汽車車身焊裝夾具設(shè)計(jì)規(guī)律

卞 平，李復(fù)剛

(湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，湖北十堰，442000)

1 汽車車身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

汽車車身一般由內(nèi)外覆蓋件與骨架件構(gòu)成，覆蓋件鋼板厚度一般在0．8-1．2mm之間，骨架件鋼板厚度在1．2-2．5mm之間，這個(gè)厚度對焊接夾具的設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。

1．1 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于繪圖和造型

汽車車身構(gòu)件都是薄板沖壓件，這些相關(guān)的零件多是拉延而成的多緯曲面體，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在裝焊成組件或殼體的時(shí)候，還需要考慮到車身造型，同時(shí)由于組件或殼體剛性的限制，給設(shè)計(jì)中的圖紙繪制和三維造型帶來難度。

1．2 剛性不足，不利于固定和保持形狀

薄板的加工工藝是沖壓，這種制造方法會造成產(chǎn)品剛性不足，和普通機(jī)械加工件對比剛性相差較大，這種過于柔韌的沖壓件不利于固定和保持形狀，因此設(shè)計(jì)焊接夾具必須保證工序件焊裝的要求，同時(shí)也需要保證整體焊接精度，滿足裝配的基本要求，這給焊接工作也帶來了困難。

1．3 三維特征的焊接尺寸標(biāo)注問題

汽車車身的焊接具有非常強(qiáng)的三維空間特征，而且三維跨度非常大，這給焊接夾具設(shè)計(jì)中的尺寸標(biāo)注帶來了一定的困難。為保證夾具能符合要求，必須對車身進(jìn)行空間坐標(biāo)標(biāo)注，為夾具的空間尺寸特征提供必要的參數(shù)。三維坐標(biāo)標(biāo)注非常困難，相應(yīng)的精度要求也更高。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，部分焊接夾具的失誤就源自三維坐標(biāo)的標(biāo)定失誤。

2 車身焊接夾具的特點(diǎn)

2．1 焊裝夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

車身焊裝夾具體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜是最明顯的特點(diǎn)，為有利于加工和裝配，便于在后期使用過程中進(jìn)行維護(hù)和檢修，必須分解夾具的結(jié)構(gòu)。車身焊裝夾具有三個(gè)裝配基準(zhǔn)，分別是左、右側(cè)圍和底板，在相關(guān)平面上設(shè)定有坐標(biāo)線以及基準(zhǔn)槽，只要按對應(yīng)的坐標(biāo)和基準(zhǔn)槽進(jìn)行裝配、檢測，然后把各部分統(tǒng)一組合起來，就是一個(gè)合格的夾具。

2．2 焊裝夾具的定位特點(diǎn)

焊裝夾具的定位元件多為不規(guī)則的曲面，一般很少用到標(biāo)準(zhǔn)元件。焊接夾具應(yīng)定位好每一個(gè)被焊工件，保證相互之間不會干涉，這就要求在設(shè)計(jì)定位元件時(shí)必須充分利用工件的裝配關(guān)系作為定位支承。如果裝配要求不嚴(yán)格，可以不使用焊接夾具操作。

2．3 焊裝夾具的夾緊特點(diǎn)

車身沖壓件經(jīng)常使用電阻焊接，如果點(diǎn)焊的加壓方向同工件重力一致，且焊接壓力不使工件變形，定位基準(zhǔn)和裝配位置也不受到影響，那么夾緊機(jī)構(gòu)可以忽略。焊接針對的是兩個(gè)以上的工件，夾緊點(diǎn)很多，使用電阻焊這種焊接工藝可以提高工作的效率，減少裝卸時(shí)間。夾緊宜采用多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與快速高效裝置。

對于薄板沖壓件夾緊力的關(guān)鍵是找準(zhǔn)支承點(diǎn)，沖壓件由于剛性受到結(jié)構(gòu)以及鋼材厚度的影響，參數(shù)是不一樣的，夾緊應(yīng)該保證工件不會發(fā)生變形。夾緊力的設(shè)定主要是為工件的裝配提供便利，使其貼合于定位支承。在夾緊器制作材質(zhì)的選取上，夾緊頭部多是碳鋼、不銹鋼等，這類材質(zhì)可以滿足工件的不同要求。

3 焊裝夾具的設(shè)計(jì)規(guī)律

3．1 焊裝夾具設(shè)計(jì)的精度控制

焊接夾具的精度控制可以分為兩部分，一是焊接夾具的精度標(biāo)準(zhǔn)，通常情況下，生產(chǎn)單位會對定位銷、底板基準(zhǔn)槽、坐標(biāo)線、各類支承件等的精度要求，比如形狀、精度、尺寸、公差等，焊接夾具的精度等級要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。二是裝配精度，該精度又分骨架精度和外觀精度兩類，前者指三維坐標(biāo)值，后者是車門間隙面差。設(shè)計(jì)出的焊接夾具在上述兩種焊裝精度合格的同時(shí)還必須滿足工序件焊裝要求。

3．2 焊裝夾具設(shè)計(jì)的六點(diǎn)定則

進(jìn)行焊接夾具設(shè)計(jì)基本的宗旨是限制6個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)自由度，依靠制件之間相互制約和夾具定位夾緊的裝置實(shí)現(xiàn)限制運(yùn)動(dòng)自由度。生產(chǎn)中夾具精度范圍必須滿足產(chǎn)品裝配要求，應(yīng)該選取盡量多的定位面。要想保證夾具裝調(diào)一次成功達(dá)到精度要求，沖壓件必須高規(guī)格生產(chǎn)，并做好相關(guān)的技術(shù)檢測，確保產(chǎn)品尺寸偏差，同時(shí)定位點(diǎn)設(shè)置盡量多。

要想保證焊裝夾具的精度，使之滿足加工、裝配的要求，設(shè)計(jì)人員還需要考慮各個(gè)定位部件的使用狀況。比如直角塊可以實(shí)現(xiàn)定位方式的契合，使用直角塊的好處是壓頭或定位板便于裝調(diào)，對于形成標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)、制造也有著很大的幫助，更有利于維護(hù)維修。但墊片與定位銷孔之間的關(guān)系是要注意的，定位板加工如果不符合標(biāo)準(zhǔn)就會延長裝配周期，在裝配與檢測上，從檢測銷孔、定位型面等要求增多，會造成累計(jì)誤差。因此夾具的外觀不講究是否美觀，它主要是突出實(shí)用性。

3．3 焊接夾具設(shè)計(jì)的分塊定位

車身的焊接在設(shè)計(jì)焊接夾具時(shí)要考慮到車身的分塊定位。分塊方式需要遵循的規(guī)律大致一致，但會隨著車型的差異而有所不同，具體可以包括以下三點(diǎn)：其一是因?yàn)榈装鍛抑每椎奈恢猛ǔＪ堑装宓募訌?qiáng)梁，所以焊裝時(shí)的懸置孔相對位置必須準(zhǔn)確，否則車架和車身無法順利連接，另外前后懸置孔也要保證精度。其二是前后風(fēng)窗口裝配尺寸要求很高，其形成位置或者位于分裝夾具，或者位于總裝夾具，設(shè)計(jì)夾具時(shí)要充分考慮。其三是門洞部分的裝配尺寸必須確保，如果有側(cè)圍分塊，則側(cè)圍的焊接夾具才是形成門洞的正確位置，如果總成焊接沒有側(cè)圍分塊，則和前后立柱相關(guān)的分裝夾具必須以前后立柱定位。

3．4 焊接夾具設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)夾緊

車身的焊接夾具具有一些共同的夾緊特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)充分利用可以提高設(shè)計(jì)效率。從夾緊特點(diǎn)來看，因?yàn)楹附有枰瑫r(shí)固定兩個(gè)以上的復(fù)雜工件，所以夾緊點(diǎn)的數(shù)量普遍較多，并且由于車身是薄板沖壓件，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要注意讓夾緊力的作用點(diǎn)落在支承點(diǎn)，否則工件很大可能脫離定位標(biāo)準(zhǔn)甚至直接彎曲。從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，車身的總裝夾具在底板、左側(cè)圍、右側(cè)圍三處平面均要加工上基準(zhǔn)槽與坐標(biāo)線，在后續(xù)的夾緊組合階段，檢測和裝配都依照基準(zhǔn)槽進(jìn)行，最終才能形成合格的夾具。

4 結(jié)語

汽車車身的焊裝，焊裝夾具不可或缺，它影響著汽車生產(chǎn)的水平，對汽車生產(chǎn)的效率、質(zhì)量和規(guī)模都產(chǎn)生重要作用，因此提高汽車車身焊裝夾具的設(shè)計(jì)水平意義重大。汽車車身焊接夾具設(shè)計(jì)同工序件的結(jié)構(gòu)、沖壓件和精度有著較為密切的關(guān)系，這是設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)必須要充分考慮的，設(shè)計(jì)工作既要遵循一般規(guī)律，也應(yīng)該具體問題具體分析，在實(shí)踐中不斷提高設(shè)計(jì)的水平。