基于案例的焊接夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

陸建衛(wèi)常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

基于案例的焊接夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

陸建衛(wèi)
常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

摘要：現(xiàn)階段，我國(guó)生產(chǎn)汽車的整體水平相對(duì)較低，汽車裝焊工藝的自動(dòng)化程度依舊比較落后。但隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)汽車焊接生產(chǎn)線的精度以及自動(dòng)化程度也提出了越來(lái)越高的要求。在制造汽車的過(guò)程中，使用焊接夾具不僅可以提高焊接自動(dòng)化的程度以提高生產(chǎn)汽車的質(zhì)量而且可以在一定程度上降低生產(chǎn)汽車的成本。本文主要分析了焊接夾具的主要特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)要求，并分析了裝焊夾具結(jié)構(gòu)在駕駛室后置梁總成的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[1]。

關(guān)鍵詞：基于案例；焊接夾具；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言：

提高汽車制造水平的一個(gè)重要途徑就是提高汽車的焊接夾具的設(shè)計(jì)水平。車身是由300至500個(gè)具有復(fù)雜曲面的薄板沖壓經(jīng)過(guò)焊接、鉚接以及機(jī)械聯(lián)接形成的汽車的重要組成部分，在這幾種常用的聯(lián)接方法中，焊接會(huì)直接影響車身的生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性。為保證焊接過(guò)程中的裝配效率的提高以及焊件尺寸的固定，采用的防止焊接變形的工藝裝備就是焊接夾具。焊接夾具的科學(xué)設(shè)計(jì)有利于保障焊接的質(zhì)量以及有利于提高生產(chǎn)汽車的質(zhì)量。

1.焊接夾具的特點(diǎn)

通常情況下，幾個(gè)不同的零件會(huì)裝備成焊接夾具的被焊件，這些被焊件是按順序單獨(dú)的定位和加緊在焊接夾具上。但由于這些零件會(huì)在焊接過(guò)程中受熱發(fā)生伸長(zhǎng)或縮短現(xiàn)象，所以零件有必要進(jìn)行少許的自由移動(dòng)[2]。同時(shí)焊接夾具在使用過(guò)程中除受加緊零件所產(chǎn)生的力以及焊件或夾具所產(chǎn)生的重力外不承受任何的巨大的外力作用，此外，由于焊件會(huì)在焊接過(guò)程中受熱而發(fā)生變形，使用焊接夾具則可以在一定程度上減小被焊件的變形。但由于焊接夾具在使用過(guò)程中承受的載荷以及受熱產(chǎn)生的附加力，所以應(yīng)定期的檢查焊件的夾具是否影響零件的焊接、定位和加緊，保證夾具的精度、強(qiáng)度和精確度。

2.焊接夾具的結(jié)構(gòu)要求

在使用過(guò)程中如果焊接夾具零部件的強(qiáng)度或剛度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，夾具就會(huì)產(chǎn)生較大的變形或損壞，從而會(huì)影響被焊件的精度，因此焊接夾具的需要有足夠的強(qiáng)度和剛度。在保證焊接夾具剛強(qiáng)度的同時(shí)也應(yīng)該保證裝配焊接工藝的正常進(jìn)行，為更方便的焊接零件，被焊件應(yīng)該裝夾在焊接夾具上，應(yīng)減少焊件的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，焊件上的焊縫以及焊點(diǎn)都應(yīng)盡量的在夾具上焊接，焊接結(jié)束后要能輕易地取出焊件。焊接夾具的復(fù)雜程度及其自動(dòng)化水平要根據(jù)具體的生產(chǎn)綱領(lǐng)來(lái)判斷[3]。

3.汽車焊接夾具結(jié)構(gòu)及零部件設(shè)計(jì)研究

3.1汽車焊接夾具及其組成部分分類

隨著工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，汽車焊接的種類也越來(lái)越多吧，按夾具的動(dòng)力源分類，汽車焊接夾具可分為無(wú)驅(qū)動(dòng)夾具、手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾、液壓夾、磁力夾具、真空夾具以及混合式夾具；按照夾具的用途分類，汽車焊接夾具大致可以分為裝配用夾具、焊接用夾具、裝配-焊接夾具、檢驗(yàn)用夾具或其他夾具等；按照夾具的用途分類可以分為專用夾具以及通用夾具兩種；按夾具的構(gòu)造分類可以分為固定式夾具、移動(dòng)式夾具以及懸掛式夾具。根據(jù)汽車焊接夾具不同的標(biāo)準(zhǔn)化程度和不同屬性，汽車焊接夾具的組成部分大致可以分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件、企業(yè)加工件以及企業(yè)外購(gòu)件[4]。

3.2汽車焊接夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

支撐機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)這五個(gè)部分組成了汽車的焊接夾具。汽車焊接夾具最基本的元素是職稱機(jī)構(gòu)的組成部分，需要嚴(yán)格控制其表面的粗糙程度，在定位機(jī)構(gòu)中通常采用N-2-1的方式進(jìn)行定位，定位塊、移動(dòng)銷、旋轉(zhuǎn)銷等是定位機(jī)構(gòu)的常用零件，為了焊接方便通常會(huì)采用升降機(jī)構(gòu)、反作用焊接機(jī)構(gòu)等輔助機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)是焊接夾具夾緊機(jī)構(gòu)的主要組成部分，控制系統(tǒng)是連接控制整個(gè)夾具工位中氣路并且能夠提高夾具使用的智能化及自動(dòng)化水平。

4.案例分析

本文根據(jù)汽車駕駛室后懸置梁總成裝焊夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本要點(diǎn)做出簡(jiǎn)單地分析。

一般情況下，駕駛室后懸置立梁均采用定位銷和內(nèi)表面型面定位，為盡可能的減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，會(huì)在立梁的下端面設(shè)置預(yù)定位塊，當(dāng)定塊位放在立梁上之后，可以通過(guò)氣缸帶動(dòng)的可伸縮定位銷進(jìn)行精定位。在更換品種時(shí)，氣缸帶動(dòng)可伸縮預(yù)定外塊完成屯梁的粗定位之后在經(jīng)過(guò)可伸縮的定位銷完場(chǎng)精定位。通過(guò)這兩種方式可以對(duì)預(yù)定位塊的高度進(jìn)行調(diào)整，相對(duì)較低的預(yù)定位塊為固定結(jié)構(gòu)，較高的預(yù)定位塊為可伸縮式結(jié)構(gòu)。輔助定位樣板在立梁與支架制件可以保障立梁的一個(gè)螺孔與支架上的兩個(gè)螺孔之間的尺寸保持不變，這樣有利于總裝配線進(jìn)行順利裝車。為生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單化，在定位樣板上部設(shè)置了磁性塊，同時(shí)在支架制件底座上面設(shè)計(jì)了水平方向的調(diào)整機(jī)構(gòu)。定位銷與型面相結(jié)合是駕駛窀后懸置橫梁通常采用的結(jié)合方式，通常為了容易生產(chǎn)、調(diào)整以及維修會(huì)利用兩個(gè)直徑為60mm的圓柱銷在圓柱銷的下支座上定位一個(gè)長(zhǎng)圓孔，這樣可以增加水平方向的調(diào)整機(jī)構(gòu)。

此外，因?yàn)楸缓讣閯傂孕∪菀鬃冃蔚谋“鍥_壓件，在正常情況下都難以保證被焊件的準(zhǔn)確形狀，而且，在焊接過(guò)程中，薄板沖擊件容易受熱發(fā)生波浪變形，為避免這一情況，通常采用較多的是輔助定位點(diǎn)以及輔助夾緊點(diǎn)進(jìn)行定位。所以設(shè)計(jì)者在進(jìn)行定位的高度調(diào)整時(shí)會(huì)采用一條定位塊來(lái)完成，并且在定位塊底下安裝5mm可調(diào)整墊片。同時(shí)設(shè)計(jì)者還添加了一些防飛濺蓋板在設(shè)計(jì)過(guò)程中以進(jìn)一步的提高防飛濺的能力，使其能夠適應(yīng)比較惡略的操作環(huán)境的同時(shí)延長(zhǎng)夾具的使用壽命。

結(jié)束語(yǔ)

在嚴(yán)酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下，各汽車廠都必須不斷改革，在擴(kuò)大自身利益的同時(shí)，進(jìn)一步的滿足廣大消費(fèi)者的需求。為順應(yīng)市場(chǎng)的變化，汽車制造廠必須要提高汽車車體的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)化水平，并且能夠開(kāi)發(fā)出一個(gè)智能的同時(shí)具有元件庫(kù)等焊裝夾具智能化的CAD系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭軍紅,葉修梓,陳志楊.CommonKADS在夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),2009,09:1699-1707.

[2]徐志剛.基于廣義映射原理的組合夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自動(dòng)化[J].工程設(shè)計(jì),2000,01:31-36.

[3]張飛飛,馬宏偉,柴鵬.基于結(jié)構(gòu)靜力分析的焊接夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].航天制造技術(shù),2010,01:54-57.

[4]徐俊生,吳志生,劉翠榮,胡寶成.高速列車組焊柔性化自動(dòng)焊接夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].電焊機(jī),2011,01:17-19+23.