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

1、汽車(chē)白車(chē)身焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、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(xiàn)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

2、擇合適的定位點(diǎn)及關(guān)鍵定位點(diǎn)。大部分廠(chǎng)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)谥贫ǘㄎ换鶞?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有3mm的調(diào)整量。定位銷(xiāo)要求在與定位孔中心線(xiàn)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。二、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。命名

3、規(guī)則（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(mǎn)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?xún)?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2022mm的鋼板。型鋼使用16槽鋼。3、超過(guò)2m的使用大于

4、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(xiàn)。（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(xiàn)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

5、固定銷(xiāo)。當(dāng)定位銷(xiāo)的軸線(xiàn)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(xiàn)相切。如下圖：此圓與銷(xiāo)中心線(xiàn)相切  2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，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(chǎng)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、導(dǎo)向板、調(diào)整墊片等。我們也要不斷從各個(gè)廠(chǎng)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

6、更高的目標(biāo)發(fā)展.（三）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。快速夾緊機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：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(xiàn)。在車(chē)型前期的試制（樣車(chē)）時(shí)經(jīng)常使用。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(zhuān)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。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

7、緊力量大，定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。是現(xiàn)在焊裝線(xiàn)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(lèi)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。（四）輔助機(jī)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu)在焊接過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。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。2.翻磚機(jī)構(gòu)當(dāng)焊點(diǎn)處于中間

8、位置時(shí)，如果用X型焊鉗進(jìn)行點(diǎn)焊，則焊鉗無(wú)法伸進(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。如下圖此處不能直接支撐，用滑臺(tái)從側(cè)面滑入。 （2）多種車(chē)型混流時(shí)，如下圖：滑臺(tái)滑到此位置時(shí)另一車(chē)型一種車(chē)型（3）總拼夾具中使用滑臺(tái)把側(cè)圍總

9、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

10、定在坐標(biāo)的整百位上。其形式如下圖：直角邊為坐標(biāo)的整數(shù)位基準(zhǔn)槽兩條基準(zhǔn)孔3個(gè) 三、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)，應(yīng)以輕巧、靈活為主，定位基準(zhǔn)一定要準(zhǔn)確。（二）CO2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(chēng)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(lèi)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

11、簡(jiǎn)化夾具和提高效率的目的。四、典型機(jī)構(gòu) 1、Pin Clamp主要使用在主線(xiàn)、往復(fù)線(xiàn)以及底板線(xiàn)等的主定位。壓緊機(jī)構(gòu)定位銷(xiāo)氣缸2、標(biāo)準(zhǔn)夾緊單元L座（支座）定位板夾緊氣缸耳板（鉸鏈板）壓桿（氣缸搖臂）調(diào)整墊片定位塊壓緊塊3、四連桿式標(biāo)準(zhǔn)夾緊單元21 此種結(jié)構(gòu)由于增加另外鉸鏈（四連桿機(jī)構(gòu)），使壓緊機(jī)構(gòu)有了自鎖功能，常用在容易產(chǎn)生焊接變形較大的工件的定位壓緊。 設(shè)計(jì)中要注意1處鉸鏈兩個(gè)孔的孔距，控制好打開(kāi)角度，2處一定要有限位。 3、雙壓塊式 4、定位銷(xiāo)式1在壓緊塊上開(kāi)一個(gè)躲開(kāi)孔，躲開(kāi)定位銷(xiāo)。注意旋轉(zhuǎn)點(diǎn)1的選擇，壓緊塊不要與定位銷(xiāo)干涉。 5、活動(dòng)鉸鏈?zhǔn)?1此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能夠加大壓桿的大開(kāi)角度。而且壓桿的運(yùn)動(dòng)軌跡是先向上垂直抬起一定的距離后在延弧線(xiàn)擺動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意在1處一定要有限位塊，在2處安裝氣缸固定支架。6、止塊式型面角度較大此結(jié)構(gòu)用于夾緊處型面角度較大（超過(guò)10度）或者壓桿上帶有定位銷(xiāo)時(shí)（擺銷(xiāo)）。還有一種情況是只有壓緊塊，下面沒(méi)有定位塊與其對(duì)應(yīng)，就是空壓的情況下必須安裝止塊。圖示