淺談焊裝夾具典型結構

郭曉光

摘 要：汽車白車身是汽車總體的主要組成部分之一。它是具有復雜型面的殼體零件，是由數百件薄板沖壓件通過裝焊、鉚接或機械連接等工藝方法構成一個完整的白車身車體。其中裝焊是最主要的連接方法。一般車身有3000～5000個焊點，有幾米長的縫焊。它直接影響著車身質量、生產效率和經濟性。因而提高裝配精度和焊接質量是白車身制造的核心工作。焊接夾具是保證焊接產品質量的重要手段。

關鍵詞：焊裝夾具;典型結構

0? 前言

焊接夾具的設計制造依據是汽車車身產品。從我國車身制造技術發展的歷史來看，九十年代以前，工裝設計是以提供二維車身產品圖紙的方式為設計依據的，設計者從圖紙上截取焊接夾具定位型面的數據。而對工裝制造是以車身主模型實物的方式為制造依據的。

九十年代后，工裝設計將車身產品用三維數字表達，設計者以車身產品三維數學模型為依據，通過將CATIA三維設計軟件引入焊裝設計領域，使焊裝設計實現了從二維向三維的跨越，全面實現了焊裝的三維實體設計。

焊接夾具是由定位裝置、夾緊裝置、輔助裝置、工作臺等幾部分組成。下面就其裝置的典型結構進行詳細的介紹

1? 定位裝置

定位裝置一般有：定位銷、定位面、擋塊、V型塊等。

定位銷又可分成：固定銷、伸縮銷（手動、氣動）、翻轉銷等。

固定銷的一種常見形式是其銷子安裝在固定支座上，位置精度靠制造時保證，調整和使用時不易變動，多用于主定位銷。

固定銷的另一種常見形式銷子安裝在帶調整墊片的連板上，在調整和使用時，可根據需要變動墊片的數量達到一維或二維調整銷子位置的目的。

伸縮銷可分為手動和氣動兩種，雖然它們的結構不一樣，銷子移動的動力源不一樣，但是它們的共同特點是：銷子可以脫離定位制件，目的是為了方便的裝卸制件。

翻轉銷目的同樣是使銷子可以脫離定位制件，方便卸件。

2? 夾緊裝置

工件在夾具的夾緊和定位是密切相關的，當制件正確定位后，緊接著就是如何正確夾緊。在考慮設計夾緊裝置時，首先要合理選擇夾緊點、夾緊力的作用方向和正確確定夾緊力，然后設計適合的夾緊機構予以保證。

夾緊裝置一般由夾緊元件、中間遞力機構和力源機構組成。以結構簡單、動作迅速，從自由狀態到夾緊僅需幾秒鐘為特點。常見的夾緊裝置結構有

2.1鉤形夾緊器。特點為：操作方便、夾緊可靠，當夾緊器打開時定位面全部讓開，對制件的卸裝極為方便

2.2鉸鏈式夾緊器。特點為：夾緊動作迅速、操作方便、壓頭部分可以調整、夾緊器打開時張開角度大，夾緊力大、有自鎖功能、結構可靠

2.3手動夾緊鉗。俗稱大力鉗，它是一個獨立的夾緊裝置，不與夾具本體相連接，可根據使用的不同要求設計鉗口與夾頭的結構形式。它能單獨的夾緊制件任意部位，使用很方便。

2.4手推式夾緊器。該機構既可夾緊又可定位。結構緊湊，導向桿的伸縮距離大，制件的裝卸方便。

2.5定心夾緊機構（勾銷缸）。該機構是夾具中的一種特殊夾緊機構。它在制件被夾緊的過程中同時實現夾緊和定位的雙重功能。主要用于要求對制件準確定心和對中的場合。

2.6回轉臂式夾緊機構（改進為現在的夾緊器）。特點為：該機構分上、中、下三層，上、下為一體，做回轉運動，中間部分則固定在夾具上。這是一種鉸鏈式結構，結構緊湊、可靠性強，雖然回轉角度大，但重復到位準確率高，可以做活動定位塊用，它既可作為夾緊機構又可作為定位機構。在中、小批量生產中應用廣泛

2.7. 氣動鉸鏈式夾緊機構特點為：該夾緊機構的動力源來自氣缸，夾緊力大、夾緊動作迅速、且夾緊松開時張開角度大。其結構原理與手動鉸鏈式夾緊器 相同，均有自鎖性能，氣缸停止供氣后仍能保持夾緊狀態。在大規模生產中應用廣泛。

2.8. 帶限位的夾緊機構。特點為：夾緊機構有兩個極限位置，工作狀態時由一個氣缸實現其定位和夾緊的雙重功能。此種機構一般用于制件剛性較差但定位精度較高還需要夾緊的部位。多應用在轎車車身的焊接夾具中，或者在中、輕型車駕駛室前圍風窗框部位的焊接夾具中。

3? 輔助裝置

焊接夾具中除了定位夾緊功能部件以外，還需要許多具有其他功能的功能部件，其重要作用是不可忽視的。這些部件和裝置對保證工件的焊接質量、提高生產效率、保證操作工人的安全、減輕操作者勞動強度等方面都起到重要作用。

3.1裝配工件防失誤裝置。為縮短裝卸制件的輔助時間，避免人為誤裝，在夾具上設有沿被焊制件外輪廓安裝的防錯裝置。防錯裝置的數量可根據被焊制件的大小而定，位置則可選定位、夾緊等裝置的剩余空間。在自動焊機和自動焊接線夾具上裝有無觸點開關，若制件定位、夾緊不到位時開關不發工作信號，設備自鎖，即使操作者按啟動按鈕，設備也不工作。

3.2工件的舉升裝置，當操作者不易從夾具中卸出較大的被焊制件，或不易接近自動焊接線上的夾具時，就要考慮采用制件退出裝置。當其裝置與工位器具或自動輸送裝置匹配使用時，還能避免工件在工序間輸送時由于人工搬運造成的磕碰傷。

3.3限位鎖緊裝置。平面旋轉或立式旋轉機構的夾具要設有限位裝置，以便當工作臺停在某一適當焊接位置時，用其機構將工作臺鎖緊，避免因工作臺隨意轉動而影響焊接質量或造成安全事故。限位鎖緊裝置分為氣動式和腳踏式兩種

3.4保護裝置。焊接過程中會有一些金屬飛濺物落入夾具，因此必須對夾具的各個活動部位加上保護裝置，特別是靠近焊接處的氣缸及導軌等部位。

3.5絕緣裝置。焊接夾具的某些部件往往是焊接二次回路的一部分，因此在設計夾具時，對此要考慮采用絕緣裝置，對不應導電處的定位、夾緊零部件均應采取絕緣措施，以保證焊接質量。

3.6滑移裝置。為了裝卸制件和焊接的需要，夾具中許多零部件要移動。但為了保證零部件移動后的到位精度，要設計移動裝置。一般采用高精度的直線導軌付作為主要零件，裝置中要考慮限位及鎖緊功能，以滿足精度需要。

4? 工作臺

一套夾具必須建立設計、制造、安裝、調整用的各種基準，而這些基準必須與工作臺相聯系。因為所有裝置都安裝在其上，所以工作臺既是焊接夾具的基準元件，又是基礎元件。另外，根據裝卸制件和焊接的需要，工作臺要有各種形式和功能。下面介紹幾種結構形式。

4.1立式翻轉夾具。用人工或氣缸或電機推動夾具工作臺繞平行于地面的軸線轉動。如：轉轂夾具。

4.2水平旋轉夾具。用人工或氣缸或電機推動夾具工作臺繞垂直于地面的軸線轉動。如：轉臺夾具。

4.3固定式夾具。夾具工作臺是固定不動的。制件的定位、夾緊可采用手動或氣動。工人可繞夾具工作臺四周施焊，或者與自動焊接裝置、機器人等自動焊接設備匹配使用。

4.4移動式夾具。夾具底架地腳處裝有滾輪，夾具無固定位置，可根據生產要任意移動位置。很方便靈活。在中、小批量生產中很適用。

不論上述工作臺的功能有什么不同，其結構一般采用型鋼構成框架，既可節省材料又可減輕工作臺自重。其形狀可根據具體制件的要求和需要設計。

5 總結

焊接夾具設計同機床夾具設計一樣，定位原理和夾緊原則是相同的，都同樣遵循著六點定位原理，只是機床夾具用于切削加工中而焊接夾具是用于裝配焊接。歸納起來焊接夾具有如下特點：

1、焊接夾具是將兩個或兩個以上的制件準確定位、夾緊后用某種焊接方法將制件焊成一個整體。在這一過程中無振動，一般夾具不需要承受很大的外力。

2、焊接夾具中制件按順序依次定位、夾緊，每個制件有各自獨立的定位、夾緊裝置。

3、夾具本身必須有良好的制造工藝性和較高的機械效率。夾具設計應保證標準化、通用化、系列化，以提高焊裝生產線的可維護性。

4、焊接夾具應保證焊接工具具有良好的焊接可達性和足夠的焊接空間，以便工人（或機器人）操作方便、安全、可靠。特別是人工工位有轉動和移動的夾具，要使工人有足夠的空間操作，以免出現人身事故。

參考文獻：

[1]朱耀祥/蒲林祥.現代夾具設計手冊.機械工業.2010-2

[2]陳煥明.焊接工裝設計.航空工業出版社.2006