車身焊接夾具設(shè)計(jì)的分析

鄭明彬

摘 要：因?yàn)槠嚬I(yè)的快速發(fā)展，大大提高了制造車身水平。制造車身質(zhì)量決定了整個(gè)車身的品質(zhì)，而車身裝焊設(shè)計(jì)中焊裝線設(shè)計(jì)是重要組成部分，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要充分的了解到產(chǎn)品的功能，認(rèn)識(shí)產(chǎn)品的精確參數(shù)，方便在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中增加安全性與實(shí)用性。焊裝夾具設(shè)計(jì)是不是合理，最后唯有通過生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，才可以證明是合格與優(yōu)秀的，而在設(shè)計(jì)以前，一定要做到精益求精，使損失減少，創(chuàng)造出與時(shí)代需求相符的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞汽車車身;焊裝夾具;設(shè)計(jì)方法

汽車車身的焊裝是汽車車身生產(chǎn)中必不可少的環(huán)節(jié)，同時(shí)是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的工作，而其焊接夾具的設(shè)計(jì)直接影響到最終的焊接質(zhì)量。近年來，汽車車身的設(shè)計(jì)愈發(fā)多樣化和個(gè)性化，對(duì)焊裝質(zhì)量和焊裝效率的要求也越來越高，這就要求設(shè)計(jì)人員要同時(shí)具備規(guī)律性和特殊性兩方面特征：一方面積極了解新型汽車車身特點(diǎn)，根據(jù)新特點(diǎn)，新需要，調(diào)整設(shè)計(jì)方案，拓展焊接夾具的設(shè)計(jì)思路，解決相關(guān)設(shè)計(jì)問題;另一方面要從過往經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)不變的設(shè)計(jì)規(guī)律，提高其設(shè)計(jì)速度。

1 車身焊接夾具設(shè)計(jì)的必要性

在設(shè)計(jì)和制造車身的很多開發(fā)程序過程中，特別關(guān)鍵的一個(gè)程序就是車身焊接夾具設(shè)計(jì)，其直接關(guān)系著制造出產(chǎn)品的合格率。而汽車車身焊接夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)牽涉面廣、繁雜、非常強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性、綜合性技術(shù)工作。因?yàn)樵谀＞咴O(shè)計(jì)和加工過程中計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得越來越廣泛的運(yùn)用，人們漸漸了解到了車身焊接夾具設(shè)計(jì)的必要性。當(dāng)前，在設(shè)計(jì)制造汽車車身的整個(gè)階段中，制造車身的重點(diǎn)工作是焊裝、總裝和涂裝。在焊接和裝配的時(shí)候，確保車身焊接質(zhì)量的重點(diǎn)就是焊接夾具，所以，在整個(gè)車身設(shè)計(jì)和開發(fā)的過程中車身焊接夾具設(shè)計(jì)占有特別關(guān)鍵的位置。

2 汽車車身結(jié)構(gòu)

汽車車身一般由外覆蓋件、內(nèi)覆蓋件和骨架件組成，覆蓋件的鋼板厚度一般為0.8-1.2mm，骨架件的鋼板厚度多為1.2-2.5mm，其大多為薄板件。對(duì)于焊接夾具設(shè)計(jì)來說，它們有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

2.1 汽車車身剛性差，引起的變形問題

經(jīng)過成型的薄板沖壓件有一定的剛性，但遠(yuǎn)不如普通的機(jī)械加工件，尤其是大型沖壓件，只有和內(nèi)板件焊接形成側(cè)圍焊接總成后，才具有較強(qiáng)的剛性。所在在設(shè)計(jì)其焊接夾具時(shí)不只考慮夾緊程度，還要考慮焊接完成前的沖壓件承受能力。

2.2 汽車車身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)圖困難

汽車車身都是由薄板沖壓件進(jìn)行裝焊，形成空殼，為了造型美觀，并使殼體具有一定的剛性，車身零件通常是經(jīng)過拉延形成的空間曲面體，形狀和結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜。特別是隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展和消費(fèi)者對(duì)汽車品質(zhì)和外觀時(shí)尚要求的越來越高，車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，焊接夾具的設(shè)計(jì)構(gòu)圖也越來越困難。一方面，隨著人們審美觀的不停變化，要造型美觀;另一方面，殼體必須具備有足夠的剛性，滿足其物理性能要求。

3 焊裝夾具的設(shè)計(jì)要求

首先，滿足產(chǎn)品構(gòu)造、工藝與生產(chǎn)綱領(lǐng)要求;定位夾緊機(jī)構(gòu)可靠，處于焊接回路內(nèi)的夾具要有優(yōu)良的導(dǎo)電通路;可以讓焊接變形減少或者可以符合變形的需要;實(shí)施通水冷卻夾具上急劇受熱的位置;夾具構(gòu)造要依據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)選擇，抵用的產(chǎn)量構(gòu)造簡(jiǎn)單，高產(chǎn)量用氣動(dòng)與自動(dòng)化程度高的夾具。其次，制造容易與方便維修。再次，方便操作與安全;工件要方便裝卸，尤其機(jī)構(gòu)壓手與松開打手。最后，簡(jiǎn)單科學(xué)的結(jié)果，制造成本降低;大型焊接夾具非常貴的夾具，工件的裝配關(guān)系要合理的運(yùn)用，認(rèn)識(shí)焊接件的作用，結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，成本降低了，焊接夾具設(shè)計(jì)中的一個(gè)通病是不用太復(fù)雜的構(gòu)造，在非常多機(jī)構(gòu)現(xiàn)實(shí)上是用不上的[2]。

4 汽車車身焊接夾具設(shè)計(jì)

在實(shí)施汽車車身焊接夾具設(shè)計(jì)的過程中，工作人員首先要了解產(chǎn)品構(gòu)造，清楚確定生產(chǎn)綱領(lǐng)和工藝要求，而且熟悉變形的特征，制件和裝配精度要盡量掌握好的，在焊接夾具實(shí)施基礎(chǔ)設(shè)計(jì)前，生產(chǎn)設(shè)計(jì)綱領(lǐng)是首先要盡可能了解和掌握的，產(chǎn)品具備的結(jié)構(gòu)特征，工藝和生產(chǎn)程序形式，并對(duì)其實(shí)施合理的調(diào)研分析。唯有做到上面這些工作，才可以完成全方位設(shè)計(jì)焊接夾具的目的。

4.1 注意控制焊接夾具的精度

焊接夾具精度規(guī)范通常由設(shè)計(jì)工作單位規(guī)定板基準(zhǔn)槽與坐標(biāo)線的形狀與精度要求和別的定位支承件的尺寸與形位公差要求，工作人員要依照要求實(shí)施檢驗(yàn)和判斷，而且進(jìn)行合理調(diào)整。

4.2 夾具中夾緊工作的束縛力

在焊裝夾具夾緊工作中要具備合理的約束力，而不是隨便進(jìn)行。而其中要滿足夾具夾緊的時(shí)候工件中的形狀、規(guī)定性的部位、質(zhì)量等要求不能破壞了，還有最重要的是在完成夾具夾緊的工作后，工件要處在之前的部位上，不可以隨便滑動(dòng)和包含工件的形態(tài)保障。

4.3 焊接夾具設(shè)計(jì)的六點(diǎn)定則規(guī)律

一種加以限制焊裝件六個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)自由度的設(shè)計(jì)模式就是六點(diǎn)定則，然而很多人在把其現(xiàn)實(shí)運(yùn)用于焊接夾具設(shè)計(jì)的過程中存在合理的誤區(qū)。由于車身的焊接夾具屬于薄板焊裝夾具，因此有人認(rèn)為不適合應(yīng)用六點(diǎn)定則，實(shí)際上，在焊裝夾具車身的設(shè)計(jì)中六點(diǎn)定則屬于最常見的設(shè)計(jì)規(guī)律。此外，因?yàn)榇嬖诔ㄎ坏那闆r，有人在設(shè)計(jì)焊接夾具的過程中，把所有方向的自由度限制職責(zé)都設(shè)計(jì)為夾具承擔(dān)。然而實(shí)際上，自由度也可以通能夠制件之間的彼此限制來制約，因此焊接夾具的數(shù)量能夠運(yùn)用這一規(guī)律來降低，對(duì)生產(chǎn)成本進(jìn)行控制。

4.4 焊接夾具設(shè)計(jì)的分塊定位

在設(shè)計(jì)焊接夾具的時(shí)候，車身的焊接要考慮到車身的分塊定位。分塊形式需要遵循的規(guī)律大概相同，然而會(huì)因?yàn)檐囆偷牟灰粯佣悬c(diǎn)不同，詳細(xì)能夠包含下面3點(diǎn)：首先，由于一般底板的加強(qiáng)梁是地板懸置孔的部位，因此焊裝的時(shí)候一定要正確的懸置孔相對(duì)部位，不然不能成功連接車架與車身，此外也要確保前后懸置孔的精度。其次，非常高的前后風(fēng)窗口裝配尺寸，其產(chǎn)生部位或者位于分裝夾具，或者位于總裝夾具，要合理的考慮設(shè)計(jì)夾具的過程中。最后，一定要保證門洞部分的裝配尺寸，假如有側(cè)圍分塊，則側(cè)圍的焊接夾具才是產(chǎn)生門洞的準(zhǔn)確部位，假如總稱焊接沒有側(cè)圍分塊，則與前后立柱有關(guān)的分裝夾具一定要以前后立柱定位。

4.5 柔性焊接夾具設(shè)計(jì)

第一，夾具組成元件少，方便拆裝，一次裝夾可以同時(shí)實(shí)施幾個(gè)表面的加工。第二，改變了工件的形狀與尺寸后，不但夾具可以適應(yīng)這種改變，而且還可以不斷的應(yīng)用，適應(yīng)加工對(duì)象的改變。第三，簡(jiǎn)單的夾具構(gòu)造，拼裝元件的程序少，防止累加誤差，讓裝夾精度提高。第四，強(qiáng)度高與剛度大的柔性夾具，為了讓準(zhǔn)備時(shí)間降低，加工階段中能使用大切削用量。第五，柔性焊接夾具相對(duì)好的通用性，夾具元件能符合幾個(gè)夾具體系，讓柔性制造體系數(shù)控加工的需要得到滿足[3]。

5 結(jié)束語

總的來說，對(duì)制造汽車而言，焊接是特別關(guān)鍵的，在生產(chǎn)汽車范圍，焊接不但是一項(xiàng)重要的加工方法，并且是一個(gè)重要的程序，所以在制造汽車的范圍中獲得了大量的運(yùn)用。在這種狀況下，在設(shè)計(jì)車身的焊接夾具過程中，不但要考慮到自身的設(shè)計(jì)特征，和前后工序的關(guān)系還要進(jìn)行綜合的考慮，確?？梢酝昝廊诤险麄€(gè)汽車焊裝程序，不然要單獨(dú)設(shè)計(jì)焊接夾具，就算設(shè)計(jì)再優(yōu)秀的成果，實(shí)際的車身焊接要求也不能得到滿足。

參考文獻(xiàn)

[1]劉秋蕓.汽車車身焊接夾具設(shè)計(jì)規(guī)律及相關(guān)問題探析[J].中國機(jī)械，2014，（23）：200-201.

[2]劉猛，邊德強(qiáng)，鐘少偉，等.車身焊接夾具定位設(shè)計(jì)淺析[J].中國機(jī)械，2014，（21）：85.

[3]劉彩虹.汽車車身焊裝夾具設(shè)計(jì)[J].中國科技博覽，2014，（40）：163.