汽車焊接夾具設計的研究與進展

邢志 肖國強

摘 要：白車身尺寸精度在一定程度上影響著汽車最終裝配質量，但是汽車車身制造流程尤為復雜，焊接夾具對車身質量起到重要作用，同時良好的焊接夾具也可有效保證車身精度，所以，我們應該對汽車焊接夾具設計工作重視起來以促進汽車產業長足發展。

關鍵詞：汽車焊接；夾具設計；研究；發展

廣義而言，焊接夾具設備對汽車白車身的焊接質量和精度起到關鍵性作用，其對汽車制造精度和汽車本身生產周期造成一定影響。汽車工業飛速發展的同時，汽車焊接自動化技術水平也在不斷提升，汽車生產線基礎精度也有所提高，此時其相對應的焊接結構要求和焊接夾具功能要求日漸嚴格起來。

1 焊接夾具結構設計要點探究與分析

1.1 汽車焊接夾具分類要點分析

工業種類不斷增多的過程中，焊接夾具種類也隨之增多，可根據焊接夾具動力類型、焊接夾具不同用途、和焊接夾具工作范圍以及相關汽車焊接夾具結構分為不同種類。圖1為汽車焊裝夾具分類方法和焊裝夾具種類示意：

從具體驅動方式角度來看，焊接夾具主要分為無驅動焊接夾具和手動焊接夾具以及氣動焊接夾具，在汽車制造過程中手動夾具和氣動夾具使用較為普遍。在上述各種類型夾具描述中，無驅動焊接夾具主要分為僅具有定位塊定位組件焊接夾具和定位銷定位組件焊接夾具，無驅動焊接夾具僅需進行定位操作，之后在此基礎上無需施加過多動力。手動焊接夾具其動力源頭主要是人力推動，手動焊接夾具運行原理為四連桿機構運動自鎖原理，而我們通常所說的氣動焊接夾具動力源主要是壓縮空氣，此種夾具類型可有效提高機械設備自動化運轉效率和加工質量，同時也可節約一定的流水生產時間，所以現在其應用范圍正在不斷擴大。

1.2 焊接夾具基本結構及設計要點探究與分析

焊接夾具主要由基座機構、支撐機構、夾緊機構、定位機構和輔助機構以及相應控制系統六部分共同構成。需要注意的是，支撐機構部件歸屬基本元件范疇，同時也是汽車焊接夾具系統結構中的重要組成部分，就元件表面粗糙度而言，我們應該對其進行嚴格把控和科學調整。汽車焊接夾具系統中相應夾緊機構整體運行中主要運行機構為氣動夾緊機構，此處對手動夾具少有涉及。定位機構夾緊機構以N-2-1定位夾和緊為主，一般而言，其部件主要包括定位塊部件、移動銷部件和固定銷部件以及相應旋轉銷部件和夾頭零位面等。焊接輔助機構主要分為焊接升降結構、焊接傾斜機構、焊接導向機構和焊接后工件運送機構等。而氣路控制為控制系統中的主要系統之一，控制系統能夠有效提高汽車焊接夾具自動化水平和智能化水平等。

夾具焊接功能化的實現在設計階段應注意人機工程學，要方便工人焊接時的焊鉗操作。焊鉗打焊點時應不予夾具干涉并能夠順利使用焊鉗焊接。對于夾具結構復雜焊接困難的焊點位置應在夾具設置導向機構方便工人使用焊鉗焊接。夾具的百線要符合工件在車身中的坐標方向。三坐標檢測孔的坐標標識牌要準確清新并能夠確保日后的檢測需要。

2 新型焊接夾具設計要點分析

2.1 柔性焊接夾具設計

隨著科技的發展。現在制造業中夾具的要求越來越高。因此，人們提出了柔性焊接夾具設計的概念，并且在該領域作了大量的研究。柔性焊接夾具系統能夠快速地適應不同幾何形狀零件的裝夾要求，對不斷變化的零件裝夾需求能做出快速響應，以滿足加工要求。夾具組成元件少，拆裝方便，一次裝夾能夠同時進行多個表面的加工。工件的形狀和尺寸有一定變化后，夾具不僅能適應這種變化，并且還能繼續使用，適應加工對象的變換。夾具結構簡單，元件的拼裝環節少，避免誤差的累加，提高裝夾精度。柔性夾具強度高和剛度大，為了降低準備時間，過程中可采用大切削用量。柔性焊接夾具通用性好，夾具元件可適應于多個夾具系統，滿足柔性制造系統數控加工的需要。

2.2 可重構焊接夾具設計

可重構制造系統RMS（ReconfigurableManufae.turing System）是專用機器和柔性制造的組合，是快速大規模、在制造過程中可變換的系統133-36I。其具有可模塊化、可集成化、用戶定制化、可擴展能力、可變換能力、可診斷能力等特點。可重構制造系統能較好地適應市場需求的產品變換，按系統規劃的要求，以重排、重復利用、革新組元或子系統的方式.快速調整制造過程、制造功能和制造生產能力。可重構焊接夾具設計是在RMS基礎上進行的，其要求焊裝夾具零部件通用化高，結構可調性好。

3 汽車焊接夾具設計的發展趨勢探究

3.1 汽車產業的發展動向及車身構造的變化帶來夾具設計的更新

隨著人們對汽車文化的追求，舒適安全又不失個性迫使車身結構向著穩定化、結構合理化發展。車身結構的輕量化和合理化使得新的車身材料和新的車身結構出現，同時對焊接方法提出新的要求，從而對焊裝夾具的設計和制造提出新的要求。汽車生產技術的創新，精益生產（LeanProduc.tion）、并行工程（Concurrent Engineering）即時生產（Just in Time）等生產方式的出現，導致新型汽車夾具的出現。

3.2 焊接新技術的更新帶來夾具設計的更新

焊接技術在車身工程中處于重要地位，隨著汽車輕量化的要求.一些輕型材料的應用，如鋁合金的焊接需要促進了焊接新技術的發展，這也給汽車焊裝夾具的設計帶來了新的課題。機器人技術的更新帶來夾具設計的更新在車身工程中，車身裝配機器人隨著伺服技術發展，將周圍機器的工作逐漸轉移到機器人上。伺服焊接機器人的伺服焊槍是氣壓驅動和電極壓力的點焊焊槍變換為伺服電機化的焊槍，同時焊槍的機器人軸化的最大優點是可簡化焊裝夾具。

4 結束語

綜上所述，隨著科學技術的飛速發展，當前人們逐漸對汽車設計工作重視起來。眾所周知，汽車車身是整個汽車中的重要組成部分和零部件基礎載體，汽車車身由眾多薄板組成，組成方式以焊接手段為主，薄板材質定性為復雜空間曲面。文章針對當前我國汽車制造行業領域汽車焊接工藝施工現狀，對汽車焊接夾具設計方法和基本理念進行詳細分析和闡述。

參考文獻

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