一種新型穿孔定位夾緊裝置

徐 莉，孟憲晴

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007；2.柳州上汽變速器有限公司柳東分公司，廣西柳州545007）

一種新型穿孔定位夾緊裝置

徐 莉1，孟憲晴2

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007；2.柳州上汽變速器有限公司柳東分公司，廣西柳州545007）

介紹了一種新型的穿孔定位夾緊機構(gòu)，該機構(gòu)通過采用鉸接平行四邊形機構(gòu)，將夾具中常見的杠桿式翻轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為平行運動，使壓緊件的工作面可以在夾緊狀態(tài)始終保持面接觸，從而保證了工件表面質(zhì)量，也提高了機構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性。

穿孔；定位；夾緊；平行四邊形

隨著汽車產(chǎn)業(yè)日新月異的發(fā)展，汽車外觀曲面造型變得越發(fā)復(fù)雜，而設(shè)計制造周期卻要求越來越短。這些都對汽車車身焊裝線提出了更多更高的要求。而由于車身零件的差異性，車身焊裝夾具一般都不能使用標準夾具，只能非標設(shè)計。在夾具設(shè)計中，利用車身現(xiàn)有通孔定位是保證焊接質(zhì)量較為可靠的選擇，確定定位點后，保證定位精度也是夾具設(shè)計的關(guān)鍵。由于車身焊裝線所焊接的板件一般都有內(nèi)外兩層板，為了保證定位精度，須盡量減小兩層板件在定位過程中的相對位移，那么定位點處的夾緊就必不可少[1]。目前，焊接線上的傳統(tǒng)夾緊機構(gòu)多為簡單連桿方式，通過壓桿的旋轉(zhuǎn)活動對工件夾緊與松開。但受連桿長度范圍影響，這種夾緊機構(gòu)一般只能布置在車身零件外圍，距離所選擇的定位通孔都會有相當(dāng)一段距離，因而很難保證定位點處的定位精度。這一難點，促使了穿孔定位夾緊技術(shù)的研究和發(fā)展。本文主要介紹一種新型的穿孔定位夾緊裝置（專利號ZL201420802809.1），該裝置可有效保證定位精度。

1 相關(guān)背景

近年，日本SMC氣動元件公司推出了一種專用于車身零件穿孔定位夾緊的組合元件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該組件的力源裝置為緊湊型氣缸，其定位銷穿過零件上的孔，首先實現(xiàn)定位作用，然后使用氣缸的回退力進行夾緊動作。該機構(gòu)的中間遞力機構(gòu)和夾緊元件連成一體，通過中間的導(dǎo)向槽的導(dǎo)向作用使夾緊元件沿固定銷軸運動，實現(xiàn)垂直位移和翻轉(zhuǎn)動作，從而將氣缸的伸出和退回動作轉(zhuǎn)化為對壓緊件的打開和夾緊動作。壓緊件在打開狀態(tài)時，能在氣缸作用下完全退進定位銷座內(nèi)，方便工件的進出。該裝置的推出，迅速應(yīng)用于各大汽車制造商的車身生產(chǎn)線上，我公司也大量使用了這種裝置，但在使用過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題。

在夾緊過程中，壓緊件受氣缸回退力作用，在向下運動同時，通過自身導(dǎo)向槽與銷軸的相對運動，使壓緊件翻轉(zhuǎn)一定角度，來實現(xiàn)對工件的夾緊功能。這種運動形式對導(dǎo)向槽和銷軸的表面提出了很高要求，其中最重要的是要有很高的精度和硬度，否則導(dǎo)向槽和銷軸稍有磨損都會引起壓緊件的翻轉(zhuǎn)角大小的變化，而翻轉(zhuǎn)角的變化會直接導(dǎo)致壓緊件工作型面和被夾緊工件間由原來的面接觸變?yōu)榫€接觸，產(chǎn)生高副運動。這樣一來，在夾緊動作的沖擊力不變的情況下，工件承受的沖擊力無法被均攤到足夠大的平面上，就會影響夾緊穩(wěn)定性和工件表面質(zhì)量；而在松夾狀態(tài)，壓緊件也存在無法完全退進定位銷座內(nèi)，從而導(dǎo)致機構(gòu)無法正常工作的情況。

為解決上述問題，公司設(shè)計出了一種新型穿孔定位夾緊裝置。見圖1.

圖1 一種穿孔定位夾緊裝置

2 新型穿孔定位夾緊裝置

在夾具設(shè)計中，杠桿式夾緊機構(gòu)是最常見的形式，其原理如圖2所示[2]。這種夾緊機構(gòu)因其原理簡單，設(shè)計起來也非常容易，所以被普遍采用。但其最大弱點便如上文所述，在夾緊過程中容易產(chǎn)生高副，影響工件表面質(zhì)量。且應(yīng)用在上文所述的穿孔定位夾緊裝置中時，如導(dǎo)向槽底端被磨損，則壓緊件就會在氣缸夾緊力作用下被頂?shù)酶撸瑢?dǎo)致無法收進定位銷內(nèi)部，致使機構(gòu)無法正常工作。

圖2 杠桿式夾緊機構(gòu)工作原理

為了解決上述存在的問題，對上述夾緊機構(gòu)進行了改造，如圖3所示，將曲柄一4、曲柄二5固定在機構(gòu)安裝座3上，并分別與壓緊件2鉸接，這樣就使壓緊件2、曲柄一4、曲柄二5和機構(gòu)安裝座3鉸接起來形成一個平行四邊形機構(gòu)。在汽缸7的帶動下，這個鉸接的平行四邊形隨汽缸7向下運動，帶動壓緊件2向下壓緊零件。其運動原理如圖4所示。眾所周知，平行四邊形機構(gòu)特點之一就是其相對邊始終保持平行，這樣就可使壓緊件始終做平行移動，從而保證了壓緊件的工作型面始終是設(shè)計的初始狀態(tài)，這樣就能保證壓緊件和被夾工件是面接觸，既能保證定位精度，又能減輕壓緊力對工件和壓緊塊的沖擊，提高工件的表面質(zhì)量。這種新型穿孔定位夾緊裝置通過平行四邊形機構(gòu)，成功把壓緊件的高副翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)改成低副鉸鏈結(jié)構(gòu)。低副運動比高副運動更加可靠，運動過程中的磨損更小，使壓緊件及整個機構(gòu)的壽命都得以提高。氣缸驅(qū)動桿和壓緊件采用鉸接的方式，氣缸安裝座也同樣鉸接到機構(gòu)安裝座上，這種安裝方式使氣缸可以在工作過程中進行擺動，既保證了力的有效輸出，又可以利用氣缸的擺動及行程來補償壓緊件退回定位銷內(nèi)的橫向距離。使用過程中，一般會給氣缸預(yù)留一定的行程，這樣即使各使用部件有輕微磨損，也不會影響裝置的正常工作。

圖3 一種穿孔定位夾緊裝置

圖4鉸接平行四邊形夾緊機構(gòu)工作原理

3 新型穿孔定位夾緊裝置的優(yōu)點

（1）本裝置通過采用平行四邊形機構(gòu)把壓緊件的高副翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)改成低副鉸鏈結(jié)構(gòu)，低副運動更可靠，磨損更小，使機構(gòu)的使用壽命大大提高；

（2）本裝置氣缸驅(qū)動桿和壓緊件是鉸接方式，氣缸安裝座也是鉸接到機構(gòu)安裝座上的，可以利用氣缸擺動及行程來補償壓緊件退回定位銷內(nèi)的橫向距離，即使各部件有輕微磨損，只要預(yù)留一定氣缸行程就不會影響本裝置的正常工作；

（3）本裝置壓緊件是平行移動，保證其與工件的面接觸，減小對被夾緊工件的沖擊，保證了工件的外觀質(zhì)量；

（4）本裝置分為定位、夾緊兩個獨立模塊，需要更換壓緊件時可以僅把機構(gòu)安裝座拆下即可，方便現(xiàn)場維護，且免去了三坐標測量環(huán)節(jié)。

鑒于以上優(yōu)點，目前我公司的車身焊接線上已經(jīng)廣泛使用，極大的降低了由定位造成的廢品率。

4 結(jié)束語

這種新型穿孔定位夾緊裝置，成功的解決了舊型穿孔定位夾緊裝置定位精度低且對零件表面造成變形缺陷的問題。在汽車車身焊裝線上，穿孔定位夾緊裝置的應(yīng)用十分廣泛，根據(jù)所選定位孔的形狀和尺寸，還可以靈活地對本裝置的各部件進行優(yōu)化設(shè)計。除車身焊裝線外，該裝置也可應(yīng)用在其他需要用到穿孔定位夾緊技術(shù)的地方。

[1]熊曉萍，陶明元.汽車車身裝焊夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].汽車工藝與材料，1998（5）：38-41.

[2]孟大慶.一種增力鉸鏈式穿孔定位夾緊裝置[J].汽車工藝與材料，2011（4）：53-56.

NovelPerforation Positioning Clam ping Device

XU Li1，MENG Xian-qing2
（1.SAICGM Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China；2.SAIC Liuzhou Automobile Transmission Co.，Ltd.，Liu Dong Branch，Liuzhou Guangxi 545007，China）

It introduces a new type of piercing locating clamping mechanism，which adopts hinged parallelogram mechanism and changes the common lever turnover movement into parallel motion，making the working face of clamping part keep surface touched all the time in the clamping status.It ensures the surface quality of workpiece and improves the stability and reliability of themechanism.

piercing；locating；clamping；parallelogram

U468.2

A

1672-545X（2017）04-0217-03

2017-01-30

徐莉（1986－），女，江蘇沛人，本科，助理工程師，研究方向：汽車制造；孟憲晴（1987－），男，廣西資源人，本科，助理工程師，研究方向：發(fā)動機零部件結(jié)構(gòu)開發(fā)和可靠性管理。