汽車生產焊裝工藝特點與焊裝夾具標準化的應用研究

陳志忠

（北汽（廣州）汽車有限公司 510000）

摘 要： 夾具在汽車焊裝線上占有相當大的比例，它的設計制造精度和進度直接影響汽車的制造精度和生產周期，焊裝質量更直接地影響整車的裝配精度，而這只能靠高精度的焊裝夾具來保證。本文簡要論述了汽車生產中焊裝工藝特點以及焊裝夾具標準化的應用研究。

關鍵詞： 汽車；焊裝；工藝特點；焊裝夾具；標準化

一、焊裝工藝及夾具

在汽車生產焊接過程中，合理的夾具結構，有利于合理安排流水線生產，便于平衡工位時間，降低非生產用時。對具有多種車型的企業，如能科學地考慮共用或混合型夾具，還有利于建造混合型流水線，提高生產效率。汽車焊裝夾具是對車身沖壓零件進行裝配焊接的專用工藝裝置，是汽車制造過程中直接影響產量、質量的關鍵設備。合理的設計焊裝工藝流程以及焊裝夾具是保證焊接質量、提高勞動生產率、減輕工人勞動強度、降低車身制造成本的根本途徑。

汽車焊裝夾具多用于焊接薄板，對于薄板沖壓件，夾緊力作用點要作用在支承點上，只有對剛性很好的工件才允許作用在幾個支承點所組成的平面內，以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準。夾緊力主要用于保持工件裝配的相對位置，克服工件的彈性變形，使其與定位支承或導電電極貼合，對于1.2mm厚度以下的鋼板，貼合間隙不大于0.8mm，每個夾緊點的夾緊力一般在300-750N范圍內；對于1.5-2.5mm之間的沖壓件，貼合間隙不大于1.5mm，每個夾緊點的夾緊力在500-3000N范圍內。因裝夾是在焊裝夾具上完成的，所以夾具在整個焊接流程中起著重要作用。

二、汽車焊裝工藝具有以下特點

汽車焊裝工藝具有以下特點：

1、夾具精度要求高

與其他夾具相比，定位單元型面復雜，設計制造難度大。另外由于汽車零件尺寸大，定位單元無法做成整體結構。一般采用獨立的定位板，安裝在整體底板上。在夾具使用過程中如果發生偏移 、磨損等現象，將導致零部件扭曲變形，出現定位偏差，引起焊接間隙的變動，最終導致裝配尺寸誤差和構件受力狀態的惡化，直接影響到白車身的質量。焊裝夾具的功能是為了實現車身零件的正確匹配，工程上通常從裝配精度、縮短制造周期和可調整性等方面來評價汽車焊裝夾具設計的好壞。

2、焊裝夾具體積龐大，結構復雜

為了便于制造、裝配、檢測和維修，必須對夾具結構進行分解，否則無法進行測量。例如：普通的車身總裝夾具一般有3個裝配基準：底板、左側圍和右側圍，在它們的平面上都加工有基準槽和坐標線，定位夾緊組合單元按各自的基準槽進行裝配、檢測，最后將3大部分組合起來，成為一套完整的夾具。

3、焊接夾緊點較多

汽車的生產焊裝通常在多個個工件間進行，車身沖壓件裝配后，多使用電阻焊接。為減少裝卸工人的輔助時間，夾緊應采用高效快速裝置和多點聯動機構。作用點要作用在支承點上，只有對剛性很好的工件才允許作用在幾個支承點所組成的平面內，以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準。夾緊方向要保證夾緊力主要用于保持工件裝配的相對位置，克服工件的彈性變形，使其與定位支承或導電電極貼合。夾緊器按照夾緊方向有平面、垂直、45度夾緊器。

三、焊裝夾具標準化

汽車焊接夾具是保證焊接精度的重要因素，其標準化對于汽車生產具有重要意義，實現夾具標準化主要體現在以下幾項中：

（1）焊接夾具的定位基準與產品設計基準和裝配基準應重合 這樣可以消除由于基準不同而產生的尺寸誤差，達到簡化裝配協調關系，提高焊接夾具的裝配精度。焊接夾具通常是先按理論尺寸進行設計和制造，在生產過程中再根據實際需要的變形量對夾具進行調整。為控制車身焊接變形，焊接夾具定位件結構應考慮方便調整車身焊接變形和焊接后收縮量的變化。

（2）夾具制造精度應達到設計要求 由于車身焊接夾具制造上的原因，再加上零件尺寸誤差的因素，在車身試生產前一般都要經過夾具的調試，檢驗夾具能否保證焊接精度，對夾具與零件的協調性以及對零件之間匹配質量進行考核。在夾具的調試過程中，凡是發現影響到車身的后續焊接、整車裝配、整車外觀質量，應分析是否會影響車身匹配誤差。

（3）車身匹配的相關零件尺寸應保證 特別是一些車身匹配重要零件的裝配孔、裝配面和工藝孔的尺寸必須嚴格控制。值得注意的是，車身匹配的相關零件接一般不允許有較大的強制變形。焊裝夾具精度標準由設計單位制定，其中規定了底板基準槽和坐線的形態和精度要求；定位銷和其他定位支承件的尺寸和形位公差要求，承制單位按要求進行檢測、判斷并進行調整，合格后就固定定位銷。隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達0.01mm±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm， 平行度高達0.01mm/500mm。

（4）夾具元件模塊化是實現焊接夾具組合化的基礎。可以利用模塊化方法設計出系列化、標準化的夾具元件，然后快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發的新基點。省工、省時、節材、節能，體現在各種先進夾具系統的創新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD 技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優化設計，為用戶用三維實體組裝夾具。同時研究焊裝夾具實例的相似性問題，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統。

（5）旋轉機構的標準化設計。在焊裝夾具中還經常可以見到旋轉機構，這種機構可使夾具體在平面上做360度旋轉。這樣的系統可解決或克服焊機少的缺陷，因為當焊機不動，電纜長度有限時，轉動夾具可使焊點移動到焊鉗的工作區域進行焊接，使焊接工作方便輕松地進行，保證焊接質量。

（6）夾具的設計要滿足焊接要求。

a：操作高度即指地面到焊鉗把手之間的高度，當操作者身高為175cm 時，操作高度焊鉗平放一般為800-1100mm ，焊鉗立放一般為1200-1500mm。

b：焊鉗通過性，一方面盡可能少的進槍與退槍。要滿足上此要求，設計時就應考慮焊鉗操作側盡量少的定位器，盡量將定位器從另外一側設計，在焊鉗操作側盡量留出焊接空間。另一方面，焊接過程中容易焊接且不與夾具干涉。設計時應盡量注意焊點附近的定位塊與壓塊盡最大可能的避開焊鉗。

c：操作者的位置主要取決于焊槍的分布，哪側更容易焊接操作者在哪一側，如果焊接時單側一個操作者不能實現焊接，則需要在另外一側增加操作者或者更改夾具的形式，改成旋轉夾具。

（7）夾具定位元素設計的標準化。

a：定位銷，正常一個車身零件銷孔的定位由一個圓形定位銷和一個菱形定位銷組成。定位銷頭部一般為錐型或圓弧型。定位銷的工作表面要超出工件3-5mm。

b：定位塊、壓塊。首先應滿足定位要求，其次要滿足焊接要求，再次應滿足壓緊力要求。

四、結語

焊裝工藝及夾具的標準化在汽車制造業中占有很重要的地位，在焊接的過程中，合理的設計焊裝夾具，有利于合理的安排流水線生產，平衡工位時間，降低非生產用時。焊裝工藝分析要充分考慮到板材、焊接接頭的型式、焊點布置原則、結構的開敞性、精度的合理性、定位元件、夾緊機構、基板、焊鉗等多重因素。

參考文獻

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