汽車焊裝夾具的參數(shù)化設(shè)計(jì)

王韞韜+周迪

摘 要：汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)開發(fā)速度和制造質(zhì)量直接影響汽車的生產(chǎn)規(guī)模、上市速度和制造精度。傳統(tǒng)汽車焊裝夾具開發(fā)周期長(zhǎng)，跟不上市場(chǎng)對(duì)焊裝線的需求，為了提高焊裝夾具設(shè)計(jì)效率，本文研究了汽車焊裝夾具參數(shù)化設(shè)計(jì)，以供參考。

關(guān)鍵詞：汽車；焊裝夾具；參數(shù)化設(shè)計(jì)

汽車焊裝夾具是整車四大工藝焊裝工藝中不可或缺的重要工藝裝備，焊裝夾具的設(shè)計(jì)水平直接關(guān)系到車身總成的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)節(jié)拍。因此，提高焊裝夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，對(duì)新車型的開發(fā)、生產(chǎn)都具有非常重要的意義。

一、汽車焊裝夾具的組成

（一）底板。夾具底板是焊接夾具的基礎(chǔ)元件，它主要起支撐一個(gè)工位的焊裝夾具的作用。其它機(jī)構(gòu)都是在底板的基礎(chǔ)上裝配起來的；它是其它機(jī)構(gòu)裝配的定位基準(zhǔn)和參照，它的精度直接影響其它機(jī)構(gòu)安裝的準(zhǔn)確性，其工作平面的平面度、表面粗糙度以及鉆孔的位置精度均有嚴(yán)格的要求。

（二）定位機(jī)構(gòu)。定位機(jī)構(gòu)由定位元件組合而成，其主要作用是確定工件在夾具中的準(zhǔn)確位置。定位機(jī)構(gòu)中的零部件通常包括支架、限位塊、插銷、固定銷、擋鐵、L（U，F(xiàn)，V，T等）型定位塊，以及根據(jù)焊件實(shí)際形狀確定的定位塊等。支架通過螺栓固定在底板上，支架和底板之間要有絕緣層絕緣。各類銷、塊則通過螺栓安裝在支架上，銷、塊與支架之間可用墊片來調(diào)整銷、塊的安裝位置，以保證定位焊裝精度。在設(shè)計(jì)制造時(shí)應(yīng)具有足夠的剛性和硬度、設(shè)計(jì)成組合可調(diào)式的、采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計(jì)、選用統(tǒng)一的厚度尺寸。

（三）夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊機(jī)構(gòu)可分為手動(dòng)夾緊和氣動(dòng)夾緊兩種機(jī)構(gòu)，手動(dòng)夾緊一般為四桿自鎖機(jī)構(gòu)；氣動(dòng)夾緊一般由動(dòng)力源（汽缸）、傳力機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)臂）以及夾緊元件（壓塊）組成，其作用是保持工件由定位所取得的確定位置并抵抗系統(tǒng)所受外力及其影響，使焊裝過程得以順利實(shí)現(xiàn)。夾緊機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)制造時(shí)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速，能夠大批量生產(chǎn)；手動(dòng)夾緊能自鎖；二次夾緊或多點(diǎn)夾緊時(shí)，幾個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)需串聯(lián)或并聯(lián)在一起使用；對(duì)于定位精度較低的焊件能實(shí)現(xiàn)夾緊和定位同時(shí)進(jìn)行。

（四）輔助機(jī)構(gòu)。輔助機(jī)構(gòu)的作用主要是為了使焊接過程更方便快捷的實(shí)施。在焊接過程中發(fā)揮著重要作用。常用輔助機(jī)構(gòu)主要有：翻轉(zhuǎn)平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和舉升機(jī)構(gòu)等。翻轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)使焊接件能夠在水平面或者垂直面進(jìn)行各種角度的旋轉(zhuǎn)以方便焊裝過程順利快捷的實(shí)施。舉升機(jī)構(gòu)取下焊接完畢人工不易取下的大型焊件。翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和舉升機(jī)構(gòu)都必須帶有氣動(dòng)制動(dòng)裝置，以穩(wěn)定整個(gè)焊裝平臺(tái)，防止安全事故發(fā)生。

二、汽車車身焊裝夾具的特點(diǎn)

在焊裝過程中使用的是多點(diǎn)定位夾緊的專用焊裝夾具，以保證各零件或組件在焊接處準(zhǔn)確定位并且緊密貼合，保證整個(gè)車身的裝配精度和焊接質(zhì)量。從結(jié)構(gòu)、定位和夾緊這三個(gè)方面來分析，汽車車身焊裝夾具有以下特點(diǎn)。

（一）焊裝夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。從整體上來看，車身焊裝夾具體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀各異。為了便于制造、裝配、檢測(cè)和維修，必須對(duì)夾具的各個(gè)組成結(jié)構(gòu)按類別進(jìn)行分解，分解之后夾具的每類零件具有一定的相似性；從結(jié)構(gòu)上分析幾乎都是一樣的，只有在尺寸上有所差異。因此在焊裝夾具設(shè)計(jì)時(shí)，按每類零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，會(huì)起到事半功倍的效果。正是由于焊裝夾具的這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了采用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)焊裝夾具的可行性。

（二）焊裝夾具的定位特點(diǎn)。焊裝夾具對(duì)焊接件定位采用“N-2-1”定位原理進(jìn)行定位，為了防止過定位或者由于欠定位導(dǎo)致的焊接件松動(dòng)、變形，在設(shè)置定位元件時(shí)要充分利用工件裝配的相互依賴關(guān)系作為自然的定位支承，定位元件所定位的定位點(diǎn)盡量均勻的分布在焊接件上。由于車身焊裝夾具大都以車身沖壓件的曲面外型、曲面上整形過的平臺(tái)、拉延或者壓彎成型的臺(tái)階、經(jīng)修邊的窗口和外部邊緣、裝配孔和工藝孔定位，所以焊裝夾具的定位元件與焊接件接觸的部位形狀都是比較特殊而且角度也各不相同，需人工對(duì)該部位進(jìn)行修型。定位板所用鋼板一般用Q235，厚度為16-20mm。定位塊間距既要保證定位精度，又要保證焊接的方便性。

（三）焊裝夾具的夾緊特點(diǎn)。車身焊裝夾具的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。為了防止在施加夾緊力的時(shí)候汽車車身薄板沖壓件受力變形脫離定位基準(zhǔn)，一個(gè)夾緊點(diǎn)一般對(duì)應(yīng)一個(gè)定位點(diǎn)；只有對(duì)于剛性很好的零件才允許夾緊點(diǎn)作用力作用在幾個(gè)定位支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)。焊接是在兩個(gè)工件間進(jìn)行，夾緊點(diǎn)比較多，夾緊應(yīng)采用高效快速裝置和多點(diǎn)連動(dòng)機(jī)構(gòu)，以減少裝卸工件的輔助時(shí)間。

三、數(shù)化設(shè)計(jì)的具體實(shí)施

（一）概述。本文所講述的夾具參數(shù)化設(shè)計(jì)是運(yùn)用CATIAV5作為三維設(shè)計(jì)軟件，除了基本命令外，主要還涉及軟件中的知識(shí)工程模塊和命令，可進(jìn)行參數(shù)的建立、規(guī)則的編寫等，另外，在CATIAV5軟件中可以通過表格來獲得標(biāo)準(zhǔn)件和通用件的尺寸，在保存零件尺寸的數(shù)據(jù)時(shí)以表格的形式存放在相應(yīng)文件中，使表格中的數(shù)據(jù)與三維參數(shù)模型建立聯(lián)系。CATIAV5參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用的主要模塊有：HD2、KWA、PKT。

（二）模板參數(shù)化設(shè)計(jì)流程。模板的參數(shù)化設(shè)計(jì)流程可分為骨架設(shè)計(jì)、詳細(xì)零部件設(shè)計(jì)、模板制作和模板入庫(kù)管理4個(gè)步驟，如圖1所示。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，汽車焊裝試制夾具的參數(shù)化設(shè)計(jì)，可有效縮短新車型的開發(fā)周期，提升汽車企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，值得推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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