車身焊接夾具設(shè)計的分析

鄭明彬

摘 要：因為汽車工業(yè)的快速發(fā)展，大大提高了制造車身水平。制造車身質(zhì)量決定了整個車身的品質(zhì)，而車身裝焊設(shè)計中焊裝線設(shè)計是重要組成部分，在設(shè)計的時候要充分的了解到產(chǎn)品的功能，認識產(chǎn)品的精確參數(shù)，方便在現(xiàn)實應(yīng)用中增加安全性與實用性。焊裝夾具設(shè)計是不是合理，最后唯有通過生產(chǎn)實踐檢驗，才可以證明是合格與優(yōu)秀的，而在設(shè)計以前，一定要做到精益求精，使損失減少，創(chuàng)造出與時代需求相符的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞汽車車身;焊裝夾具;設(shè)計方法

汽車車身的焊裝是汽車車身生產(chǎn)中必不可少的環(huán)節(jié)，同時是一項相當復(fù)雜的工作，而其焊接夾具的設(shè)計直接影響到最終的焊接質(zhì)量。近年來，汽車車身的設(shè)計愈發(fā)多樣化和個性化，對焊裝質(zhì)量和焊裝效率的要求也越來越高，這就要求設(shè)計人員要同時具備規(guī)律性和特殊性兩方面特征：一方面積極了解新型汽車車身特點，根據(jù)新特點，新需要，調(diào)整設(shè)計方案，拓展焊接夾具的設(shè)計思路，解決相關(guān)設(shè)計問題;另一方面要從過往經(jīng)驗中總結(jié)不變的設(shè)計規(guī)律，提高其設(shè)計速度。

1 車身焊接夾具設(shè)計的必要性

在設(shè)計和制造車身的很多開發(fā)程序過程中，特別關(guān)鍵的一個程序就是車身焊接夾具設(shè)計，其直接關(guān)系著制造出產(chǎn)品的合格率。而汽車車身焊接夾具設(shè)計是一項牽涉面廣、繁雜、非常強的經(jīng)驗性、綜合性技術(shù)工作。因為在模具設(shè)計和加工過程中計算機技術(shù)獲得越來越廣泛的運用，人們漸漸了解到了車身焊接夾具設(shè)計的必要性。當前，在設(shè)計制造汽車車身的整個階段中，制造車身的重點工作是焊裝、總裝和涂裝。在焊接和裝配的時候，確保車身焊接質(zhì)量的重點就是焊接夾具，所以，在整個車身設(shè)計和開發(fā)的過程中車身焊接夾具設(shè)計占有特別關(guān)鍵的位置。

2 汽車車身結(jié)構(gòu)

汽車車身一般由外覆蓋件、內(nèi)覆蓋件和骨架件組成，覆蓋件的鋼板厚度一般為0.8-1.2mm，骨架件的鋼板厚度多為1.2-2.5mm，其大多為薄板件。對于焊接夾具設(shè)計來說，它們有以下幾個特點：

2.1 汽車車身剛性差，引起的變形問題

經(jīng)過成型的薄板沖壓件有一定的剛性，但遠不如普通的機械加工件，尤其是大型沖壓件，只有和內(nèi)板件焊接形成側(cè)圍焊接總成后，才具有較強的剛性。所在在設(shè)計其焊接夾具時不只考慮夾緊程度，還要考慮焊接完成前的沖壓件承受能力。

2.2 汽車車身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)圖困難

汽車車身都是由薄板沖壓件進行裝焊，形成空殼，為了造型美觀，并使殼體具有一定的剛性，車身零件通常是經(jīng)過拉延形成的空間曲面體，形狀和結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜。特別是隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展和消費者對汽車品質(zhì)和外觀時尚要求的越來越高，車身結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越復(fù)雜，焊接夾具的設(shè)計構(gòu)圖也越來越困難。一方面，隨著人們審美觀的不停變化，要造型美觀;另一方面，殼體必須具備有足夠的剛性，滿足其物理性能要求。

3 焊裝夾具的設(shè)計要求

首先，滿足產(chǎn)品構(gòu)造、工藝與生產(chǎn)綱領(lǐng)要求;定位夾緊機構(gòu)可靠，處于焊接回路內(nèi)的夾具要有優(yōu)良的導(dǎo)電通路;可以讓焊接變形減少或者可以符合變形的需要;實施通水冷卻夾具上急劇受熱的位置;夾具構(gòu)造要依據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)選擇，抵用的產(chǎn)量構(gòu)造簡單，高產(chǎn)量用氣動與自動化程度高的夾具。其次，制造容易與方便維修。再次，方便操作與安全;工件要方便裝卸，尤其機構(gòu)壓手與松開打手。最后，簡單科學(xué)的結(jié)果，制造成本降低;大型焊接夾具非常貴的夾具，工件的裝配關(guān)系要合理的運用，認識焊接件的作用，結(jié)構(gòu)的簡化，成本降低了，焊接夾具設(shè)計中的一個通病是不用太復(fù)雜的構(gòu)造，在非常多機構(gòu)現(xiàn)實上是用不上的[2]。

4 汽車車身焊接夾具設(shè)計

在實施汽車車身焊接夾具設(shè)計的過程中，工作人員首先要了解產(chǎn)品構(gòu)造，清楚確定生產(chǎn)綱領(lǐng)和工藝要求，而且熟悉變形的特征，制件和裝配精度要盡量掌握好的，在焊接夾具實施基礎(chǔ)設(shè)計前，生產(chǎn)設(shè)計綱領(lǐng)是首先要盡可能了解和掌握的，產(chǎn)品具備的結(jié)構(gòu)特征，工藝和生產(chǎn)程序形式，并對其實施合理的調(diào)研分析。唯有做到上面這些工作，才可以完成全方位設(shè)計焊接夾具的目的。

4.1 注意控制焊接夾具的精度

焊接夾具精度規(guī)范通常由設(shè)計工作單位規(guī)定板基準槽與坐標線的形狀與精度要求和別的定位支承件的尺寸與形位公差要求，工作人員要依照要求實施檢驗和判斷，而且進行合理調(diào)整。

4.2 夾具中夾緊工作的束縛力

在焊裝夾具夾緊工作中要具備合理的約束力，而不是隨便進行。而其中要滿足夾具夾緊的時候工件中的形狀、規(guī)定性的部位、質(zhì)量等要求不能破壞了，還有最重要的是在完成夾具夾緊的工作后，工件要處在之前的部位上，不可以隨便滑動和包含工件的形態(tài)保障。

4.3 焊接夾具設(shè)計的六點定則規(guī)律

一種加以限制焊裝件六個方向上的運動自由度的設(shè)計模式就是六點定則，然而很多人在把其現(xiàn)實運用于焊接夾具設(shè)計的過程中存在合理的誤區(qū)。由于車身的焊接夾具屬于薄板焊裝夾具，因此有人認為不適合應(yīng)用六點定則，實際上，在焊裝夾具車身的設(shè)計中六點定則屬于最常見的設(shè)計規(guī)律。此外，因為存在超定位的情況，有人在設(shè)計焊接夾具的過程中，把所有方向的自由度限制職責(zé)都設(shè)計為夾具承擔(dān)。然而實際上，自由度也可以通能夠制件之間的彼此限制來制約，因此焊接夾具的數(shù)量能夠運用這一規(guī)律來降低，對生產(chǎn)成本進行控制。

4.4 焊接夾具設(shè)計的分塊定位

在設(shè)計焊接夾具的時候，車身的焊接要考慮到車身的分塊定位。分塊形式需要遵循的規(guī)律大概相同，然而會因為車型的不一樣而有點不同，詳細能夠包含下面3點：首先，由于一般底板的加強梁是地板懸置孔的部位，因此焊裝的時候一定要正確的懸置孔相對部位，不然不能成功連接車架與車身，此外也要確保前后懸置孔的精度。其次，非常高的前后風(fēng)窗口裝配尺寸，其產(chǎn)生部位或者位于分裝夾具，或者位于總裝夾具，要合理的考慮設(shè)計夾具的過程中。最后，一定要保證門洞部分的裝配尺寸，假如有側(cè)圍分塊，則側(cè)圍的焊接夾具才是產(chǎn)生門洞的準確部位，假如總稱焊接沒有側(cè)圍分塊，則與前后立柱有關(guān)的分裝夾具一定要以前后立柱定位。

4.5 柔性焊接夾具設(shè)計

第一，夾具組成元件少，方便拆裝，一次裝夾可以同時實施幾個表面的加工。第二，改變了工件的形狀與尺寸后，不但夾具可以適應(yīng)這種改變，而且還可以不斷的應(yīng)用，適應(yīng)加工對象的改變。第三，簡單的夾具構(gòu)造，拼裝元件的程序少，防止累加誤差，讓裝夾精度提高。第四，強度高與剛度大的柔性夾具，為了讓準備時間降低，加工階段中能使用大切削用量。第五，柔性焊接夾具相對好的通用性，夾具元件能符合幾個夾具體系，讓柔性制造體系數(shù)控加工的需要得到滿足[3]。

5 結(jié)束語

總的來說，對制造汽車而言，焊接是特別關(guān)鍵的，在生產(chǎn)汽車范圍，焊接不但是一項重要的加工方法，并且是一個重要的程序，所以在制造汽車的范圍中獲得了大量的運用。在這種狀況下，在設(shè)計車身的焊接夾具過程中，不但要考慮到自身的設(shè)計特征，和前后工序的關(guān)系還要進行綜合的考慮，確保可以完美融合整個汽車焊裝程序，不然要單獨設(shè)計焊接夾具，就算設(shè)計再優(yōu)秀的成果，實際的車身焊接要求也不能得到滿足。

參考文獻

[1]劉秋蕓.汽車車身焊接夾具設(shè)計規(guī)律及相關(guān)問題探析[J].中國機械，2014，（23）：200-201.

[2]劉猛，邊德強，鐘少偉，等.車身焊接夾具定位設(shè)計淺析[J].中國機械，2014，（21）：85.

[3]劉彩虹.汽車車身焊裝夾具設(shè)計[J].中國科技博覽，2014，（40）：163.