汽車焊接夾具設(shè)計(jì)論文

1、目 錄目 錄1第一章 緒 論31.1汽車焊裝夾具簡(jiǎn)介41.1.1汽車焊裝夾具的發(fā)展前景41.1.2汽車焊裝夾具的研究?jī)?nèi)容41.1.3汽車焊裝夾具的研究?jī)r(jià)值41.1.4汽車焊裝夾具的生產(chǎn)要領(lǐng)5第二章 汽車車身焊接工藝62.1 汽車生產(chǎn)線上的常用焊接設(shè)備簡(jiǎn)介62.2汽車車身概述92.2.1車身結(jié)構(gòu)92.2.2車身工藝102.3汽車車身焊接工藝112.3.1焊接工藝簡(jiǎn)介112.3.2汽車車身常用的焊接方法122.3.3電阻焊142.4車身焊裝生產(chǎn)線的組成162.4.1 車身完成線（slat line）成型工位的總稱162.4.2 主焊線（main line）162.4.3 地板總成線（under b

2、ody line）162.4.4 惻圍總成線（side frame line）172.4.5 移動(dòng)線（moving line）172.4.6子線（sub line）172.5汽車工業(yè)焊接的總體發(fā)展趨勢(shì)172.5.1發(fā)展自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)172.5.2發(fā)展輕便組合式智能自動(dòng)焊機(jī)18第三章 汽車車身焊裝夾具193.1焊裝夾具概述193.1.1焊裝夾具分類193.1.2焊裝夾具的功用193.2焊裝夾具設(shè)計(jì)原則及作用203.2.1焊裝夾具設(shè)計(jì)原則203.2.2焊裝夾具的作用213.3夾具的構(gòu)成與特點(diǎn)213.3.1一般夾具的組成213.3.2 汽車焊裝夾具的構(gòu)成及特點(diǎn)233.4汽車焊裝夾具定位原則及結(jié)構(gòu)

3、分析243.4.1焊裝夾具定位原則243.4.2焊裝夾具結(jié)構(gòu)分析263.4.3設(shè)計(jì)步驟27第四章 哈飛汽車前地板焊裝夾具三維設(shè)計(jì)284.1 ff010工位的焊裝夾具設(shè)計(jì)說明284.1.1設(shè)計(jì)分析294.2三維建模304.2.1設(shè)置路徑314.2.2.繪制草圖324.2.3標(biāo)準(zhǔn)件的選擇344.2.4裝配354.2.5剪切364.2.6運(yùn)動(dòng)分析374.2.7繪制工程圖40結(jié) 束 語45致 謝46參考文獻(xiàn)47附錄 英文翻譯48第一章 緒 論汽車自19世紀(jì)末誕生至今100余年期間，汽車工業(yè)從無到有，從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時(shí)18公里的速度，跑到現(xiàn)在，從速度為零到加速到100公里/小時(shí)只需

4、要三秒鐘多一點(diǎn)的超級(jí)跑車，以驚人的速度發(fā)展，寫下了人類近代文明的重要篇章。汽車是數(shù)量最多最普及活動(dòng)范圍最廣泛運(yùn)輸量最大的現(xiàn)代化交通工具?？梢詳嘌裕瑳]有哪種機(jī)械產(chǎn)品像汽車那樣對(duì)社會(huì)產(chǎn)生如此廣泛而深遠(yuǎn)的影響。汽車是重要的交通運(yùn)輸工具，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。汽車工業(yè)在世界制造業(yè)的進(jìn)步中起著重要的作用，其實(shí)力足以左右整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的動(dòng)向。可以斷言，沒有哪個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門完全與汽車無關(guān)。汽車工業(yè)的發(fā)展無疑會(huì)促使各行各業(yè)的繁榮興旺，帶動(dòng)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，世界各個(gè)地方發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀鯚o一例外地把汽車工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。汽車生產(chǎn)制造水平直接體現(xiàn)國(guó)家汽車工業(yè)發(fā)展程度。而汽車工業(yè)對(duì)實(shí)現(xiàn)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化起

5、著極為重要的作用，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的支柱性產(chǎn)業(yè)，它能帶動(dòng)和促進(jìn)其它工業(yè)和事業(yè)的發(fā)展。它是顯示一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)水平的重要標(biāo)志。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車的換代周期越來越短，同類產(chǎn)品的車型也越來越多。汽車車身的發(fā)展同樣也是受到很多人的關(guān)注，并且各個(gè)汽車制造公司在車身設(shè)計(jì)方面投入很大的人力和物力。經(jīng)過這一百年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！進(jìn)入21世紀(jì)汽車的發(fā)展趨勢(shì)是系列化、模塊化、輕量化、小型化、電子化（自動(dòng)化、智能化）及個(gè)性化。汽車性能的好與壞將直接影響該種車型投放市場(chǎng)后的銷售情況。因?yàn)槿藗冊(cè)谫?gòu)買愛車時(shí)不僅考慮該種汽車制造商，也就是品牌，而且還會(huì)考慮到該種車型的動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，安全性。在這四者中尤為重

6、要的就是經(jīng)濟(jì)性和安全性。21世紀(jì)，中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入世界貿(mào)易組織，因此，中國(guó)汽車工業(yè)必須面向國(guó)際市場(chǎng)，與整個(gè)世界汽車工業(yè)作嚴(yán)峻的橫向比較，尋找自身的發(fā)展空間，確定新的坐標(biāo)系和創(chuàng)立新的發(fā)展戰(zhàn)略。開發(fā)的中國(guó)汽車市場(chǎng)將成為國(guó)際汽車工業(yè)的競(jìng)技場(chǎng)，中國(guó)的汽車工業(yè)面臨著與世界諸強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)求生存的挑戰(zhàn)。汽車車身是具有復(fù)雜型面的殼體零件，它是由數(shù)百件薄板沖壓件通過焊接、鉚接或機(jī)械聯(lián)接等方法而構(gòu)成一個(gè)完整的車體。其中焊接是最主要的聯(lián)接方法，它直接影響著車身質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，因而提高裝配精度和焊接質(zhì)量是車身制造的核心工作。而焊接質(zhì)量又直接與各個(gè)工件定位的好壞和加緊的質(zhì)量有關(guān)，于是這就需要有夾具來完成此任務(wù)。在焊裝過程中

7、，特別是對(duì)于具有孔洞的部分，應(yīng)使用專用夾具或樣板來確定車身的形狀、尺寸和相互位置，以保證裝配精度，其中有些夾具的主要定位部分需用車身主模型進(jìn)行靠模加工或產(chǎn)品的cad數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)控加工，使沖壓件在裝配時(shí)很好的與夾具定位面相吻合，以利于焊后的車身符合主模型。因此裝焊的質(zhì)量主要取決于沖壓件的精度、夾具精度以及操作的正確與否。1.1汽車焊裝夾具簡(jiǎn)介1.1.1汽車焊裝夾具的發(fā)展前景 汽車車身總共由400多個(gè)零件組成，采用90余套焊裝夾具，經(jīng)過200多個(gè)裝配工序焊接裝配而成。汽車車身的制造質(zhì)量主要依靠焊裝夾具來保證。國(guó)外的焊裝夾具生產(chǎn)制造企業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)主要依靠經(jīng)驗(yàn)，存在設(shè)計(jì)效率低、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)等問題。國(guó)內(nèi)主要汽車

8、廠家的焊裝夾具90依靠進(jìn)口，缺乏自主開發(fā)能力。因此非常有必要開展焊裝夾具設(shè)計(jì)方法方面的研究，同時(shí)也說明了汽車焊裝夾具有著巨大的發(fā)展前景。 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)車身焊裝夾具的研究都還限于焊裝夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造以及焊裝夾具的柔性化和可重組性等方面。對(duì)焊裝夾具的全生命周期，包括設(shè)計(jì)、制造、裝配、調(diào)試以及后續(xù)改型階段缺乏系統(tǒng)而有效的計(jì)算機(jī)輔助手段，考慮焊裝夾具對(duì)車身零件焊裝偏差的影響規(guī)律的研究比較少，缺乏焊裝夾具對(duì)車身零件焊裝偏差影響規(guī)律的定量研究，以及根據(jù)研究結(jié)果得到的焊裝夾具設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則和相應(yīng)設(shè)計(jì)方法。一個(gè)國(guó)家汽車工業(yè)和一個(gè)汽車企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力取決于裝備的先進(jìn)性和制造成本。夾具是機(jī)械加工不可缺少

9、的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)汽車車身制造工藝水平提出了更高的要求。1.1.2汽車焊裝夾具的研究?jī)?nèi)容汽車夾具研究的主要內(nèi)容是闡述汽車焊裝夾具的發(fā)展過程及其現(xiàn)狀，汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)原理、步驟、方法及夾具功能。并對(duì)夾具的設(shè)計(jì)過程作出了深入地分析：汽車車身是具有復(fù)雜型面的殼體零件，它是由數(shù)百件薄板沖壓件通過裝焊、鉚接或機(jī)械聯(lián)接等方法而構(gòu)成一個(gè)完整的車體。其中裝焊是最主要的聯(lián)接方法，它直接影響著車身質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。在焊裝過程中，特別是對(duì)于具有孔洞的部分，應(yīng)使用專用夾具或樣

10、板來確定車身的形狀、尺寸和相互位置，以保證裝配精度。因此裝焊的質(zhì)量主要取決于沖壓件的精度、夾具精度以及操作的正確與否。而焊裝夾具的設(shè)計(jì)必須考慮到工位安排、焊點(diǎn)位置分布以及沖壓件形狀，它是以車身產(chǎn)品圖紙及工藝方案為依據(jù)的。汽車夾具設(shè)計(jì)的好與壞直接影響到汽車生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，而汽車夾具的設(shè)計(jì)工作又與各種因素有關(guān)，所以總的來說研究的主要內(nèi)容就是在各種約束和要求下，使汽車夾具更加合理、使用和經(jīng)濟(jì)。1.1.3汽車焊裝夾具的研究?jī)r(jià)值不論是傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。夾具對(duì)加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品的成本都有直接的影響?；ㄙM(fèi)在夾具設(shè)計(jì)和制造上的時(shí)間，不論在改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品或者新產(chǎn)品開發(fā)中，在生產(chǎn)周

11、期中都占有較大的比重，所以制造業(yè)中非常重視對(duì)夾具的研究。夾具廣泛用于各種制造工序中，用于將工件定位、并牢固地夾持在一定位置，以便按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)定完成要求的制造過程。具體地說就是用夾具將工件固定在固定的位置，并有一定的方位進(jìn)而進(jìn)行焊接、加工等。夾具設(shè)計(jì)中除了要保證定位、加緊等基本要求外還要滿足其它要求，如保證夾具的生產(chǎn)率，為了減少薄壁件變形需對(duì)夾具專門設(shè)計(jì)。生產(chǎn)批量的大小通常是決定裝夾方法和夾具結(jié)構(gòu)的重要因素，大量生產(chǎn)特別強(qiáng)調(diào)高效裝夾，這可大大提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，此時(shí)即使夾具成本高昂設(shè)計(jì)的時(shí)間長(zhǎng)，但分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的成本還是很低的，此時(shí)夾具的效率比柔性更重要，所以大量生產(chǎn)中廣泛使用專用夾具。專

12、用夾具是專門為每一道工序根據(jù)其操作性質(zhì)設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)。盡管今日的汽車工業(yè)夾具出現(xiàn)柔性化的趨勢(shì)，作為制造裝備的一部分，汽車焊接夾具可以保證和提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，降低產(chǎn)品成本，提高裝焊自動(dòng)化程度，因此汽車焊接夾具設(shè)計(jì)水平的提高成為一個(gè)提高汽車制造業(yè)水平的有效途徑，受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。1.1.4汽車焊裝夾具的生產(chǎn)要領(lǐng)設(shè)計(jì)一套合理的汽車夾具需要遵守以下要求:1焊裝夾具必須保證焊件焊后能獲得正確的幾何形狀和尺寸，尤其是保證車身上門窗等孔洞的尺寸和形狀。在裝配時(shí)，夾具必須使被裝配的元件獲得正確的位置和可靠的夾緊，并且在焊接時(shí)能阻止焊件產(chǎn)生變形。2.使用時(shí)要安全可靠，在夾具上凡

13、是受力的各種器件，都應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度，足以承受重力和焊件變形所引起的各個(gè)方面的力。3.焊裝夾具要便于操作，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)該輕便靈巧；定位、夾緊和松開應(yīng)該省力又迅速。4.夾具應(yīng)該容易制造和便于維修，夾具零部件應(yīng)該盡量標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、易于加工制作；易磨損的零件要便于更換。5.成本要低，制作時(shí)投資少，使用時(shí)能源消耗和管理費(fèi)用少。6.應(yīng)該便于施工。夾具應(yīng)使裝配和焊接過程簡(jiǎn)化，操作程序合理；工件裝卸應(yīng)當(dāng)方便；能夠保證裝配和焊接過程的正常進(jìn)行；采用焊槍的夾具，應(yīng)該考慮下電極的結(jié)構(gòu)形式和必要的導(dǎo)電絕緣裝置，以減少阻抗和分流；能使焊縫處于簡(jiǎn)便施焊的位置；具有供焊槍、焊鉗、焊距進(jìn)出和移動(dòng)的

14、空間和工人自由操作的位置；在夾具上便于進(jìn)行中間質(zhì)量檢查等。7.車身總成焊裝夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在制造和使用中應(yīng)該能夠調(diào)整樣架來進(jìn)行校正8焊裝夾具本身應(yīng)具有較好的制造工藝性和較高的機(jī)械效率，盡量使制作時(shí)投資少，成本低。上述問題應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)批量的大小和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)并結(jié)合本廠的生產(chǎn)條件來選擇焊裝夾具的類型，設(shè)計(jì)夾具。第二章 汽車車身焊接工藝 焊接是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中一種必要的工藝方法，在汽車制造中得到廣泛的應(yīng)用。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、車橋、車架、車身、車廂六大總成都離不開焊接技術(shù)的應(yīng)用，汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、車橋、車架、車身、車廂六大總成都離不開焊接技術(shù)的應(yīng)用。焊裝作為汽車生產(chǎn)的四大工藝之一，其技術(shù)、自動(dòng)化

15、水平對(duì)汽車生產(chǎn)的作用至關(guān)重要，目前我國(guó)國(guó)內(nèi)焊裝線的水平參差不齊，影響了汽車的快速發(fā)展。本文詳細(xì)介紹了汽車制造中焊接新技術(shù)的應(yīng)用情況與總體發(fā)展趨勢(shì)并對(duì)汽車焊接夾具原理、結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法、原則進(jìn)行了一定的研究和探討。2.1 汽車生產(chǎn)線上的常用焊接設(shè)備簡(jiǎn)介 目前汽車生產(chǎn)常用的焊接設(shè)備大致可以分為四類：直接焊接設(shè)備類、工裝夾具類、扣合壓力類、檢測(cè)工具類。1直接焊接設(shè)備類 直接焊接設(shè)備是指使用此類設(shè)備使工件通過焊接的方式粘合在一起的焊接設(shè)備，目前公司主要有以下種類的直接焊接設(shè)備：懸掛式點(diǎn)焊機(jī)、傀儡焊、自動(dòng)焊、點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、mig焊機(jī)、固定式螺母凸焊機(jī)、螺柱焊機(jī)等。 懸掛式點(diǎn)焊機(jī) 圖2.1懸掛式點(diǎn)

16、焊機(jī)該產(chǎn)品整體性能相當(dāng)穩(wěn)定、使用便捷、維護(hù)方便。 傀儡焊、自動(dòng)焊 圖2.2傀儡焊就是借助外界人工焊接對(duì)生產(chǎn)線上焊接通道不暢通、普通焊鉗不能焊接的零件進(jìn)行的一種焊接，即通過焊鉗在輔助機(jī)構(gòu)上進(jìn)行焊接，輔助機(jī)構(gòu)引至需要焊接的零件位置從而完成焊接。 自動(dòng)焊即通過可編程控制器對(duì)焊鉗的運(yùn)動(dòng)軌跡及焊接參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制，使焊鉗按照工藝的規(guī)定進(jìn)行自動(dòng)焊接。 點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人 圖2.3機(jī)器人焊鉗控制方式有伺服控制與氣動(dòng)控制兩種方式。伺服焊鉗對(duì)零件的精度要求較高，如果零件的精度達(dá)不到要求，機(jī)器人伺服焊鉗的故障率就會(huì)非常高，并且維護(hù)費(fèi)用大，備件費(fèi)用也較高，不利于企業(yè)的成本節(jié)約。氣動(dòng)焊鉗的維護(hù)成本相對(duì)較低，并且維

17、護(hù)方便，相對(duì)伺服焊鉗而言零件的精度對(duì)設(shè)備造成的損壞率較低。 mig焊機(jī) 圖2.4mig焊機(jī)俗稱二氧化碳保護(hù)焊，此設(shè)備整體性能穩(wěn)定，故障率低，其中一個(gè)不足是mig焊機(jī)的焊槍部分易損壞。mig焊機(jī)的另一缺點(diǎn)是在使用過程中煙、塵比較大。2.2汽車車身概述2.2.1車身結(jié)構(gòu)汽車車身是一個(gè)形狀復(fù)雜的空間薄殼體。其主要部件均由鋼板沖壓焊接而成。為了增加美觀和防腐性車身表面還涂有漆膜。此外還有很多金屬的和非金屬的裝飾件。因此，沖壓、焊裝、涂飾是車身制造的主要工序。車身殼體按照受力情況可分為非承載式、半承載式和承載式(或稱全承載式)三種。 非承載式車身的特點(diǎn)是車身與車架通過彈簧或橡膠墊作柔性連接。在此種情況下

18、，安裝在車架上的車身對(duì)車架的加固作用不大，汽車車身僅隨本身的重力，它所裝載的人和貨物的重力及其在汽車行駛時(shí)所引起的慣性力和空氣阻力。而車架則承受發(fā)動(dòng)機(jī)及底盤各部件的重力，這些部件工作時(shí)通過其支架傳遞的力以及汽車行駛時(shí)由路面通過車輪和懸架傳來的力(最后一項(xiàng)對(duì)車架或車身影響最大)。 頂蓋總成 roof發(fā)動(dòng)機(jī)蓋 hood翼子板fender前 門后 門front doorrear door地板總成floor左側(cè)圍總成side，lhside，rh右側(cè)圍總成行李廂蓋trunk lid發(fā)動(dòng)機(jī)室engine room圖2.5 白車身結(jié)構(gòu) 半承載式車身的特點(diǎn)是車身與車架用螺釘連接、鉚接或焊接等方法剛性地連接。在

19、此種情況下，汽車車身除了承受上述各項(xiàng)載荷外，還在一定程度上有助于加固車架，分擔(dān)車架的部分載荷。承載式車身的特點(diǎn)是汽車沒有車架，車身就作為發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤各總成的安裝基礎(chǔ)。在此種情況下，上述各種載荷全部由汽車車身承受。為了減小汽車的整車質(zhì)量和節(jié)約材料，大多數(shù)中級(jí)、普通級(jí)、微型轎車和部分客車車身常采用承載式結(jié)構(gòu)。貨車駕駛室只占汽車長(zhǎng)度的小部分，不可能采用承載結(jié)構(gòu)。微型車、轎車和各種小型汽車以及載貨汽車的駕駛室等都屬于物價(jià)車身。無骨架車身并不是因?yàn)闆]有骨架而不能承載，有些無骨架車身（例如很多轎車）還屬于承載式車身。即使屬于非承載式車身的貨車駕駛室等也要具有一定的剛度以抵抗受力變形。所以無骨架車身是以車身

20、板制件沖壓成某種形狀或者是幾個(gè)車身零件焊合后形成具有某種界面形式的“梁”，以增加其剛性或承受較大載荷，只不過是沒有專門的骨架零件而已。由此可見，無骨架車身的零件一般比較復(fù)雜。薄鋼板整車白車身車身零件裝焊總裝圖2.6車身制造過程2.2.2車身工藝汽車車身的制造程序雖然大致相同，但由于年生產(chǎn)綱領(lǐng)不同，生產(chǎn)方式也不相同，使用的設(shè)備和工藝裝備不同，聲長(zhǎng)過程中的機(jī)械化自動(dòng)化程度不同，因此工藝特征有很大差別。在單件少量生產(chǎn)中，車身覆蓋間的形成大都已板金為主，配以少量的胎具和工具。只有少數(shù)對(duì)外觀影響大的覆蓋件采用模具成形；車身的總裝也是使用簡(jiǎn)單夾具和樣架結(jié)合找來定位的，其焊接雖然部分已采用點(diǎn)焊，但還大量采用

21、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和氣焊，甚至手工電弧焊。為了獲得平整的表面，往往刮膩?zhàn)?、打磨?shù)次。涂飾采用手工噴漆和自然干燥。在小批量生產(chǎn)中，主要覆蓋件往往采用簡(jiǎn)單模具在液壓式壓力機(jī)上成形，至于切邊、翻邊、沖孔等工序還需手工配合一些機(jī)器完成。裝配一般在固定式裝配臺(tái)上進(jìn)行，使用簡(jiǎn)單的夾具來確定零件的相互位置，互換性差。焊接主要是點(diǎn)焊和二氧化碳保護(hù)焊，雖然有簡(jiǎn)易噴漆室和烘干室，但操作仍多為手工，工序間的運(yùn)輸主要靠行車或地面輕便小車來完成。中批和大批量生產(chǎn)基本上屬于流水線形式。覆蓋件在沖壓線上全模具成形，然后被送到有快速定位和加緊的固定式或隨行式夾具的裝配線上，按工位完成合件、分總成和車身總裝。焊接則大量采用懸掛

22、式點(diǎn)焊機(jī)配以各種專用焊鉗和焊槍，有的還有少量多點(diǎn)焊機(jī)。車身的表面處理則在有脫脂、磷化、電脈底漆和烘干室等先進(jìn)設(shè)施的圖示生產(chǎn)線上完成。工序間的運(yùn)輸也因使用滑道、輸送帶和懸鏈等而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和半自動(dòng)化。大量生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度更高。車身覆蓋件的半自動(dòng)或自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線上完成。裝焊和涂飾分別在自動(dòng)控制的生產(chǎn)線上進(jìn)行。這些自動(dòng)線還大量裝備了機(jī)器人和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代高科技產(chǎn)品。不管哪一種生產(chǎn)方式，與一般機(jī)械產(chǎn)品相比，車身生產(chǎn)具有明顯的特點(diǎn)：（1） 沖壓件質(zhì)量要求高，制造難度大。（2） 車身的表面處理要求高。（3） 車身制造投資大、周期長(zhǎng)。近年來，由于汽車產(chǎn)量的激增和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，針對(duì)汽車車身的制造特

23、點(diǎn)各國(guó)都非常重視汽車車身制造技術(shù)的研究和改進(jìn)工作，并已經(jīng)取得了一些可喜成果。例如，在車身沖壓方面，實(shí)現(xiàn)了大型覆蓋件的沖壓生產(chǎn)機(jī)械化或自動(dòng)化、配料準(zhǔn)備即卷料的開卷、校平、剪切和落料處理的自動(dòng)化。現(xiàn)在正向著cad/cam一體化的方向發(fā)展；在焊裝方面，從現(xiàn)在大量使用懸掛式點(diǎn)焊鉗的裝焊生產(chǎn)線向一多點(diǎn)焊機(jī)為主的自動(dòng)生產(chǎn)線過渡，并向著機(jī)器人的自動(dòng)化焊裝線的方向發(fā)展。2.3汽車車身焊接工藝2.3.1焊接工藝簡(jiǎn)介汽車車身殼體是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，它是由百余種甚至數(shù)百種薄板沖壓件經(jīng)焊接、鉚接、機(jī)械聯(lián)結(jié)及粘接等方法連接而成的。由于車身沖壓件的材料大都是具有良好的焊接性能的低碳鋼，所以焊接是現(xiàn)代車身制造中應(yīng)用最廣泛的

24、聯(lián)結(jié)方式。由于車身零件大都是薄壁板件或薄壁桿件，其剛性很差，所以在裝焊過程中必須使用多點(diǎn)定位加緊的專用焊裝夾具，以保證各零件或合件在焊接處的貼合和相互位置，特別是門窗等空洞的尺寸等。這也是車身裝焊工藝的特點(diǎn)之一。為了便于制造，車身設(shè)計(jì)時(shí)，通常將車身劃分為若干分總成，各分總成又劃分為若干個(gè)合件，合件由若干個(gè)零件組成。車身裝焊的順序則是上述過程的逆過程，即先將若干個(gè)零件裝焊成合件，再將若干個(gè)合件和零件裝焊成分總成，最后將分總成和合件、零件裝焊成車身總成。 對(duì)于有骨架的中型或大型客車，一般是先裝焊前、后圍和左、右圍等幾個(gè)大塊骨架分總成，然后在底板的基礎(chǔ)上將這幾大片分總成焊合成車身骨架總成。最后在骨架

25、上蒙皮就成為白車身總成。車身裝焊的方式與生產(chǎn)率密切相關(guān)。在單件小批生產(chǎn)中，大都采用手工裝焊的方式，只有少量的裝焊夾具，全部裝焊工作都在一個(gè)或幾個(gè)工位上完成。隨著批量的增大，裝焊工作轉(zhuǎn)化為流水線式，特別是車身總裝常常是在有多個(gè)工位的流水裝焊線上完成的。每個(gè)工位都有保證裝焊質(zhì)量的夾具。若是大批量生產(chǎn)，裝焊工作則是在具有定位迅速準(zhǔn)確的焊裝夾具和完善的質(zhì)量控制手段的自動(dòng)化生產(chǎn)線上完成的。有的自動(dòng)線上還大量使用了焊接機(jī)器人，以適應(yīng)快的生產(chǎn)節(jié)奏和保證穩(wěn)的焊接質(zhì)量。2.3.2汽車車身常用的焊接方法車身制造中應(yīng)用最多的式電阻焊，一般占整個(gè)焊接工作量的60%以上，有的車身幾乎全部采用電阻焊。除此之外就是二氧化碳

26、氣體保護(hù)焊，它主要用于車身骨架和車身總成的焊接中。下表列舉了車身制造中常用的焊接方法。表2-1車身制造中常用的焊接方法及典型應(yīng)用實(shí)例焊接方法典型應(yīng)用實(shí)例電阻焊點(diǎn)焊單點(diǎn)焊懸掛式點(diǎn)焊機(jī)車身總成、車身側(cè)圍等分總成固定式點(diǎn)焊機(jī)小型板類零件多點(diǎn)焊壓床式多點(diǎn)焊機(jī)車身底板總成c形多點(diǎn)焊機(jī)車門、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋等總成縫 焊懸掛式縫焊機(jī)車身頂蓋流水槽固定式縫焊機(jī)油箱總成凸 焊螺母、小支架電弧焊co2氣體保護(hù)焊車身總成氬弧焊車身頂蓋后兩側(cè)接縫手工電弧焊厚料零部件氣焊氧-乙炔焊車身總成補(bǔ)焊釬焊錫釬焊水箱特種焊微弧等離子焊車身頂蓋后腳板激光焊車身底板電阻焊是所有焊接方法中焊接效率最高的一種，適用于大量生產(chǎn)，在薄板焊接方面使用

27、最廣。在汽車后輪罩的焊接中焊接方法用的最多的是點(diǎn)焊和螺柱焊，下面就主要介紹一下這兩種焊接方法。1.點(diǎn)焊點(diǎn)焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法，它適用于焊接搭接頭、接頭氣密性要求低、厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板件，因此廣泛用于汽車車身的焊接。點(diǎn)焊按一次形成的焊點(diǎn)數(shù)，可分為單點(diǎn)焊和多點(diǎn)焊：按對(duì)焊件的供方向，可分為單面點(diǎn)焊和雙面點(diǎn)焊。如圖2-1所示圖2.7典型的點(diǎn)焊方法（a）雙面單點(diǎn)焊（b）雙面雙點(diǎn)焊（c）雙面多點(diǎn)焊（d）單面單點(diǎn)焊（e）單面雙點(diǎn)焊（f）單面多點(diǎn)焊最常見的點(diǎn)焊方法是雙面點(diǎn)焊（電極從工件兩側(cè)供電），尤其是雙面點(diǎn)焊，在車身焊接中運(yùn)用最多，這時(shí)工件的兩側(cè)均有電極壓痕。單面點(diǎn)主要用于電極難以從兩

28、側(cè)接近工件或工件一側(cè)要求壓痕較淺的場(chǎng)合，如汽車車身外表面或裝飾面板的點(diǎn)焊，此時(shí)，一側(cè)是電極，另一側(cè)是接觸面積較大的導(dǎo)電板，可以消除或減輕下面的壓痕，在汽車車身大量生產(chǎn)中，單面多點(diǎn)焊也獲得廣泛應(yīng)用，圖3-3c所示為使用一個(gè)變壓器將各電極并聯(lián)進(jìn)行雙面多點(diǎn)焊，為了保證通過各焊點(diǎn)的電流基本一致，要求所有電流通路的阻抗基本相等，且每一接部位的表面狀態(tài)、材料厚度和電極壓力都須相同。為了避免各焊點(diǎn)處因阻抗不等使焊接質(zhì)量不良，常采用各電極變壓器分離式。焊點(diǎn)的質(zhì)量的一般要求：焊點(diǎn)質(zhì)量不僅取決于焊點(diǎn)尺寸，還與焊點(diǎn)表面與內(nèi)部質(zhì)量有關(guān)。焊點(diǎn)在外觀上要求表面壓坑線，平滑呈均勻過渡，無明顯凸或局部擠壓的表面鼓起，外表面沒

29、有環(huán)狀或徑向裂紋；表面不得有熔化或粘附的銅合金。從內(nèi)部看，焊點(diǎn)形狀應(yīng)規(guī)則、均勻，焊點(diǎn)尺寸應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求；內(nèi)部無超標(biāo)的裂紋和縮孔；焊點(diǎn)核心周圍無嚴(yán)重過熱組織。焊點(diǎn)尺寸主要焊點(diǎn)直徑，焊透率和表面壓坑深度等。表2-2點(diǎn)焊尺寸其中，焊點(diǎn)直徑d是影響焊點(diǎn)強(qiáng)度的主要因素，它與焊點(diǎn)強(qiáng)度近似成正比關(guān)系，d的大小可根據(jù)焊件厚度和對(duì)應(yīng)接頭強(qiáng)度的要求選取。例如:點(diǎn)焊0.81mm厚的覆蓋件時(shí)，焊點(diǎn)直徑可取46mm；焊透率a表示焊點(diǎn)高度，可在20%80%范圍內(nèi)，當(dāng)焊透率過小，強(qiáng)度也低，熔核接近焊件表面，易出現(xiàn)飛濺，裂紋。壓痕深度c不僅影響接頭強(qiáng)度，而且影響表面外觀質(zhì)量，一般不得超過板厚的15%20%。焊點(diǎn)間距e的

30、選擇要考慮分流的影響以及保證得到足夠高的強(qiáng)度。搭接量是邊距與點(diǎn)距之和，即e+2s，它取決于被焊接金屬的種類、厚度和焊接條件。常用于車身沖壓件材料和低碳鋼的焊接接頭最小搭接量及最小點(diǎn)距。2.螺柱焊螺柱焊是金屬螺柱等緊固件焊于工件上的焊接方法，它是焊接緊固件的一種快速方法，不僅效率高，而且可以通過專用設(shè)備對(duì)接頭質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，能夠得到全斷面熔合的焊接接頭，從而保證接頭的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和接頭強(qiáng)度。在汽車車身零件組焊過程中，常常種用螺柱焊在一些小零件上焊接安裝汽車附件用的緊固件。廣泛使用的螺柱焊方法主要有電弧螺柱焊和電容螺柱焊，它們都是利用直流焊接電源來產(chǎn)生電弧。(1)電容螺柱焊由于電容放電螺柱焊

31、焊接熔深小，比較適用于焊接汽車儀表板等薄板上的緊固件，為了獲得最佳焊接質(zhì)量，設(shè)置與零件曲面相適應(yīng)的導(dǎo)向保護(hù)套圈對(duì)焊槍進(jìn)行導(dǎo)向。電容放電螺柱焊是利用一組儲(chǔ)能電容器的直流焊接電源不產(chǎn)生電弧。焊接時(shí)，首先要在螺柱與工件之間引燃電弧，使螺柱端面和相應(yīng)的工件表面被加熱到熔化狀態(tài)，達(dá)到適宜的溫度時(shí)，將螺柱擠壓到熔池中去，使兩者融合形成焊縫。為了減少熔融金屬被氧化的程度和防止螺柱插入前焊縫金屬發(fā)生凝固，應(yīng)調(diào)好定時(shí)使螺柱在電容器能量未全部放完和電弧仍在燃燒時(shí)插入熔池，以確保接頭質(zhì)量。(2)電弧螺柱焊電弧螺柱焊機(jī)是由焊接電源、控制器、焊槍、地線鉗、焊接電纜等部分組成。但大多數(shù)焊接設(shè)備的焊接電源都與控制器合并為一

32、體，稱為主機(jī)。比較先進(jìn)的控制方式是使用微處理器，以便精確設(shè)置和適時(shí)控制焊接過程中的焊接電流、焊接時(shí)間等參數(shù)。焊接電源一般為晶閘管控制的或逆變式的弧焊整流器。逆變式的弧焊整流器體積小、重量輕、動(dòng)特性好，無疑是焊機(jī)的首選，但受大功率器件的限制，所以目前大容量的焊機(jī)還是以晶閘管控制的弧焊整流器為主。但不論那種結(jié)構(gòu)的焊接電源，其安全要求都應(yīng)符合gb15579的規(guī)定。2.3.3電阻焊電阻焊加熱時(shí)間比較短，熱量較集中，焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力和變形較小，通常在焊后不必進(jìn)行校正和熱處理。不需要焊絲、焊條、保護(hù)氣體、焊劑等焊接材料，焊接成本比較低。操作較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)效率比較高，是汽車車身制造

33、中應(yīng)力最廣泛的焊接方法。而本文主要使用電阻焊和點(diǎn)焊1.電阻焊原理 電阻焊原理如圖所示，它是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并在焊接處通以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，斷電冷卻時(shí)，在壓力繼續(xù)作用下實(shí)現(xiàn)金屬結(jié)合，形成牢固接頭。這種工藝過程稱為電阻焊，也叫接觸焊。 圖2.8 電阻焊原理由電阻焊的基本原理可以看出電阻焊有以下特點(diǎn)：(1)利用電流通過工作工件焊接處的電阻而產(chǎn)生的熱量對(duì)工件加熱，即熱源不是來源于工件之外，而是內(nèi)部熱源。(2)整個(gè)焊接過程式在壓力作用下完成的，即心須施加壓力。(3)在焊接處不需要加任何填充材料，也不需要任何保護(hù)劑，電極壓力和焊接電流是

34、產(chǎn)生電阻焊的基本條件。2.電阻焊的分類電阻焊的方法主要有四種：即點(diǎn)焊、凸焊、縫焊和對(duì)焊。(1)點(diǎn)焊 主要用于車身總成、地板、車門、側(cè)圍、后圍、前橋和小零部件等。(2)凸焊 用于車身零部件、減震器閥桿、制動(dòng)蹄、螺釘、螺帽和小支架等。(3)縫焊 用于車身頂蓋雨檐、減震器封頭、油箱、消聲器和機(jī)油盤等。(4)對(duì)焊 用于鋼圈、排進(jìn)氣閥桿、刀具等。(5)沖壓零件焊接小組件焊接分總成焊接總成白車身 沖壓零件焊接小組件焊接分總成圖2.9車身焊裝過程2.4車身焊裝生產(chǎn)線的組成車身焊裝生產(chǎn)線是汽車白車身biw（body in white）全部成線有由許多焊裝工位組成。每個(gè)工位由許多定位加緊夾具、自動(dòng)焊接裝置及檢測(cè)

35、裝置等設(shè)備以及供電供氣供水裝置組成。線間、工位間通過搬送機(jī)、機(jī)器人等搬送設(shè)備實(shí)現(xiàn)上下料和零部件的傳送，以保證生產(chǎn)線內(nèi)各工位工作的連貫性。2.4.1 車身完成線（slat line）成型工位的總稱它由車身總成生產(chǎn)線和許多分總成線組成，每一條總成線或分總車身完成線是一條車身裝配生產(chǎn)線，通過鉸鏈連接方式分別將焊裝好的前后車門、翼子板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩，行李廂或背門與車身本體連接裝配，形成白車身biw（body in white），同時(shí)對(duì)車身焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和修磨。車身完成線的特點(diǎn)是整條生產(chǎn)線不需要焊接，是機(jī)械鉸鏈連接，屬于可拆卸連接，無任何焊接設(shè)備基本上是手工作業(yè)，是整個(gè)車身焊裝生產(chǎn)線的最后一道工序，完成后

36、的產(chǎn)品即為白車身，將輸送到涂裝車間進(jìn)行表面處理。2.4.2 主焊線（main line）主焊線是車身焊裝車間最重要的一條焊裝生產(chǎn)線，它完成車身六大分總成（地板、左右側(cè)圍、頂蓋、通風(fēng)罩及儀表板、后行李臺(tái)）的焊接，有時(shí)也叫車身總成生產(chǎn)線。車身總成工位是主焊線上的一個(gè)核心工位，在這個(gè)工位上，實(shí)現(xiàn)六大總成的裝配。其中地板總成的上料是通過地板傳送機(jī)構(gòu)（under shuttle）直接傳送到總成工位；側(cè)圍總成的自動(dòng)上料方式有移動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)式、移動(dòng)翻轉(zhuǎn)式和24位翻轉(zhuǎn)基座式；頂蓋、通風(fēng)罩、后行李臺(tái)是利用自動(dòng)輸送機(jī)械（auto feeding machine）上料。在主焊線上還設(shè)置若干個(gè)補(bǔ)焊工位，完成車身主體的補(bǔ)

37、焊。從主焊線上生產(chǎn)出來的產(chǎn)品通過升降機(jī)設(shè)備傳送到車身完成線上。地板總成工位 2.4.3 地板總成線（under body line） 地板總成線完成發(fā)動(dòng)機(jī)室、前地板和后地板的裝配焊接。地板是車身結(jié)構(gòu)中強(qiáng)度相對(duì)較大的部分，常常需要布置有二氧化碳焊機(jī)進(jìn)行補(bǔ)焊。 根據(jù)自動(dòng)化程度不同，地板總成線上設(shè)置有工位間傳送機(jī)構(gòu)，焊裝夾具，機(jī)器人點(diǎn)焊系統(tǒng)，涂膠設(shè)備，升降機(jī)等等。2.4.4 惻圍總成線（side frame line）惻圍總成線完成側(cè)圍內(nèi)外板的結(jié)合，一般它有左右對(duì)稱的兩條生產(chǎn)線。在側(cè)圍總成線上布置有工位間的傳輸機(jī)構(gòu)，焊裝夾具，機(jī)器人點(diǎn)焊系統(tǒng)，涂膠設(shè)備，自動(dòng)輸送機(jī)械等等。2.4.5 移動(dòng)線（movin

38、g line）移動(dòng)線主要指車門焊裝線，發(fā)動(dòng)機(jī)罩和行李廂焊裝線，翼子板焊狀線，車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李廂蓋焊裝線都是經(jīng)過涂膠、折邊、焊接、完成等工序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外板的結(jié)合。它的主要設(shè)備有內(nèi)外板焊裝夾具，折邊機(jī)，轉(zhuǎn)換壓模，輸入輸出設(shè)備，涂膠設(shè)備，鉸鏈裝配夾具，二氧化碳焊機(jī)等等。2.4.6子線（sub line）子線主要指車身中的一些組合件、分總成件的簡(jiǎn)單小型焊裝線，如頂蓋焊裝線，通風(fēng)罩焊裝線，后行李臺(tái)焊裝線，發(fā)動(dòng)機(jī)室焊裝線，前地板焊裝線，后地板焊裝線，前立柱焊裝線，中立柱焊裝線等等。根據(jù)自動(dòng)化程度不同，子線可以設(shè)計(jì)成單工位獨(dú)立操作形式，也可以設(shè)計(jì)成幾個(gè)工位流水線操作方式；被焊接零件在各工位之間可以應(yīng)用手工或

39、自動(dòng)傳送。2.5汽車工業(yè)焊接的總體發(fā)展趨勢(shì)世界現(xiàn)代焊接技術(shù)以高效、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)及工藝過程數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化控制為特征。在國(guó)內(nèi), 無論是從目前焊接設(shè)備和材料產(chǎn)量構(gòu)成比的發(fā)展趨勢(shì), 還是從焊接設(shè)備和材料的制造技術(shù)和發(fā)展方向上看, 我國(guó)現(xiàn)代焊接技術(shù)已有很大發(fā)展, 部分產(chǎn)品技術(shù)已達(dá)到或接近國(guó)外先進(jìn)水平, 特別是逆變式焊機(jī)技術(shù)。今年我國(guó)現(xiàn)代焊接技術(shù)將繼續(xù)向著高效、節(jié)能、機(jī)電一體化和成套焊接設(shè)備以及規(guī)模生產(chǎn)方面發(fā)展。其中, 逆變式焊機(jī)技術(shù)已成熟, 正在全國(guó)推廣應(yīng)用;波控、智能及自動(dòng)、半自動(dòng)焊接技術(shù)快速發(fā)展; 成套、專用焊接設(shè)備整體制造能力與水平較大提高, 發(fā)展出現(xiàn)較好的勢(shì)頭; 焊接材料生產(chǎn)水平迅速增長(zhǎng),

40、 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化大。2.5.1發(fā)展自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng) 縱觀整個(gè)汽車工業(yè)的焊接現(xiàn)狀，不難分析出汽車工業(yè)的焊接發(fā)展趨勢(shì)為：發(fā)展自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)。而工業(yè)機(jī)器人，因集自動(dòng)化生產(chǎn)和靈活性生產(chǎn)特點(diǎn)于一身，故轎車生產(chǎn)近年來大規(guī)模、迅速地使用了機(jī)器人。在焊接方面，主要使用的是點(diǎn)焊機(jī)器人和弧焊機(jī)器人。 焊接生產(chǎn)線要高度自動(dòng)化，廣泛采用6自由度的機(jī)器人，且機(jī)器人具有焊鉗儲(chǔ)存庫(kù)，可根據(jù)焊裝部位的不同要求或焊裝產(chǎn)品的變更，自動(dòng)從儲(chǔ)存庫(kù)抓換所需焊鉗。傳輸裝置則已發(fā)展為采用無人駕駛的更具柔性化的感應(yīng)導(dǎo)向小車。 2.5.2發(fā)展輕便組合式智能自動(dòng)焊機(jī) 國(guó)內(nèi)汽車焊接水平與國(guó)外相比差距很大。近年來，國(guó)內(nèi)的汽車制造廠都非常重視焊接

41、的自動(dòng)化。如一汽引進(jìn)的捷達(dá)車身焊裝車間的13條生產(chǎn)線的自動(dòng)化率達(dá)80%以上。各條線都由計(jì)算機(jī)(可編程控制器plc-3)控制，自動(dòng)完成工件的傳送和焊接。焊接由r30型極坐標(biāo)式機(jī)器人和g60肘節(jié)式機(jī)器人61臺(tái)進(jìn)行，機(jī)器人驅(qū)動(dòng)由微機(jī)控制，數(shù)字和文字顯示，磁帶記錄儀輸入 和輸出程序。機(jī)器人的動(dòng)作采用點(diǎn)到點(diǎn)的序步軌跡，具有很高的焊接自動(dòng)化水平，既改善了工作條件，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，又降低材料消耗。 類似的高水平的生產(chǎn)線，在上海、武漢等地都有合資及引進(jìn)，包括了德國(guó)、美國(guó)、法國(guó)和日本的先進(jìn)汽車制造技術(shù)。但這些畢竟還遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國(guó)民族汽車工業(yè)迅速發(fā)展的需要，我們必須堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，大力加速發(fā)展高效節(jié)能的焊接

42、新材料、新工藝和新設(shè)備，發(fā)展應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)，發(fā)展輕便靈巧的智能設(shè)備，建立高效經(jīng)濟(jì)的焊接自動(dòng)化系統(tǒng)，必須用計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高檔次。 相信，在不久的將來，通過我們的共同努力，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的焊接技術(shù)會(huì)逐步縮短與國(guó)外先進(jìn)焊裝技術(shù)水平的差距，迎接wto帶給汽車工業(yè)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。第三章 汽車車身焊裝夾具3.1焊裝夾具概述3.1.1焊裝夾具分類焊裝夾具種類繁多，按用途可分為：（1）裝配用夾具這類夾具主要是按車身圖紙和工藝上的要求，把焊件中各零件或組件的相互位置能準(zhǔn)確地固定下來，工件只在它上面進(jìn)行點(diǎn)固，而不完成整個(gè)焊接工作。（2）焊接用夾具這類夾具專門用來焊接焊件，即將已經(jīng)點(diǎn)固好的焊件放在它上

43、面完成所有焊縫的焊接。它的主要任務(wù)是防止焊接變形，并使處在各種位置的焊縫都盡可能地調(diào)整到最的利于施焊和位置。一般這類夾具用于焊件重量大或采用自動(dòng)焊進(jìn)行焊接的情況，在手工操作小件焊接時(shí)，除有特殊質(zhì)量要求外，一般不采用這類夾具。（3）裝配焊接夾具這類夾具能完成整個(gè)焊件的裝配和焊接工作，它具有裝配用夾具和焊接用夾具的性能。（4）檢驗(yàn)夾具簡(jiǎn)稱檢具，它是用于檢查焊接完的車身部件的形狀尺寸是否符合質(zhì)量要求，起量規(guī)的作用。（5）其它夾具指矯正夾具，整修加工夾具和熱處理夾具等3.1.2焊裝夾具的功用（1）在汽車車身焊接過程中定位夾緊，保證車身零件之間正確的裝配關(guān)系，同時(shí)保證車身焊接質(zhì)量及焊接過程順利采用焊裝夾

44、具可以精確地對(duì)零件進(jìn)行定位并牢固的夾緊，保證裝配件的相對(duì)位置，減少了由于人工劃線的誤差帶來的定位不精確。同時(shí)焊裝夾具在焊接過程中使零件的變形受到一定的限制，可以大大減少焊接變形，使焊后零件的結(jié)構(gòu)尺寸容易達(dá)到圖紙要求。（2）縮短焊裝時(shí)間，能夠批量生產(chǎn)，減少加工費(fèi)，降低產(chǎn)品成本采用了焊接夾具，零件由定位元件定位，不用劃線，不用測(cè)量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置，加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程。另外在焊裝夾具上備有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)牢固夾緊，可減輕工人的體力勞動(dòng)，提高裝配效率，夾具可強(qiáng)行夾固焊件或預(yù)先給予反變形，能控制和消除焊接變形，提高焊接質(zhì)量，減少或取消焊后矯正變形或修補(bǔ)工藝缺陷的工序，使整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期縮短。雖然制作焊

45、裝夾具增加了產(chǎn)品成本，但焊裝夾具的使用減少了裝配和焊接工時(shí)的消耗，提高了產(chǎn)量，易形成大批量生產(chǎn)，從而減少加工費(fèi)用，使產(chǎn)品總成本降低。（3）增加了產(chǎn)品的均勻性，能得到具有互換性的產(chǎn)品采用焊裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，使焊接質(zhì)量穩(wěn)定，所以可提高焊件的互換性能。（4）減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，使不熟練工人操作也成為可能如果不使用夾具，在裝配定位焊接時(shí)，要求工人在生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間內(nèi)劃線來保證裝配焊接零件的相互位置是不可能的。在焊接時(shí)，裝配鉗工要始終扶持住工件，保證其位置在焊接過程中不發(fā)生變動(dòng)，這項(xiàng)工作也非常困難和疲勞。焊裝夾具的使用降低了對(duì)工人的技術(shù)要求，也減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。3.2焊裝夾具

46、設(shè)計(jì)原則及作用3.2.1焊裝夾具設(shè)計(jì)原則（1）焊裝夾具必須保證焊件焊后能獲得正確的幾何形狀和尺寸，尤其是保證車身上門窗等孔洞的尺寸和形狀。在裝配時(shí)，夾具必須使被裝配的元件獲得正確的位置和可靠和夾緊，并且在焊接時(shí)能阻止焊件產(chǎn)生變形。（2）焊裝夾具應(yīng)動(dòng)作迅速，操作方便。操作位置要處于工人容易接近最宜操作的部位。特別是手動(dòng)夾具，其操作力不能過大，操作頻率不能過高，操作高度應(yīng)設(shè)計(jì)在工人最易用力的部位。當(dāng)夾具處于夾緊狀態(tài)時(shí)，應(yīng)能自鎖。（3）焊裝夾具的設(shè)置應(yīng)便于施工，有足夠的裝配焊接空間，不能影響間接操作和焊工觀察，不妨礙焊件的裝卸。所有的定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)與焊點(diǎn)保持適當(dāng)距離，或布置在焊件的下方或側(cè)面。

47、夾緊機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件應(yīng)能夠或轉(zhuǎn)位。（4）夾緊可靠，剛性適當(dāng)。夾緊時(shí)不破壞焊件的定位位置和幾何形狀，以及焊件的表面質(zhì)量。夾緊力適當(dāng)，使夾緊后既不使焊件松動(dòng)滑移，又不使焊件的拘束過大而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。（5）為了保證使用安全，應(yīng)設(shè)置必要的安全互鎖保護(hù)裝置。（6）用于大型零件焊接的夾具，要有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是夾具的剛度，對(duì)結(jié)構(gòu)的形狀精度尺寸精度影響較大。（7）在同一個(gè)夾具上，定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式不宜過多，并且盡量只選用一種動(dòng)力源。（8）焊裝夾具本身應(yīng)具有較好的制造工藝性和較高的機(jī)械效率，盡量使制作時(shí)投資少成本低。 （9）盡量選用已通用化標(biāo)準(zhǔn)化的夾緊機(jī)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)零部件來設(shè)計(jì)制造焊裝夾具。上述這

48、些原則是設(shè)計(jì)車身焊裝夾具時(shí)所必須考慮的，但具體到焊裝夾具的結(jié)構(gòu)上卻是差異甚大，有的焊裝夾具只有一個(gè)簡(jiǎn)單的框架，有的則相當(dāng)復(fù)雜。一般來說，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)批量的大小和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)并結(jié)合本廠的生產(chǎn)條件來選擇焊裝夾具的類型，設(shè)計(jì)夾具。3.2.2焊裝夾具的作用（1）提高了產(chǎn)品的裝配精度,優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量。（2）采用焊裝夾具可以精確地對(duì)零件定位并牢固的夾緊，保證裝配件的相對(duì)位置，減少了由于人工劃線的誤差帶來的不準(zhǔn)確。同時(shí)焊裝夾具在焊裝過程中使零件的變形受到一定的限制，可以大大減少焊接變形，使焊后零件的結(jié)構(gòu)尺寸容易達(dá)到圖紙要求。（3）焊接時(shí)間短，能夠批量生產(chǎn)，減少加工費(fèi)，降低產(chǎn)品成本。（4）采用了焊裝夾具，零件有

49、定位元件定位，不用劃線，不用測(cè)量就能得到準(zhǔn)確的裝配位置，加快了裝配作業(yè)的進(jìn)程。另外在焊裝夾具上有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)牢固夾緊，可減輕工人的體力勞動(dòng)，提高裝配效率。夾具可強(qiáng)行加固焊件或預(yù)先給于反變形，能控制和消除焊接變形，提高焊接質(zhì)量，減少或取消焊后校正變形或修補(bǔ)工藝殘缺的工序，使整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)品縮短。雖然制作焊裝夾具增加了產(chǎn)品的成本，但焊裝夾具的使用減少了焊接和裝配工時(shí)的消耗，提高了產(chǎn)量，易形成大批量生產(chǎn)，從而減少加工費(fèi)，使產(chǎn)品總成本降低。增加了產(chǎn)品的均勻性，能得到具有互換性的產(chǎn)品。采用焊裝夾具后，由于保證了裝配精度，控制了焊接變形，使焊接質(zhì)量穩(wěn)定，所以可提高焊件的互換性能。減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，使不熟練工

50、人操作也成為可能。如果不使用夾具，在裝配定位焊時(shí)，要求工人在生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間內(nèi)劃線來保證裝配焊接零件的相互位置是不可能的。在焊接時(shí)，裝配鉗工要始終扶持住工件，保證焊接時(shí)的裝配精度。3.3夾具的構(gòu)成與特點(diǎn)3.3.1一般夾具的組成（1）定位元件在裝配焊接作業(yè)中，零件按圖紙要求，在夾具中找到確定位置的過程稱為定位。定位元件是保證零件在夾具中獲得正確裝配位置的零件或部件。定位的方法很多，歸納起來主要有以下幾種。利用擋鐵對(duì)平面進(jìn)行定位；(定平面)利用支撐面或支撐釘對(duì)平面進(jìn)行定位；（定平面）利用v形塊對(duì)外圓柱體進(jìn)行定位；（定圓柱）利用銷釘對(duì)孔進(jìn)行定位；（孔定位）利用卡板對(duì)型面進(jìn)行定位；（定曲面）在焊裝夾具中經(jīng)

51、常使用的定位元件有支撐板、定位銷、v形塊和卡板。這些定位件，除了起定位外，還要和夾緊元件配合來承受各種力的作用，如夾緊力、焊接變形應(yīng)力等。（2）如圖3.2所示支撐板構(gòu)造簡(jiǎn)單，經(jīng)常在可調(diào)定位中使用。 圖3.2（3）如圖3.3所示為圓柱定位用v形塊，在管類零件定位時(shí)常用。 圖3.3（4）定位銷是汽車焊裝夾具經(jīng)常采用的定位結(jié)構(gòu)，是保證夾具定位和裝配精度的一種非常重要的方式。為保證相應(yīng)精度要求，要使車身各部件在夾具上的定位基準(zhǔn)具有統(tǒng)一性，而這些統(tǒng)一性的基準(zhǔn)常使用基準(zhǔn)孔，因而基準(zhǔn)銷的使用也相當(dāng)普遍。同時(shí)，由于定位銷磨損較快，此時(shí)常采用便于更換的可換式定位銷。圖2-3所示為孔用定位銷。（5）卡板定位件由于

52、所定位工件外形不同而結(jié)構(gòu)有所不同，卡板定位件在汽車焊裝夾具中使用最多。夾緊結(jié)構(gòu)：在焊接作業(yè)中，使零件一直保持確定位置的過程叫做夾緊。使零件保持確定位置的各種機(jī)構(gòu)，稱為夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊與定位是緊密聯(lián)系在一起的，定位機(jī)構(gòu)在前面已經(jīng)講過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。僅僅定好位，在大多數(shù)場(chǎng)合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件夾緊，才能完成工件在夾具中的全部裝夾任務(wù)。夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)焊件起夾緊作用是夾具組成中最重要最核心的部分。夾緊機(jī)構(gòu)主要有以下幾種： 圖3.4定位銷手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu) 手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是以人力為動(dòng)力源，通過手柄或腳踏板，靠人工操作用于焊裝作業(yè)中的機(jī)構(gòu)。它機(jī)

53、構(gòu)簡(jiǎn)單，具有自鎖和擴(kuò)力功能，但工作效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，一般在單件或小批量生產(chǎn)中應(yīng)用最多。由于車身焊裝夾具的夾緊點(diǎn)較多，為減少裝卸工件的輔助時(shí)間，應(yīng)采用高效快速或多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)的夾緊機(jī)構(gòu)，而且要求動(dòng)作靈活，操作方便，體積小，行程大，夾緊時(shí)不損傷車身零件的外表面。在車身焊裝夾具中使用的手動(dòng)夾緊器主要有杠桿鉸鏈?zhǔn)綂A緊器，同時(shí)移動(dòng)式的螺旋夾緊器和大力鉗也常應(yīng)用在隨處可夾的場(chǎng)合，它靈活方便。氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是以壓縮空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，推動(dòng)氣缸動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)夾緊作用的機(jī)構(gòu)。由于氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊速度快，夾緊力比較穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境，并可實(shí)現(xiàn)程序控制，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，在批量和大批量汽車焊裝生產(chǎn)

54、線上廣為應(yīng)用。通過氣動(dòng)回路控制，操作者可在一個(gè)位置操作按鈕開關(guān)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)方位的氣缸動(dòng)作控制，而且夾緊、松開速度極快，從而能大大縮短生產(chǎn)輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的形式很多，可根據(jù)使用要求，工件形式及具體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分析，氣缸可直接選用標(biāo)準(zhǔn)化的夾緊氣缸。3.3.2 汽車焊裝夾具的構(gòu)成及特點(diǎn)汽車焊裝夾具通常由支座、定位板、壓板、銷軸、夾緊器及限位塊等組成（如圖2-5所示）。支座是夾具的基礎(chǔ)單元，它將夾具按夾具所在的車線位置固定在焊裝線的基座上面。支座的精度直接影響夾具的準(zhǔn)確性。定位板是夾具的核心單元，起支撐定位的作用。隨著焊裝線精度和自動(dòng)化程度的提高,定位板大都采用定位型面與焊件（汽車鈑

55、金件）型面相同的定位方式。即定位板定位面直接由焊件型面的設(shè)計(jì)數(shù)值采用nc加工而成。因而，定位板的制造精度直接影響焊件的焊裝精度和互換性。壓板使焊件的定位基準(zhǔn)與定位板緊密接觸，保持焊接過程中焊件位置不發(fā)生變動(dòng)。限位塊限制壓板的壓緊程度，保護(hù)焊件不因壓板壓緊力過大而變形，支座和基座、定位板和支座之間采用螺釘聯(lián)接，通過定位銷保證安裝的位置精度。由于汽車產(chǎn)品的形式和種類繁多，在焊裝過程中使用的夾具種類和要求也不一樣，因而各種夾具在構(gòu)造上有著很大的差別。目前，汽車焊裝夾具還沒有同一的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)化，均屬于非標(biāo)設(shè)計(jì)與制造的工藝裝備，是根據(jù)具體車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件和實(shí)際需要來進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造的，但其功用要求以及基本結(jié)構(gòu)的組成上還是具有共性。同機(jī)械加工夾具相比，焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)既有其共同點(diǎn)，又有其特殊性。這主要表現(xiàn)在以下幾方面: （1）.焊接過程一般都在高溫下進(jìn)行由于加熱和冷卻的不均勻性，焊接時(shí)和焊接后焊道的縱向和橫向都要產(chǎn)生相當(dāng)大的局部應(yīng)力與收縮變形。因