淺談汽車車身焊裝夾具的管理方法

摘 要：汽車焊裝夾具是保證車身焊裝精度的重要因素，焊裝夾具精度輸出與焊裝夾具的日常管理密不可分。本文從焊裝夾具的日常維護(hù)、持續(xù)提升穩(wěn)定性以及精度控制來探討如何如何提升焊裝夾具的使用穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度，

最終保證汽車車身尺寸的精度，提升整車的外觀質(zhì)量和性能。關(guān)鍵詞：焊裝夾具；日常維護(hù)；穩(wěn)定性提升；精度控制

1 前言

當(dāng)前國內(nèi)汽車行業(yè)快速發(fā)展，各大汽車廠商百花齊放，一片欣欣向榮的大好前景。然而作為汽車制造業(yè)中的一員，在對比眾多汽車質(zhì)量過程中發(fā)現(xiàn)，少部分品牌的汽車外觀與內(nèi)飾質(zhì)量仍有較大提升空間，特別是尺寸配合方面不能滿足汽車消費(fèi)者的感官質(zhì)量要求。要對這方面尺寸配合精度進(jìn)行有效提升，必須在車身安裝、焊接的過程中嚴(yán)格控制，也就是汽車制造四大工藝中最基本也最重要的焊裝過程。車身焊裝夾具就是其中的一大利器，只有保證了焊裝夾具的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度，才能生產(chǎn)出準(zhǔn)確的車身尺寸，從而提升汽車的內(nèi)外飾配合尺寸質(zhì)量，提升汽車市場競爭力。

汽車焊裝夾具尺寸誤差產(chǎn)生的原因有很多，本文從焊裝夾具的日常維護(hù)和穩(wěn)定性提升，到焊裝夾具的精度控制，來探討如何保證焊裝夾具的使用穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度。

2 焊裝夾具的日常維護(hù)

在汽車生產(chǎn)過程中，焊裝夾具定位銷的位置精準(zhǔn)度對整車裝配尺寸起到十分重要的作用。在以往的車身焊接過程中，由于定位銷的定位失效造成車身尺寸偏差的問題偶有出現(xiàn)，輕微的影響總裝零件安裝，嚴(yán)重的只能整車報廢，造成較大成本損失。所以，要避免定位銷定位失效問題的再次發(fā)生，日常的工裝管理尤為重要。

在車身焊接過程中，造成定位銷定位失效問題的原因主要是定位銷松動與磨損。下面將著重探討在日常焊裝夾具維護(hù)過程中如何預(yù)防和避免上述失效問題的出現(xiàn)。

2.1 松動原因分析與控制措施

目前車身鈑金焊接夾具定位銷常用的緊固方法是螺母緊固。從焊裝夾具的日常管理中發(fā)現(xiàn)，造成定位銷緊固螺母失效的原因有：定位銷緊固螺母的扭矩未按標(biāo)準(zhǔn)施行，若扭矩過小則容易松動，若過大則會損壞螺紋；在定位銷安裝緊固螺母時沒有按規(guī)定配合彈簧墊片。通過以上原因分析，加上日常工作中的經(jīng)驗總結(jié)，在定位銷緊固螺母時關(guān)注好扭矩要求和彈簧墊片的使用，可以有效預(yù)防定位銷松動失效的問題。

2.2 定位銷磨損量的現(xiàn)場控制

定位銷的磨損程度對于車身精度的控制起到至關(guān)重要的作用，我們要根據(jù)車身不同孔位的定位銷分別制定針對性的精度控制要求，做好定位銷的日常維護(hù)與更換工作，。

在工作中，我們要根據(jù)關(guān)鍵拼臺與非關(guān)鍵拼臺的尺寸要求對焊裝夾具的定位銷進(jìn)行區(qū)分管理，一般情況下關(guān)鍵拼臺中大梁定位銷、大模塊分總成的主定位銷磨損控制量為 0.3mm，其他非關(guān)鍵拼臺的定位銷對尺寸影響較小，其定位銷磨損控制量為 0.5mm。

定位銷在日常使用過程中，出現(xiàn)磨損是正常情況，我們要善于總結(jié)經(jīng)驗，統(tǒng)計分析不同定位銷的使用周期，在其磨損失效前及時進(jìn)行更換，并做好定位銷更換驗證記錄。

3 焊接夾具的穩(wěn)定性提升

焊裝夾具完成設(shè)計交付給生產(chǎn)車間后，部分工裝夾具經(jīng)過較長一段時間的生產(chǎn)后出現(xiàn)了老化現(xiàn)象，表現(xiàn)為焊裝夾具局部穩(wěn)定性下降。在日常維護(hù)中檢查定位銷、定位面均無松動磨損、尺寸精度可靠的情況下，仍然表現(xiàn)不穩(wěn)定，導(dǎo)致白車身的尺寸精度。經(jīng)過對現(xiàn)場焊裝夾具的細(xì)致排查、分析，總結(jié)出以下幾個影響工裝穩(wěn)定性的因素，并通過現(xiàn)場改善驗證相應(yīng)解決措施，有效緩解工裝老化問題，使焊裝夾具的使用壽命得以延長。

3.1 焊裝夾具轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)磨損老化

焊裝夾具的轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)一般由軸銷與襯套組成，軸銷起到連接夾具部件和提供旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的作用，采用硬度較高、耐磨的材料加工而成；襯套則保證轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)的動作順利進(jìn)行，且具有耐磨、潤滑作用，常見的右石墨銅襯套、油槽襯套等?，F(xiàn)場的工況復(fù)雜，轉(zhuǎn)軸動作頻繁，每天成千上萬次旋轉(zhuǎn)，伴隨不均勻的徑向受力、震動、偶發(fā)性的撞擊等，磨損在所難免。轉(zhuǎn)軸磨損后最大的影響就是焊裝夾具會產(chǎn)生晃動，若該夾具有定位銷等重要定位元件，該定位銷的定位精度則會由于杠桿原理放大若干倍，嚴(yán)重影響零件的定位精度。

轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)磨損老化的問題，通過對軸銷與襯套進(jìn)行定期點(diǎn)檢、更換，可以得到較好改善，驗證較長一段時間后，焊裝夾具仍然保持良好精度。

3.2 焊裝夾具限位塊磨損老化

焊裝夾具限位塊分別由“凹”、“凸”兩個組件組成，兩個組件的加工、配合精度高，所以限位塊一般用于尺寸定位要求較高的部位，如定位銷、定位面，限位塊配合轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)，可以得到一套動作連貫、尺寸精度較高的焊裝夾具，有效提升零件焊接的尺寸質(zhì)量。與轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)老化類似，限位塊的磨損老化同樣會導(dǎo)致焊裝夾具產(chǎn)生晃動，應(yīng)相應(yīng)地采購對應(yīng)型號的限位塊，定期點(diǎn)檢、更換，保證焊裝夾具關(guān)鍵部位的精準(zhǔn)度。

3.3 焊裝夾具導(dǎo)向氣缸磨損

焊裝夾具導(dǎo)向氣缸顧名思義就是帶有導(dǎo)向功能的氣缸。普通氣缸的作用是通過壓縮氣體產(chǎn)生動能，帶動焊裝夾具完成開關(guān)夾等動作，而導(dǎo)向氣缸則在此基礎(chǔ)上增加了導(dǎo)向功能，在內(nèi)部增加了導(dǎo)向滑軌，即通過壓縮氣體產(chǎn)生動能，帶動焊裝夾具完成開關(guān)夾等“精準(zhǔn)”動作。導(dǎo)向氣缸在實際運(yùn)用中非常廣泛，最顯著的效果就是可以安裝在空間狹小的部位，同時完成夾具動作和精準(zhǔn)定位。常見的機(jī)構(gòu)有伸縮定位銷機(jī)構(gòu)，定位銷安裝在導(dǎo)向氣缸上，其伸縮動作及其精準(zhǔn)導(dǎo)向功能剛好達(dá)到功能。

帶導(dǎo)向氣缸的的伸縮定位銷機(jī)構(gòu)，好用、節(jié)約空間，但是長時間使用后，仍然發(fā)現(xiàn)定位銷晃動的現(xiàn)象。究其原因，還是導(dǎo)向氣缸內(nèi)部的導(dǎo)向滑軌出現(xiàn)磨損、老化問題。根據(jù)上面的經(jīng)驗，很容易想到整體更換導(dǎo)向氣缸的思路，可根據(jù)實際情況，導(dǎo)向氣缸的價格昂貴，如果不能有效提升導(dǎo)向滑軌易磨損的問題，后期維護(hù)成本會非常高。

經(jīng)過現(xiàn)場員工發(fā)揮頭腦風(fēng)暴，得出了以下解決方案：保留導(dǎo)向氣缸，增加高精度、耐磨的直線導(dǎo)軌。新增加的直線滑軌成本不及導(dǎo)向氣缸的 1/3，而使用壽命則是導(dǎo)向氣缸的 10倍之多。經(jīng)過現(xiàn)場使用驗證，所有新增直線滑軌的導(dǎo)向氣缸，不但伸縮定位銷尺寸精度高、動作順暢， 3年過去了仍保持較好的穩(wěn)定性。從根本上保證了焊裝零件的尺寸精度，該現(xiàn)場改善也推廣運(yùn)用到了新焊裝夾具的設(shè)計上，為后續(xù)夾具設(shè)計留下了寶貴經(jīng)驗。

4 焊接夾具的精準(zhǔn)度控制

焊裝夾具定位元件的精度直接影響零件安裝、焊接的精度，所以，我們需要重點(diǎn)關(guān)注定位元件的精準(zhǔn)度，在年度焊裝夾具 CMM測量計劃中體現(xiàn)不同等級定位元件的重要性，以保證定位面與定位銷的精度。

4.1 定位面形狀精度檢測

在車身零件焊接過程中，定位面因與零件接觸、甚至發(fā)生磕碰，會產(chǎn)生一定量的磨損，如果磨損量超出公差范圍則很有可能導(dǎo)致定位面失效，影響車身尺寸精度。在某種車型的不同等級車身焊裝夾具中，若干個關(guān)鍵拼臺的焊裝夾具對整車大范圍尺寸影響巨大，根據(jù)年度 CMM測量計劃每月對定位面測量一次；對其他非關(guān)鍵拼臺的焊裝夾具則按需或按每季度對定位面測量一次，嚴(yán)格監(jiān)控定位面的磨損量在可接受范圍內(nèi)。檢測方法是使用便攜式三坐標(biāo)測量儀對定位面進(jìn)行測量，然后用實際測量數(shù)值與定位面名義值比對，得出定位面磨損量。若磨損量在定位面尺寸控制的公差范圍內(nèi)，則定位面能繼續(xù)使用，否則需要增加調(diào)整墊片進(jìn)行校準(zhǔn)。

4.2 定位銷位置精度檢測

在車身零件焊接過程中，定位銷受到的摩擦與沖擊最大，在惡劣的工況下定位銷會發(fā)生位置偏移，影響其位置精度。汽車焊裝夾具定位銷的位置精度要求很高，定位銷的位置精度變化用肉眼和普通測量工具難以檢測，必須借助三坐標(biāo)測量儀檢測，同時還需建立夾具定位元件位置精度管理數(shù)據(jù)庫，對比前期數(shù)據(jù)表現(xiàn)，統(tǒng)計每次測量結(jié)果的合格率，同時結(jié)合工序能力分析方法，如統(tǒng)計過程分析（ SPC），根據(jù)分析報告對失效的定位銷進(jìn)行校準(zhǔn)。

5 結(jié)束語

通過以上論述，焊裝夾具對白車身尺寸的重要性不言而喻。在實際工作中，焊裝夾具的有效管理對提升白車身 CMM合格率與穩(wěn)定性、提高總裝零件裝配效率、降低車身尺寸偏差造成的成本損失與無用返工成果顯著。因此，焊裝夾具的管理也得到了汽車制造過程中各方面的支持與指導(dǎo)，對焊裝夾具后續(xù)的日常維護(hù)、不斷提升穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度營造了一個良好的氛圍，促進(jìn)了過程控制與結(jié)果輸出的“雙贏”，為企業(yè)快速發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

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作者簡介

李宏偉： （1987.06—），男，廣西容縣人，本科，助理工程師，現(xiàn)于上汽通用五菱汽車股份有限公司，主要從事汽車焊裝夾具的日常維護(hù)、穩(wěn)定性提升三坐標(biāo)測量等方面工作。