淺談汽車(chē)鈑金焊接夾具設(shè)計(jì)要素

周聲金

（重慶革得機(jī)械有限公司，重慶 400000）

淺談汽車(chē)鈑金焊接夾具設(shè)計(jì)要素

周聲金

（重慶革得機(jī)械有限公司，重慶 400000）

焊接夾具是將焊接零件（以下簡(jiǎn)稱(chēng)焊件）精確定位和穩(wěn)定加緊，保證焊件尺寸精度的一種輔助焊接設(shè)備。焊件批量生產(chǎn)中配備與焊件結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的焊接夾具，對(duì)保證焊件尺寸精度，提高焊件生產(chǎn)效率和保證焊接質(zhì)量穩(wěn)定性三方面有至關(guān)重要的作用。焊件焊接工序生產(chǎn)過(guò)程中，焊接所占工時(shí)比例較小，約占單件生產(chǎn)工時(shí)的1/3～2/3。因此，使用自動(dòng)化程度高的焊接夾具可以縮短焊件的裝夾和取件時(shí)間，從而縮短焊件單件工時(shí)，提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

汽車(chē)鈑金；焊接；夾具；設(shè)計(jì)

焊接夾具屬于非標(biāo)設(shè)備，在焊件焊接夾具設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮以下設(shè)計(jì)因素。

1　定位基準(zhǔn)

根據(jù)焊件圖紙規(guī)定的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)焊接夾具定位基準(zhǔn)，如果是單道工序保證焊接夾具定位基準(zhǔn)與焊件圖紙定位基準(zhǔn)一致即可。如果是多道工序，盡量保證多道工序采用同一定位基準(zhǔn)，以減少因不同工序的定位基準(zhǔn)不同而引起的定位偏差。焊接夾具定位優(yōu)先采用圓孔定位，然后是面定位，迫不得已才能采取邊定位。

焊接夾具需要保證焊件6個(gè)自由度受到約束，不可過(guò)度約束，特殊情況下允許不飽和約束。焊接夾具定位基準(zhǔn)的主基準(zhǔn)與圖紙要求一致，如焊件主基準(zhǔn)是圓孔，焊接夾具則采用菱形銷(xiāo)為主定位基準(zhǔn)，數(shù)量一般為1～2個(gè)，盡量采取對(duì)角分布，輔助定位基準(zhǔn)根據(jù)焊件具體情況可以是圓柱銷(xiāo)、橢圓銷(xiāo)或定位面。材質(zhì)采用耐磨材料如CR12MOV加熱處理48～52HRC。如果焊件主基準(zhǔn)為面，焊接夾具則采用S定位塊為主基準(zhǔn)，數(shù)量為3個(gè)以上，材質(zhì)采用耐磨材料如CR12MOV加熱處理48～52HRC。以上定位基準(zhǔn)的制作需要滿(mǎn)足高精度要求，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中存在磨損，因此為保證生產(chǎn)持續(xù)性需要保證定位基準(zhǔn)的一致性和制定基準(zhǔn)使用壽命，根據(jù)焊件材質(zhì)和結(jié)構(gòu)不同，定位基準(zhǔn)在焊接8 000～10 000PSC后需要更換定位基準(zhǔn)。以上措施可以有效減小焊件成品的尺寸偏差，提高焊件成品的尺寸精度。從而保證高的合格率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2　焊接變形

焊接時(shí)溫度高冷卻后焊接會(huì)因熱脹冷縮和焊件的應(yīng)力釋放而有不同程度的變形，這就要求在焊接夾具設(shè)計(jì)時(shí)需要把焊接變形的因素考慮在內(nèi)。實(shí)際生產(chǎn)中引起焊接變形的因素眾多，人員、機(jī)器、原料、方法、環(huán)境的任一變化都有可能引起嚴(yán)重的焊接變形，尤其對(duì)于長(zhǎng)條形、壁薄零件的焊接變形更大。本文從焊接夾具設(shè)計(jì)入手討論如何減小焊接變形度。焊接夾具除以主定位基準(zhǔn)、副定位基準(zhǔn)保證焊件尺寸精度外，對(duì)于長(zhǎng)條形和薄壁形焊件，在容易變形位置需增加夾持裝置以保證焊件變形量在可控范圍。通常增加夾持裝置的位置為焊件的面，設(shè)計(jì)焊接夾具時(shí)需設(shè)計(jì)為在正負(fù)公差范圍內(nèi)可微調(diào)結(jié)構(gòu)，一般用1～2毫米不等厚度的特定形狀的銅片或鋁片進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證焊接調(diào)試時(shí)調(diào)試焊接夾具方便高效。

3　焊縫質(zhì)量

焊縫質(zhì)量是焊件質(zhì)量的關(guān)鍵，焊縫質(zhì)量的評(píng)價(jià)因素包含焊縫位置、焊縫長(zhǎng)度、焊縫熔深等技術(shù)要求。影響焊縫質(zhì)量的因素眾多，實(shí)際生產(chǎn)中人員、機(jī)器、原料、方法、環(huán)境任一要素的波動(dòng)都可能引起焊接質(zhì)量的波動(dòng)，從而造成產(chǎn)品合格率低下，不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。本文從焊接夾具的角度入手討論焊接夾具對(duì)焊接質(zhì)量的影響。為保證焊接滿(mǎn)足焊件圖紙關(guān)于焊縫位置、焊縫長(zhǎng)度、焊縫熔深等技術(shù)要求，設(shè)計(jì)焊接夾具時(shí)需要把焊槍位置、焊槍大小和長(zhǎng)度、焊接夾具旋轉(zhuǎn)角度等因素考慮在內(nèi)。首先，要保證焊槍位置能滿(mǎn)足焊縫位置的要求，如有部分焊縫位置焊槍無(wú)法進(jìn)入焊接，優(yōu)先考慮增加焊接夾具復(fù)雜程度能否滿(mǎn)足要求，再考慮增加焊接夾具數(shù)量能否滿(mǎn)足要求，以上兩種措施如都不可行則考慮手工補(bǔ)焊該焊縫。其次，需要考慮焊槍大小和長(zhǎng)度，焊接夾具上需預(yù)留焊槍直徑大小和長(zhǎng)度能夠順利穿過(guò)的孔，以保證焊接順利進(jìn)行。最后，還需要考慮焊接夾具的旋轉(zhuǎn)角度，一般機(jī)器人焊接可以任意旋轉(zhuǎn)角度，如果需要焊接夾具旋轉(zhuǎn)360度以?xún)?nèi)，一般焊接夾具都能做到。如果需要焊接夾具旋轉(zhuǎn)360度以上，為避免汽缸氣管打結(jié)，汽缸氣管接頭需采取可以旋轉(zhuǎn)的接頭。設(shè)計(jì)焊接夾具時(shí)采取以上措施，可以有效保證焊縫位置、焊縫長(zhǎng)度和焊縫熔深達(dá)到焊件圖紙要求，保證焊件具有高合格率，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

4　互換性

焊接夾具屬于非標(biāo)裝置，盡管焊接產(chǎn)品不同，焊接夾具也會(huì)有所不同，但同一類(lèi)型的夾具盡量做到結(jié)構(gòu)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，以減輕制作焊接夾具的工作量和保證焊接夾具維護(hù)工作的高效率。例如：焊接夾具安裝孔徑和距離一致，氣管直徑大小一致，氣管接頭大小一致，汽缸規(guī)格一致及夾具微調(diào)墊塊一致，保證以上所述一致性就能保證焊接夾具設(shè)計(jì)和維護(hù)的互相性，從而大大提高生產(chǎn)效率，保證經(jīng)濟(jì)效益。

5　經(jīng)濟(jì)性

焊接夾具屬于非標(biāo)設(shè)備，根據(jù)焊件尺寸精度和結(jié)構(gòu)的不同，焊接夾具設(shè)計(jì)的精度和結(jié)構(gòu)也是不一樣的。合理的焊接夾具設(shè)計(jì)不僅能滿(mǎn)足焊件質(zhì)量和焊接效率的要求，而且也滿(mǎn)足焊接夾具制作的經(jīng)濟(jì)性要求，具體從材料和加工性?xún)煞矫婵紤]。定位銷(xiāo)、定位面及保證尺寸的夾持面需要選擇耐磨材料和熱處理，其他結(jié)構(gòu)部分可選取A3或45#加表面處理的方式。同時(shí)，所有部件還需考慮可加工性及加工的經(jīng)濟(jì)性。在滿(mǎn)足焊接夾具技術(shù)要求的前提下，最大程度地減少材料成本支出和加工成本消耗。

以上所述是焊接夾具設(shè)計(jì)需要考慮的幾個(gè)主要因素，在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合考慮，只有在滿(mǎn)足焊件技術(shù)要求的前提下，盡量通過(guò)焊接夾具的設(shè)計(jì)提高焊接穩(wěn)定性，提升焊接效率，減小焊接夾具制作成本，這樣才能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.14.072

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1673-0194（2016）14-0104-01

2016-06-20