汽車消音器可調節壓焊夾具的設計研究

周平

（大連職業技術學院，遼寧 大連 116037）

汽車消音器可調節壓焊夾具的設計研究

周平

（大連職業技術學院，遼寧 大連 116037）

本文研究設計的汽車消音器可調節壓焊夾具，可以應對同品牌汽車的多種外形消音器的壓焊加工，把以往焊接汽車消音器時的夾具，由固定的一個整體設計改造成多部件構造，成為靈活多變的“萬能”夾具，避免了每次改型都需要設計制造夾具的生產浪費，可提高汽車排氣系統生產廠家生產效率和效益。

可調節；壓焊夾具

1 研究意義

進入21世紀以來，我國的汽車工業進入了快速發展階段，我國汽車銷量位居世界前幾位，由于尾氣排放、噪音污染，對城市空氣質量及環境造成影響，所以車輛的噪聲與排氣污染直接關系到環境與身心健康。國家標準局制訂了“機動車輛允許噪聲”及“機動車輛噪聲測法“等標準，國家相繼出臺汽車尾氣和噪音的管理辦法，對汽車的生產制造提出更高的要求，因此汽車生產廠家不斷地改進技術，設計發明新型的排氣系統裝置來降低汽車燃油消耗、降低噪聲污染。消音器就是排氣系統裝置的重要組成部分。

頻繁的更改技術，就對加工中使用的夾具提出了更高的改進要求，傳統的夾具只能滿足固定輪廓的使用，如更改了消音器某一位置，該夾具就無法夾緊消音器，對應每一種消音器就設計制造一種夾具，將會大大提高生產成本，減低生產效率，只要產品改型，夾具就會報廢，造成了企業極大的資源浪費。本文設計研究的是一種汽車消音器在壓焊加工過程中使用的可調節的夾具，這種夾具可以應對多種外形的消音器加工，避免了每次改型都需要設計制造夾具的生產浪費，對汽車排氣系統生產廠家提高生產效率和效益有著重大意義。

2 設計過程

本文研究的內容是把某知名品牌的汽車消音器壓焊加工過程中的夾具變得萬能起來，在傳統夾具的基礎上，把固定的夾緊部位分成多個部分，每個部分可以在一定范圍內伸縮，以夾緊不同形狀的消音器。設計過程如下。

分析原有夾具問題。通過對排氣系統公司的實地調研，并經企業允許后，采集了不同品牌不同車型的多個消音器的尺寸數據，從夾具的加工、用料、安裝等方面著手研究，分析得出原有壓焊夾具主要有以下亟需改善的兩點問題。

2.1 原有壓焊夾具與工件需1：1配套，通用性差

不同型號的該品牌汽車可能具有相同外形尺寸的消音器，只是在進氣管和出氣管位置有所區分。如下圖1所示，圖中四種消音器的外形尺寸相同，但內部結構各有特點，主要區分在管道的進出位置不同。如焊接這四種消音器，原有的壓焊夾具設計方案為一對一，即無論外觀尺寸是否相同，只要進氣管與出氣管位置不同，為預留出該焊接位置，就必須對應這種類型消音器設計加工出一套夾具。圖2所示為原有壓焊夾具裝置，這種消音器的進出口在左上半部分（具體位置參考圖3夾具示意圖），如再焊接與此種消音器外觀尺寸相同，但進出口位置發生改變的另外一種型號消音器，則必須將上下兩部分夾具全部拆卸下來，安裝另外一套與其配套的壓焊夾具。也就是說，如果要加工圖1中的四種外觀尺寸相同的消音器就要設計加工四套夾具，以此類推。

并且從圖4中明顯可見，壓焊消音器的一套夾具的用料比較多，且為防止焊接過程中誤將夾具與工件焊接上，材料選擇為銅，造價昂貴，生產成本可見一斑。另外，在焊接時只要消音器更換內部結構，就需要工人更換一套壓焊夾具，圖中可見更換此夾具不是三五分鐘可以馬上結束的，也不是一個工人能完成，如此頻繁拆卸，壓焊生產效率也受到特別大的影響。針對這個問題，本文設計方案提出將具有相同外觀尺寸的消音器壓緊部位修改為可靈活拆卸塊，哪里有進出口就將哪個部位留出相應的位置，我們稱其為快換塊。生產中，遇到相同外形尺寸內部結構不同的消音器焊接，就可通過螺栓及快換塊進行控制，不需要更換夾具，因此大大提高夾具的通用性，從而減少成本，也大幅度降低工人的勞動強度，并且在較大程度上提高了加工效率。

圖1 相同外觀尺寸的四種型號內部結構圖

圖2 原有夾具圖

圖3 夾具示意圖

圖4 焊接位置

2.2 原有夾具實心實料，重量大，成本高

圖3 為一套汽車消音器壓焊夾具中的下半部分，除去底座部分，夾具壓焊夾緊部位全部為實心銅制，用料極其厚重，夾具上半部分的結構也基本與下半部分相同，可見這一套夾具的重量特別大，這將導致工人在安裝及拆卸夾具時費時費力，且加工生產一套銅制夾具造價屬實不菲，據調研中了解基本每套夾具成本都在10～20萬元之間。針對這個問題，研究計劃將壓焊夾具上下部分沒有承重、夾緊等工作意義的部分設計為空心結構以減輕夾具的重量，方便裝卸，并且可以大幅度降低夾具的生產成本。

壓焊夾具新方案。我們主要針對該品牌汽車的四種具有相同外形尺寸的消音器進行分析設計，首先根據四種類型消音器的進出口位置，設計了此套夾具上需要的快換塊及壓焊塊，如圖5所示。

圖5 快換頭和壓焊塊

壓焊夾具初步方案確定以及圖紙繪制出后，反饋給所調研的企業，請企業中的生產一線及質量控制技術人員對本文所設計的可調節夾具的方案和結構，與他們目前所使用的夾具的結構進行比較，根據實際生產情況提出有效合理的修改建議，并繪制出優化改良后的結構圖紙與三維模型圖（由于圖量較大不作展示），企業試制出新型的消音器壓焊夾具如圖6所示。

圖6 新型消音器壓焊夾具

新型消音器壓焊夾具的四周不再是一整塊，而是由多個壓焊塊組成，這些壓焊塊可以根據產品需要更換或調節。圖6中有兩個快換頭，可以放置有兩個排氣口的消音器進行壓焊，如果低配置的汽車只具有一個排氣口，那么可將其中一個快換頭卸下來，同時將快換頭對應位置有缺口的壓焊塊換成無缺口的。這樣一來，這一套壓焊夾具可以應對多種結構消音器的壓焊工作，大大節省了生產成本，也降低了工人的勞動強度，對提高企業的生產效益和效率都起到了顯著的作用。

TG385.2

A

1671-0711（2017）08（下）-0145-02

本文為大連職業技術學院校級科研課題結題論文，課題編號DZ2016B-02。