汽車生產(chǎn)焊裝工藝特點(diǎn)與焊裝夾具標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用研究

陳志忠

（北汽（廣州）汽車有限公司 510000）

摘 要： 夾具在汽車焊裝線上占有相當(dāng)大的比例，它的設(shè)計(jì)制造精度和進(jìn)度直接影響汽車的制造精度和生產(chǎn)周期，焊裝質(zhì)量更直接地影響整車的裝配精度，而這只能靠高精度的焊裝夾具來保證。本文簡(jiǎn)要論述了汽車生產(chǎn)中焊裝工藝特點(diǎn)以及焊裝夾具標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞： 汽車；焊裝；工藝特點(diǎn)；焊裝夾具；標(biāo)準(zhǔn)化

一、焊裝工藝及夾具

在汽車生產(chǎn)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(shí)間，降低非生產(chǎn)用時(shí)。對(duì)具有多種車型的企業(yè)，如能科學(xué)地考慮共用或混合型夾具，還有利于建造混合型流水線，提高生產(chǎn)效率。汽車焊裝夾具是對(duì)車身沖壓零件進(jìn)行裝配焊接的專用工藝裝置，是汽車制造過程中直接影響產(chǎn)量、質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。合理的設(shè)計(jì)焊裝工藝流程以及焊裝夾具是保證焊接質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低車身制造成本的根本途徑。

汽車焊裝夾具多用于焊接薄板，對(duì)于薄板沖壓件，夾緊力作用點(diǎn)要作用在支承點(diǎn)上，只有對(duì)剛性很好的工件才允許作用在幾個(gè)支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)，以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準(zhǔn)。夾緊力主要用于保持工件裝配的相對(duì)位置，克服工件的彈性變形，使其與定位支承或?qū)щ婋姌O貼合，對(duì)于1.2mm厚度以下的鋼板，貼合間隙不大于0.8mm，每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力一般在300-750N范圍內(nèi)；對(duì)于1.5-2.5mm之間的沖壓件，貼合間隙不大于1.5mm，每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力在500-3000N范圍內(nèi)。因裝夾是在焊裝夾具上完成的，所以夾具在整個(gè)焊接流程中起著重要作用。

二、汽車焊裝工藝具有以下特點(diǎn)

汽車焊裝工藝具有以下特點(diǎn)：

1、夾具精度要求高

與其他夾具相比，定位單元型面復(fù)雜，設(shè)計(jì)制造難度大。另外由于汽車零件尺寸大，定位單元無法做成整體結(jié)構(gòu)。一般采用獨(dú)立的定位板，安裝在整體底板上。在夾具使用過程中如果發(fā)生偏移 、磨損等現(xiàn)象，將導(dǎo)致零部件扭曲變形，出現(xiàn)定位偏差，引起焊接間隙的變動(dòng)，最終導(dǎo)致裝配尺寸誤差和構(gòu)件受力狀態(tài)的惡化，直接影響到白車身的質(zhì)量。焊裝夾具的功能是為了實(shí)現(xiàn)車身零件的正確匹配，工程上通常從裝配精度、縮短制造周期和可調(diào)整性等方面來評(píng)價(jià)汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)的好壞。

2、焊裝夾具體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜

為了便于制造、裝配、檢測(cè)和維修，必須對(duì)夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，否則無法進(jìn)行測(cè)量。例如：普通的車身總裝夾具一般有3個(gè)裝配基準(zhǔn)：底板、左側(cè)圍和右側(cè)圍，在它們的平面上都加工有基準(zhǔn)槽和坐標(biāo)線，定位夾緊組合單元按各自的基準(zhǔn)槽進(jìn)行裝配、檢測(cè)，最后將3大部分組合起來，成為一套完整的夾具。

3、焊接夾緊點(diǎn)較多

汽車的生產(chǎn)焊裝通常在多個(gè)個(gè)工件間進(jìn)行，車身沖壓件裝配后，多使用電阻焊接。為減少裝卸工人的輔助時(shí)間，夾緊應(yīng)采用高效快速裝置和多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。作用點(diǎn)要作用在支承點(diǎn)上，只有對(duì)剛性很好的工件才允許作用在幾個(gè)支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)，以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準(zhǔn)。夾緊方向要保證夾緊力主要用于保持工件裝配的相對(duì)位置，克服工件的彈性變形，使其與定位支承或?qū)щ婋姌O貼合。夾緊器按照夾緊方向有平面、垂直、45度夾緊器。

三、焊裝夾具標(biāo)準(zhǔn)化

汽車焊接夾具是保證焊接精度的重要因素，其標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于汽車生產(chǎn)具有重要意義，實(shí)現(xiàn)夾具標(biāo)準(zhǔn)化主要體現(xiàn)在以下幾項(xiàng)中：

（1）焊接夾具的定位基準(zhǔn)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)應(yīng)重合 這樣可以消除由于基準(zhǔn)不同而產(chǎn)生的尺寸誤差，達(dá)到簡(jiǎn)化裝配協(xié)調(diào)關(guān)系，提高焊接夾具的裝配精度。焊接夾具通常是先按理論尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，在生產(chǎn)過程中再根據(jù)實(shí)際需要的變形量對(duì)夾具進(jìn)行調(diào)整。為控制車身焊接變形，焊接夾具定位件結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮方便調(diào)整車身焊接變形和焊接后收縮量的變化。

（2）夾具制造精度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求 由于車身焊接夾具制造上的原因，再加上零件尺寸誤差的因素，在車身試生產(chǎn)前一般都要經(jīng)過夾具的調(diào)試，檢驗(yàn)夾具能否保證焊接精度，對(duì)夾具與零件的協(xié)調(diào)性以及對(duì)零件之間匹配質(zhì)量進(jìn)行考核。在夾具的調(diào)試過程中，凡是發(fā)現(xiàn)影響到車身的后續(xù)焊接、整車裝配、整車外觀質(zhì)量，應(yīng)分析是否會(huì)影響車身匹配誤差。

（3）車身匹配的相關(guān)零件尺寸應(yīng)保證 特別是一些車身匹配重要零件的裝配孔、裝配面和工藝孔的尺寸必須嚴(yán)格控制。值得注意的是，車身匹配的相關(guān)零件接一般不允許有較大的強(qiáng)制變形。焊裝夾具精度標(biāo)準(zhǔn)由設(shè)計(jì)單位制定，其中規(guī)定了底板基準(zhǔn)槽和坐線的形態(tài)和精度要求；定位銷和其他定位支承件的尺寸和形位公差要求，承制單位按要求進(jìn)行檢測(cè)、判斷并進(jìn)行調(diào)整，合格后就固定定位銷。隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)0.01mm±5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm， 平行度高達(dá)0.01mm/500mm。

（4）夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)焊接夾具組合化的基礎(chǔ)。可以利用模塊化方法設(shè)計(jì)出系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的夾具元件，然后快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的新基點(diǎn)。省工、省時(shí)、節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD 技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶用三維實(shí)體組裝夾具。同時(shí)研究焊裝夾具實(shí)例的相似性問題，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。

（5）旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。在焊裝夾具中還經(jīng)?？梢砸姷叫D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)可使夾具體在平面上做360度旋轉(zhuǎn)。這樣的系統(tǒng)可解決或克服焊機(jī)少的缺陷，因?yàn)楫?dāng)焊機(jī)不動(dòng)，電纜長度有限時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)夾具可使焊點(diǎn)移動(dòng)到焊鉗的工作區(qū)域進(jìn)行焊接，使焊接工作方便輕松地進(jìn)行，保證焊接質(zhì)量。

（6）夾具的設(shè)計(jì)要滿足焊接要求。

a：操作高度即指地面到焊鉗把手之間的高度，當(dāng)操作者身高為175cm 時(shí)，操作高度焊鉗平放一般為800-1100mm ，焊鉗立放一般為1200-1500mm。

b：焊鉗通過性，一方面盡可能少的進(jìn)槍與退槍。要滿足上此要求，設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮焊鉗操作側(cè)盡量少的定位器，盡量將定位器從另外一側(cè)設(shè)計(jì)，在焊鉗操作側(cè)盡量留出焊接空間。另一方面，焊接過程中容易焊接且不與夾具干涉。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意焊點(diǎn)附近的定位塊與壓塊盡最大可能的避開焊鉗。

c：操作者的位置主要取決于焊槍的分布，哪側(cè)更容易焊接操作者在哪一側(cè)，如果焊接時(shí)單側(cè)一個(gè)操作者不能實(shí)現(xiàn)焊接，則需要在另外一側(cè)增加操作者或者更改夾具的形式，改成旋轉(zhuǎn)夾具。

（7）夾具定位元素設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。

a：定位銷，正常一個(gè)車身零件銷孔的定位由一個(gè)圓形定位銷和一個(gè)菱形定位銷組成。定位銷頭部一般為錐型或圓弧型。定位銷的工作表面要超出工件3-5mm。

b：定位塊、壓塊。首先應(yīng)滿足定位要求，其次要滿足焊接要求，再次應(yīng)滿足壓緊力要求。

四、結(jié)語

焊裝工藝及夾具的標(biāo)準(zhǔn)化在汽車制造業(yè)中占有很重要的地位，在焊接的過程中，合理的設(shè)計(jì)焊裝夾具，有利于合理的安排流水線生產(chǎn)，平衡工位時(shí)間，降低非生產(chǎn)用時(shí)。焊裝工藝分析要充分考慮到板材、焊接接頭的型式、焊點(diǎn)布置原則、結(jié)構(gòu)的開敞性、精度的合理性、定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、基板、焊鉗等多重因素。

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