汽車焊接夾具的標準化設計及其關鍵技術研究

馬　勛（北京汽車制造廠有限公司黃驊公司,　河北　滄州061100）

汽車焊接夾具的標準化設計及其關鍵技術研究

馬勛
（北京汽車制造廠有限公司黃驊公司,河北滄州061100）

摘要:為了縮短汽車焊接夾具設計周期以適應汽車產品更新速度快的行業特點，建立了夾具的標準化數據庫方便夾具設計人員的選用。首先，對夾具的類似零部件進行標準化歸類，并采用參數化方法建立標準化數據庫；然后，對夾具的工藝設計關鍵技術進行介紹；最后，對常用的運動機構進行理論分析。工程應用表明，基于標準化數據庫的汽車焊接夾具設計對提升產品質量、經濟效益具有顯著效果。

關鍵詞:焊接夾具;標準化;數據庫;工藝設計;運動機構

0　引言

焊接夾具的設計是機械制造過程中的一個重要組成部分，也是生產過程中的關鍵環節。汽車焊接零部件產品具有產品更新快、設計周期短的行業特點，因此建立焊接夾具的標準化設計能夠有效地縮短夾具設計周期。

1　汽車焊接夾具標準化設計研究進展

汽車焊接夾具的設計水平制約了汽車零部件的產品質量，據美國汽車工業的統計表明，七成以上的汽車制造誤差來源于焊接夾具的設計缺陷[1]。邢志、肖國強[2]對汽車焊接夾具設計中的已有研究方法進行了總結概述，并闡述了夾具設計對車身尺寸精度提高的重要性。張莉彥、邵晨等[3]通過相似度計算，對汽車焊接生產線的夾具設備建立了夾具設計庫。

2　汽車焊接夾具標準化設計的關鍵技術

2.1建立汽車焊接夾具類似零部件的標準化數據庫

盡管各類型的汽車焊接夾具間結構、尺寸等類型差異較大，但仍可按照不同的方式進行歸類整理，并對同類型的夾具零部件進行尺寸的參數化分類。通過建立夾具類似零部件的標準化數據庫，方便用戶在夾具設計過程中的選取和調用。使用過程中，先選取所需的夾具類型主參數，再對該類型的夾具尺寸參數進行調整，直至滿足夾具設計中所需的要求。對汽車焊接夾具設計中的常用元器件進行歸類，大致分為：標準元件、常用機構、外購件等。

1）標準件的標準化數據庫建立。例如某型號標準件含有四個參數：長度L，寬度B，厚度T，孔徑D。夾具設計選用該類型標準件時，只需對上述四個參數進行賦值，即可尋找到數據庫中唯一對應上述參數的該類型標準件。如果參數賦值過程中，所需要參數的標準件不存在數據庫中，數據庫會提示出可供選擇參數，從而避免參數賦值過程的隨意性操作；2）常用機構的標準化數據庫建立。常用機構是指汽車焊接夾具設計過程中使用頻率較高、功能較為統一的機構，如頂升機構、翻轉機構等。汽車零部件焊接生產線上，機構的數量大、種類多，但仍可將這一類的常用機構進行歸類整理，建立常用機構的標準化數據庫，從而縮短焊接夾具設計的周期；3）外購件的標準化數據庫建立。常見的外購件包括氣缸、導軌、運動執行機構等，相對于標準件而言，夾具設計中外購件的選取余地不大。對外購件建立標準化數據庫后，只需對關鍵的使用參數進行賦值，在滿足夾具設計要求的情況下，無需關注外購件的細節部分參數。以氣缸為例，在滿足重量、運動軌跡、不干涉的要求下，無需關注于氣缸的內部結構、局部尺寸等次要的參數。基于參數化的汽車焊接夾具標準化數據庫建立后，只需對零部件的可供選擇參數進行賦值，即可對應唯一零部件供設計使用。該標準化數據庫的流程圖如圖1所示。

2.2汽車焊接夾具的工藝設計

汽車焊接夾具工藝設計對汽車焊接部件的質量要求至關重要，尤其是工藝卡片對產出的工藝設計、生產制造、裝配調試具有指導性作用。

汽車焊接夾具工藝設計內容包括生產節拍的設計和設計任務書的制定，生產節拍的計算可按照式（1）計算，

式中，k1為工時利用率；k2為設備利用率。

圖1　標準化數據庫的流程圖

2.3汽車焊接夾具的機構運動分析

機構中一定數量的運動副連接從而能夠產生機構的運動。焊接夾具設計中最常用的運動機構屬于一類四連桿機構，其主要形式分為三類：1）擺動導桿機構，圖2（а）中氣缸的活塞桿推動壓板轉動從而對工件進行夾緊；2）曲柄滑塊機構，圖2（b）中連桿繞支點做曲柄轉動，壓板繞支點轉動，且氣缸導桿做直線運動，于是壓板的運動軌跡為曲線；3）自鎖機構，圖2（c）中機構的鎖緊狀態實現了對工件的夾緊。

圖2　汽車焊接夾具的常用運動機構

3　結論

本文對汽車焊接夾具標準化設計中的關鍵技術進行討論，建立了類似零部件的標準化數據庫，對汽車焊接夾具設計中的常見運動機構進行了原理分析。工程實踐表明，焊機夾具標準化庫的使用能夠有效縮短夾具設計周期，從而滿足汽車零部件制造業產品更新快速的行業特點，顯著提升經濟效益。

參考文獻：

[1]邵晨.基于事例的汽車焊接夾具設計及標準化[D].北京化工大學,2009.

[2]邢志,肖國強.汽車焊接夾具設計的研究與進展[J].科技創新與應用,2014(13):46.

[3]張莉彥,邵晨,李永剛.基于事例的汽車焊接夾具快速設計及標準化[J].汽車制造技術,2009(10):54-57.