基于案例的汽車焊接夾具設計探究

陳紹東

摘要：汽車車身焊裝夾具的設計屬于汽車車身前期設計中的重要環(huán)節(jié)，汽車車身焊裝夾具設計的質量水平與本身加工工藝的精度直接決定了車身加工質量與生產工期的長短。因此，本文總結汽車車身焊裝夾具的設計注意事項和基本要求，對汽車車身焊裝夾具的設計方法進行研究，并對汽車夾具設計當中常涉及到的問題進行總結，從定位銷設計、相似部件設計等方面結合實例分析了汽車焊接夾具的設計方法，以期對汽車夾具設計過程進行和優(yōu)化有一定的指導作用。

關鍵詞：汽車;焊裝夾具;設計

引言

現(xiàn)代汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展、產品更新?lián)Q代日趨頻繁，小批量多品種生產的比重將有繼續(xù)增長的趨勢，個性化、定制化設計已成為趨勢。然而，對于不同汽車的制造過程中的車身焊接，需要保證一定的夾緊力及定位精度，現(xiàn)有的焊接夾具多采用專用夾具，需要根據不同車型設計后結果定制設計，這一過程延長了汽車設計制造周期，并且由于專用夾具的唯一性，不能適應其他車型，降低了材料的利用率，造成了資源浪費。

1汽車焊裝夾具的基本設計要求

（1）對于汽車車身焊裝夾具設計當中的沖壓零件。需要根據車身的各部位進行合理的設計。在進行孔洞設計時，孔洞本身的形狀與寬度需要滿足技術要求才能夠進行鉆孔，保證孔洞的設計精準度。

（2）需要汽車車身焊裝夾具能實現(xiàn)快速的定位。被焊接位置便于焊工操作，在松開夾緊結構之后，焊件還能夠從夾具上十分安全的拆卸。

（3）在進行夾具的設計時需要注意夾具上部分元件的導電，在進行設計時，針對元件本身的導電進行處理，進行元件絕緣設計，例如噴絕緣漆等，提高車身的本身的絕緣性，利用絕緣漆本身的絕緣性能，將元件之間隔離，避免出現(xiàn)靜電，導致電路并線，保證裝焊的質量。

（4）由于汽車車身的結構設計較為復雜。需要在進行設計時，充分考慮定位元件的加工工藝方便以及部件型號的統(tǒng)一，這樣能夠便于在之后的使用過程當中如果出現(xiàn)損壞，能夠便于更換元件。

（5）車身的裝焊夾具本身比較復雜。車身本身重量較大，僅僅依靠人力來進行車身的調整需要耗費較長的時間，因此，在制造時常需設計樣架來實現(xiàn)車身的調整。

2汽車車身焊接夾具設計需要考慮因素

（1）設計過程。需要采用合理的焊接夾具設計工具進行設計，例如機械焊接裝置的高度是否能夠滿足，在設計時需要重點考慮人工操作是否方便，且設計用具之間實現(xiàn)各個元件之間能夠相互關聯(lián)，能夠保證汽車車身焊裝夾具總體裝配的可持續(xù)性，保證對設計當中的每個部分都能夠實現(xiàn)精準控制。

（2）需要按照實際的車身進行設計?？梢詫嚿砗负霞M行分解、研究，針對不同的車身來進行設計，將夾具種類進行分類設計，保證夾具充分利用。

（3）需要考慮汽車車身的年產量來進行夾具設計，確定是否人工制造或選用自動化，在需求量較大的情況下選用自動化生產，在需求量較小時，考慮成本的原因，可以選用人工。

（4）汽車車身與夾具的設計需要相結合。焊裝夾具的實際設計需要結合汽車車身來進行，焊裝部件上的設計位置需要按照車身上的元件來作為標準進行設計，保證最終生產出焊接夾具能夠滿足實際的焊接應用，避免出現(xiàn)脫離實際汽車車身設計，導致出現(xiàn)最終夾具不能夠使用或導致在使用過程中出現(xiàn)安全隱患。

（5）焊接夾具需要考慮制造材料問題。在進行焊接夾具的設計時，需要選取制造材料進行裝配，大多數(shù)的制造企業(yè)本身以盈利為主，因此，需要考慮成本，在進行設計時，盡可能的選擇性價比較高的材料進行設計，在滿足實際汽車車身焊接使用的同時，降低成本。

（6）合理的設計夾緊結構。確定元件在夾具上準確位置之后，在進行焊接時的同時，需要保證各個元件能夠實現(xiàn)裝配位置的精準控制，同時還需要盡可能的減少元件的回彈變形，因此，需要合理的設計夾緊結構，保證元件之間連接緊湊，避免出現(xiàn)空隙較大的情況出現(xiàn)。

3汽車車身的焊裝夾具實際設計方法

舊式的焊裝夾具設計大多時候選擇手工進行設計，伴隨著現(xiàn)代化的制造業(yè)不斷發(fā)展，焊接夾具的設計逐漸選用新型的制造工藝不斷的專業(yè)化，流水線。傳統(tǒng)的手工設計技術已經不能滿足現(xiàn)代的要求。目前我國主要應用以下幾個設計方法來進行焊接夾具設計：

3.1利用計算機來輔助，完成制圖夾具設計

伴隨著中國互聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，計算機逐漸進入制造業(yè)，通過計算機輔助來進行夾具設計目前成為我國最常用的一種設計方法，利用計算機的便捷性與強大的運算能力能夠完成車身焊接夾具設計當中龐大的數(shù)據計算，傳統(tǒng)的夾具設計需要設計人員自己完成數(shù)據運算，但是由于車身一般龐大，各種內部元件數(shù)據測量數(shù)據量龐大，僅僅依靠設計人員進行計算，耗費時間較長，且部分的圖紙只能依靠人工手繪，耗費周期長，選擇計算機進行輔助設計，利用計算機當中的數(shù)據成像功能，將車身的數(shù)據進行存儲，利用軟件實現(xiàn)前期的圖紙演算，保證圖紙的精準度，能夠明顯的縮短設計周期。

3.2利用柔性的焊裝夾具進行實際設計

在進行焊接夾具的設計時，可以進行柔性化設計，能夠較好的保證后期夾具在調整過程中簡便快捷，其本身的優(yōu)點包括以下幾個方面：（1）組成夾具所需要的元件相對較少，安裝便捷，能夠實現(xiàn)一次性的安裝，縮短裝配周期;（2）車身內部元件的尺寸如果需要調整，傳統(tǒng)夾具在車身尺寸出現(xiàn)變化后，就只能重新裝配元件，但柔性焊接夾具，在車身尺寸出現(xiàn)改變后，仍能夠使用，能夠適應車身變化;（3）設計制造的柔性夾具強度較高，具有較強的穩(wěn)定性。

4基于案例的汽車焊接夾具設計策略

4.1定位設計

由于傳統(tǒng)夾具雖然基本可以達到車架焊接要求，但結構復雜，定位程序煩瑣，效率低下，且精度難以保證。因此，本次設計的夾具應該從減小定位難度，提高定位速度及精度入手。為此，本作品可將坐標系與夾具相配合，將固定與測量融為一體，一步到位，在提高定位速度的同時，提高定位精度。另外，為了解決運用現(xiàn)有夾具定位鋼管車架彎管及斜面管困難的問題，可通過設計一種可調節(jié)角度的夾具，簡化彎管及斜面管的定位，尤其是其空間角度的確定。為了解決以上問題，查詢了許多焊接夾具設計的資料，最終選擇以V形塊作為定位器，并通過三維建模軟件設計了一套以焊接平臺為基礎，以空間框架為升降移動平臺，以V形塊為定位器，以螺紋連接為緊固方式的夾具。另外在空間框架及相關連桿上標上刻度，實現(xiàn)坐標系的建立。并通過仿真分析，對模型結構不斷優(yōu)化，完成了夾具的設計。

4.2相似部件設計

焊接夾具設計中，具有非標準設計的基本特點。對于一起裝夾任務而言，不同夾具之間有相似之處。設計一套夾具后，如果需要設計第二套組件，第一套組件與第二套組件件的相似度可以達到70%。因此，為了提高設計效率，我們可以直接將第一組夾具元件復制到第二組元件目錄中，重新設置裝配搜索目錄，重新編輯零件名稱，只需更改裝配的特征碼字段，如030-827-04-12-yaotou能夠轉變?yōu)?30-828-04-12-yaotou，就能知道兩種零件是相似零件。

5結束語

伴隨著人們對于汽車的要求不斷的提升，汽車車身的焊接夾具在汽車車身的裝配當中起到作用也越來越重要，本文就汽車車身焊裝夾具的具體作用進行了闡述，對車身焊裝夾具設計要求進行了具體分析，并對設計當中存在的問題進行了闡述說明，結合相關的汽車焊接夾具案例，對汽車焊接夾具設計展開了探究，并且提出了相關的措施。

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