淺談汽車車身件焊接工裝的應(yīng)用

謝江 羅歡

摘 要：當(dāng)前汽車焊接工裝在構(gòu)造上存在較大差別，屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)與制造的工藝裝備，但其功用、基本結(jié)構(gòu)以及維護(hù)管理具有共性。本文結(jié)合筆者的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)車身焊接工裝應(yīng)用進(jìn)行一些總結(jié)分析，供有益參考。

關(guān)鍵詞：焊接工裝;工裝結(jié)構(gòu);工裝開(kāi)發(fā);工裝維護(hù)管理

術(shù)語(yǔ)：SGMW-上汽通用五菱汽車股份有限公司;N111-五菱之光車型;TPM-全員生產(chǎn)維護(hù);PM-預(yù)防性維護(hù);CMM-三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x

1 引言和概述

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們起來(lái)越注重汽車車身外形和尺寸，這對(duì)車身件的焊接尺寸、精度、質(zhì)量要求越來(lái)越高，而焊接工裝在車身制造過(guò)程中尤其重要。對(duì)于汽車、摩托車和飛機(jī)等制造業(yè)，可以毫不夸張的說(shuō)，沒(méi)有焊接工裝就沒(méi)有產(chǎn)品。

工裝指在機(jī)械加工、產(chǎn)品檢驗(yàn)、裝配和焊接等工藝過(guò)程中，使用著大量的工藝裝備簡(jiǎn)稱。車身焊接工裝指車身零件裝配與焊接過(guò)程中起配合及輔助作用的夾具、機(jī)械裝置或設(shè)備的總稱，其中夾具包括定位器、夾緊機(jī)構(gòu)、夾具體三部分，機(jī)械裝置或設(shè)備包括焊件變位機(jī)、焊接操作機(jī)、焊工升降臺(tái)等。

2 車身焊接工裝簡(jiǎn)介

2.1 分類

焊接工裝（如圖1）有幾種分類方式：

（1）按應(yīng)用范圍分：通用、專用、柔性焊接工裝等。（2）按動(dòng)力源分：手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)、磁力、真空、混全式焊接工裝等。（3）按焊接方法分：電弧焊、電阻點(diǎn)焊、釬焊、特種焊工裝等。

2.2 結(jié)構(gòu)與組成

SGMW某車型零部件焊接工裝夾具（如圖2），主要由定位器、夾緊機(jī)構(gòu)、夾具體三大部分組成，有夾緊塊、夾緊臂、定位塊（銷）、連接板、支座、氣缸（根據(jù)動(dòng)力源方式而定）、導(dǎo)向、鉸鏈等8種基本功能部件，復(fù)雜定位單元的夾具還需要增加限位塊、導(dǎo)軌、二層支座等功能件?，F(xiàn)實(shí)中會(huì)根據(jù)各種綜合因素，單獨(dú)或組合使用不同焊接工裝夾具結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)白車身/零部件焊接作業(yè)。

2.3 特點(diǎn)

焊接工裝的特點(diǎn)，是由裝配焊接工藝和焊接結(jié)構(gòu)決定的：

（1）類型和數(shù)量根據(jù)白車身/焊合件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)節(jié)拍、自動(dòng)化程度決定。（2）按生產(chǎn)工藝過(guò)程布置，要符合人機(jī)工種要求。（3）裝配和焊接的零件有多個(gè)，需按一定順序進(jìn)行，動(dòng)作次序和功能要與制造工藝過(guò)程相符合。（4）焊接件多為薄板沖壓件，其剛性比較差，極易變形，因而通常采用工件表面或形面過(guò)定位方式定位。（5）車身是一個(gè)具有空間曲面，外形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，定位件的定位表面大多是型面，定位元件的布置具有空間位置特點(diǎn)。（6）采用電阻點(diǎn)焊的裝焊夾具，要求焊鉗和電極具有良好的可達(dá)性及夾具的開(kāi)敞性。

2.4 作用

提高焊接件的產(chǎn)品質(zhì)量，保證焊件的幾何形狀和尺寸精度符合圖紙和技術(shù)要求;提高制造生產(chǎn)率，降低制造成本;減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，使用安全可靠，保障安全生產(chǎn);便于施工和操作等等。

3 車身焊接工裝開(kāi)發(fā)

3.1 六點(diǎn)定位原理

任何剛性工件在空間具有六個(gè)自由度（如圖3），即沿x、y、z三個(gè)直角坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)自由度和繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，要完全確定工件的位置，就必須消除這六個(gè)自由度，通常用六個(gè)支承點(diǎn)（即定位元件）來(lái)限制工件的六個(gè)自由度。這就是六點(diǎn)定位/3-2-1定位原理（如圖4）。

實(shí)現(xiàn)中對(duì)于汽車車身用的薄板沖壓件，定位夾具除了限制零件剛體運(yùn)動(dòng)的基本功能外，還必須限制過(guò)多的零件變形，需采用N-2-1、3-2-2過(guò)定位方式。例如SGMW N111車型發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板的焊接工裝夾具就用了8個(gè)定位面（如圖5）。

3.2 工裝開(kāi)發(fā)過(guò)程簡(jiǎn)述

工裝開(kāi)發(fā)流程主要有：項(xiàng)目規(guī)劃、數(shù)據(jù)輸入、方案/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采購(gòu)定點(diǎn)、制造/安裝/驗(yàn)收移交、售后服務(wù)等階段。如下為開(kāi)發(fā)流程簡(jiǎn)圖（如圖6）。

其中，我們簡(jiǎn)單列舉制造/安裝/調(diào)試/驗(yàn)收階段的幾個(gè)關(guān)注項(xiàng)進(jìn)行說(shuō)明。

（1）焊接工裝夾具的測(cè)量。在焊接工裝組裝制造完成后，需要對(duì)其制造狀態(tài)進(jìn)行必要的CMM檢測(cè)，以判斷制造是否符合設(shè)計(jì)要求。測(cè)量過(guò)程：分析→測(cè)頭校準(zhǔn)→建立坐標(biāo)系→測(cè)量特征元素→構(gòu)造/評(píng)價(jià)特征元素→生成測(cè)量報(bào)告→評(píng)估測(cè)量結(jié)果。

（2）同心孔實(shí)驗(yàn)（如圖7）。夾具裝上工件，夾緊后在工件的搭接處進(jìn)行鉆孔及測(cè)量，觀測(cè)鉆孔在夾緊和松開(kāi)狀態(tài)的尺寸變化，分析夾具在工作條件下的定位可靠性和重復(fù)性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程一般為：裝夾零件→鉆孔→取出零件/測(cè)量→重復(fù)上一步→零件拿出/模擬焊接→測(cè)量鉆孔實(shí)際尺寸→重復(fù)上一步驟5次→焊接零件/測(cè)量→評(píng)判。

（3）工藝工裝驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)其合理性和適用性的檢查，驗(yàn)證工藝和工裝是否符合生產(chǎn)綱領(lǐng)/節(jié)拍、產(chǎn)品質(zhì)量及安全環(huán)保的要求，是否可以進(jìn)入批量生產(chǎn)。

4 車身焊接工裝維護(hù)管理

工裝的維護(hù)管理是指對(duì)工裝的保養(yǎng)及維修。采用日常維護(hù)為主-TPM、預(yù)防性維護(hù)為輔-PM相結(jié)合的方式。TPM：通過(guò)日常維護(hù)，檢查工裝的異常，及時(shí)維修，使工裝處于良好狀態(tài)，有日/周/月檢。PM：按照工藝設(shè)備制訂的周期維護(hù)計(jì)劃進(jìn)行計(jì)劃維護(hù)，達(dá)到排除隱患，保證工裝穩(wěn)定、有效的維護(hù)方法。

常見(jiàn)的焊接工裝維護(hù)要點(diǎn)：

（1）各定位點(diǎn)、緊固件應(yīng)定期檢查是否磨損、松動(dòng)。（2）各軸承、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸鏈應(yīng)定期加潤(rùn)滑脂。（3）檢查氣路系統(tǒng)、管路，不得有滲漏。（4）夾具底板面定期刷防銹油，隨時(shí)檢查氣路系統(tǒng)有無(wú)漏氣等現(xiàn)象。（5）維修時(shí)，必需使用拼臺(tái)安全銷，防止誤操作，側(cè)框的移動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于汽車四大工藝之一的車身焊裝制造而言，無(wú)論是主機(jī)廠的白車身焊接工裝還是供應(yīng)商零部件的焊接工裝都是極其重要的組成部分。筆者相信，隨著我國(guó)汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，車身焊接工裝將會(huì)為更多的汽車生產(chǎn)線建設(shè)助力，并得到廣泛應(yīng)用，為中國(guó)汽車品牌發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

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