淺談焊裝夾具典型結(jié)構(gòu)

郭曉光

摘 要：汽車白車身是汽車總體的主要組成部分之一。它是具有復(fù)雜型面的殼體零件，是由數(shù)百件薄板沖壓件通過(guò)裝焊、鉚接或機(jī)械連接等工藝方法構(gòu)成一個(gè)完整的白車身車體。其中裝焊是最主要的連接方法。一般車身有3000～5000個(gè)焊點(diǎn)，有幾米長(zhǎng)的縫焊。它直接影響著車身質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性。因而提高裝配精度和焊接質(zhì)量是白車身制造的核心工作。焊接夾具是保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。

關(guān)鍵詞：焊裝夾具;典型結(jié)構(gòu)

0? 前言

焊接夾具的設(shè)計(jì)制造依據(jù)是汽車車身產(chǎn)品。從我國(guó)車身制造技術(shù)發(fā)展的歷史來(lái)看，九十年代以前，工裝設(shè)計(jì)是以提供二維車身產(chǎn)品圖紙的方式為設(shè)計(jì)依據(jù)的，設(shè)計(jì)者從圖紙上截取焊接夾具定位型面的數(shù)據(jù)。而對(duì)工裝制造是以車身主模型實(shí)物的方式為制造依據(jù)的。

九十年代后，工裝設(shè)計(jì)將車身產(chǎn)品用三維數(shù)字表達(dá)，設(shè)計(jì)者以車身產(chǎn)品三維數(shù)學(xué)模型為依據(jù)，通過(guò)將CATIA三維設(shè)計(jì)軟件引入焊裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，使焊裝設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了從二維向三維的跨越，全面實(shí)現(xiàn)了焊裝的三維實(shí)體設(shè)計(jì)。

焊接夾具是由定位裝置、夾緊裝置、輔助裝置、工作臺(tái)等幾部分組成。下面就其裝置的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的介紹

1? 定位裝置

定位裝置一般有：定位銷、定位面、擋塊、V型塊等。

定位銷又可分成：固定銷、伸縮銷（手動(dòng)、氣動(dòng)）、翻轉(zhuǎn)銷等。

固定銷的一種常見(jiàn)形式是其銷子安裝在固定支座上，位置精度靠制造時(shí)保證，調(diào)整和使用時(shí)不易變動(dòng)，多用于主定位銷。

固定銷的另一種常見(jiàn)形式銷子安裝在帶調(diào)整墊片的連板上，在調(diào)整和使用時(shí)，可根據(jù)需要變動(dòng)墊片的數(shù)量達(dá)到一維或二維調(diào)整銷子位置的目的。

伸縮銷可分為手動(dòng)和氣動(dòng)兩種，雖然它們的結(jié)構(gòu)不一樣，銷子移動(dòng)的動(dòng)力源不一樣，但是它們的共同特點(diǎn)是：銷子可以脫離定位制件，目的是為了方便的裝卸制件。

翻轉(zhuǎn)銷目的同樣是使銷子可以脫離定位制件，方便卸件。

2? 夾緊裝置

工件在夾具的夾緊和定位是密切相關(guān)的，當(dāng)制件正確定位后，緊接著就是如何正確夾緊。在考慮設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，首先要合理選擇夾緊點(diǎn)、夾緊力的作用方向和正確確定夾緊力，然后設(shè)計(jì)適合的夾緊機(jī)構(gòu)予以保證。

夾緊裝置一般由夾緊元件、中間遞力機(jī)構(gòu)和力源機(jī)構(gòu)組成。以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速，從自由狀態(tài)到夾緊僅需幾秒鐘為特點(diǎn)。常見(jiàn)的夾緊裝置結(jié)構(gòu)有

2.1鉤形夾緊器。特點(diǎn)為：操作方便、夾緊可靠，當(dāng)夾緊器打開(kāi)時(shí)定位面全部讓開(kāi)，對(duì)制件的卸裝極為方便

2.2鉸鏈?zhǔn)綂A緊器。特點(diǎn)為：夾緊動(dòng)作迅速、操作方便、壓頭部分可以調(diào)整、夾緊器打開(kāi)時(shí)張開(kāi)角度大，夾緊力大、有自鎖功能、結(jié)構(gòu)可靠

2.3手動(dòng)夾緊鉗。俗稱大力鉗，它是一個(gè)獨(dú)立的夾緊裝置，不與夾具本體相連接，可根據(jù)使用的不同要求設(shè)計(jì)鉗口與夾頭的結(jié)構(gòu)形式。它能單獨(dú)的夾緊制件任意部位，使用很方便。

2.4手推式夾緊器。該機(jī)構(gòu)既可夾緊又可定位。結(jié)構(gòu)緊湊，導(dǎo)向桿的伸縮距離大，制件的裝卸方便。

2.5定心夾緊機(jī)構(gòu)（勾銷缸）。該機(jī)構(gòu)是夾具中的一種特殊夾緊機(jī)構(gòu)。它在制件被夾緊的過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)夾緊和定位的雙重功能。主要用于要求對(duì)制件準(zhǔn)確定心和對(duì)中的場(chǎng)合。

2.6回轉(zhuǎn)臂式夾緊機(jī)構(gòu)（改進(jìn)為現(xiàn)在的夾緊器）。特點(diǎn)為：該機(jī)構(gòu)分上、中、下三層，上、下為一體，做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，中間部分則固定在夾具上。這是一種鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性強(qiáng)，雖然回轉(zhuǎn)角度大，但重復(fù)到位準(zhǔn)確率高，可以做活動(dòng)定位塊用，它既可作為夾緊機(jī)構(gòu)又可作為定位機(jī)構(gòu)。在中、小批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛

2.7. 氣動(dòng)鉸鏈?zhǔn)綂A緊機(jī)構(gòu)特點(diǎn)為：該夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源來(lái)自氣缸，夾緊力大、夾緊動(dòng)作迅速、且?jiàn)A緊松開(kāi)時(shí)張開(kāi)角度大。其結(jié)構(gòu)原理與手動(dòng)鉸鏈?zhǔn)綂A緊器 相同，均有自鎖性能，氣缸停止供氣后仍能保持夾緊狀態(tài)。在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

2.8. 帶限位的夾緊機(jī)構(gòu)。特點(diǎn)為：夾緊機(jī)構(gòu)有兩個(gè)極限位置，工作狀態(tài)時(shí)由一個(gè)氣缸實(shí)現(xiàn)其定位和夾緊的雙重功能。此種機(jī)構(gòu)一般用于制件剛性較差但定位精度較高還需要夾緊的部位。多應(yīng)用在轎車車身的焊接夾具中，或者在中、輕型車駕駛室前圍風(fēng)窗框部位的焊接夾具中。

3? 輔助裝置

焊接夾具中除了定位夾緊功能部件以外，還需要許多具有其他功能的功能部件，其重要作用是不可忽視的。這些部件和裝置對(duì)保證工件的焊接質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、保證操作工人的安全、減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度等方面都起到重要作用。

3.1裝配工件防失誤裝置。為縮短裝卸制件的輔助時(shí)間，避免人為誤裝，在夾具上設(shè)有沿被焊制件外輪廓安裝的防錯(cuò)裝置。防錯(cuò)裝置的數(shù)量可根據(jù)被焊制件的大小而定，位置則可選定位、夾緊等裝置的剩余空間。在自動(dòng)焊機(jī)和自動(dòng)焊接線夾具上裝有無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，若制件定位、夾緊不到位時(shí)開(kāi)關(guān)不發(fā)工作信號(hào)，設(shè)備自鎖，即使操作者按啟動(dòng)按鈕，設(shè)備也不工作。

3.2工件的舉升裝置，當(dāng)操作者不易從夾具中卸出較大的被焊制件，或不易接近自動(dòng)焊接線上的夾具時(shí)，就要考慮采用制件退出裝置。當(dāng)其裝置與工位器具或自動(dòng)輸送裝置匹配使用時(shí)，還能避免工件在工序間輸送時(shí)由于人工搬運(yùn)造成的磕碰傷。

3.3限位鎖緊裝置。平面旋轉(zhuǎn)或立式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的夾具要設(shè)有限位裝置，以便當(dāng)工作臺(tái)停在某一適當(dāng)焊接位置時(shí)，用其機(jī)構(gòu)將工作臺(tái)鎖緊，避免因工作臺(tái)隨意轉(zhuǎn)動(dòng)而影響焊接質(zhì)量或造成安全事故。限位鎖緊裝置分為氣動(dòng)式和腳踏式兩種

3.4保護(hù)裝置。焊接過(guò)程中會(huì)有一些金屬飛濺物落入夾具，因此必須對(duì)夾具的各個(gè)活動(dòng)部位加上保護(hù)裝置，特別是靠近焊接處的氣缸及導(dǎo)軌等部位。

3.5絕緣裝置。焊接夾具的某些部件往往是焊接二次回路的一部分，因此在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，對(duì)此要考慮采用絕緣裝置，對(duì)不應(yīng)導(dǎo)電處的定位、夾緊零部件均應(yīng)采取絕緣措施，以保證焊接質(zhì)量。

3.6滑移裝置。為了裝卸制件和焊接的需要，夾具中許多零部件要移動(dòng)。但為了保證零部件移動(dòng)后的到位精度，要設(shè)計(jì)移動(dòng)裝置。一般采用高精度的直線導(dǎo)軌付作為主要零件，裝置中要考慮限位及鎖緊功能，以滿足精度需要。

4? 工作臺(tái)

一套夾具必須建立設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)整用的各種基準(zhǔn)，而這些基準(zhǔn)必須與工作臺(tái)相聯(lián)系。因?yàn)樗醒b置都安裝在其上，所以工作臺(tái)既是焊接夾具的基準(zhǔn)元件，又是基礎(chǔ)元件。另外，根據(jù)裝卸制件和焊接的需要，工作臺(tái)要有各種形式和功能。下面介紹幾種結(jié)構(gòu)形式。

4.1立式翻轉(zhuǎn)夾具。用人工或氣缸或電機(jī)推動(dòng)夾具工作臺(tái)繞平行于地面的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。如：轉(zhuǎn)轂夾具。

4.2水平旋轉(zhuǎn)夾具。用人工或氣缸或電機(jī)推動(dòng)夾具工作臺(tái)繞垂直于地面的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。如：轉(zhuǎn)臺(tái)夾具。

4.3固定式夾具。夾具工作臺(tái)是固定不動(dòng)的。制件的定位、夾緊可采用手動(dòng)或氣動(dòng)。工人可繞夾具工作臺(tái)四周施焊，或者與自動(dòng)焊接裝置、機(jī)器人等自動(dòng)焊接設(shè)備匹配使用。

4.4移動(dòng)式夾具。夾具底架地腳處裝有滾輪，夾具無(wú)固定位置，可根據(jù)生產(chǎn)要任意移動(dòng)位置。很方便靈活。在中、小批量生產(chǎn)中很適用。

不論上述工作臺(tái)的功能有什么不同，其結(jié)構(gòu)一般采用型鋼構(gòu)成框架，既可節(jié)省材料又可減輕工作臺(tái)自重。其形狀可根據(jù)具體制件的要求和需要設(shè)計(jì)。

5 總結(jié)

焊接夾具設(shè)計(jì)同機(jī)床夾具設(shè)計(jì)一樣，定位原理和夾緊原則是相同的，都同樣遵循著六點(diǎn)定位原理，只是機(jī)床夾具用于切削加工中而焊接夾具是用于裝配焊接。歸納起來(lái)焊接夾具有如下特點(diǎn)：

1、焊接夾具是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的制件準(zhǔn)確定位、夾緊后用某種焊接方法將制件焊成一個(gè)整體。在這一過(guò)程中無(wú)振動(dòng)，一般夾具不需要承受很大的外力。

2、焊接夾具中制件按順序依次定位、夾緊，每個(gè)制件有各自獨(dú)立的定位、夾緊裝置。

3、夾具本身必須有良好的制造工藝性和較高的機(jī)械效率。夾具設(shè)計(jì)應(yīng)保證標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化，以提高焊裝生產(chǎn)線的可維護(hù)性。

4、焊接夾具應(yīng)保證焊接工具具有良好的焊接可達(dá)性和足夠的焊接空間，以便工人（或機(jī)器人）操作方便、安全、可靠。特別是人工工位有轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)的夾具，要使工人有足夠的空間操作，以免出現(xiàn)人身事故。

參考文獻(xiàn)：

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