車身焊接夾具設計的分析

鄭明彬

摘 要：因為汽車工業的快速發展，大大提高了制造車身水平。制造車身質量決定了整個車身的品質，而車身裝焊設計中焊裝線設計是重要組成部分，在設計的時候要充分的了解到產品的功能，認識產品的精確參數，方便在現實應用中增加安全性與實用性。焊裝夾具設計是不是合理，最后唯有通過生產實踐檢驗，才可以證明是合格與優秀的，而在設計以前，一定要做到精益求精，使損失減少，創造出與時代需求相符的產品。

關鍵詞汽車車身;焊裝夾具;設計方法

汽車車身的焊裝是汽車車身生產中必不可少的環節，同時是一項相當復雜的工作，而其焊接夾具的設計直接影響到最終的焊接質量。近年來，汽車車身的設計愈發多樣化和個性化，對焊裝質量和焊裝效率的要求也越來越高，這就要求設計人員要同時具備規律性和特殊性兩方面特征：一方面積極了解新型汽車車身特點，根據新特點，新需要，調整設計方案，拓展焊接夾具的設計思路，解決相關設計問題;另一方面要從過往經驗中總結不變的設計規律，提高其設計速度。

1 車身焊接夾具設計的必要性

在設計和制造車身的很多開發程序過程中，特別關鍵的一個程序就是車身焊接夾具設計，其直接關系著制造出產品的合格率。而汽車車身焊接夾具設計是一項牽涉面廣、繁雜、非常強的經驗性、綜合性技術工作。因為在模具設計和加工過程中計算機技術獲得越來越廣泛的運用，人們漸漸了解到了車身焊接夾具設計的必要性。當前，在設計制造汽車車身的整個階段中，制造車身的重點工作是焊裝、總裝和涂裝。在焊接和裝配的時候，確保車身焊接質量的重點就是焊接夾具，所以，在整個車身設計和開發的過程中車身焊接夾具設計占有特別關鍵的位置。

2 汽車車身結構

汽車車身一般由外覆蓋件、內覆蓋件和骨架件組成，覆蓋件的鋼板厚度一般為0.8-1.2mm，骨架件的鋼板厚度多為1.2-2.5mm，其大多為薄板件。對于焊接夾具設計來說，它們有以下幾個特點：

2.1 汽車車身剛性差，引起的變形問題

經過成型的薄板沖壓件有一定的剛性，但遠不如普通的機械加工件，尤其是大型沖壓件，只有和內板件焊接形成側圍焊接總成后，才具有較強的剛性。所在在設計其焊接夾具時不只考慮夾緊程度，還要考慮焊接完成前的沖壓件承受能力。

2.2 汽車車身結構復雜，構圖困難

汽車車身都是由薄板沖壓件進行裝焊，形成空殼，為了造型美觀，并使殼體具有一定的剛性，車身零件通常是經過拉延形成的空間曲面體，形狀和結構都非常復雜。特別是隨著現代汽車技術的發展和消費者對汽車品質和外觀時尚要求的越來越高，車身結構設計越來越復雜，焊接夾具的設計構圖也越來越困難。一方面，隨著人們審美觀的不停變化，要造型美觀;另一方面，殼體必須具備有足夠的剛性，滿足其物理性能要求。

3 焊裝夾具的設計要求

首先，滿足產品構造、工藝與生產綱領要求;定位夾緊機構可靠，處于焊接回路內的夾具要有優良的導電通路;可以讓焊接變形減少或者可以符合變形的需要;實施通水冷卻夾具上急劇受熱的位置;夾具構造要依據生產綱領選擇，抵用的產量構造簡單，高產量用氣動與自動化程度高的夾具。其次，制造容易與方便維修。再次，方便操作與安全;工件要方便裝卸，尤其機構壓手與松開打手。最后，簡單科學的結果，制造成本降低;大型焊接夾具非常貴的夾具，工件的裝配關系要合理的運用，認識焊接件的作用，結構的簡化，成本降低了，焊接夾具設計中的一個通病是不用太復雜的構造，在非常多機構現實上是用不上的[2]。

4 汽車車身焊接夾具設計

在實施汽車車身焊接夾具設計的過程中，工作人員首先要了解產品構造，清楚確定生產綱領和工藝要求，而且熟悉變形的特征，制件和裝配精度要盡量掌握好的，在焊接夾具實施基礎設計前，生產設計綱領是首先要盡可能了解和掌握的，產品具備的結構特征，工藝和生產程序形式，并對其實施合理的調研分析。唯有做到上面這些工作，才可以完成全方位設計焊接夾具的目的。

4.1 注意控制焊接夾具的精度

焊接夾具精度規范通常由設計工作單位規定板基準槽與坐標線的形狀與精度要求和別的定位支承件的尺寸與形位公差要求，工作人員要依照要求實施檢驗和判斷，而且進行合理調整。

4.2 夾具中夾緊工作的束縛力

在焊裝夾具夾緊工作中要具備合理的約束力，而不是隨便進行。而其中要滿足夾具夾緊的時候工件中的形狀、規定性的部位、質量等要求不能破壞了，還有最重要的是在完成夾具夾緊的工作后，工件要處在之前的部位上，不可以隨便滑動和包含工件的形態保障。

4.3 焊接夾具設計的六點定則規律

一種加以限制焊裝件六個方向上的運動自由度的設計模式就是六點定則，然而很多人在把其現實運用于焊接夾具設計的過程中存在合理的誤區。由于車身的焊接夾具屬于薄板焊裝夾具，因此有人認為不適合應用六點定則，實際上，在焊裝夾具車身的設計中六點定則屬于最常見的設計規律。此外，因為存在超定位的情況，有人在設計焊接夾具的過程中，把所有方向的自由度限制職責都設計為夾具承擔。然而實際上，自由度也可以通能夠制件之間的彼此限制來制約，因此焊接夾具的數量能夠運用這一規律來降低，對生產成本進行控制。

4.4 焊接夾具設計的分塊定位

在設計焊接夾具的時候，車身的焊接要考慮到車身的分塊定位。分塊形式需要遵循的規律大概相同，然而會因為車型的不一樣而有點不同，詳細能夠包含下面3點：首先，由于一般底板的加強梁是地板懸置孔的部位，因此焊裝的時候一定要正確的懸置孔相對部位，不然不能成功連接車架與車身，此外也要確保前后懸置孔的精度。其次，非常高的前后風窗口裝配尺寸，其產生部位或者位于分裝夾具，或者位于總裝夾具，要合理的考慮設計夾具的過程中。最后，一定要保證門洞部分的裝配尺寸，假如有側圍分塊，則側圍的焊接夾具才是產生門洞的準確部位，假如總稱焊接沒有側圍分塊，則與前后立柱有關的分裝夾具一定要以前后立柱定位。

4.5 柔性焊接夾具設計

第一，夾具組成元件少，方便拆裝，一次裝夾可以同時實施幾個表面的加工。第二，改變了工件的形狀與尺寸后，不但夾具可以適應這種改變，而且還可以不斷的應用，適應加工對象的改變。第三，簡單的夾具構造，拼裝元件的程序少，防止累加誤差，讓裝夾精度提高。第四，強度高與剛度大的柔性夾具，為了讓準備時間降低，加工階段中能使用大切削用量。第五，柔性焊接夾具相對好的通用性，夾具元件能符合幾個夾具體系，讓柔性制造體系數控加工的需要得到滿足[3]。

5 結束語

總的來說，對制造汽車而言，焊接是特別關鍵的，在生產汽車范圍，焊接不但是一項重要的加工方法，并且是一個重要的程序，所以在制造汽車的范圍中獲得了大量的運用。在這種狀況下，在設計車身的焊接夾具過程中，不但要考慮到自身的設計特征，和前后工序的關系還要進行綜合的考慮，確保可以完美融合整個汽車焊裝程序，不然要單獨設計焊接夾具，就算設計再優秀的成果，實際的車身焊接要求也不能得到滿足。

參考文獻

[1]劉秋蕓.汽車車身焊接夾具設計規律及相關問題探析[J].中國機械，2014，（23）：200-201.

[2]劉猛，邊德強，鐘少偉，等.車身焊接夾具定位設計淺析[J].中國機械，2014，（21）：85.

[3]劉彩虹.汽車車身焊裝夾具設計[J].中國科技博覽，2014，（40）：163.