汽車空調管件柔性焊接夾具設計與制作

鄒道 袁攀亮 李景德 陳志鵬 李峰

摘 要：設計一種汽車空調管件柔性焊接夾具，包括滑軌裝置、支撐件、定位件、夾緊件組成。其特點：所設計夾具能用于任意空間彎曲管件定位、焊接。六個自由度可調、可快速拆裝、快速換模。

關鍵詞：柔性焊接夾具;快速換模;六自由度

1 概述

某汽車鋁熱交換器有限公司的焊接車間目前有兩條焊接生產(chǎn)線，采用的是兩名工人分工協(xié)作的方式進行生產(chǎn)。其中一人對需要焊接的空調冷卻管及接頭用工裝夾具進行定位夾緊，另一人則是通過焊接設備進行焊接和在冷卻液中冷卻并放置物料區(qū)。

空調冷卻管不僅品種繁多、形狀各異，其定位夾緊精度要求也不盡相同。對于一些定位要求低的空調冷卻管，企業(yè)運用定位塊、夾緊工具和標準件的比對設計出較粗糙的工裝夾具，而對于有著高定位精度要求的空調冷卻管，企業(yè)則需要設計出高精度專用定位夾具。由于品種多、批量小，市場出現(xiàn)一個新品種后，以前專用夾具由于是剛性專用夾具，柔性低，因此不能繼續(xù)使用，只能報廢，企業(yè)在工裝夾具上面造成了很大的浪費。

2 柔性焊接夾具特點

該焊裝夾具最大特點是：柔性高，可快速拆裝并且其結構六自由度可調。如圖1所示：滑軌6安裝在底板5上，滑軌可實現(xiàn)支撐定位點沿Y軸方向的滑動與定位鎖死，圖2所示連接桿11可實現(xiàn)支撐定位點沿Z軸方向的移動與定位鎖死，滑動塊10在滑動桿8上可實現(xiàn)支撐定位點沿X軸方向的移動與定位鎖死，滑動桿8與連接板7配合可實現(xiàn)支撐點位點繞Y軸旋轉，連接板7一方面可沿著連接桿11移動并鎖死，另一方面可支撐滑動桿8，使滑動桿8旋轉，滑動塊10可繞滑動桿8沿X軸旋轉，為了進一步增加定位靈活性限位塊9可沿Z軸旋轉。另外對于焊接腐蝕損耗最嚴重的定位塊9設計成可拆裝式，腐蝕后容易快速更換，另外當焊接管件直徑發(fā)生較大變化時，只需更換不同大小的定位塊，便可實現(xiàn)夾具柔性換模。

3 柔性焊接夾具具體結構及組成

整個空調管件柔性焊接夾具結構，其定位元件主要是V型塊。通過對V型塊的位置調整實現(xiàn)對管子的定位。

V型塊下方有一個鎖緊螺釘可以控制V型塊在連接板上自由旋轉并鎖緊，V型塊與滑管（連接板固定在滑管上）固定，滑管下方也有一個螺釘控制滑管的自由轉動，可以通過滑管在圓滑軌上的直線運動實現(xiàn)V型塊的自由轉動和伸縮。V型塊的高度可以自由調節(jié)，實現(xiàn)不同彎曲程度的管類零件的定位。

V型塊可快速拆裝，通過替換V型塊的規(guī)格來實現(xiàn)對不同粗細管類零件的定位作用。

圓滑軌跟連接板配合，連接板上有一個弧形凹槽，通過在凹槽處配合來控制圓滑軌的傾斜角度，實現(xiàn)V型塊的空間旋轉自由度。連接板固定在另一圓形滑桿上。通過螺釘來控制連接板的上下移動。以便滿足不同高度差規(guī)格的管類零件。

滑桿固定于滑塊，滑塊與導軌配合，通過在導軌方向上的運動實現(xiàn)對于零件更加精確的定位。

根據(jù)實際管件長度，來確定導軌上滑塊的數(shù)量，滿足不同長度空調管類零件的定位要求。

4 結論

設計的汽車空調管件柔性焊接夾具，包括滑軌裝置、支撐件、定位件、夾緊件組成。其特點：所設計夾具能用于任意空間彎曲管件定位、焊接。六個自由度可調、可快速拆裝、快速換模。

當焊接管件型號、外型發(fā)生變化時，可快速調整夾具適應生產(chǎn)。不需要重新設計夾具。在汽車空調管件焊接企業(yè)有較大的應用前景，能大大減少夾具設計、制造成本。

公司每年設計專用夾具費用一年費用25萬左右，倉儲費用一年5萬左右，累計30萬。我們設計的夾具一套3200元，該公司有12個焊接工位，預備兩套夾具及替換零件總計45000元。實際為公司一年節(jié)約25萬左右，成本減少效果顯著。

參考文獻：

[1]李嵐，劉靜.機械設計基礎[M].華中科技大學出版社，2012.

[2]王莉靜.機械設計基礎[M].華中科技大學出版社，2016.