汽車車身焊裝夾具定位銷設計和使用維護管理

文/葉立淵，梁家春，劉自龍·奇瑞汽車股份有限公司

汽車車身焊裝夾具定位銷設計和使用維護管理

文/葉立淵，梁家春，劉自龍·奇瑞汽車股份有限公司

夾具定位銷是焊裝夾具上最常見也是最關鍵的定位零件，其定位準確度對車身焊接尺寸起到至關重要的作用，定位銷設計不合理和使用維護管理不規范，導致定位失效進而造成焊接尺寸有偏差的現象時有發生，嚴重時甚至造成車身報廢。因此，我們必須從定位銷的設計規范和日常規范使用、維護管理等方面進行控制。

夾具定位銷的設計規范

材質和精度要求

⑴采用20Cr鋼滲碳處理（滲碳深度0.8～1.2mm），表面熱處理后硬度值在58～62HRC之間，表面粗糙度Ra為1.6μm。

⑵定位銷的組立位置精度控制在±0.1mm以內，主輔定位銷的間距組立精度控制在±0.1mm以內。

⑶定位銷的直徑為φ-0.2mm，定位銷的直徑加工精度為-0.05～+0.00mm，與安裝連接板的配合公差為H7/g6。

圖1 相關經驗數值

⑷新品夾具驗收的必要條件：三坐標精度標定合格。

設計經驗

從夾具結構的復雜程度、制造成本、后期使用維護的便捷性、定位機構的穩定性、安全性等多角度綜合考慮：

⑴定位銷穿出定位沖壓件5～7mm，螺母定位銷穿出定位螺母的2/3有效長度（圖1），定位銷直徑為沖壓件孔的直徑，直徑為φ-0.2mm。

⑵定位銷與連接板的固定方式采用螺母鎖緊機構（帶平墊和彈簧墊），由于頂絲固定方式存在較多弊端，盡量不采用頂絲固定機構（圖2），據統計使用3年以上的夾具，頂絲機構發生失效的概率高達30%以上；使用5年以上的夾具，發生失效的概率在70%以上，夾具設計中要避免此種緊固方式，針對現有頂絲固定方式也應有計劃改造。

圖2 定位銷鎖緊方式選擇

⑶定位銷連接座用20mm寬的鋼板，采用兩銷兩螺釘的結構，定位銷座的連接方式（圖3）有助于定位銷定位方向的受力強度，保證零件的重復定位精度。

⑷螺母孔的定位銷直徑統一按表1中的尺寸進行設計、制造，定位銷的設計從標準件庫中選取。螺母定位銷尺寸標準見表1。

⑸工序之間定位基準和定位方式要保持一致，綜合考慮焊接的先后順序及夾爪夾緊力的影響，避免定位銷徑向受力，最佳定位方式是一個圓銷和一個菱形銷定位（定位孔盡可能是圓孔，避免使用橢圓孔、方孔，螺母孔進行定位）。

⑹要考慮到氣路的工作順序為定位銷先定位而后夾緊塊壓緊，夾具打開順序滿足先打開定位銷和翻轉銷后再打開壓緊塊，避免發生拉件。

⑺盡量避免使用伸縮銷、翻轉銷（必須使用翻轉銷時，要確保定位銷到回轉點的距離達到300mm以上，使用50mm以上的限位塊，確保結構強度）。

⑻避免使用一個定位銷或者不使用定位銷，造成定位結構不穩定。

⑼避免同一定位銷定位兩個或兩個以上直徑相同的孔（容易造成定位銷徑向受力磨損、斷裂，焊接空錯位，焊接件不易取出）。

表1 螺母定位銷尺寸標準

定位銷日常使用維護管理

在汽車制造業，定位銷位置的偏移和磨損程度直接影響到車身焊接質量及其穩定性，為了有效地監控其工作狀態，需要借助于精密設備檢測和完善的流程制度進行全面控制。

精密設備檢測方面

通過使用專業精密測量設備（光筆坐標測量儀），按照一定的檢測周期對焊接夾具的定位機構（定位銷、定位孔、定位面、關鍵點）進行精密檢測，并且按照一定的產量使用雙懸臂測量機對焊接白車身進行抽樣檢測，利用數據比對分析的方法，識別定位銷空間位置是否出現偏移超差，為專業維護提供準確的數據支撐。精密設備對不同對象的檢測見表2。

完善夾具流程制度方面

夾具流程控制主要是從日常使用維護管理、預防性維護管理、培訓和檢查、考核和激勵這4個方面，按照PDCA原則開展相關工作。完善夾具流程制度的相關內容見表3。

表2 精密設備對不同對象的檢測

表3 完善夾具流程制度的相關工作內容

結束語

汽車焊裝夾具必須保證制件定位準確可靠，才能保證焊接裝配車身質量精度，提高整車質量與安全；焊裝夾具的定位優先選擇孔定位+型面定位，其次是定位板+型面定位。

通過從夾具設計之初規避相應問題，以及后期夾具使用維護方面的持續改進，因定位銷原因導致的停線比重逐年下降，由最初的8%降至目前的不足2%，同時我們重點車型的車身符合率也平均提高了8%以上。