廣并有著良好的發(fā)展態(tài)勢。

二、裝焊夾具的具體作用要點分析與概述

在對車身進行焊接時，各個車身零件的夾緊及定位工作都需要借助相應(yīng)的裝焊夾具才能完成，因為只有使用這些設(shè)備，才能使車身組件分總成及車身組件總成都能超過規(guī)定的標定位置，還能保證兩者一直維持原有的幾何形態(tài)。裝焊夾具的質(zhì)量決定著焊接施工能否順利進行，在選擇焊槍時，如果使用了反作用焊槍則能對有關(guān)機構(gòu)系統(tǒng)起到預(yù)訂支撐裝置的作用，然后再進行焊接連接位置的壓緊工作，這樣才能保證后面的焊接能順利完成。焊接夾具的質(zhì)量越高，則裝配耗時越短，工作效率越高，所以，在焊接工作中，一定要保證焊接夾具的高質(zhì)量。

三、裝焊夾具在整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中主要特點分析

定位零件的形態(tài)、種類都較多，對精度也有較高得到要求，所以設(shè)計起來有較大的難度。汽車車身零件的沖壓件幾乎都是曲面，這種曲面沖壓件的形態(tài)較繁復(fù)但其剛性比較小，深度加工時容易發(fā)生變形。所以在開展夾具定位工作時，一定要先確定好操作定位面，一般定位面都選取在車身的斷面。為使汽車車身的裝配精度能夠符合有關(guān)標準，我們就要選擇零件表面和車身定位表面一致的零件。所以，最好使用裝焊夾具遠近定位表面仿形定位方式來完成焊接操作，這樣能夠借助數(shù)控加工設(shè)備對零件的最終形態(tài)和規(guī)格進行較準確的確定。夾緊設(shè)備處于敞開狀態(tài)能使后面的續(xù)焊夾具制件操作更便捷，裝焊焊接時要本著循序漸進的原則。把零件準確排放在夾具的相應(yīng)位置，等到焊接工作結(jié)束后，夾具車身組件也已經(jīng)被拿出，分總成及總成件也大致成形。

四、焊接夾具的設(shè)計方法及流程分析

開展夾具焊接的基礎(chǔ)設(shè)計之前，一定要盡快熟練了解生產(chǎn)設(shè)計綱領(lǐng)、產(chǎn)品自身的特性、生產(chǎn)工藝、具體生產(chǎn)流程，還要保證所掌握的設(shè)計綱領(lǐng)的準確性。此外，要善于收集國內(nèi)外與此有關(guān)的信息，更好的掌握這類技術(shù)的特點和各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)、使用功能及普遍性問題。還要根據(jù)制定的生產(chǎn)計劃、產(chǎn)量要求，來科學(xué)的確定夾具的復(fù)雜程度和自動化程度。還應(yīng)對具體焊件的形態(tài)、質(zhì)地、規(guī)格和復(fù)雜程度進行實地考量，以準確選擇其結(jié)構(gòu)形式。然后科學(xué)的選用焊接方法，也就是科學(xué)控制焊接設(shè)備的運行，焊件的規(guī)格和夾壓部位。根據(jù)沖壓件的焊接特征和后面的工作需要，合理確定關(guān)鍵點和定位點。還要根據(jù)工件的流向，將夾具的各種輔助裝置、傳送裝置、承托裝置等連接起來。主體結(jié)構(gòu)確定完畢后，還要確定輔助裝置，包括設(shè)計所需的水、氣、電等。設(shè)置快速接頭時要嚴格按照規(guī)定，還要對氣動元件盒覆蓋件外部焊點的銅板科學(xué)的安排。在整個操作過程中還要時刻保證操作的安全性。

五、裝焊夾具的構(gòu)成和相關(guān)要求

5.1 夾具地板

一般情況下，汽車焊接夾具由夾具地板定位設(shè)備、夾緊設(shè)備、測量儀器和輔助系統(tǒng)組成。其中夾具地板是最基本的組成，對精度有較高的要求，這是為了避免其影響定位設(shè)備的工作。因此，對工作地面的平整度和光滑度要求近乎苛刻。夾具地板是夾具進行自身測量的基準裝置，因此在設(shè)置夾具地板時，要留有合適的空間來安裝測量裝置的基準槽和基準孔，這樣能使實際測量工作更加方便。

5.2 定位裝置

汽車中的定位裝置結(jié)構(gòu)包含多種定塊，例如：固定銷定塊、插銷定塊、擋鐵定塊和依據(jù)據(jù)焊件實際形狀確定定位塊等。焊接夾具工作時的頻率較高、應(yīng)用范圍也較廣，所以要求定位元件有較好的剛度及硬度。為了使調(diào)整、更換定位元件的工作更便捷，一般都將定位機構(gòu)裝置成組合可調(diào)式。所以，一旦確定某個定位元件的具體形狀，就可以將其用于多個車型，這樣還可把定位元件設(shè)計成標準通用系統(tǒng)元件。各個汽車的結(jié)構(gòu)差異是很大的，特別是重、中、輕、微型車之間，所以，要根據(jù)車型來科學(xué)的確定各種焊接夾具的標準，以滿足不同車型的需求。

5.3副車架下板分總成焊接夾具設(shè)計制作應(yīng)包括工裝旋轉(zhuǎn)臺，工裝能夠在旋轉(zhuǎn)臺上快速安裝、拆卸。

5.4副車架總成焊接工裝包含夾具安裝架，保證焊接時焊槍的可達性及可操作性。

5.5工裝局部結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須保證定位端部（工裝基準）的剛性，使用30Kg的力向下壓時，定位端部的變形量應(yīng)該在0.1mm以下。

5.6焊接工裝采用模塊化、標準化設(shè)計制造，采用SMC品牌氣動元件，工裝氣動機構(gòu)主動防護工裝定位面或定位孔。所有氣缸帶有緩沖裝置，并裝有消聲器。

5.7工裝設(shè)計要充分考慮工件定位及焊接工藝性，保證最小的焊接變形，各壓緊機構(gòu)均帶有死點，每個機構(gòu)連接的定位點或壓緊點最多不超過2個。

6 結(jié)束語

綜合本文論述，焊接流水線生產(chǎn)工作的順利與否與夾具結(jié)構(gòu)的合理程度有著極大的關(guān)系，焊接耗時也受此影響，所以必須選擇結(jié)構(gòu)合理的夾具，這樣才能保證生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。筆者分析了汽車焊接施工的特點和發(fā)展現(xiàn)狀，并對汽車焊接夾具的設(shè)計理念和方式進行了詳盡的闡述。

參考文獻

[1]趙靜，張俊華，李春植，鄧早春.汽車車身焊裝生產(chǎn)線和焊裝夾具簡介[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2007（01）：44-46.

[2]張無憂.焊接夾具影響車身制造精度[J].現(xiàn)代零部件，2010（05）：15-17.

（作者單位：長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心）