產品結構對夾具設計的影響分析

高琳琳 安鵬

摘要：汽車工業的快速發展，同時需要較高的制造水平支持，白車身尺寸質量決定著整車的品質，車身的尺寸精度控制是汽車制造的重要一環。車身是由不同的零件通過不同的焊接夾具定位焊接而成，因此車身的尺寸精度及穩定性與夾具結構及定位方式密不可分。夾具的結構有很多種，不同的夾具結構對應的效果各不相同，本文通過分析產品結構對夾具定位方式的影響，即為了讓夾具穩定性精益求精，從產品數據結構評審階段考慮后期夾具結構的實現性，從而達到夾具的穩定性滿足車身質量的穩定性，從而節省零件的模具、夾具以及檢具的更改周期及更改費用。

關鍵詞：焊接夾具;尺寸精度

汽車產品設計開發階段，工藝設計人員需要考慮產品結構對車身精度的影響及焊接工藝方案的實現，夾具的定位結構決定著零部件生產質量的穩定性。

夾具定位機構一般有定位銷和定位面兩種，定位銷又有固定銷、氣動伸縮銷、翻轉銷等，定位面一般根據焊接零件需要定位處的型面做成定位塊。為了保證車身質量，夾具需要用精度高且穩定的結構實現定位，但由于車身結構、焊接順序、焊點位置以及焊槍通道空間問題會導致一些固定銷結構無法實現，從而會退而求其次的選擇其他定位結構或者進行基準轉換來實現夾具的設計。

本文主要通過總結產品結構、焊接順序對夾具結構設計影響的經驗問題，在產品結構評審階段即提出后期可能遇到的問題，避免在夾具結構設計階段再次變更產品結構而產生設計變更費用。

1實際案例

某車型在工裝設計開發階段的夾具設計過程中發現輪罩的主定位孔無法采用固定銷的定位結構，主要原因為輪罩定位孔的附近存在一個安裝支架焊接，支架的焊點焊接通道占用了固定銷的底座空間;由于翻轉銷的夾具結構的穩定性精度不如固定銷的穩定性精度好（如圖1夾具結構示意圖）。

2案例分析

工藝設計階段，根據焊接順序圖進行MCP（Main Control Point）設計，MCP設計過程中未考慮到基準孔附近存在擋泥板支架焊接，產品焊接結構如圖2所示，輪罩的定位孔法線與焊點垂線距離過近（僅有4mm），為避讓焊鉗導致固定銷無法布置;并且在夾具評審階段零件已經開始模具及檢具的開發，如果變動輪罩基準需要增加成本。

3經驗反饋

MCP設計過程中，零件的定位設置除了考慮滿足定位基本原則外還需要兼顧焊接操作空間，零件采用固定式定位銷定位，要確定周圍是否存在影響布置固定銷的焊點。通過焊點法線，投影到定位孔所在的平面，得到直線S，定位孔圓心到直線S的距離L（如圖3）需要滿足以下條件：

L≥R + T + D/2 + A

式中：

R—為定位孔半徑

T—為夾具定位銷固定塊厚度（≥5mm）

D—電極臂 （16mm）

A—為焊接時焊槍與夾具安全距離（≥5mm）

簡化：

L≥R +18mm

滿足該公式便能保證定位銷在夾具設計時做成固定銷。

4結論

綜上所述，對于零件強度較弱的零件且工序尺寸要求嚴格的情況，為了保證工序尺寸的精度以及穩定性，需要在數據評審階段考慮到零件的基準孔位置是否可以滿足夾具固定銷的設計空間（焊鉗焊接通道、零件結構等），從而減少設計變更的成本及周期。

參考文獻：

[1]張斌，田秀娟.關于RPS的車身總拼焊裝夾具設計[J].中國科技投資，2016，（34）：267. DOI：10.3969/j.issn.1673-5811.2016.34.245.

（作者單位：華晨汽車集團控股有限公司）