汽車(chē)白車(chē)身焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、汽車(chē)白車(chē)身焊接夾 具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)汽車(chē)工業(yè)裝備是 最近興起并迅猛發(fā)展的一個(gè)新興行業(yè)。其實(shí)在這之前 它也存在著，但 由于汽車(chē)制造廠的車(chē)型更換沒(méi)有現(xiàn)在這么的頻繁，種類這 么的多樣化，且 車(chē)型更換時(shí)變化最大的就是白車(chē)身。這就要求其對(duì)應(yīng)的焊 裝線能跟上汽車(chē) 車(chē)型和種類的變換。在這種情況下突出了焊裝線在汽車(chē)生 產(chǎn)和制造中的作 用，使得人們?cè)絹?lái)越重視它。在汽車(chē)焊接流水線上，真正用于焊接操作的 工作量?jī)H占30%40%,而60%70%為工件的輔助和裝夾工作。因?yàn)楣?件的裝夾是在焊接夾具上完成的，所以?shī)A具在整個(gè)焊接流 程中起著重要作 用。在焊接過(guò)程中, 合理的夾具結(jié)構(gòu),有利于合理安排流水線生產(chǎn),便于 平衡工位時(shí)間,

2、 降低非生產(chǎn)用時(shí)節(jié)降低生產(chǎn)成本。對(duì)于具有多種車(chē)型的企 業(yè),比如說(shuō)一汽 、沈汽、上汽等。如能科學(xué)地考慮共用或混型夾具,還有 利于建造混型流 水線,提高生產(chǎn)效率。為提高我們汽車(chē) 焊接夾具的設(shè)計(jì)水平,對(duì)汽車(chē)焊接夾具原理、結(jié)構(gòu) 及設(shè)計(jì)方法、原 則有一個(gè)更深入的了解,在此把我自己的一些見(jiàn)解和經(jīng)驗(yàn) 與大家一起探討 。一、汽車(chē)焊接工 藝特點(diǎn)（一）白車(chē)身的 材料與結(jié)構(gòu) 汽車(chē)焊接材料主 要是低碳鋼的冷軋鋼板,鍍鋅鋼板等。它們可焊性好,適 宜大多數(shù)的焊接 方法,但由于是薄板件,因而剛性差、易變形。在結(jié)構(gòu)上, 焊接散件大多數(shù) 是具有空間曲面的沖壓成形件,形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。有些型 腔很深的沖壓件 ,除存在因剛性差而引起

3、的變形外,還存在回彈變形。這都是在夾具設(shè)計(jì) 構(gòu)成中應(yīng)該考慮的問(wèn)題。二）焊接方法汽車(chē)焊接方法主 要有C02氣體保護(hù)焊和電阻焊。C02氣體保護(hù)焊應(yīng)用范圍較廣，且 對(duì)夾具結(jié)構(gòu)要求不十分嚴(yán)格。主要注意防止焊接產(chǎn)生的飛 濺。相應(yīng)采取的 措施有主要有夾具表面鍍銅、主要夾緊定位部件包銅皮、 加裝保護(hù)蓋板等 措施。電阻焊是在汽車(chē) 白 車(chē)身焊接中主要采用的一種焊接方法。對(duì)夾具要求嚴(yán)格，尤其是多 點(diǎn)焊和機(jī)器人點(diǎn)焊。要求焊接夾具對(duì)工件定位準(zhǔn)確，操作 方便且焊接牢固 可靠。（三）焊接工藝流程汽車(chē)焊接的基本 特征就是單個(gè)零件到部件再到總成的一個(gè)組合再組合 的過(guò)程。從零件 到白車(chē)身焊接總成的每一個(gè)過(guò)程，既相互獨(dú)立，又相互

4、聯(lián) 系，因此組件的 焊接精度決定著部件總成的焊接精度，最后影響和決定著 車(chē)身焊接總成的 焊接精度與質(zhì)量，這就要求相互關(guān)聯(lián)的組件、部件及車(chē)身 焊接總成夾具的 定位基準(zhǔn)應(yīng)具有統(tǒng)一性和繼承性，只有這樣才能保證最終 產(chǎn)品質(zhì)量，即使 出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題也易于分析原因，便于糾正和控制。白車(chē)身的焊接過(guò) 程以流水線生產(chǎn)為主，所以?shī)A具設(shè)計(jì)應(yīng)有利于流水線的布置和設(shè)計(jì)， 同時(shí)也考慮給生產(chǎn)管理提供方便。（四）可操作性我們這里講的科 操作性就是指焊接夾具的使用操作是否方便靈活。 一臺(tái)焊接夾具不 僅要保證工件的定位準(zhǔn)確，夾緊牢固可靠。還要保證操作 者能方便的把零件擺放到夾具上定位夾緊，方便的操作焊槍進(jìn)行焊接，方 便的 取出工件

5、。我總結(jié)為“三 個(gè)方便”。要實(shí)現(xiàn)這三個(gè)方便就要從整體去考慮這些要素， 不如說(shuō)操作高度是否合理，焊槍選用的是否合理，上件夾緊的步驟是否合 理。對(duì)于形狀相似不 好區(qū)分左右的工件是否有防反措施。對(duì)于不好焊接的 地方是否有焊槍的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。不好放置和取出 的工件是否有舉升機(jī)構(gòu)。為了方便焊接是 否要增加旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。這都是在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的問(wèn) 題。二、焊接夾具的 設(shè)計(jì)方法與步驟 1在設(shè)計(jì)焊接夾具之前，應(yīng)首先了解生產(chǎn)綱領(lǐng)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征、工藝方 法及生產(chǎn)線布置 方式，作好充分的準(zhǔn)備。參照國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的夾具結(jié)構(gòu)，并 結(jié)合實(shí)際情況確 定夾具總體方案。諸如是固定夾具還是隨行夾具，機(jī)械化、 自動(dòng)化水平是高 是低，幾種

6、車(chē)型主要夾具是否混型共用等。要準(zhǔn)備好的工藝文件包括工序 卡，技術(shù)協(xié)議，產(chǎn)品數(shù)模，夾具式樣書(shū)，焊點(diǎn)文件。確定使用那種標(biāo)準(zhǔn)件 ，那種氣動(dòng)元件以及甲方的特殊要求。2. 根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及所需焊接設(shè)備（焊槍或 CO2）型號(hào)、規(guī)格，確定定位及夾緊方式 （如果有式樣書(shū)直接按照式樣書(shū)上的夾緊定位方式即可）；同時(shí)根據(jù)沖壓件 的工藝特點(diǎn)及后續(xù)裝配工藝的需要選擇合適的定位點(diǎn)及關(guān) 鍵定位點(diǎn)。大部 分廠家已經(jīng)規(guī)定好了零件定位的 RPS孔和RPS面，不需要我們?cè)僦贫ǘ?位基準(zhǔn)了。但是大家也一定要了解如何確定定位的基準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)面。3主體機(jī)構(gòu)確定后，便可確定輔助裝置。如水、電、氣回路，氣、液動(dòng) 元件以及覆蓋件 外部焊點(diǎn)所需

7、保護(hù)銅板等。4按照確定好的定位點(diǎn)開(kāi)始 3D 設(shè)計(jì)。定位塊要求在定位面的法向右3mm的調(diào)整量。定位銷(xiāo)要求在與定位孔中心線垂直的平面上有兩個(gè)方向 的調(diào)整量。5在進(jìn)行夾具的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)化元件，或提 高自身的通用化 、系列化程度。三、焊接夾具的 組成、結(jié)構(gòu)及要求汽車(chē)焊接夾具通 常由夾具地板、定位裝置、夾緊機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)及輔助系 統(tǒng)等五大部分組 成。6、命名規(guī)則聊細(xì)未中的工件供金名凰劇Mt 廠外4護(hù) r 腓仲】ItttNMMHMItlM 工 IliMRilK. IUIS4）二、HiHRG挪匸忡的窖隸W蛙過(guò)為 社謝招）itw r+ .川I曲m=：-丨缶1川a.ffi ff*Hitt

8、虛林辭就f jtMAIMTIk刑助“的（帕3 柯肘觸累鹽呻 口陽(yáng)蜿6KKK :冋睥計(jì)滇此團(tuán)匸 -巴片仙專！直伸汕.眾J創(chuàng)汕3 BA3EC 爪4申古.洛応t橫an抽卿孔尺t二，皿事黑謫電teiRh.出日塔&垢L；胡坤口 *昨人熨 0的垃L（一）夾具底板夾具地板是焊接 夾具的基礎(chǔ)元件，它的精度直接影響定位機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確性，因此對(duì)工作 平面的平面度和表面粗糙度均有嚴(yán)格的要求。夾具自身測(cè)量裝 置的基準(zhǔn)是建立在夾具底板上，因此在設(shè)計(jì)夾具底板時(shí)，應(yīng)留有足夠的位 置來(lái)設(shè)立測(cè)量裝置的基準(zhǔn)槽和基準(zhǔn)孔，以滿足實(shí)際測(cè)量的需要。另外，在 不影響定位機(jī)構(gòu)裝配和定位槽建立的情況下，應(yīng)盡可能采用框架結(jié)構(gòu)，這 樣可以節(jié)約材料、減

9、輕夾具自重。在甲方?jīng)]有指定 的情況下，夾具的底板采用如下的規(guī)格：1、BASE長(zhǎng)度在1m以內(nèi)的，使用厚度16-18mm的板。型鋼使用14#槽 鋼。2、BASE長(zhǎng)度在1m -2m之間的。使用厚度為20- 22mm的鋼板。型鋼使用 16#槽鋼。3、超過(guò)2m的使用大于等于25mm厚的鋼板。型鋼使用20#以上的槽鋼。4、BASE 為焊接結(jié)構(gòu)件。焊接后要進(jìn)行退火去應(yīng)力處理。表面要做防銹 處理。并且在 BASE 面內(nèi)刻線。（二）定位裝置定位裝置中的零 部件通常有固定銷(xiāo)、插銷(xiāo)、擋鐵、 V 型塊，以及根據(jù) 焊件實(shí)際形狀確 定的定位塊等。1因焊接夾具使用頻率極高，所以定位元件應(yīng)具有足夠的剛性和硬度， 以保證在更換

10、修 整期的精度。一般采用 45#鋼。型面要求表面淬火。定 位銷(xiāo)要耐磨并且 有一定的剛度。一般采用 40Cr 調(diào)質(zhì)，表面鍍鉻處理。壓 緊部分的要求與 定位部件的要求一致。定位銷(xiāo)又分為固 定、擺動(dòng)、伸縮這幾種當(dāng)工件上的定位 孔的中心線與BASE面垂直（垂直于取件方向），且定位銷(xiāo)在工件的下面的時(shí)候，采用固定銷(xiāo)。當(dāng)定位銷(xiāo)的軸線于 BASE面（或取件方向）有角度的時(shí)候采用伸縮銷(xiāo)。這時(shí)如果定位銷(xiāo)在工件的上面 則采用擺動(dòng)銷(xiāo)。在使用擺動(dòng)銷(xiāo)的時(shí)候注意旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的選擇。原則是以旋轉(zhuǎn)點(diǎn)為中心所畫(huà)的圓于擺銷(xiāo)的中心線相切。如下圖:r此圓與銷(xiāo)中心線相I I V i2.為便于調(diào)整和更換主要定位元件及使夾具具備柔性的混型功能,

11、定位機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成組合可調(diào)式的。3. 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。按照現(xiàn)有的廠標(biāo)件的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一一些能夠通用互換的零件。例如 L座、STOP、導(dǎo)向板、調(diào)整墊片等。我們也要不斷從各個(gè)廠家中的標(biāo)準(zhǔn)件中取優(yōu)去劣 ,總結(jié)出自己的標(biāo)準(zhǔn)件 .在這個(gè)行業(yè)中遲早會(huì)有我們自己的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件 ,因?yàn)橹挥袠?biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了才能夠使我們這個(gè)行業(yè) 有更大的競(jìng)爭(zhēng)力 .才能向 更快更好更高的 目標(biāo)發(fā)展 .4、夾緊機(jī)構(gòu)汽車(chē)焊接夾具的 夾緊機(jī)構(gòu)以快速夾緊機(jī)構(gòu)（手夾）和氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)為主?？焖賷A緊機(jī)構(gòu)具 有以下優(yōu)點(diǎn)：4.1 快速夾緊器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從自由狀態(tài)到夾緊狀態(tài)的角度可以自由的調(diào)整，主要用于 批量較小生產(chǎn)綱領(lǐng)較低的生產(chǎn)線。在車(chē)型前期的試制（樣 車(chē)）時(shí)

12、經(jīng)常使用 。4.2 快速夾緊器根據(jù)需要可幾個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)在一起使用，達(dá)到二次夾緊或 多點(diǎn)夾緊的目的 。另外對(duì)定位精度較低的焊件能實(shí)現(xiàn)夾緊和定位同時(shí)進(jìn)行， 消除了專用定位 元件。它還能通過(guò)轉(zhuǎn)換其機(jī)構(gòu)組成發(fā)揮更多作用，應(yīng)用范 圍較廣。4.3 配以螺紋調(diào)節(jié)壓塊，可糾正焊件變形，保證焊點(diǎn)搭邊能緊密配合，不 產(chǎn)生脫焊、虛焊 現(xiàn)象，提高焊接質(zhì)量。氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)具 有夾緊和打開(kāi)速度快，壓緊力量大，定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。是現(xiàn)在焊裝線普 遍采用的一種夾緊方式。用于生產(chǎn)綱領(lǐng)高的大批量生產(chǎn)。使用不同種類的 氣動(dòng)元件相互配合就能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的定位夾緊機(jī)構(gòu)和不同的 功能。典型定位夾緊單元選取幫助1、根據(jù)操作再皮確眾BASE板K度，從

13、而締訂身亍BASE板&制的跑離Y t見(jiàn)圏2、根撫氣缸行稅及的大小確定C值（見(jiàn)袤-）3、兇據(jù)Y們?cè)襥佼接點(diǎn)門(mén)BASE板厶.伯沖離Hl収整）.HUB壓緊1 件邊纏的距IW, I定餃接山距壓緊點(diǎn)A的HH2 （即覃人阻力、宵，fi：iiEH2-X5O5、根播陽(yáng)力宵H2的大小選取壓桿的B侑及氣占行用大?。?0 75、100、125、B0）6. 注愈H1取值時(shí).保證代缸底潮鼬B(niǎo)ASE板跋離盡巔大HObb,席殊情況卜BASE板勵(lì)7、勺寓晏壓桿打開(kāi)的島廈較低時(shí)，可以適叫降低HLfuB的值8. 衣申列出了八種定位器形式的參麴梵中帶*的為優(yōu)透結(jié)構(gòu)Q表中的C侑僅為推薦値.設(shè)訃時(shí)IO:實(shí)除需嚶可以適逍訓(xùn)餵值的大小，但

14、必須對(duì)斥AM1 _咸擬.豪朗ft運(yùn)動(dòng)過(guò)醉芥發(fā)生干浚.同時(shí)壓軒打舊GJHJ利取汕I10. 左申M2的侑為最大歐力胃.設(shè)計(jì)時(shí)壓桿的此r ： -； I比做值表中的玫債均為壓緊力知10聽(tīng)時(shí)的怙況.F冷繪力而嗖增加時(shí)相應(yīng)胺比例改空H2拆11. （fl：為結(jié)梅設(shè)計(jì)3B將H2值丿川人尉sms力相應(yīng)減小七TH2侑持別大時(shí).可以2便用飛缸結(jié)構(gòu)見(jiàn)典型魴構(gòu).JL_表一s（四）輔助機(jī)構(gòu)焊點(diǎn)移動(dòng)到焊鉗的工作區(qū)域進(jìn)行焊接，使焊接工作方便輕松地進(jìn)行，保證或克服焊機(jī)少的缺陷，因?yàn)楫?dāng)焊機(jī)不動(dòng)，電纜長(zhǎng)度有限時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)夾具可使焊接質(zhì)量。另外，為保證夾具在裝夾、拆卸時(shí)能處于穩(wěn)定工況，還應(yīng)設(shè)計(jì) 止動(dòng)裝置。輔助機(jī)構(gòu)在焊接 過(guò)程中發(fā)揮著重要

15、作用。下面介紹三種常用輔助機(jī)構(gòu)。1旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)在夾具底板和夾具支撐中布置的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，可使夾具體在平面上做360度旋轉(zhuǎn)（為使轉(zhuǎn)動(dòng)靈活輕巧還配備有滾動(dòng)軸承）。這樣的系統(tǒng)可解決filB氣缸擰程st啊 H2CD壓樣打開(kāi)們嗆1P501601112319, r2*50嚴(yán)160893570.0J3501001&0534887,6470*32201693553, r5*701002201294868.96#7012522099608L2*770150220497392 V84100150310139J J7 7) fl J l-rih 罪：HED2.翻磚機(jī)構(gòu)當(dāng)焊點(diǎn)處于中間位置時(shí)，如果用X型焊鉗進(jìn)行點(diǎn)焊，則焊鉗無(wú)法

16、伸進(jìn)，喉深也不夠，難以焊接；若用C型焊鉗，如果夾具平放，雖能焊接,但工人的勞動(dòng)強(qiáng) 度大。所以設(shè)計(jì)夾具時(shí)，可將其設(shè)計(jì)成可翻轉(zhuǎn)夾具，使焊 件能向兩邊翻轉(zhuǎn)90度，焊件平面處于豎直位置，這樣工人只要將焊槍處于水平位置便可焊接，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)夾具時(shí)需要設(shè)計(jì)止動(dòng)機(jī)構(gòu)，以防止夾具自動(dòng)回復(fù)原位造成事故。增加配重塊移使工人操作 時(shí)方便省力。3、滑臺(tái)使用滑臺(tái)的目的有以下幾種：（1）在不能夠直接夾緊或定位的地方。如下圖)多種車(chē)型混流時(shí)，如下圖:(2(3)總拼夾具中使用滑臺(tái)把側(cè)圍總成與地板總成拼裝（五）測(cè)量機(jī)構(gòu)利用夾具本體自身設(shè)計(jì)測(cè)量機(jī)構(gòu)是提高夾具設(shè)計(jì)和制造精度的重要措 施。在傳統(tǒng)的夾 具設(shè)計(jì)中，夾具

17、合格的標(biāo)準(zhǔn)是利用實(shí)際沖壓件進(jìn)行裝配組 合來(lái)檢驗(yàn)的，但由于沖壓件不可能十分準(zhǔn)確，部件總成更有累計(jì)誤差，所 以車(chē)身焊接總成的精度必然不高，很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。即使我們使用三坐 標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行檢 驗(yàn)，可它對(duì)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的定位元件仍然無(wú)法測(cè)量。通過(guò) 實(shí)踐證明，利用 夾具自身測(cè)量機(jī)構(gòu)與三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x配合使用，可大大提高 焊接夾具的精度。1測(cè)量機(jī)構(gòu)組成（1）基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)槽。測(cè)量機(jī)構(gòu)的基準(zhǔn)面為夾具地板的工作表面；基準(zhǔn) 槽是在夾具地板 上設(shè)計(jì)兩條相互垂直的十字交叉槽，其結(jié)構(gòu)如圖。槽子的 位置可由實(shí)際需 要確定，但是一定在坐標(biāo)的整百位上。其形式如下圖：四、典型夾具機(jī)構(gòu)特點(diǎn)分析（一）點(diǎn)焊夾具點(diǎn)焊夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，可以移動(dòng)

18、，應(yīng)以輕巧、靈活為主，定位基準(zhǔn)一定要準(zhǔn) 確。（二）C02氣體保護(hù)焊夾具這種夾具一般以固定式為主，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但如果一副夾具僅焊一個(gè)組件,則效率太低，這時(shí)可將其依次或?qū)ΨQ設(shè)計(jì)成幾組定位夾緊機(jī)構(gòu)，做到一具 多用，以提高焊接效率。（三）綜合夾具這類夾具所裝夾 組件，既有CO2焊，又有點(diǎn)焊。這對(duì)一些全點(diǎn)焊組件中有些位置不適宜 在夾具上點(diǎn)焊，而一些焊點(diǎn)對(duì)外觀和質(zhì)量無(wú)特殊要求的焊 件，如果用CO2焊先在夾具上預(yù)焊，則很方便，且?jiàn)A具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。所以 應(yīng)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行工 藝調(diào)整達(dá)到簡(jiǎn)化夾具和提高效率的目的。（四）大型焊接夾具中大型焊接夾具 機(jī)構(gòu)龐大、復(fù)雜，各部件總成與車(chē)身焊接總成之間既相互關(guān)聯(lián)又相互制約 和影響。（

19、五）工藝措施 與夾具的關(guān)系汽車(chē)焊接夾具是 焊接工藝能否順利、正確執(zhí)行的保證，而工藝過(guò)程是否合理也影響夾具的 設(shè)計(jì)和使用效果。如因散件裝焊次序不同而產(chǎn)生的焊接質(zhì)量差異等。因此 工藝人員和工裝設(shè)計(jì)人員應(yīng)密切配合，設(shè)計(jì)出合理的夾具 及工藝。（六）調(diào)試過(guò)程 中的再設(shè)計(jì)對(duì)于大型焊接夾 具，因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多設(shè)計(jì)、制造上的問(wèn)題，以及焊接散件超 差等現(xiàn)象。這就要求設(shè)計(jì)者根據(jù)實(shí)際情況予以指導(dǎo)修正。調(diào)試是一項(xiàng)很復(fù) 雜的技術(shù)工作，而小批量調(diào)試和大批量生產(chǎn)又會(huì)出現(xiàn)許多不同的問(wèn)題，因 此設(shè)計(jì)者應(yīng)隨時(shí)了解情況，不斷地予以修正，在調(diào)試過(guò)程 中再設(shè)計(jì)。夾具調(diào)試還有另 一項(xiàng)重要工作，即驗(yàn)證焊接散件是否合格，但調(diào)試時(shí)應(yīng)避免因散件質(zhì)量問(wèn) 題而認(rèn)為夾具不合格的錯(cuò)誤。當(dāng)然散件有些是屬于合理的回彈變形，有些 誤差也可通過(guò)夾具修正成合格品。因此夾具設(shè)計(jì)者應(yīng)充分 了解沖壓件的工 藝特性，通過(guò)合理的夾具設(shè)計(jì)，放寬沖壓件的合格品范圍。六、發(fā)展趨勢(shì)1為提高汽車(chē)產(chǎn) 量，適應(yīng)流水線生產(chǎn)，應(yīng)細(xì)化工藝，使用高效率夾具， 提高生產(chǎn)效率。2為適應(yīng)系列車(chē) 型需要，應(yīng)發(fā)展快速可調(diào)的混型夾具。3提高