汽車焊接夾具的結構設計研究

萬文

（江鈴奧威汽車零部件有限公司 江西南昌 330000）

汽車焊接夾具的結構設計研究

萬文

（江鈴奧威汽車零部件有限公司 江西南昌 330000）

汽車作為一種便捷的交通工具在人們日常出行中得到了普遍的應用，給人們生活工作帶來了巨大的便利。隨著人們生活質量的逐漸提高，汽車使用數量逐漸增多，汽車焊接工藝不斷改進更新。焊接夾具作為汽車生產重要構件，是汽車整體設計中的重要環節。本文重點探討了汽車焊接夾具的工藝特點，汽車焊接夾具的結構設計，旨在提高汽車焊接夾具設計水平。

汽車；焊接夾具；工藝特點；結構設計

前言

最近幾年，汽車行業發展迅速，汽車焊接夾具結構設計與制造工藝取得了較大的進步，但與國際先進汽車焊接設計工藝相比，我國汽車焊接夾具設計與生產仍處于較低水平，實際焊接設計過程中還存在較多問題，嚴重制約了我國汽車行業的進一步發展。為了縮短與國際水平間的差距，實現與國際的接軌，加大對汽車焊接夾具結構設計研究非常必要。

1 汽車焊接夾具工藝特點

1.1 焊接材料與焊接結構

材料本身性能好壞不僅對汽車焊接質量有著直接巨大的影響，而且對焊接工藝也會產生一定影響。不同材料對汽車焊接工藝有著不同的要求，而同一焊接工藝對不同材料也可以產生不同的焊接效果。所以，對汽車焊接材料進行合理選擇非常關鍵。在進行汽車焊接夾具設計過程中，設計人員和焊接人員需要在充分考慮汽車焊接夾具設計要求、焊接工藝以及汽車焊接質量基礎上，選擇適合的、經久耐用的、性價比高的材料，以保證汽車焊接夾具質量[1]。目前，我國汽車焊接夾具生產所選用的材料主要以鍍鋅鋼板和低碳鋼為主，相對其他材料而言這兩種材料具有較好的焊接性能，可以較好的滿足汽車焊接夾具生產要求。但由于材料本身較薄，在焊接時極易發生破壞、變形，導致焊接質量不能得到較好保證。

汽車焊接夾具的結構設計，需要在全面考慮各影響因素基礎上，結合實際設計出多套設計方案，通過比較分析從中選出最優化方案，保證設計出的汽車焊接夾具適用廣泛、質量可靠。

1.2 焊接方法與過程

從國內范圍來看，目前我國汽車制造業所用焊接方法主要是電阻焊法和二氧化碳氣體保護焊。電阻焊法對汽車焊接夾具要求較高，采用這種焊接方法所得到的焊接夾具的結構與質量較之一般焊接方法都要高。而以二氧化碳為主的氣體保護焊接方法雖然用途廣泛，但由于標準較低、要求不高，因而一般情況下其焊接質量也不是很高[2]。汽車生產線是指利用汽車焊接夾具將各種部件組裝起來構成組件，再將組件連接起來構成一個有機整體，如圖1，是基于案例的汽車焊接夾具設計流程。在這一系列過程中，每一個組件既相互獨立，又相互對應，焊接質量決定了部件質量，部件質量決定了組件質量，而組件焊接質量好壞直接決定了汽車生產質量，所以汽車焊接方法與過程非常關鍵。

圖1 汽車焊接夾具設計流程圖

2 汽車焊接夾具的結構設計

2.1 焊接夾具總體設計方案

制定一套總體設計方案是汽車焊接夾具實施焊接的首要工作。根據歷史經驗總結，為設計出一套可行可操作的、科學合理的汽車焊接夾具總體設計方案，汽車制造商：①需要對生產目標進行明確，要深刻意識到汽車焊接夾具對整個汽車生產線的重要性，從自身生產條件與生產能力實際出發，充分考慮汽車焊接夾具生產過程中的各種影響因素，對主要影響因素進行重點控制，為汽車焊接夾具設計提供有利條件[3]。②結合生產實際對汽車焊接夾具與汽車生產環境進行仔細檢查，依據現場流水線布設方式與生產流程，借鑒國外先進汽車生產技術與汽車焊接夾具焊接工藝，制定一套汽車焊接夾具總體設計方案，對汽車焊接方法、焊接材料進行精心選擇，對焊接過程與焊接結構進行合理設計，使之符合本制造商汽車生產要求，為汽車焊接夾具的規范、標準生產提供科學指導與依據。

2.2 汽車焊接夾具結構設計步驟

在確定汽車焊接夾具總體設計方案基礎上，即可開展汽車焊接夾具的結構設計與生產，在生產前首先對汽車焊接夾具進行定位，對夾緊方式進行明確。汽車制造商要組織焊接人員對產品生產特性、焊接設備規格與型號、焊接工具使用說明、焊件的生產特性等相關內容進行深入學習，了解產品、焊件特性與焊接設備工具的規格類型。在對這些內容有所全面了解基礎上，確定焊接夾具的具體位置（如圖2）與夾緊方式，以及焊接過程中的關鍵定位點[4]。對確定的焊接夾具位置與夾緊方式進行試驗，檢測夾具位置是否合理，是否符合生產實際要求，夾緊方式是否恰當。

圖2 汽車焊接夾具定位

輔助裝置定位。當焊接夾具位置與夾緊方式確定以后，開始對輔助裝置進行定位。依據事先確定好的汽車焊接夾具主體結構，結合產品生產特性與生產線，對汽車生產線的復雜性與生產流程進行充分考慮，分析汽車焊接夾具等產品的使用性能，分析并估算汽車生產過程中所產生的人力、物力損耗，計算汽車焊接夾具生產所需資金，根據分析與估算結果確定輔助裝置位置。

選擇設計方法。傳統的汽車焊接夾具結構設計與生產方式在實際應用中涉及范圍廣，加之汽車焊接夾具結構本身復雜，導致我國現行汽車焊接夾具生產方式的復雜性仍較大，在一定程度上降低汽車生產效率。為了彌補傳統設計方法不足，提高汽車焊接夾具結構設計質量與汽車生產效率，需要選擇一個適合的、高效的設計方法。我國相關部門經過長期的實踐探索與改革，研究出了兩種較為有效的設計方法，即模塊化設計方法與坐標法。采用模塊化設計法與坐標法對汽車焊接夾具進行生產可以在一定程度上簡化生產流程，優化焊接夾具結構設計，提高汽車焊接夾具生產效率，在國內汽車制造業得到了廣泛的應用。

選擇標準化原件。大量生產實踐證明，使用標準化原件對汽車焊接夾具的結構設計與生產具有十分重要的作用和影響，可以有效提高汽車焊接夾具結構設計的合理性與標準性，提高焊接夾具生產的標準化[5]。因而在進行生產前，必須要對原件進行精心選擇，選擇符合本汽車焊接夾具結構設計與生產要求的、標準化的原件，選擇性能良好的、出廠配套資料（包括產品合格證書、檢驗證書、規格說明等）齊全的原件。將選擇好的標準化原件應用到汽車焊接夾具生產之中，用以提高汽車焊接夾具的使用壽命與焊接精確性，提高焊接夾具生產效率。

2.3 汽車焊接夾具的調試設計

正常情況下，汽車焊接夾具結構設計完成后，并不能直接投入生產，還必須對焊接夾具進行調試和再設計。通過調試可以及時發現汽車焊接夾具結構設計存在的不合理之處，從而將其及時消除，保證汽車焊接夾具結構設計合理性與實用性。汽車生產商的設計人員與焊接人員必須要高度重視起汽車焊接夾具的調試與再設計，采用科學有效的方法對汽車焊接夾具進行調試，依據調試結果對汽車焊接夾具進行再設計，修改原有結構設計的不正確、不恰當地方，尤其是大型焊接夾具。大型焊接夾具結構尤為復雜，在設計和生產中很容易出現問題，需要調試人員予以重點調試，盡可能保證大型焊接夾具結構設計的合理性。

3 總結

綜上所述，與國外發達國家相比，我國汽車制造業整體發展水平仍處于落后狀態，盡管近兩年汽車焊接夾具結構設計取得了較大的進步與科研成果，汽車焊接夾具質量有了一定提高，但還需要繼續不斷的努力?？傊岣咂嚭附訆A具結構設計科學性，提升汽車焊接夾具生產質量，加大技術創新與科研力度，對提高我國汽車生產水平，推動我國汽車制造業快速發展具有重要影響。

[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]姜陽.汽車前門焊裝夾具設計與焊接熱變形分析[D].東華大學，2015.

[3]禹化寶.基于案例汽車焊裝夾具智能設計系統的研究與開發[D].煙臺大學，2014.

[4]胡茶根，殷國富，曾定洲，李堂明.汽車車身焊接夾具方案設計知識可拓重用模型[J].四川大學學報（工程科學版），2014，05：195～200.

[5]楊牧野，巴偉.汽車焊接夾具的特點和焊接夾具一般設計標準[J].中國科技投資，2013，14：110+109.

TG43

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1004-7344（2016）24-0237-02

2016-8-8