汽車車身焊接夾具的精度評(píng)估探究

1、焊接夾具具尺寸精精度評(píng)估估探究車身制造造精度是是汽車整車車質(zhì)量中中非常關(guān)關(guān)鍵的質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)，它直直接影響響到整車車的密封封性、舒適性性、美觀性性等，目前前車身尺尺寸控制制精度已已經(jīng)成為為汽車制制造業(yè)研研究的焦焦點(diǎn)豐田田汽車在進(jìn)進(jìn)行的“一毫米米工程(車車身的測(cè)測(cè)量點(diǎn)的的誤差在在0.55mm)”，已經(jīng)經(jīng)做到車車身三坐坐標(biāo)測(cè)量量，測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)誤差在在0.55mm內(nèi)內(nèi)的占車身測(cè)測(cè)量點(diǎn)比比例的778%左左右，測(cè)測(cè)量點(diǎn)誤誤差在1mmm內(nèi)占車身測(cè)測(cè)量點(diǎn)比比例的997%以以上。國國內(nèi)汽車車業(yè)追趕趕世界品品牌汽車車品質(zhì)同同時(shí)越來來越關(guān)注注汽車車車身的制制造精度度了，而一個(gè)個(gè)車身零零件在33005000 個(gè)，這么多多

2、的沖壓壓件需要要在焊接接夾具上上進(jìn)行裝裝配后焊焊接，焊焊接后的的車身尺尺寸偏差差無疑和和焊接夾夾具的精精度有重重要的作作用。在在進(jìn)行車車身的新新產(chǎn)品開開發(fā)過程程，焊接接夾具在在投入使使用前需需要對(duì)其其進(jìn)行精精度的評(píng)評(píng)估，本本文旨在在探究焊焊接夾具具的評(píng)估估方法，為提高高焊接夾夾具在車車身尺寸寸控制的的作用提提供有效效保證。汽車廠把把焊接夾夾具外委委給夾具具制造公公司時(shí)要要有制造造驗(yàn)收的的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)汽汽車廠的的各自對(duì)對(duì)焊接夾夾具的結(jié)結(jié)構(gòu)性，標(biāo)準(zhǔn)性性有各自自的要求求外，一一般都會(huì)會(huì)有焊接接夾具本本身的尺尺寸精度度的通用用要求，普遍的的焊接夾夾具的評(píng)評(píng)估是，汽車廠廠或焊接接夾具制制造公司司對(duì)焊接接夾

3、具進(jìn)進(jìn)行檢測(cè)測(cè)評(píng)估，檢測(cè)的的方法主主要三坐坐標(biāo)測(cè)量量機(jī)（CCMM,Coorrdinnateed MMeassureemennt MMachhinee）和其其他輔助助設(shè)備檢檢測(cè)焊接接夾具，而后對(duì)對(duì)焊接夾夾具的精精度進(jìn)行行評(píng)估，判斷焊焊接夾具具是否合合格，是是否能夠夠滿足使使用要求求，是否否能夠滿滿足車身身的精度度的要求求。這種檢檢測(cè)評(píng)估估可分為為兩種方方式。一一種是靜靜態(tài)檢測(cè)測(cè)評(píng)估，另一種種是動(dòng)態(tài)態(tài)檢測(cè)評(píng)評(píng)估。一、焊接接夾具尺尺寸精度度的靜態(tài)態(tài)評(píng)估方方法焊接夾具具尺寸精度度的靜態(tài)態(tài)檢測(cè)評(píng)評(píng)估方法法使用的的比較常常見，幾幾乎所有有的夾具具制造公公司或汽汽車車身身廠都采采用這種種方式，就是使使用CM

4、MM把焊焊接夾具具的定位位銷，定定位支撐撐塊的空空間位置置進(jìn)行測(cè)測(cè)量，夾夾具圖見見圖1,焊接夾夾具尺寸寸精度的的測(cè)量報(bào)報(bào)告見圖圖2,測(cè)測(cè)量的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為下下表，表1列出出了夾具具關(guān)鍵機(jī)機(jī)構(gòu)空間間尺寸的的相關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)夾具結(jié)構(gòu)構(gòu)名稱空間尺寸寸標(biāo)準(zhǔn)備注1定位支撐撐塊0.11通常一個(gè)個(gè)坐標(biāo)值值2定位銷0.11通常兩個(gè)個(gè)坐標(biāo)值值圖1圖22圖1為夾夾具結(jié)構(gòu)構(gòu)介紹圖2為夾夾具的CCMM檢檢測(cè)報(bào)告告二、焊接接夾具尺尺寸精度度的動(dòng)態(tài)態(tài)評(píng)估方方法焊接夾具具尺寸精精度靜態(tài)態(tài)評(píng)估能能夠?qū)Χǘㄎ涣慵闹黧w體結(jié)構(gòu)的的定位銷銷和連接接支撐塊塊進(jìn)行有有效的空空間尺寸寸精度進(jìn)進(jìn)行測(cè)量量評(píng)估，但夾具具使用的的耐久性性和定位位的可

5、靠靠性缺乏乏有效的的評(píng)估了了。夾具具是制造造工裝，通常需需要連續(xù)續(xù)生產(chǎn)使使用，而而且一個(gè)個(gè)車型通通常達(dá)到到15002550套夾夾具，不不可能向向檢具一一樣進(jìn)行行有周期期性的使使用CMMM進(jìn)行行周期性性的標(biāo)定定；另焊焊接夾具具在進(jìn)行行零件裝裝配時(shí)收收到零件件回彈和和尺寸公公差的影影響，對(duì)對(duì)焊接零零件有應(yīng)應(yīng)力，這這些應(yīng)力力在裝配配沖壓零零件時(shí)才才能體現(xiàn)現(xiàn)，所以以焊接夾夾具尺寸寸精度靜靜態(tài)評(píng)估估不能完完全客觀觀的評(píng)估估出真實(shí)實(shí)結(jié)果。這就需需要引入入焊接夾夾具尺寸寸精度的的動(dòng)態(tài)檢檢測(cè)評(píng)估估方法。焊接夾具具尺寸精精度的動(dòng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)測(cè)評(píng)估又又可分為為尺寸精精度耐久久性評(píng)估估和尺寸寸精度可可靠性評(píng)評(píng)估。1、尺

6、寸寸精度耐耐久性評(píng)評(píng)估耐久性評(píng)評(píng)估時(shí)主主要對(duì)焊焊接夾具具的制造造精度做做檢測(cè)的的，我們們知道如如果銷孔孔和銷座座的加工工尺寸精精度滿足足不了標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，即即使定位位銷牢牢牢的擰緊緊在連接接塊上，定位銷銷在零件件反復(fù)沖沖擊情況況下會(huì)發(fā)發(fā)生松動(dòng)動(dòng)，如果果定位銷銷在銷座座上松動(dòng)動(dòng)，定位位銷定位位零件的的精度將將發(fā)生尺尺寸的偏偏差，并并且出現(xiàn)現(xiàn)反復(fù)擰擰緊反復(fù)復(fù)松動(dòng)的的情況。如果長長時(shí)間松松動(dòng)會(huì)造造成銷座座孔磨損損，夾具具無法繼繼續(xù)滿足足使用要要求。在焊接夾夾具中，角座通通常右LL、H、U形兩兩種，如如圖所示示，角座座在夾具具中起到到將夾具具基準(zhǔn)面面和規(guī)制制板連接接到一起起的作用用，它們們之間相相互的位位置

7、也是是靠定位位圓柱銷銷來保證證的，角角座加工工中銷孔孔的位置置精度為為0.001mmm。規(guī)制板板在焊接接夾具中中用來確確定定為為支撐塊塊的位置置，并將將角座和和連接塊塊連接在在一起，規(guī)制板板上并安安裝夾爪爪和氣缸缸，給夾夾緊力起起到一個(gè)個(gè)支撐點(diǎn)點(diǎn)的作用用。根據(jù)據(jù)工件的的形狀和和加工需需要不同同，規(guī)制制板的形形狀也不不同。但但與角座座和連接接塊的相相互的位位置也是是靠定位位圓柱銷銷來保證證的，從從圖4可可以看到到銷孔的的相對(duì)加加工精度度為0.001mmm。定位位銷座如如圖6所所示，它它主要的的作用是是將定位位銷固定定在夾具具中正確確的位置置，在圖圖6中可可以看到到定位銷銷座是通通過兩個(gè)個(gè)定位圓圓

8、柱銷和和一個(gè)連連接螺栓栓與連接接塊裝配配在一起起的，因因此定位位座與連連接塊的的加工精精度一樣樣，也是是0.001mmm。以上上所有的的夾具結(jié)結(jié)構(gòu)部分分的加工工精度達(dá)達(dá)不到，即使擰擰緊螺栓栓能夠固固定結(jié)構(gòu)構(gòu)件，使使用頻次次高了就就會(huì)造成成定位支支撐塊和和定位銷銷發(fā)生松松動(dòng)，造造成定位位沖壓件件尺寸造造成偏差差，無法法滿足使使用要求求。圖3 圖4 圖圖5 圖66 另焊接夾夾具的定定位銷和和定位支支撐塊的的硬度一一般的要要求為HHRC440550，這這也是對(duì)對(duì)焊接夾夾具耐久久性要求求的，表2列出出了夾具具定位機(jī)機(jī)構(gòu)的零零件制造造的相關(guān)關(guān)公差名稱定位孔與與定位孔孔定位孔與與基準(zhǔn)邊邊材質(zhì)硬度要求求定位

9、支撐撐塊0.0010.00145#HRC440550定位銷座座0.0010.00145#連接塊0.0010.00145#規(guī)制板0.0010.00145#角座0.0010.00145#基準(zhǔn)面0.0010.00145#進(jìn)行夾具具結(jié)構(gòu)件件的加工工精度測(cè)測(cè)量的方方法很簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，可可以對(duì)夾夾具的結(jié)結(jié)構(gòu)件進(jìn)進(jìn)行拆卸卸后測(cè)量量。 焊焊接夾具具的使用用中的可可靠性是是進(jìn)行焊焊接夾具具尺寸精精度評(píng)估估中最關(guān)關(guān)鍵項(xiàng)目目，這項(xiàng)項(xiàng)通常在在不進(jìn)行行車身尺尺寸深入入研究時(shí)時(shí)均不做做此項(xiàng)的的評(píng)估。2、尺寸寸精度可可靠性評(píng)評(píng)估焊接夾具具靜態(tài)尺尺寸精度度通常都都可以做做到完全全符合要要求，但但進(jìn)行新新品車身身時(shí)為什什么要進(jìn)進(jìn)行夾

10、具具調(diào)試呢呢？除了了由于薄薄板沖壓壓件不能能做到完完全符合合要求，需要進(jìn)進(jìn)行適當(dāng)當(dāng)?shù)膴A具具調(diào)整，“中和”零件的的不合格格而滿足足最終產(chǎn)產(chǎn)品的偏偏差量減減小。另另一個(gè)重重要因素素是焊接接夾具上上的定位位銷在定定位零件件時(shí)通常常受到垂垂直定位位銷方向向的應(yīng)力力，這個(gè)個(gè)力主要要來源于于定位孔孔的偏差差造成，定位銷銷需要克克服定位位孔的偏偏差就受受到如圖圖7所示的的力F，定位銷銷在受到到力F情情況下會(huì)會(huì)發(fā)生空空間位置置的偏差差，這個(gè)個(gè)偏差會(huì)會(huì)使焊接接車身零零件尺寸寸發(fā)生尺尺寸偏差差。同樣定位位支撐塊塊在進(jìn)行行定位時(shí)時(shí)為了保保證焊接接零件定定位貼合合，通常常會(huì)有一一個(gè)夾緊緊力F，見圖88。有時(shí)時(shí)為了克克

11、服零件件的回彈彈力，夾夾緊力FF會(huì)加大大，定位位支撐塊塊受力FF也會(huì)發(fā)發(fā)生空間間位置的的偏差，也會(huì)影影響焊接接車身零零件尺寸寸發(fā)生尺尺寸偏差差。定位位車身零零件兩種種結(jié)構(gòu)是是焊接夾夾具最重重要的尺尺寸，而而這種情情況的偏偏差在夾夾具精度度尺寸的的靜態(tài)評(píng)評(píng)估中是是無法體體現(xiàn)出來來的，這這需要建建立模擬擬動(dòng)態(tài)情情況。圖7 圖8圖7和圖圖8的結(jié)結(jié)構(gòu)發(fā)生生受力偏偏差的情情況一般般情比較小，但焊焊接夾具具為了滿滿足定位位要求，焊接空空間要求求，通常常會(huì)使用用比較復(fù)復(fù)雜的定定位機(jī)構(gòu)構(gòu)，如果果進(jìn)行機(jī)機(jī)構(gòu)選擇擇和加工工尺寸精精度不夠夠會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)較大的的偏差，如定位非非垂直于于夾具基基面狀態(tài)態(tài)的零件件時(shí)，使使用伸

12、縮縮定位機(jī)機(jī)構(gòu)。如如采用直直線導(dǎo)軌軌機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿氣氣缸機(jī)構(gòu)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)動(dòng)夾爪定定位銷等等結(jié)構(gòu)，如圖99，該機(jī)機(jī)構(gòu)在定定位時(shí)通通常受到到切線方方向的力力，會(huì)使使定位機(jī)機(jī)構(gòu)偏移移F是給給定位銷銷一個(gè)切切向力，H是在在這個(gè) 力的作作用下使使定位機(jī)機(jī)構(gòu)偏移移H。圖9 測(cè)量評(píng)估估的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)通常和和沖壓件件的質(zhì)量量狀況定定義的有有所不同同，以下下表格為為參考值值表2列出出了測(cè)量量受力狀狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)件偏差差參考值值結(jié)構(gòu)名稱稱500NN10000N20000N定位銷0.11mm0.115mmm-定位支撐撐塊0.005mmm0.11mm-移動(dòng)滑臺(tái)臺(tái)（最遠(yuǎn)遠(yuǎn)點(diǎn)）-0.11mm受力偏移移量的測(cè)測(cè)量方法法一般可可以制作作輔助工

13、工具的方方法，在在進(jìn)行焊焊接夾具具精度尺尺寸的同同時(shí)進(jìn)行行，一般般可以對(duì)對(duì)靜態(tài)測(cè)測(cè)量后，安裝輔輔助工具具，如在在定位銷銷的定位位板件的的位置使使用彈簧簧稱拉動(dòng)動(dòng)，使定定位銷受受到切線線方向的的標(biāo)準(zhǔn)力，再次次對(duì)定位位銷空間間位置進(jìn)進(jìn)行檢測(cè)測(cè)，就可可以了；移動(dòng)滑滑臺(tái)可以以在離直直線導(dǎo)軌軌最遠(yuǎn)距距離施加加作用力力，在滑滑臺(tái)的反反向施加加拉力，再進(jìn)行行二次測(cè)測(cè)量。 圖100夾具的精精度可靠靠性的研研究通常常還有夾夾具的夾夾緊力的的標(biāo)準(zhǔn)要要求，夾夾緊力要要求主要要是為了了解決薄薄板沖壓壓件回彈彈對(duì)尺寸寸精度的的影響，一般的的夾具的的設(shè)計(jì)公公司一般般都有具具體的要要求，通通常的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是下下表表3列出出了焊接接夾具的的夾緊力力和板件件厚度的的參考值值板件的厚厚度（mmm）0.71.01.52.02.53.03.54.0夾緊力（N）200250300350400500500500非精確值值注：不同同的公司司要求的的數(shù)值會(huì)會(huì)不同夾緊力的的檢測(cè)也也很簡(jiǎn)單單，采用用壓力測(cè)測(cè)試儀對(duì)對(duì)夾爪頭頭夾緊位位置直接接測(cè)量就就可以了了。國內(nèi)汽車車業(yè)要實(shí)實(shí)現(xiàn)車身