淺談汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的提高，汽車行業(yè)獲得了廣闊的發(fā)展空間，有力地促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在人們的生活有了極大改善的情況下，人們對汽車的外觀、性能、舒適性、安全性等方面有了更多的需求。白車身是整車的基礎(chǔ)，而汽車焊裝夾具的結(jié)構(gòu)和精度直接決定車身的焊接質(zhì)量。為此，本文將從汽車焊接夾具進(jìn)行分析，希望有效的控制并提高車身的焊接質(zhì)量。

1.汽車焊接夾具的簡介

把車身沖壓件在一定的工藝裝備中定位并夾緊，組合成車身分總成及總成，同時利用焊接的方法使其形成整體的過程稱為裝焊過程。它是車身的裝配和焊接連續(xù)進(jìn)行的一個過程，焊裝過程所使用的夾具稱為焊接夾具。

在焊接過程中，合理的夾具結(jié)構(gòu)有利于合理安排流水線生產(chǎn)，便于平衡工位時間，降低非生產(chǎn)用時。對具有多種車型的企業(yè)，科學(xué)地考慮共用或多車型共用一套夾具，有利于建造混型生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率。

為提高我國汽車焊接夾具的設(shè)計水平，本文對汽車焊接夾具的設(shè)計原理、結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法、原則進(jìn)行了一定的研究和探討。

2.白車身焊接工藝的特點(diǎn)

2.1使用材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

汽車焊接材料主要是低碳鋼的冷軋鋼板、鍍鋅鋼板，及少量的熱軋鋼板。它們可焊性好，適宜大多數(shù)的焊接方法，但由于是薄板件，因而剛性差、易變形。

在結(jié)構(gòu)上焊接散件大多數(shù)是具有空間曲面的沖壓成形件，形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

2.2焊接方法

汽車焊接方法主要有CO2氣體保護(hù)焊和電阻焊。CO2氣體保護(hù)焊應(yīng)用范圍較廣，且對夾具結(jié)構(gòu)要求不十分嚴(yán)格。電阻焊對夾具要求嚴(yán)格，尤其是多點(diǎn)焊、機(jī)器人點(diǎn)焊。因汽車焊接以電阻焊為主，所以本文將針對電阻焊夾具的設(shè)計進(jìn)行探討。

2.3焊接工藝流程

汽車焊接的基本特征就是單件到部件再到總成的一個組合的過程。

從分總成到車身焊接總成的每一個過程，既相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，因此分總成的焊接精度決定了整車焊接總成的焊接精度和焊接質(zhì)量。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，這就要求從單件到總成的各個焊接工序采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。在整車出現(xiàn)質(zhì)量問題時便于質(zhì)量問題原因的分析，便于整改和控制。

3.焊接夾具的設(shè)計方法與步驟

（1）在進(jìn)行夾具設(shè)計工作前，首先應(yīng)了解所開發(fā)車型的生產(chǎn)綱領(lǐng)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息、工藝要求及生產(chǎn)線布置方式，做好充分的前期產(chǎn)品分析，參考行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有車型的生產(chǎn)線方案及夾具結(jié)構(gòu)，確定整車的輸送方式及工藝水平。

（2）根據(jù)焊接工藝文件的焊點(diǎn)信息，確定焊鉗型號、數(shù)量及懸掛方式。

（3）根據(jù)車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及焊接設(shè)備型號確定夾具的定位夾緊方式，同時根據(jù)沖壓件具體的結(jié)構(gòu)及精度確定夾具定位數(shù)量、位置關(guān)系。

（4）進(jìn)行夾具具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件及成型的模塊結(jié)構(gòu)。充分從人機(jī)工程學(xué)角度考慮，結(jié)構(gòu)盡量簡易化、輕便化。

4.焊接夾具的組成結(jié)構(gòu)及要求

汽車焊接夾具包含內(nèi)容：工作臺BASE板、定位夾緊部件、氣路部件、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、焊鉗等（見下圖一）。

4.1 BASE板

夾具BASE板是焊接夾具的基礎(chǔ)部分，它的加工精度直接影響夾具整體定位夾緊機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確性，因此對工作平面的平面度和表面粗糙度均有嚴(yán)格的要求。

夾具BASE板上加工時需加工有反映整體夾具在車體坐標(biāo)系位置的坐標(biāo)基準(zhǔn)槽及用于檢測夾具精度建立坐標(biāo)系的基準(zhǔn)孔。由于BASE板大都采用框架結(jié)構(gòu)的焊接合件，在不影響夾具功能的條件下，應(yīng)盡量減輕夾具自身重量，便于夾具搬運(yùn)。

4.2定位夾緊機(jī)構(gòu)

定位夾緊機(jī)構(gòu)中的零件包括固定式定位銷、定位塊、夾緊塊、導(dǎo)向板、限位塊等。

（1）因焊接夾具使用頻率很高，要求定位單元有足夠的剛度、硬度及耐磨性，以保證焊接夾具的精度。

（2）為便于調(diào)整位置度及維修便捷性，定位塊、定位銷等定位單元都要設(shè)計成可調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

（3）夾具設(shè)計必須按照統(tǒng)一的焊接夾具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證整體加工、裝配精度統(tǒng)一，便于新車型焊接夾具匹配調(diào)節(jié)。

4.3焊接操作輔助機(jī)構(gòu)

由于白車身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為便于焊接操作，我們需要在夾具上增加一些輔助機(jī)構(gòu)。下面介紹三類常見的輔助機(jī)構(gòu)：

4.3.1 BASE踏臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

在夾具BASE板和夾具底板之間布置的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可使夾具整體360度旋轉(zhuǎn)，此機(jī)構(gòu)可以克服焊點(diǎn)分布范圍廣的問題。僅用一套焊接設(shè)備就可完成操作工作，同時減少了人的移動范圍，提高了工作效率。

4.3.2翻轉(zhuǎn)臺機(jī)構(gòu)

當(dāng)工件采用CO2保護(hù)焊時，焊縫位置分布在工件搭接處的各個方向，由于工人焊接操作不便，因此采用此類反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。目的是保證工人焊接操作時焊接面處于水平方向，有利于保證焊接位置及焊接質(zhì)量。

4.3.3舉升機(jī)構(gòu)

地板縱梁、車架等部分的焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且精度要求高。在夾具設(shè)計制造時常采用多個固定定位銷式的過定位結(jié)構(gòu)約束焊接精度。但這同時也產(chǎn)生了新的問題，焊接后的總成由于定位的固定定位銷過多取件困難。在此類條件下我們將采用輔助的氣缸舉升機(jī)構(gòu)幫助工人取件。

5.總結(jié)

汽車車身是汽車的重要零部件之一，它的制造質(zhì)量關(guān)系到提高汽車的整體競爭力。而汽車車身的焊裝夾具是確保其制造精度的重要手段，所以充分了解焊裝夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求對提升焊裝夾具設(shè)計水平非常重要，也是汽車制造企業(yè)在激烈競爭中能夠生存必須重視的問題之一。