汽車焊接夾具設計概述

王金鳳

摘要：焊接夾具在汽車生產制造過程中，起著至關重要的作用，本文主要實際應用出發，簡述目前焊接夾具設計行業中的設計方法與注意事項。并且剖析焊接夾具的前景與未來。

關鍵詞：汽車焊接；焊接夾具；夾具設計；應用前景；

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

一、前言

汽車一般由發動機蓋、車頂蓋行李箱蓋、翼子板、前圍板等主要機構組成。主要材質為鋼板、碳纖維、鋁、強化塑料等。每個部分又由由外板件、內板件和骨架件組成，外板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，也就是說它們大都為薄板件。汽車車身就是由這些沖壓出來的薄板件通過焊接、鉚接、或者機械連接等方法而構成的一個完整的車體，從單個的零件到部件，再到總成的一個組合的過程。其中焊接是最主要的連接方法，也是經過長時間的經驗累積以及技術更新，得到的一種比較成熟的應用技術。汽車的焊接方法主要是CO2的氣體保護焊和電阻焊，銅焊。CO2的氣體保護焊應用范圍較廣，并且對焊接夾具結構要求不十分嚴格，主要主要防治焊接產生的飛濺。

焊接工藝的好壞，以及焊接夾具的精度，直接影響到了焊接質量，關系到日后在汽車使用過程中是否會存在開焊的現象，從而影響汽車的安全性。隨著汽車廠商的不斷更新，以及車型的更新換代速度的加快，焊接夾具業也日劇發展。在焊接過程中，合理的夾具結構，直接影響著生產規模與質量，有利于形成良好的生產節拍，合理安排流水線生產，便于平衡各個工位時間，降低非生產用時間，降低生產成本。為了提高焊接夾具的設計水平，對汽車焊接夾具分類、結構、以及設計流程，原則有一個了解，在此做一個簡單的介紹。

二、焊接夾具設計常用軟件介紹

目前，焊接夾具業主要應用的3D CAD 應用軟件為Autodesk Mechanical Desktop （簡稱MDT)、Autodesk Inventor Profession、CATIA、UG等，其中MDT在焊接夾具業應用比較廣泛，并且以其為平臺，二次開發的軟件也層出不窮，既方便了軟件的使用，又縮短的設計時間，使設計簡便化，模式化。

三、焊接夾具的主要分類以及構造

焊接夾具主要分為：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，磁力夾具，真空夾具，電動夾具，混合式夾具。

汽車焊接夾具主要由夾具地板，定位裝置、夾緊機構，測量系統，以及輔助系統等五大部分組成

一個完整的夾具由基板，腳架，定位塊，夾緊機構，夾具體連接件等幾個部分組成。

四、焊接夾具的設計流程

1.收到客戶式樣書，明確設計任務，收集設計所需要的資料

焊接夾具設計就是在明確客戶生產目標的前提下， 認真研究式樣書中提出的設計要求，明確設計任務并收集下列資料：

1）工件的數據，焊槍的數據，焊接方式以及技術要求等

2）工件的焊點總數以及焊點分布位置等

3）了解客戶所能提供的場地大小，固定方式，車間生產條件，氣壓電壓，起重叉車等運輸能力，水氣供應和技術水平等

4）了解客戶工作人員的操作習慣，以及硬性的要求，以及客戶是否有自己的標準品庫。比如安全級別，螺栓和定位銷子樣式等。

客戶的式樣書還規定了焊接夾具的焊接方式為手動或者自動，或者機器人焊接以及焊接工位的配置，準的位置，操作的方式，電器化的程度，控制方式以及生產的節拍。生產節拍在車身的生產過程中，是需要嚴格控制的一個數據，直接影響到汽車的產量以及客戶的利益?？刂粕a節拍主要需要控制如下幾點：

1）夾具動作時間：主要取決于夾具的自動化程度，能夠整合到一起的動作盡量整合到一起，以減少動作時間；

2）裝配時間：主要取決于沖壓件精度、操作者的熟練程度、夾具設計是否給帶來便利以及工序件精度；

3）焊接時間：主要取決于操作者的焊接技術水平、焊接夾具的自動化程度、焊鉗操作的流暢性以及選型的合理化程度等；

4）搬運時間：主要取決于搬運的吊具的操作便利程度以及自動化程度等。

只要把握住以上幾點，就能合理地解決焊接夾具的自動化水平及制造成本這對矛盾，在設計的過程中，從操作者的角度出發進行考慮，將夾具設計成省事，省事，便利，輕巧的設計能夠大大的減少勞動者的工作強度。好的焊接夾具不僅能夠提高勞動生產率,減輕工人的勞動強度,降低企業的制造成本,保證車間的安全生產還能為企業創造更高的經濟效益。

2.根據設計要求，繪制構想圖

根據式樣書的要求，確定基準銷以及定位面的位置，并且考慮工人的操作方便性，以及，前后工位的流動方向，取放工件的空間等條件，繪制構想圖，確定動作方向與方法，控制元器件的大小，方案構思主要考慮下列內容：

1）夾具是專用設備還是通用設備。如果是專用設備，水氣電的供應可以做成固定模式，如果為通用設備，需要考慮通用的程度，并且水氣電的供應，需要用快換，方便各個車型的切換。相比較而言，通用設備比較節約成本，產品更新換代的時候，舊設備仍然有很多零件以及購入品可以繼續使用。

2）根據式樣書中提到的基準定位銷，以及工件支撐面的位置，盡可能的整合單元的數量，節約成本的同事，加快節拍，方便調試。

繪制出相應的機構要點，如定位與夾緊的方式和機構。工件的取放需要的舉升，焊件的翻轉和回轉、或者平移等動作，應選擇何種傳動方式和何種動力源。

3）在結構草圖的設計過程中，要進行必要的分機計算，如幾何關系計算，定位誤差分析，夾緊力的估算，傳動計算，受力元件的強度與剛度計算等

4）焊接的基本構成和總圖布局。

構想圖繪制后，與客戶一起審核后，繪制正式的總裝配圖，并且將構想圖細節化。

3.標注零件編號以及繪制零件明細表

在標注零件編號時，標準間可直接標出國家標準號，明細表要注明工裝名稱，編號，序號，零件名稱和材料，數量等。

4.繪制零件圖

繪制零件的時候，要先找到加工基準，防止加工誤差的累積。合理給出加工精度以及公差，盡可能的降低加工成本。

在機械設計和制造過程中，普遍存在尺寸鏈問題。在把零件組裝成機器的過程中，也就是將零件上有關的尺寸進行組合和積累。由于零件尺寸存在制造誤差，因此裝配時也就會有誤差的綜合和積累。累積后形成的總誤差將會影響機器的工作性能和質量。這就形成了零件的尺寸誤差和綜合誤差之間的相互影響關系。設計工裝夾具也不例外。合理地確定零件的尺寸公差和形位公差顯得很重要。

五、焊接夾具的控制方式

按照零件圖加工出來的零件，在組裝裝配后，需要氣路或者電路控制，才能實現預想的動作。主體結構確定后，便可確定輔助裝置，如水路，電路，氣回路，氣路，液壓回路等

六、結束語

焊接夾具為保證焊件尺寸,提高裝配精度和效率,防止焊接變形所采用的夾具。很多焊裝夾具為專用設備，是為某種焊接組合件的裝配焊接工藝而專門設計的，往往需要根據產品機構特點、生產條件和實際需要自行設計制造，屬于非標準裝置。焊接工裝設計是汽車生產過程的重要工序，對于汽車制造業而言，沒有焊接夾具就沒有成品。通過在夾具設計時，提出所需要的結構草圖、夾具類型和簡要說明，在考慮實用性、經濟性、安全性、可靠性的基礎上，完成詳細的結構和零件設計以及全部圖紙。

汽車制造水平代表著一個國家的科學技術發展水平，而在汽車制造的整個過程中必不可缺的就是焊接程序,而且還占有很大的比例,因此焊接所使用的焊裝夾具也就自然而然地成為重要的設備之一.基于對汽車質量和性能的考慮,焊接時所用的焊裝夾具設計的重要性就可見一斑了.

隨著中國制造行業的迅猛發展,焊接夾具在汽車制造生產中已經被廣泛的應用。目前國內的焊接工裝夾具水平還不能滿足制造行業的發展需要,需要更多的部門和企業進行關注和研究。

參考文獻：

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