基于案例的汽車焊接夾具設(shè)計(jì)探究

陳紹東

摘要：汽車車身焊裝夾具的設(shè)計(jì)屬于汽車車身前期設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，汽車車身焊裝夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量水平與本身加工工藝的精度直接決定了車身加工質(zhì)量與生產(chǎn)工期的長短。因此，本文總結(jié)汽車車身焊裝夾具的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和基本要求，對汽車車身焊裝夾具的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，并對汽車夾具設(shè)計(jì)當(dāng)中常涉及到的問題進(jìn)行總結(jié)，從定位銷設(shè)計(jì)、相似部件設(shè)計(jì)等方面結(jié)合實(shí)例分析了汽車焊接夾具的設(shè)計(jì)方法，以期對汽車夾具設(shè)計(jì)過程進(jìn)行和優(yōu)化有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：汽車;焊裝夾具;設(shè)計(jì)

引言

現(xiàn)代汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代日趨頻繁，小批量多品種生產(chǎn)的比重將有繼續(xù)增長的趨勢，個(gè)性化、定制化設(shè)計(jì)已成為趨勢。然而，對于不同汽車的制造過程中的車身焊接，需要保證一定的夾緊力及定位精度，現(xiàn)有的焊接夾具多采用專用夾具，需要根據(jù)不同車型設(shè)計(jì)后結(jié)果定制設(shè)計(jì)，這一過程延長了汽車設(shè)計(jì)制造周期，并且由于專用夾具的唯一性，不能適應(yīng)其他車型，降低了材料的利用率，造成了資源浪費(fèi)。

1汽車焊裝夾具的基本設(shè)計(jì)要求

（1）對于汽車車身焊裝夾具設(shè)計(jì)當(dāng)中的沖壓零件。需要根據(jù)車身的各部位進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行孔洞設(shè)計(jì)時(shí)，孔洞本身的形狀與寬度需要滿足技術(shù)要求才能夠進(jìn)行鉆孔，保證孔洞的設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度。

（2）需要汽車車身焊裝夾具能實(shí)現(xiàn)快速的定位。被焊接位置便于焊工操作，在松開夾緊結(jié)構(gòu)之后，焊件還能夠從夾具上十分安全的拆卸。

（3）在進(jìn)行夾具的設(shè)計(jì)時(shí)需要注意夾具上部分元件的導(dǎo)電，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，針對元件本身的導(dǎo)電進(jìn)行處理，進(jìn)行元件絕緣設(shè)計(jì)，例如噴絕緣漆等，提高車身的本身的絕緣性，利用絕緣漆本身的絕緣性能，將元件之間隔離，避免出現(xiàn)靜電，導(dǎo)致電路并線，保證裝焊的質(zhì)量。

（4）由于汽車車身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。需要在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮定位元件的加工工藝方便以及部件型號的統(tǒng)一，這樣能夠便于在之后的使用過程當(dāng)中如果出現(xiàn)損壞，能夠便于更換元件。

（5）車身的裝焊夾具本身比較復(fù)雜。車身本身重量較大，僅僅依靠人力來進(jìn)行車身的調(diào)整需要耗費(fèi)較長的時(shí)間，因此，在制造時(shí)常需設(shè)計(jì)樣架來實(shí)現(xiàn)車身的調(diào)整。

2汽車車身焊接夾具設(shè)計(jì)需要考慮因素

（1）設(shè)計(jì)過程。需要采用合理的焊接夾具設(shè)計(jì)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如機(jī)械焊接裝置的高度是否能夠滿足，在設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮人工操作是否方便，且設(shè)計(jì)用具之間實(shí)現(xiàn)各個(gè)元件之間能夠相互關(guān)聯(lián)，能夠保證汽車車身焊裝夾具總體裝配的可持續(xù)性，保證對設(shè)計(jì)當(dāng)中的每個(gè)部分都能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)控制。

（2）需要按照實(shí)際的車身進(jìn)行設(shè)計(jì)?？梢詫嚿砗负霞M(jìn)行分解、研究，針對不同的車身來進(jìn)行設(shè)計(jì)，將夾具種類進(jìn)行分類設(shè)計(jì)，保證夾具充分利用。

（3）需要考慮汽車車身的年產(chǎn)量來進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，確定是否人工制造或選用自動(dòng)化，在需求量較大的情況下選用自動(dòng)化生產(chǎn)，在需求量較小時(shí)，考慮成本的原因，可以選用人工。

（4）汽車車身與夾具的設(shè)計(jì)需要相結(jié)合。焊裝夾具的實(shí)際設(shè)計(jì)需要結(jié)合汽車車身來進(jìn)行，焊裝部件上的設(shè)計(jì)位置需要按照車身上的元件來作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證最終生產(chǎn)出焊接夾具能夠滿足實(shí)際的焊接應(yīng)用，避免出現(xiàn)脫離實(shí)際汽車車身設(shè)計(jì)，導(dǎo)致出現(xiàn)最終夾具不能夠使用或?qū)е略谑褂眠^程中出現(xiàn)安全隱患。

（5）焊接夾具需要考慮制造材料問題。在進(jìn)行焊接夾具的設(shè)計(jì)時(shí)，需要選取制造材料進(jìn)行裝配，大多數(shù)的制造企業(yè)本身以盈利為主，因此，需要考慮成本，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能的選擇性價(jià)比較高的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足實(shí)際汽車車身焊接使用的同時(shí)，降低成本。

（6）合理的設(shè)計(jì)夾緊結(jié)構(gòu)。確定元件在夾具上準(zhǔn)確位置之后，在進(jìn)行焊接時(shí)的同時(shí)，需要保證各個(gè)元件能夠?qū)崿F(xiàn)裝配位置的精準(zhǔn)控制，同時(shí)還需要盡可能的減少元件的回彈變形，因此，需要合理的設(shè)計(jì)夾緊結(jié)構(gòu)，保證元件之間連接緊湊，避免出現(xiàn)空隙較大的情況出現(xiàn)。

3汽車車身的焊裝夾具實(shí)際設(shè)計(jì)方法

舊式的焊裝夾具設(shè)計(jì)大多時(shí)候選擇手工進(jìn)行設(shè)計(jì)，伴隨著現(xiàn)代化的制造業(yè)不斷發(fā)展，焊接夾具的設(shè)計(jì)逐漸選用新型的制造工藝不斷的專業(yè)化，流水線。傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代的要求。目前我國主要應(yīng)用以下幾個(gè)設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行焊接夾具設(shè)計(jì)：

3.1利用計(jì)算機(jī)來輔助，完成制圖夾具設(shè)計(jì)

伴隨著中國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)逐漸進(jìn)入制造業(yè)，通過計(jì)算機(jī)輔助來進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)目前成為我國最常用的一種設(shè)計(jì)方法，利用計(jì)算機(jī)的便捷性與強(qiáng)大的運(yùn)算能力能夠完成車身焊接夾具設(shè)計(jì)當(dāng)中龐大的數(shù)據(jù)計(jì)算，傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)人員自己完成數(shù)據(jù)運(yùn)算，但是由于車身一般龐大，各種內(nèi)部元件數(shù)據(jù)測量數(shù)據(jù)量龐大，僅僅依靠設(shè)計(jì)人員進(jìn)行計(jì)算，耗費(fèi)時(shí)間較長，且部分的圖紙只能依靠人工手繪，耗費(fèi)周期長，選擇計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)當(dāng)中的數(shù)據(jù)成像功能，將車身的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，利用軟件實(shí)現(xiàn)前期的圖紙演算，保證圖紙的精準(zhǔn)度，能夠明顯的縮短設(shè)計(jì)周期。

3.2利用柔性的焊裝夾具進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)

在進(jìn)行焊接夾具的設(shè)計(jì)時(shí)，可以進(jìn)行柔性化設(shè)計(jì)，能夠較好的保證后期夾具在調(diào)整過程中簡便快捷，其本身的優(yōu)點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：（1）組成夾具所需要的元件相對較少，安裝便捷，能夠?qū)崿F(xiàn)一次性的安裝，縮短裝配周期;（2）車身內(nèi)部元件的尺寸如果需要調(diào)整，傳統(tǒng)夾具在車身尺寸出現(xiàn)變化后，就只能重新裝配元件，但柔性焊接夾具，在車身尺寸出現(xiàn)改變后，仍能夠使用，能夠適應(yīng)車身變化;（3）設(shè)計(jì)制造的柔性夾具強(qiáng)度較高，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

4基于案例的汽車焊接夾具設(shè)計(jì)策略

4.1定位設(shè)計(jì)

由于傳統(tǒng)夾具雖然基本可以達(dá)到車架焊接要求，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位程序煩瑣，效率低下，且精度難以保證。因此，本次設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)該從減小定位難度，提高定位速度及精度入手。為此，本作品可將坐標(biāo)系與夾具相配合，將固定與測量融為一體，一步到位，在提高定位速度的同時(shí)，提高定位精度。另外，為了解決運(yùn)用現(xiàn)有夾具定位鋼管車架彎管及斜面管困難的問題，可通過設(shè)計(jì)一種可調(diào)節(jié)角度的夾具，簡化彎管及斜面管的定位，尤其是其空間角度的確定。為了解決以上問題，查詢了許多焊接夾具設(shè)計(jì)的資料，最終選擇以V形塊作為定位器，并通過三維建模軟件設(shè)計(jì)了一套以焊接平臺為基礎(chǔ)，以空間框架為升降移動(dòng)平臺，以V形塊為定位器，以螺紋連接為緊固方式的夾具。另外在空間框架及相關(guān)連桿上標(biāo)上刻度，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的建立。并通過仿真分析，對模型結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，完成了夾具的設(shè)計(jì)。

4.2相似部件設(shè)計(jì)

焊接夾具設(shè)計(jì)中，具有非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)。對于一起裝夾任務(wù)而言，不同夾具之間有相似之處。設(shè)計(jì)一套夾具后，如果需要設(shè)計(jì)第二套組件，第一套組件與第二套組件件的相似度可以達(dá)到70%。因此，為了提高設(shè)計(jì)效率，我們可以直接將第一組夾具元件復(fù)制到第二組元件目錄中，重新設(shè)置裝配搜索目錄，重新編輯零件名稱，只需更改裝配的特征碼字段，如030-827-04-12-yaotou能夠轉(zhuǎn)變?yōu)?30-828-04-12-yaotou，就能知道兩種零件是相似零件。

5結(jié)束語

伴隨著人們對于汽車的要求不斷的提升，汽車車身的焊接夾具在汽車車身的裝配當(dāng)中起到作用也越來越重要，本文就汽車車身焊裝夾具的具體作用進(jìn)行了闡述，對車身焊裝夾具設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了具體分析，并對設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的問題進(jìn)行了闡述說明，結(jié)合相關(guān)的汽車焊接夾具案例，對汽車焊接夾具設(shè)計(jì)展開了探究，并且提出了相關(guān)的措施。

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