ht汽車白車身焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、汽車白車身焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計汽車工業(yè)裝備是最近興起并迅猛發(fā)展的一個新興行業(yè)。其實在這之前它也存在著，但由于汽車制造廠的車型更換沒有現(xiàn)在這么的頻繁，種類這么的多樣化，且車型更換時變化最大的就是白車身。這就要求其對應(yīng)的焊裝線能跟上汽車車型和種類的變換。在這種情況下突出了焊裝線在汽車生產(chǎn)和制造中的作用，使得人們越來越重視它。在汽車焊接流水線上，真正用于焊接操作的工作量僅占30%40%，而60%70%為工件的輔助和裝夾工作。因為工件的裝夾是在焊接夾具上完成的，所以夾具在整個焊接流程中起著重要作用。在焊接過程中，合理的夾具結(jié)構(gòu)，有利于合理安排流水線生產(chǎn)，便于平衡工位時間，降低非生產(chǎn)用時節(jié)降低生產(chǎn)成本。對

2、于具有多種車型的企業(yè)，比如說一汽、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。為提高我們汽車焊接夾具的設(shè)計水平，對汽車焊接夾具原理、結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法、原則有一個更深入的了解，在此把我自己的一些見解和經(jīng)驗與大家一起探討。一、汽車焊接工藝特點（一）白車身的材料與結(jié)構(gòu)汽車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的變形外，還存在回彈變形。這都是在夾具設(shè)計構(gòu)成中應(yīng)該考慮的問題。（二）焊

3、接方法汽車焊接方法主要有co2氣體保護焊和電阻焊。co2氣體保護焊應(yīng)用范圍較廣，且對夾具結(jié)構(gòu)要求不十分嚴格。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、加裝保護蓋板等措施。電阻焊是在汽車白車身焊接中主要采用的一種焊接方法。對夾具要求嚴格，尤其是多點焊和機器人點焊。要求焊接夾具對工件定位準確，操作方便且焊接牢固可靠。（三）焊接工藝流程汽車焊接的基本特征就是單個零件到部件再到總成的一個組合再組合的過程。從零件到白車身焊接總成的每一個過程，既相互獨立，又相互聯(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身焊接總成的焊接精度與質(zhì)量，這就

4、要求相互關(guān)聯(lián)的組件、部件及車身焊接總成夾具的定位基準應(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)量問題也易于分析原因，便于糾正和控制。白車身的焊接過程以流水線生產(chǎn)為主，所以夾具設(shè)計應(yīng)有利于流水線的布置和設(shè)計，同時也考慮給生產(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。一臺焊接夾具不僅要保證工件的定位準確，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，方便的操作焊槍進行焊接，方便的取出工件。我總結(jié)為“三個方便”。要實現(xiàn)這三個方便就要從整體去考慮這些要素，不如說操作高度是否合理，焊槍選用的是否合理，上件夾緊的步驟是否合

5、理。對于形狀相似不好區(qū)分左右的工件是否有防反措施。對于不好焊接的地方是否有焊槍的導(dǎo)向機構(gòu)。不好放置和取出的工件是否有舉升機構(gòu)。為了方便焊接是否要增加旋轉(zhuǎn)機構(gòu)等。這都是在設(shè)計過程中需要考慮的問題。二、焊接夾具的設(shè)計方法與步驟1在設(shè)計焊接夾具之前，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，作好充分的準備。參照國內(nèi)外先進的夾具結(jié)構(gòu)，并結(jié)合實際情況確定夾具總體方案。諸如是固定夾具還是隨行夾具，機械化、自動化水平是高是低，幾種車型主要夾具是否混型共用等。要準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，焊點文件。確定使用那種標準件，那種氣動元件以及甲方的特殊要求。2根據(jù)焊件

6、結(jié)構(gòu)特點及所需焊接設(shè)備（焊槍或co2）型號、規(guī)格，確定定位及夾緊方式（如果有式樣書直接按照式樣書上的夾緊定位方式即可）；同時根據(jù)沖壓件的工藝特點及后續(xù)裝配工藝的需要選擇合適的定位點及關(guān)鍵定位點。大部分廠家已經(jīng)規(guī)定好了零件定位的rps孔和rps面，不需要我們在制定定位基準了。但是大家也一定要了解如何確定定位的基準孔和基準面。3主體機構(gòu)確定后，便可確定輔助裝置。如水、電、氣回路，氣、液動元件以及覆蓋件外部焊點所需保護銅板等。4按照確定好的定位點開始3d設(shè)計。定位塊要求在定位面的法向右3mm的調(diào)整量。定位銷要求在與定位孔中心線垂直的平面上有兩個方向的調(diào)整量。 5在進行夾具的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡可能多

7、的采用標準化元件，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)及要求汽車焊接夾具通常由夾具地板、定位裝置、夾緊機構(gòu)、測量系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)等五大部分組成。6、命名規(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構(gòu)的準確性，因此對工作平面的平面度和表面粗糙度均有嚴格的要求。夾具自身測量裝置的基準是建立在夾具底板上，因此在設(shè)計夾具底板時，應(yīng)留有足夠的位置來設(shè)立測量裝置的基準槽和基準孔，以滿足實際測量的需要。另外，在不影響定位機構(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

8、長度在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、插銷、擋鐵、v型塊，以及根據(jù)焊件實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

9、。壓緊部分的要求與定位部件的要求一致。 定位銷又分為固定、擺動、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），且定位銷在工件的下面的時候，采用固定銷。當(dāng)定位銷的軸線于base面（或取件方向）有角度的時候采用伸縮銷。這時如果定位銷在工件的上面則采用擺動銷。在使用擺動銷的時候注意旋轉(zhuǎn)點的選擇。原則是以旋轉(zhuǎn)點為中心所畫的圓于擺銷的中心線相切。如下圖：此圓與銷中心線相切 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，定位機構(gòu)應(yīng)盡可能設(shè)計成組合可調(diào)式的。3標準化設(shè)計。按照現(xiàn)有的廠標件的標準統(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

10、個廠家中的標準件中取優(yōu)去劣,總結(jié)出自己的標準件.在這個行業(yè)中遲早會有我們自己的行業(yè)標準件,因為只有標準統(tǒng)一了才能夠使我們這個行業(yè)有更大的競爭力.才能向更快更好更高的目標發(fā)展.4、夾緊機構(gòu)汽車焊接夾具的夾緊機構(gòu)以快速夾緊機構(gòu)（手夾）和氣動夾緊機構(gòu)為主?？焖賷A緊機構(gòu)具有以下優(yōu)點：4.1 快速夾緊器，其結(jié)構(gòu)簡單，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。在車型前期的試制（樣車）時經(jīng)常使用。4.2 快速夾緊器根據(jù)需要可幾個串聯(lián)或并聯(lián)在一起使用，達到二次夾緊或多點夾緊的目的。另外對定位精度較低的焊件能實現(xiàn)夾緊和定位同時進行，消除了專用定位元件。它還能通過轉(zhuǎn)換其機構(gòu)組

11、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。氣動夾緊機構(gòu)具有夾緊和打開速度快，壓緊力量大，定位準確的優(yōu)點。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元件相互配合就能實現(xiàn)復(fù)雜的定位夾緊機構(gòu)和不同的功能。（四）輔助機構(gòu)輔助機構(gòu)在焊接過程中發(fā)揮著重要作用。下面介紹三種常用輔助機構(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)動靈活輕巧還配備有滾動軸承）。這樣的系統(tǒng)可解決或克服焊機少的缺陷，因為當(dāng)焊機不動，電纜長度有限時，轉(zhuǎn)動夾具

12、可使焊點移動到焊鉗的工作區(qū)域進行焊接，使焊接工作方便輕松地進行，保證焊接質(zhì)量。另外，為保證夾具在裝夾、拆卸時能處于穩(wěn)定工況，還應(yīng)設(shè)計止動裝置。2.翻磚機構(gòu)當(dāng)焊點處于中間位置時，如果用x型焊鉗進行點焊，則焊鉗無法伸進，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，但工人的勞動強度大。所以設(shè)計夾具時，可將其設(shè)計成可翻轉(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，大大降低了勞動強度。在設(shè)計翻轉(zhuǎn)夾具時需要設(shè)計止動機構(gòu)，以防止夾具自動回復(fù)原位造成事故。增加配重塊移使工人操作時方便省力。3、滑臺 使用滑臺的目的有以下幾種： （1） 在不能夠直

13、接夾緊或定位的地方。如下圖此處不能直接支撐，用滑臺從側(cè)面滑入。（2）多種車型混流時，如下圖：滑臺滑到此位置時另一車型一種車型（3）總拼夾具中使用滑臺把側(cè)圍總成與地板總成拼裝。（五）測量機構(gòu)利用夾具本體自身設(shè)計測量機構(gòu)是提高夾具設(shè)計和制造精度的重要措施。在傳統(tǒng)的夾具設(shè)計中，夾具合格的標準是利用實際沖壓件進行裝配組合來檢驗的，但由于沖壓件不可能十分準確，部件總成更有累計誤差，所以車身焊接總成的精度必然不高，很難達到設(shè)計要求。即使我們使用三坐標測量儀進行檢驗，可它對一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的定位元件仍然無法測量。通過實踐證明，利用夾具自身測量機構(gòu)與三坐標測量儀配合使用，可大大提高焊接夾具的精度。1.測量機構(gòu)組成

14、（1）基準面和基準槽。測量機構(gòu)的基準面為夾具地板的工作表面；基準槽是在夾具地板上設(shè)計兩條相互垂直的十字交叉槽，其結(jié)構(gòu)如圖。槽子的位置可由實際需要確定，但是一定在坐標的整百位上。其形式如下圖：直角邊為坐標的整數(shù)位基準槽兩條基準孔3個四、典型夾具機構(gòu)特點分析（一）點焊夾具點焊夾具結(jié)構(gòu)簡單，可以移動，應(yīng)以輕巧、靈活為主，定位基準一定要準確。（二）co2氣體保護焊夾具這種夾具一般以固定式為主，其結(jié)構(gòu)簡單。但如果一副夾具僅焊一個組件，則效率太低，這時可將其依次或?qū)ΨQ設(shè)計成幾組定位夾緊機構(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，又有點焊。這對一些全點焊組件中有些位置

15、不適宜在夾具上點焊，而一些焊點對外觀和質(zhì)量無特殊要求的焊件，如果用co2焊先在夾具上預(yù)焊，則很方便，且夾具設(shè)計簡單。所以應(yīng)適當(dāng)?shù)剡M行工藝調(diào)整達到簡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構(gòu)龐大、復(fù)雜，各部件總成與車身焊接總成之間既相互關(guān)聯(lián)又相互制約和影響。（五）工藝措施與夾具的關(guān)系汽車焊接夾具是焊接工藝能否順利、正確執(zhí)行的保證，而工藝過程是否合理也影響夾具的設(shè)計和使用效果。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)計人員應(yīng)密切配合，設(shè)計出合理的夾具及工藝。（六）調(diào)試過程中的再設(shè)計對于大型焊接夾具，因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試時會出現(xiàn)許多設(shè)計、制造上的問題，以及焊接散

16、件超差等現(xiàn)象。這就要求設(shè)計者根據(jù)實際情況予以指導(dǎo)修正。調(diào)試是一項很復(fù)雜的技術(shù)工作，而小批量調(diào)試和大批量生產(chǎn)又會出現(xiàn)許多不同的問題，因此設(shè)計者應(yīng)隨時了解情況，不斷地予以修正，在調(diào)試過程中再設(shè)計。夾具調(diào)試還有另一項重要工作，即驗證焊接散件是否合格，但調(diào)試時應(yīng)避免因散件質(zhì)量問題而認為夾具不合格的錯誤。當(dāng)然散件有些是屬于合理的回彈變形，有些誤差也可通過夾具修正成合格品。因此夾具設(shè)計者應(yīng)充分了解沖壓件的工藝特性，通過合理的夾具設(shè)計，放寬沖壓件的合格品范圍。六、發(fā)展趨勢1為提高汽車產(chǎn)量，適應(yīng)流水線生產(chǎn)，應(yīng)細化工藝，使用高效率夾具，提高生產(chǎn)效率。2為適應(yīng)系列車型需要，應(yīng)發(fā)展快速可調(diào)的混型夾具。3提高夾具機具

17、一體化程度。4采用新的設(shè)計方法，如坐標法、模塊化設(shè)計法、計算機輔助設(shè)計等。5提高夾具通用化、系列化、標準化水平。七、典型機構(gòu) 1、pin clamp主要使用在主線、往復(fù)線以及底板線等的主定位。壓緊機構(gòu)定位銷氣缸2、標準夾緊單元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、四連桿式標準夾緊單元21 此種結(jié)構(gòu)由于增加另外鉸鏈（四連桿機構(gòu)），使壓緊機構(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)計中要注意1處鉸鏈兩個孔的孔距，控制好打開角度，2處一定要有限位。 3、雙壓塊式 4、定位銷式1在壓緊塊上開一個躲開孔，躲開定位銷。注意旋轉(zhuǎn)點1的選擇，壓緊塊不要與定位銷干涉。 5、活動鉸鏈式21此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是能夠加大壓桿的大開角度。而且壓桿的運動軌跡是先向上垂直抬起一定的距離后在延弧線擺動。設(shè)計時應(yīng)注意在1處一定要有限位塊，在2處安裝氣缸固定支