汽車焊接夾具的標準化設計及其關鍵技術研究

馬　勛（北京汽車制造廠有限公司黃驊公司,　河北　滄州061100）

汽車焊接夾具的標準化設計及其關鍵技術研究

馬勛
（北京汽車制造廠有限公司黃驊公司,河北滄州061100）

摘要:為了縮短汽車焊接夾具設計周期以適應汽車產品更新速度快的行業(yè)特點，建立了夾具的標準化數據庫方便夾具設計人員的選用。首先，對夾具的類似零部件進行標準化歸類，并采用參數化方法建立標準化數據庫；然后，對夾具的工藝設計關鍵技術進行介紹；最后，對常用的運動機構進行理論分析。工程應用表明，基于標準化數據庫的汽車焊接夾具設計對提升產品質量、經濟效益具有顯著效果。

關鍵詞:焊接夾具;標準化;數據庫;工藝設計;運動機構

0　引言

焊接夾具的設計是機械制造過程中的一個重要組成部分，也是生產過程中的關鍵環(huán)節(jié)。汽車焊接零部件產品具有產品更新快、設計周期短的行業(yè)特點，因此建立焊接夾具的標準化設計能夠有效地縮短夾具設計周期。

1　汽車焊接夾具標準化設計研究進展

汽車焊接夾具的設計水平制約了汽車零部件的產品質量，據美國汽車工業(yè)的統(tǒng)計表明，七成以上的汽車制造誤差來源于焊接夾具的設計缺陷[1]。邢志、肖國強[2]對汽車焊接夾具設計中的已有研究方法進行了總結概述，并闡述了夾具設計對車身尺寸精度提高的重要性。張莉彥、邵晨等[3]通過相似度計算，對汽車焊接生產線的夾具設備建立了夾具設計庫。

2　汽車焊接夾具標準化設計的關鍵技術

2.1建立汽車焊接夾具類似零部件的標準化數據庫

盡管各類型的汽車焊接夾具間結構、尺寸等類型差異較大，但仍可按照不同的方式進行歸類整理，并對同類型的夾具零部件進行尺寸的參數化分類。通過建立夾具類似零部件的標準化數據庫，方便用戶在夾具設計過程中的選取和調用。使用過程中，先選取所需的夾具類型主參數，再對該類型的夾具尺寸參數進行調整，直至滿足夾具設計中所需的要求。對汽車焊接夾具設計中的常用元器件進行歸類，大致分為：標準元件、常用機構、外購件等。

1）標準件的標準化數據庫建立。例如某型號標準件含有四個參數：長度L，寬度B，厚度T，孔徑D。夾具設計選用該類型標準件時，只需對上述四個參數進行賦值，即可尋找到數據庫中唯一對應上述參數的該類型標準件。如果參數賦值過程中，所需要參數的標準件不存在數據庫中，數據庫會提示出可供選擇參數，從而避免參數賦值過程的隨意性操作；2）常用機構的標準化數據庫建立。常用機構是指汽車焊接夾具設計過程中使用頻率較高、功能較為統(tǒng)一的機構，如頂升機構、翻轉機構等。汽車零部件焊接生產線上，機構的數量大、種類多，但仍可將這一類的常用機構進行歸類整理，建立常用機構的標準化數據庫，從而縮短焊接夾具設計的周期；3）外購件的標準化數據庫建立。常見的外購件包括氣缸、導軌、運動執(zhí)行機構等，相對于標準件而言，夾具設計中外購件的選取余地不大。對外購件建立標準化數據庫后，只需對關鍵的使用參數進行賦值，在滿足夾具設計要求的情況下，無需關注外購件的細節(jié)部分參數。以氣缸為例，在滿足重量、運動軌跡、不干涉的要求下，無需關注于氣缸的內部結構、局部尺寸等次要的參數?；趨祷钠嚭附訆A具標準化數據庫建立后，只需對零部件的可供選擇參數進行賦值，即可對應唯一零部件供設計使用。該標準化數據庫的流程圖如圖1所示。

2.2汽車焊接夾具的工藝設計

汽車焊接夾具工藝設計對汽車焊接部件的質量要求至關重要，尤其是工藝卡片對產出的工藝設計、生產制造、裝配調試具有指導性作用。

汽車焊接夾具工藝設計內容包括生產節(jié)拍的設計和設計任務書的制定，生產節(jié)拍的計算可按照式（1）計算，

式中，k1為工時利用率；k2為設備利用率。

圖1　標準化數據庫的流程圖

2.3汽車焊接夾具的機構運動分析

機構中一定數量的運動副連接從而能夠產生機構的運動。焊接夾具設計中最常用的運動機構屬于一類四連桿機構，其主要形式分為三類：1）擺動導桿機構，圖2（а）中氣缸的活塞桿推動壓板轉動從而對工件進行夾緊；2）曲柄滑塊機構，圖2（b）中連桿繞支點做曲柄轉動，壓板繞支點轉動，且氣缸導桿做直線運動，于是壓板的運動軌跡為曲線；3）自鎖機構，圖2（c）中機構的鎖緊狀態(tài)實現了對工件的夾緊。

圖2　汽車焊接夾具的常用運動機構

3　結論

本文對汽車焊接夾具標準化設計中的關鍵技術進行討論，建立了類似零部件的標準化數據庫，對汽車焊接夾具設計中的常見運動機構進行了原理分析。工程實踐表明，焊機夾具標準化庫的使用能夠有效縮短夾具設計周期，從而滿足汽車零部件制造業(yè)產品更新快速的行業(yè)特點，顯著提升經濟效益。

參考文獻：

[1]邵晨.基于事例的汽車焊接夾具設計及標準化[D].北京化工大學,2009.

[2]邢志,肖國強.汽車焊接夾具設計的研究與進展[J].科技創(chuàng)新與應用,2014(13):46.

[3]張莉彥,邵晨,李永剛.基于事例的汽車焊接夾具快速設計及標準化[J].汽車制造技術,2009(10):54-57.