白車身柔性焊接夾具切換機構設計與優化

李敏剛

摘 要：現階段，隨著社會的發展，汽車已經普及到千家萬戶中。由于消費者對汽車車型的產品化要求越來越高，傳統單一大批量的生產制造模式正在朝著小批量、多樣化和個性化的生產模式發展，傳統的加工工藝已經不能滿足當下生產方式的制造要求，因此需要積極引進先進的加工技術來適應當下市場的需求。而在汽車車身零部件的設計制造過程中，焊裝、總裝、涂裝是車身制造的重要工作，其中焊裝作為車身制造中的主要環節，焊裝的精度與質量對整車質量有著直接影響，因此焊接夾具的設計與制造在焊裝線中有著舉足輕重的作用。由于在開發新車型過程中焊接夾具的設計和制造周期較長難以滿足市場需求問題，本文對汽車車身柔性焊接夾具進行設計與分析。

關鍵詞：白車身;柔性焊接夾具;切換機構設計;優化

引言

國內汽車行業的發展逐漸進入大規模柔性化的生產階段，優質高效的生產方式也逐漸成為行業的共識。柔性焊接線作為汽車生產工藝流程中的關鍵環節，直接影響生產效率。優秀的柔性生產線設計方案能夠實現不同車型共線生產，在保證產品精度的同時，大幅度提升生產效率。白車身焊接生產線主要包括焊接設備、輸送系統及焊接夾具3部分。自動焊接生產設備和高效輸送設備的發展和應用，為柔性化焊接生產線的實現提供了基礎。而焊接夾具承擔著將數以百計的零件通過合理的定位和夾緊機構，借助焊接設備合成各級總成直至白車身。由此可見，柔性化焊接生產線的實現與否直接取決于柔性焊接夾具的發展，柔性焊接夾具的設計水平也直接決定了白車身焊接生產線的柔性化程度。

1概述

隨著消費者對汽車質量的要求越來越高，對各大汽車制造廠的制造能力要求也越來越高，其中白車身的制造質量是汽車制造環節中的一項重要環節，直接關系到整車的質量輸出。如何有效的控制白車身的制造質量，并保證能夠進行系統的、長期的跟蹤與管理，一直是各大車企想要達成的目標。在此背景下，我們提出了工位質量的概念，它能夠實現對單個工位進行有效的數據收集、分析與管理的功能，從而通過分析單個工位的質量狀態達到控制白車身質量輸出穩定性的目的。

2注重提高汽車白身制造參數的有效傳輸

在汽車產品設計及制造環節中，設計人員會在產品設計方案中標注大量的詳細產品制造與性能參數，這一參數信息也是整體汽車產品設計方案的具體表現形式。但在汽車產品實際設計、制造過程中，受多方面因素干擾、影響，各類汽車制造參數在傳輸過程中會出現不完全傳輸、參數傳輸有誤等問題，從而導致汽車白車身設計參數與實際制造車身參數出現差異性問題。針對于此，需要在汽車白車身設計及制造環節中，秉持可制造性設計、失效模式及后果理念，對所構成、設計產品的零部件參數與具體工序流程開展逐步分析作業，提前對汽車白車身設計與制造環節中全部潛在的失效模式、可能出現的質量問題加以深入分析、總結，并在其基礎上制定針對性問題解決措施。簡而言之，便是確保在汽車白車身設計與制造環節中，各項產品參數的有效傳輸與一致性。

3白車身柔性焊接夾具切換機構設計與優化

3.1工位質量概念的應用價值

工位質量狀態作為一個直接反映工位制造水平的參數，能夠很好地為制造過程提供有效的數據支持，工程師可以通過監控工位質量的數據波動情況，進而快速識別出白車身質量輸出的狀態。同時，當白車身的輸出狀態超差時，工程師可以通過搭建的工位質量數據庫直接查看工位質量狀態差的工位，進而能夠快速的鎖定問題點，節省了問題排查與分析的時間，使問題能夠在最短時間內得到解決，不僅節約了公司的運行成本，同時提高了工程師的工作效率。

3.2白車身總拼RPS點設計

白車身總拼由地板焊接總成、左右側圍總成、前圍總成（含頂蓋前橫梁總成）及后圍總成拼焊而成，所以對白車身總拼的夾具設計要符合這幾大總成的RPS點分布要求。圖1為某車型地板焊接總成的定位夾緊點分布，根據地板總成的零件結構，其RPS點均分布在零件底部，包括定位銷和支撐面兩種定位結構。RPS1、2為定位基準，從X/Y/Z三個方向對地板進行定位;前部的RPS3、4從X、Y兩個方向對地板進行定位;最后通過RPS5、6從Z方向對地板進行定位;由于地板零件較大，僅靠3-2-1定位原則無法保證零件得到穩定定位，因此再通過RPS7、RPS8對Z方向進行輔助定位;考慮到該車型實際精度要求，通過RPS9～RPS14對地板焊接總成特殊部位進行的Y方向輔助定位，使地板焊接總成得到可靠定位。這是典型的采用“N-2-1”定位原則的實例，此車型采用平臺化設計。該系列9種車型的地板焊接總成的結構類似，RPS點也一樣，為柔性化總拼的實現提供了有力保證。在進行車型切換時不必對車身地板焊接總成的地板支撐夾具結構進行大的切換，只需進行一個自由度的平移即可實現。

3.3標準化、模塊化、柔性化

標準化設計為機械零件的設計、制造及維修帶來了便利性和巨大的經濟效應。然而根據汽車車型相似特點，焊裝夾具在結構及形式上也基本相似，因此為了最大效益的利用夾具，可將夾具分為標準件和非標件。在一套完成的焊裝夾具上，盡可能地擴大標準件的范圍和數目，從而達到高效生產的過程。整個柔性化車身焊接夾具平臺包含了大量的標準件，三大機構中，也是由標準件組合而成，其中將快速定位機構分為相對不變的螺母副、蝸輪-蝸桿副、調節電機等標準件和根據車型不同或定位孔大小、位置的不同而需重新設計的非標準件;還將柔性夾緊機構集成到托架上，一個托架可定位和夾緊1到2個車身定位點，每個托架含有標準件L座、氣缸、限位塊、伸長臂及非標準件立板、夾頭?？焖俣ㄎ粰C構和柔性夾緊機構通過螺栓和定位銷直接固定在過渡板上，過渡板固連在立柱或地板上。在實際焊接加工中，若要在兩種不同車型中切換時，快速定位機構、柔性夾緊機構可自動地做出調整，從而滿足不同結構車身的焊接。過渡板上設置有標準化孔系及非標準化孔系，過渡板可通過標準孔系與立柱或地板連接，通過非標準的孔系（此孔系位置非標準、孔大小和數目標準）與柔性夾緊機構或快速定位機構連接。本文所涉及的柔性裝夾平臺中，立柱和地板為完全標準件，過渡板用于安裝托架，其部分孔系的位置隨著托架的位置不同而發生改變，在本文過渡板為不完全標準件。

3.4汽車白車身零部件單向包容的質量控制思路

在汽車白車身裝配過程中，需要將部分小型汽車配件配置在另一汽車配件內部結構中，將其加以完全包容。而在這一汽車白車身裝配作業環節中，需要著重注意以下問題：設計人員與汽車裝配人員需要對各汽車配件的最大極限尺寸與最小極限尺寸加以深入分析，并總結出不同配件的公差帶。隨后對不同汽車配件的公差帶進行對照分析，確保被包容配件的公差帶小于包容配件。簡而言之，便是需要在汽車白車身總成裝配環節中，明確汽車配件公差帶單向包容質量控制思路。

結語

進一步提高在汽車產品設計與制造階段中，對汽車白車身的質量控制力度。白車身質量的穩定性輸出是整車質量好的重要保障，在白車身制造過程中我們只有確保每個工位的質量狀態穩定，才能最終保障白車身輸出的穩定性。工位質量的概念就為每個工位質量穩定性提供了很好的數據支持，在各大車企的白車身制造中有很好的推廣潛力與價值。

參考文獻：

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