汽車焊接夾具式樣書的設計

楊榮華

摘 要：焊接夾具式樣書可指導待焊接工件的定位方式、夾緊位置等的設計，從而保證工件焊接后的尺寸精度。夾具式樣書是焊接夾具設計中的重要準備工作之一，需要根據“3-2-1”定位原理設定工件的定位及夾緊點，是用于指導夾具的設計和生產，保證夾具品質、縮短夾具設計周期的重要依據。

關鍵詞：白車身；焊接夾具；式樣書；操作臺面

中圖分類號：U466 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.100

夾具式樣書的設計是依據取得的焊點工藝文件和上件順序圖來確定工裝夾具的定位點、夾緊方式和機械結構。這一階段設計的質量決定著焊接夾具的設計質量和更改程度，因此，質量較高的設計源于好的夾具式樣書的設計方案。

首先要充分考慮焊點的位置、焊槍的形式、工件操作的方便性等因素，從而確定操作臺面高度和夾具結構的形式，確定采用手動取件或自動取件裝置，確定焊接工件的定位孔、夾緊點的具體位置及定位夾緊的結構。

1 夾具式樣書的設計原則

夾具式樣書的設計原則為定位精度高、夾緊可靠和操作方便。其中，定位方式包括邊緣定位、面定位、基準孔定位等。焊接夾具式樣書設計質量的評價依據為：零件是否被夾緊，焊接后的工件是否產生變形；夾具的操作、維修保養是否方便等。

具體而言，式樣書的設計原則有以下5點：①設定工裝夾具的定位夾緊位置時，要考慮定位的可靠性，不能產生變形。②式樣書的設計有一定的優先級別。車間最終生產出來的是白車身總成，因此，車身總成精度要求高于分總成精度要求，分總成精度要求高于板件的精度要求。③依據“3-2-1”定位原理，要防止工件在X，Y，Z三個坐標軸方向上產生移動或旋轉。如果想保證工件的空間位置不變，則需要6個定位點。其中，3個定位點可以保證第一個坐標基準面的位置不變，另外2個定位點可確定第二個坐標的位置，最后一個定位點可確定第三個坐標的位置。④要保證零件尺寸和定位的可靠性，防止零件產生變形。⑤基準定位孔的選取非常重要，具體應注意選取固定定位銷還是活動定位銷、采用1個基準孔還是2個基準孔空位、孔的定位位置是否滿足要求等問題。

2 夾具式樣書的設計方法

在設計夾具式樣書前，首先要輸入工件的數據，主要包括白車身的2D和3D數模數據、BOM清單（單件和各級總成的結構樹，單件的板厚、材質和質量信息等，并對該工件進行仔細分析，考慮設計方案的可行性）等。

夾具式樣書主要由4部分組成，即夾具機構認定表、定位基準分布圖、基準斷面圖、動作時序圖。

2.1 夾具機構認定表

夾具機構認定表中包括以下6部分內容：①夾具類型，包括試制、改造和新作夾具；②工件產量和節拍；③車型種類，包括專用和通用；④焊點的數量和位置；⑤控制方式，包括手動控制閥、氣動控制閥和電動控制閥；⑥工裝類型，包括回轉、翻轉。

2.2 定位基準分布圖

定位基準分布圖主要描述了夾具的各個定位基準在整個夾具上的空間位置。定位基準分布圖模板如圖1所示。

定位基準分布圖主要描述的是夾具的主、輔定位基準孔以及夾緊點的位置和數量。設計定位基準分布圖時應注意以下4點：①按“3-2-1”定位原理設定工件定位點，定位不確定會導致工件定位不具有唯一性和產品尺寸無法滿足一致性的要求。②夾具上的定位銷、基準塊、壓緊塊是否滿足要求。③定位銷的方向必須一致，方向差大于15°時應改為活動定位銷。④定位夾緊塊的數量不宜過多，壓緊塊過多可能會造成干涉。此外，焊槍的操作空間變小會影響生產節拍。

2.3 基準斷面圖

基準斷面圖展示了定位銷的類型、工作狀態和夾緊的布置等。基準斷面圖的模板如圖2所示。

設計基準斷面圖時應注意以下3點：①夾緊塊的位置、坐標及材質。剛性較好的工件至少應設有3個支撐塊，進而形成定位的主接觸面；剛性較差的工件一般至少要設有4個支撐點，且定位、夾緊塊要經過淬火熱處理。②定位基準銷的位置和工作方式。比如，定位銷是垂直于工件的空間坐標，還是垂直于工件的支撐點表面，定位銷是固定式還是活動式，定位銷是圓形定位銷還是菱形定位銷等。此外，還應確定定位銷是否需要進行2個方向的調整。③夾緊塊的工作方式。確定夾緊塊的翻轉夾緊方向及翻轉角度。

2.4 動作時序圖

動作時序圖的設計內容包括以下4點：①上件時序。具體包括步行、上件、定位銷升起、夾具夾緊所需的時間及順序等。②所有焊點焊接完成所需的時間和順序。③夾具打開、取件所需的時間和順序。④節拍是否符合預定的生產產能等。

3 結束語

本文主要對焊接夾具式樣書的設計方法及原則并進行了探討。夾具式樣書是夾具設計的指導性文件，因此，明確夾具式樣書的設計過程具有非常重要的作用。

參考文獻

[1]鐘詩清，王文德.汽車車身制造工藝學[M].北京：機械工業出版，1996.

[2]袁正濤.焊接夾具[M].北京：機械工業出版社，1975.

〔編輯：張思楠〕