淺談汽車鈑金焊接夾具設計要素

周聲金

（重慶革得機械有限公司，重慶 400000）

淺談汽車鈑金焊接夾具設計要素

周聲金

（重慶革得機械有限公司，重慶 400000）

焊接夾具是將焊接零件（以下簡稱焊件）精確定位和穩定加緊，保證焊件尺寸精度的一種輔助焊接設備。焊件批量生產中配備與焊件結構相適應的焊接夾具，對保證焊件尺寸精度，提高焊件生產效率和保證焊接質量穩定性三方面有至關重要的作用。焊件焊接工序生產過程中，焊接所占工時比例較小，約占單件生產工時的1/3～2/3。因此，使用自動化程度高的焊接夾具可以縮短焊件的裝夾和取件時間，從而縮短焊件單件工時，提高生產效率，創造經濟效益。

汽車鈑金；焊接；夾具；設計

焊接夾具屬于非標設備，在焊件焊接夾具設計時需要考慮以下設計因素。

1　定位基準

根據焊件圖紙規定的基準設計焊接夾具定位基準，如果是單道工序保證焊接夾具定位基準與焊件圖紙定位基準一致即可。如果是多道工序，盡量保證多道工序采用同一定位基準，以減少因不同工序的定位基準不同而引起的定位偏差。焊接夾具定位優先采用圓孔定位，然后是面定位，迫不得已才能采取邊定位。

焊接夾具需要保證焊件6個自由度受到約束，不可過度約束，特殊情況下允許不飽和約束。焊接夾具定位基準的主基準與圖紙要求一致，如焊件主基準是圓孔，焊接夾具則采用菱形銷為主定位基準，數量一般為1～2個，盡量采取對角分布，輔助定位基準根據焊件具體情況可以是圓柱銷、橢圓銷或定位面。材質采用耐磨材料如CR12MOV加熱處理48～52HRC。如果焊件主基準為面，焊接夾具則采用S定位塊為主基準，數量為3個以上，材質采用耐磨材料如CR12MOV加熱處理48～52HRC。以上定位基準的制作需要滿足高精度要求，同時生產過程中存在磨損，因此為保證生產持續性需要保證定位基準的一致性和制定基準使用壽命，根據焊件材質和結構不同，定位基準在焊接8 000～10 000PSC后需要更換定位基準。以上措施可以有效減小焊件成品的尺寸偏差，提高焊件成品的尺寸精度。從而保證高的合格率，提高經濟效益。

2　焊接變形

焊接時溫度高冷卻后焊接會因熱脹冷縮和焊件的應力釋放而有不同程度的變形，這就要求在焊接夾具設計時需要把焊接變形的因素考慮在內。實際生產中引起焊接變形的因素眾多，人員、機器、原料、方法、環境的任一變化都有可能引起嚴重的焊接變形，尤其對于長條形、壁薄零件的焊接變形更大。本文從焊接夾具設計入手討論如何減小焊接變形度。焊接夾具除以主定位基準、副定位基準保證焊件尺寸精度外，對于長條形和薄壁形焊件，在容易變形位置需增加夾持裝置以保證焊件變形量在可控范圍。通常增加夾持裝置的位置為焊件的面，設計焊接夾具時需設計為在正負公差范圍內可微調結構，一般用1～2毫米不等厚度的特定形狀的銅片或鋁片進行調節，以保證焊接調試時調試焊接夾具方便高效。

3　焊縫質量

焊縫質量是焊件質量的關鍵，焊縫質量的評價因素包含焊縫位置、焊縫長度、焊縫熔深等技術要求。影響焊縫質量的因素眾多，實際生產中人員、機器、原料、方法、環境任一要素的波動都可能引起焊接質量的波動，從而造成產品合格率低下，不能滿足生產需求。本文從焊接夾具的角度入手討論焊接夾具對焊接質量的影響。為保證焊接滿足焊件圖紙關于焊縫位置、焊縫長度、焊縫熔深等技術要求，設計焊接夾具時需要把焊槍位置、焊槍大小和長度、焊接夾具旋轉角度等因素考慮在內。首先，要保證焊槍位置能滿足焊縫位置的要求，如有部分焊縫位置焊槍無法進入焊接，優先考慮增加焊接夾具復雜程度能否滿足要求，再考慮增加焊接夾具數量能否滿足要求，以上兩種措施如都不可行則考慮手工補焊該焊縫。其次，需要考慮焊槍大小和長度，焊接夾具上需預留焊槍直徑大小和長度能夠順利穿過的孔，以保證焊接順利進行。最后，還需要考慮焊接夾具的旋轉角度，一般機器人焊接可以任意旋轉角度，如果需要焊接夾具旋轉360度以內，一般焊接夾具都能做到。如果需要焊接夾具旋轉360度以上，為避免汽缸氣管打結，汽缸氣管接頭需采取可以旋轉的接頭。設計焊接夾具時采取以上措施，可以有效保證焊縫位置、焊縫長度和焊縫熔深達到焊件圖紙要求，保證焊件具有高合格率，從而提高經濟效益。

4　互換性

焊接夾具屬于非標裝置，盡管焊接產品不同，焊接夾具也會有所不同，但同一類型的夾具盡量做到結構的模塊化、標準化，以減輕制作焊接夾具的工作量和保證焊接夾具維護工作的高效率。例如：焊接夾具安裝孔徑和距離一致，氣管直徑大小一致，氣管接頭大小一致，汽缸規格一致及夾具微調墊塊一致，保證以上所述一致性就能保證焊接夾具設計和維護的互相性，從而大大提高生產效率，保證經濟效益。

5　經濟性

焊接夾具屬于非標設備，根據焊件尺寸精度和結構的不同，焊接夾具設計的精度和結構也是不一樣的。合理的焊接夾具設計不僅能滿足焊件質量和焊接效率的要求，而且也滿足焊接夾具制作的經濟性要求，具體從材料和加工性兩方面考慮。定位銷、定位面及保證尺寸的夾持面需要選擇耐磨材料和熱處理，其他結構部分可選取A3或45#加表面處理的方式。同時，所有部件還需考慮可加工性及加工的經濟性。在滿足焊接夾具技術要求的前提下，最大程度地減少材料成本支出和加工成本消耗。

以上所述是焊接夾具設計需要考慮的幾個主要因素，在具體的設計過程中需要綜合考慮，只有在滿足焊件技術要求的前提下，盡量通過焊接夾具的設計提高焊接穩定性，提升焊接效率，減小焊接夾具制作成本，這樣才能適應現代工業生產的要求。

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.14.072

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1673-0194（2016）14-0104-01

2016-06-20