汽車車身夾具開發要點解讀

劉春光

摘 要：本文對汽車車身的結構特點進行了分析，并在此基礎上闡述了汽車車身焊裝夾具的設計原則以及開發要點，然后對車身夾具開發評審要點進行了解讀。

關鍵詞：汽車；車身夾具；開發要點

隨著我國汽車產業的不斷發展，消費者對于汽車的要求也在不斷的提升，在追求汽車性能的同時對其外在的美觀程度也有很高的期望。這就需要對車身的尺寸進行嚴格的控制，車身尺寸的不合格，直接導致該汽車的一些功能部件無法正常安裝，并且會對該汽車外形的美觀程度造成影響，這也就要求汽車企業在生產的過程中，對車身的零件尺寸進行合理的控制，也就對汽車車身的夾具設計開發提出了更高的要求。

1 汽車車身的結構特點

現階段汽車車身所用的鋼板多是薄板件，而在焊接夾具的設計角度來進行分析，汽車車身結構有著下述幾個特點：

（1）結構形狀復雜

汽車的車身多是運用薄板沖壓件焊接制成的一個空間殼體，為了確保滿足汽車殼體自身的剛度、美觀程度及空氣動力學要求，需要汽車的零件表面設計為三維空間曲面，這也就導致了汽車車身零件具有著結構形狀復雜的特點。

（2）剛性低，容易發生變形

成型之后的薄板沖壓件雖然有一定的剛度，但與傳統機加件相比，多數沖壓件容易出現變形等狀況，只有在將其焊接成一個完整的車身殼體之后，才能夠具備較強的耐沖擊性。

（3）利用空間三維坐標來進行尺寸的標注

在進行車身的沖壓焊接過程中，需要借助于空間三維坐標來進行汽車尺寸的標定。在這一過程中，為了能夠表示覆蓋件在汽車上的位置以及相關尺寸的標準，就需要每隔200mm或者400mm就進行坐標網線的劃分。

2 汽車車身夾具的開發要點

（1）進行合理的制造工藝拆解

將兩種或者兩種以上的沖壓件進行焊接之后所得到的部件即是總成件。那么在車身形成的過程中就需要對各部位總成零件進行合理的工藝拆解，并在此基礎上來進行總成焊接夾具的開發，這樣才能保證對汽車車身尺寸的有效控制，并可進一步提升生產效率。

（2）對裝焊夾具的自動化程度進行確定

在進行汽車車身零件焊接生產過程中，其夾具工作時間通常取決于該夾具的自動化程度，但是自動化程度的提升又會提高夾具的制造成本，這也就要求在夾具開發過程中需要對制作成本以及經濟效益這兩方面矛盾進行平衡。

（3）夾具與車身的設計基準保持一致

在夾具上所有部件的位置必須根據零件設計基準來進行確定，通常首先確定作業的高度，即零件在夾具固定位置的高度，這直接決定于夾具底板和支座的高度。然后再著手裝焊夾具整體的設計，根據基準位置和焊點位置對夾具單元進行合理布置，并對各部位支撐與夾緊結構進行初步設計，審核確定后進行各個單元設計草圖的繪制。

（4）進行夾緊機構的正確設計

沖壓件在夾具上正確定位之后，為了確保在車身焊接的過程中，減少在焊接操作時發生的變形以及克服工件自身所有的彈性形變，就需要運用一定夾緊機構使得該工件與定位面、支撐面以及工件之間緊密貼合。具體設計過程中，對于1.0～2.5mm這一范圍中的沖壓件，應當將夾緊機構的夾緊力控制在2500～3000N這一范圍之內。為了盡可能減少裝卸工件的輔助時間，需要該夾緊裝置采用高效快速類型元件以及多點聯動機構來進行工作。

3 車身夾具開發評審要點

（1）工藝拆分要合理

在進行車輛設計開發過程中，每個車型都有一定的市場預期，并需要在此基礎上來制定生產綱領，而在該企業中所有的工位節拍也都需要充分滿足于該生產綱領。因此在夾具開發過程中，需要根據該企業生產線的自動化程度來進行工藝拆分，并且盡可能達到節拍平衡這一目的。如果每一個分零件都能夠充分滿足生產線的需求，就需要將其拆分為若干個工序來進行生產，但是在進行工藝拆分過程之中除了確保其工序節拍的平衡之外，還需要考慮到其對于零件關鍵尺寸的控制是否有利。如圖1所示：

對工藝拆分方案進行改進時，其具體改進方式如下：OP10焊接1左前側圍內板支架、2左側圍中間內板支架、3左中柱內板加強件組件、4左前上部加強支架；OP20焊接5左前輔助控制支架組件、6左后輔助控制支架組件。OP10將主體結構焊好，OP20焊接安裝關鍵零件。這樣的拆分方案保證了上下序基準都與零件的主基準保持一致，減少了基準轉換造成的尺寸偏差。

（2）需要確保夾具基準的穩定性

進行夾具工具開發好壞的評審時，首先需要觀看其基準的結構選擇是否合理。而在實際的汽車生產過程中，有時候雖然是按照設計開發標準來進行基準的選擇，但實際應用效果卻不理想，其原因可能是因為該夾具的基準結構設計不合理，并缺乏穩定性。

對其進行改進時，需要將主體零件翻轉90°后放置，并將原本的伸縮式定位銷改為固定性定位，這樣就可以使得改進后的總成零件尺寸狀態得到較大程度的提升。

（3）適當采取過定位

定位過程中多采用六點原則，也就是對空間的六個自由度進行限制，即坐標系X、Y、Z的三個移動和三個轉動。進行零件定位主要是為了確保各部件在總成零件中的相對位置穩定。

如圖2所示某車型的尾端板總成夾具，原夾具設計小支架以定位銷定X、Y方向，Z向靠夾緊翻邊面。小支架與大件焊接處以自由狀態，以大件作為基準。這種設計方案理論上講，自由度是全部限制住的。由于小支架與大件焊接時是自由狀態，雖有定位銷定位，焊接后還是跟著匹配狀態走，后保安裝孔位置度始終不穩定。

夾具改進方案：在零件邊緣增加可調整的限位塊，用來約束小支架Y方向，來避免在焊接過程之中因為單件匹配狀態不好而造成的零件尺寸波動，并保證整車安裝狀態穩定。

4 結束語

汽車車身作為汽車中的重要組成部分，其制造質量往往能夠直接決定該汽車的整體使用質量。這也就要求在進行汽車車身焊接過程中，正確理解焊接夾具的開發要點，并進一步提高夾具設計水平，規范焊接夾具開發過程的審核，這也是汽車制造企業能夠進一步提升自身核心競爭能力的一個主要手段。

參考文獻

[1] 李國林； 姜春曉等.汽車車身焊裝夾具的結構優化及設計規則提取的研究[J].焊接技術，2014（6）