汽车焊接夹具设计的规范化探讨

汽车焊接夹具设计的规范化探讨

屈建春

天津瑞松北斗汽车装备有限公司天津300380

摘要：焊接夹具的设计是机械制造过程中的一个重要组成部分，也是生产过程中的关键环节。汽车焊接零部件产品具有产品更新快、设计周期短的行业特点，因此建立焊接夹具的规范化设计能够有效地缩短夹具设计周期。

关键词：汽车焊接；夹具；设计规范化

引言

我们在车身装配操作执行过程中，夹具一般被称为装配夹具。众所周知，装配夹具主要分为样板设备、装配件设备和型架设备以及相应装配台设备等，上述和设备基础装配位置定位手段以零件获取方式为主，此类行为时为满足产品装配寻求和汽车生产需求，焊接前进行的相关定位焊操作都会用到上述装备。

一、焊装夹具的作用

（1）在车身装配焊接过程中，利用焊装夹具使车身零件定位、夹紧并焊接以确保车身组合件、分总成或总成具有正确的几何位置及几何形状。

（2）保证焊接工艺的正常进行，当焊枪不能达到工件的焊接位置时，可通过焊接夹具上的电极铜板进行焊接，即提高焊接的可达性。当对焊接位置有要求或视线不能达到的部位，夹具应加焊接导向装置，以便焊接操作方便并能保证焊点质量。

（3）采用良好的装焊夹具，可以大大的减轻工人的劳动强度，减少装配时间。提高工作效率，保证焊接质量。

（4）对于大的总成及分总成夹具设计时，顶升装置可帮组工人取件，减轻工人的劳动强度，减少工时

二、汽车焊接夹具分类要点分析

工业种类不断增多的过程中，焊接夹具种类也随之增多，可根据焊接夹具动力类型、焊接夹具不同用途、和焊接夹具工作范围以及相关汽车焊接夹具结构分为不同种类。

从具体驱动方式角度来看，焊接夹具主要分为无驱动焊接夹具和手动焊接夹具以及气动焊接夹具，在汽车制造过程中手动夹具和气动夹具使用较为普遍。在上述各种类型夹具描述中，无驱动焊接夹具主要分为仅具有定位块定位组件焊接夹具和定位销定位组件焊接夹具，无驱动焊接夹具仅需进行定位操作，之后在此基础上无需施加过多动力。手动焊接夹具其动力源头主要是人力推动，手动焊接夹具运行原理为四连杆机构运动自锁原理，而我们通常所说的气动焊接夹具动力源主要是压缩空气，此种夹具类型可有效提高机械设备自动化运转效率和加工质量，同时也可节约一定的流水生产时间，所以现在其应用范围正在不断扩大。

三、汽车焊接夹具设计规范化的意义

1、缩短夹具制造的生产准备周期

由于采用了规格化的夹具零部件，就不用进行更多特殊的设计，并且绘图量也减少，使这些规范化的零部件形成零件库，设计者在设计过程中根据实际要求，直接调用便可，这样使夹具设计工作大大简化。同时车间也可以根据实际情况提前储备各种常用的标准化的零部件，这样也使加工时间缩短了。

2、降低夹具的制造成本

产品费用中，制造费用占较大的比重，如果夹具规范化了，工厂就可以批量加工，这样就可以有效的降低了制造成本，同时也能有效的提高质量。

3、重复利用

如今汽车的更新换代相当的快，那么焊接夹具也就相应的需要更换，那么整套夹具可能全部报废。要是夹具规范化了，当汽车产品改型或换新时，相应的夹具不至于完全报废，可以将规范化的零部件重复利用，这样既节约了材料又节省了资金。

4、减少装配时间

有了规范化的零部件，组装人员就会很熟练的进行装配工作，并且会大大降低装错的几率，使装配工作更加的简化了。

5、设计质量提高

有了规范化的零部件，规范化的零部件设计人员可以很快的调用，在设计时就会把精力重点放在主要问题上，这样无形当中也能提高了设计质量。

四、汽车焊接夹具设计的规范化的实施

1、根据设计要求，绘制构想图

根据式样书的要求，确定基准销以及定位面的位置，并且考虑工人的操作方便性，以及，前后工位的流动方向，取放工件的空间等条件，绘制构想图，确定动作方向与方法，控制元器件的大小，方案构思主要考虑下列内容：

1）夹具是专用设备还是通用设备。如果是专用设备，水气电的供应可以做成固定模式，如果为通用设备，需要考虑通用的程度，并且水气电的供应，需要用快换，方便各个车型的切换。相比较而言，通用设备比较节约成本，产品更新换代的时候，旧设备仍然有很多零件以及购入品可以继续使用。

2）根据式样书中提到的基准定位销，以及工件支撑面的位置，尽可能的整合单元的数量，节约成本的同事，加快节拍，方便调试。

绘制出相应的机构要点，如定位与夹紧的方式和机构。工件的取放需要的举升，焊件的翻转和回转、或者平移等动作，应选择何种传动方式和何种动力源。

3）在结构草图的设计过程中，要进行必要的分机计算，如几何关系计算，定位误差分析，夹紧力的估算，传动计算，受力元件的强度与刚度计算等

4）焊接的基本构成和总图布局。

构想图绘制后，与客户一起审核后，绘制正式的总装配图，并且将构想图细节化。

2、控制焊接夹具设计的精度

在焊接夹具的设计中，精度控制可以分为两部分，第一部分是车身本身的装配精度，该精度又分外观精度、骨架精度两类，前者指车门间隙面差，后者则是三维坐标值。设计出的焊接夹具必须在满足工序件焊装要求的同时令上述两种焊装精度得到满足。第二部分则是针对焊接夹具本身的精度标准，通常情况下，生产单位会对坐标线、底板基准槽、定位销、各类支撑件等做出各种参数上的精度要求，比如尺寸、形状、精度、公差等，焊接夹具的自身精度不能超出这些标准的限制。

3、建立汽车焊接夹具类似零部件的标准化数据库

1）建立标准件的标准化数据库

例如某型号标准件含有四个参数：长度L，宽度B，厚度T，孔径D。夹具设计选用该类型标准件时，只需对上述四个参数进行赋值，即可寻找到数据库中唯一对应上述参数的该类型标准件。如果参数赋值过程中，所需要参数的标准件不存在数据库中，数据库会提示出可供选择参数，从而避免参数赋值过程的随意性操作；

2）常用机构的标准化数据库建立

常用机构是指汽车焊接夹具设计过程中使用频率较高、功能较为统一的机构，如顶升机构、翻转机构等。汽车零部件焊接生产线上，机构的数量大、种类多，但仍可将这一类的常用机构进行归类整理，建立常用机构的标准化数据库，从而缩短焊接夹具设计的周期；

3）外购件的标准化数据库建立

常见的外购件包括气缸、导轨、运动执行机构等，相对于标准件而言，夹具设计中外购件的选取余地不大。对外购件建立标准化数据库后，只需对关键的使用参数进行赋值，在满足夹具设计要求的情况下，无需关注外购件的细节部分参数。以气缸为例，在满足重量、运动轨迹、不干涉的要求下，无需关注于气缸的内部结构、局部尺寸等次要的参数。基于参数化的汽车焊接夹具标准化数据库建立后，只需对零部件的可供选择参数进行赋值，即可对应唯一零部件供设计使用。

结语

综上所述，随着科学技术的飞速发展，当前人们逐渐对汽车设计工作重视起来。众所周知，汽车车身是整个汽车中的重要组成部分和零部件基础载体，汽车车身由众多薄板组成，组成方式以焊接手段为主，薄板材质定性为复杂空间曲面。文章针对当前我国汽车焊接规范化设计进行详细分析和阐述。

参考文献

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【2】刘秋芸.汽车车身焊接夹具设计规律及相关问题探析[J].中国机械.2014.（23）：200-201.

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