汽車焊接夾具式樣書的設(shè)計

楊榮華

摘 要：焊接夾具式樣書可指導(dǎo)待焊接工件的定位方式、夾緊位置等的設(shè)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(shè)計中的重要準(zhǔn)備工作之一，需要根據(jù)“3-2-1”定位原理設(shè)定工件的定位及夾緊點，是用于指導(dǎo)夾具的設(shè)計和生產(chǎn)，保證夾具品質(zhì)、縮短夾具設(shè)計周期的重要依據(jù)。

關(guān)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(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.100

夾具式樣書的設(shè)計是依據(jù)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(jié)構(gòu)。這一階段設(shè)計的質(zhì)量決定著焊接夾具的設(shè)計質(zhì)量和更改程度，因此，質(zhì)量較高的設(shè)計源于好的夾具式樣書的設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。

1 夾具式樣書的設(shè)計原則

夾具式樣書的設(shè)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(zhǔn)孔定位等。焊接夾具式樣書設(shè)計質(zhì)量的評價依據(jù)為：零件是否被夾緊，焊接后的工件是否產(chǎn)生變形；夾具的操作、維修保養(yǎng)是否方便等。

具體而言，式樣書的設(shè)計原則有以下5點：①設(shè)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(chǎn)生變形。②式樣書的設(shè)計有一定的優(yōu)先級別。車間最終生產(chǎn)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(jù)“3-2-1”定位原理，要防止工件在X，Y，Z三個坐標(biāo)軸方向上產(chǎn)生移動或旋轉(zhuǎn)。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(biāo)基準(zhǔn)面的位置不變，另外2個定位點可確定第二個坐標(biāo)的位置，最后一個定位點可確定第三個坐標(biāo)的位置。④要保證零件尺寸和定位的可靠性，防止零件產(chǎn)生變形。⑤基準(zhǔn)定位孔的選取非常重要，具體應(yīng)注意選取固定定位銷還是活動定位銷、采用1個基準(zhǔn)孔還是2個基準(zhǔn)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(shè)計方法

在設(shè)計夾具式樣書前，首先要輸入工件的數(shù)據(jù)，主要包括白車身的2D和3D數(shù)模數(shù)據(jù)、BOM清單（單件和各級總成的結(jié)構(gòu)樹，單件的板厚、材質(zhì)和質(zhì)量信息等，并對該工件進行仔細分析，考慮設(shè)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(gòu)認定表、定位基準(zhǔn)分布圖、基準(zhǔn)斷面圖、動作時序圖。

2.1 夾具機構(gòu)認定表

夾具機構(gòu)認定表中包括以下6部分內(nèi)容：①夾具類型，包括試制、改造和新作夾具；②工件產(chǎn)量和節(jié)拍；③車型種類，包括專用和通用；④焊點的數(shù)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(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)。

2.2 定位基準(zhǔn)分布圖

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

定位基準(zhǔn)分布圖主要描述的是夾具的主、輔定位基準(zhǔn)孔以及夾緊點的位置和數(shù)量。設(shè)計定位基準(zhǔn)分布圖時應(yīng)注意以下4點：①按“3-2-1”定位原理設(shè)定工件定位點，定位不確定會導(dǎo)致工件定位不具有唯一性和產(chǎn)品尺寸無法滿足一致性的要求。②夾具上的定位銷、基準(zhǔn)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(yīng)改為活動定位銷。④定位夾緊塊的數(shù)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(chǎn)節(jié)拍。

2.3 基準(zhǔn)斷面圖

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

設(shè)計基準(zhǔn)斷面圖時應(yīng)注意以下3點：①夾緊塊的位置、坐標(biāo)及材質(zhì)。剛性較好的工件至少應(yīng)設(shè)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(shè)有4個支撐點，且定位、夾緊塊要經(jīng)過淬火熱處理。②定位基準(zhǔn)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(biāo)，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(yīng)確定定位銷是否需要進行2個方向的調(diào)整。③夾緊塊的工作方式。確定夾緊塊的翻轉(zhuǎn)夾緊方向及翻轉(zhuǎn)角度。

2.4 動作時序圖

動作時序圖的設(shè)計內(nèi)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(jié)拍是否符合預(yù)定的生產(chǎn)產(chǎn)能等。

3 結(jié)束語

本文主要對焊接夾具式樣書的設(shè)計方法及原則并進行了探討。夾具式樣書是夾具設(shè)計的指導(dǎo)性文件，因此，明確夾具式樣書的設(shè)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(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版，1996.

[2]袁正濤.焊接夾具[M].北京：機械工業(yè)出版社，1975.

〔編輯：張思楠〕