汽車焊裝的夾具設(shè)計(jì)技術(shù)解讀

　　隨著社會(huì)的發(fā)展，汽車早已成為了人們生活出行的必備產(chǎn)品，各國(guó)的汽車制造行業(yè)的發(fā)展水平也成為了各國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)汽車的研制、生產(chǎn)、銷售、營(yíng)運(yùn)，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多部門息息相關(guān)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展起重要推動(dòng)作用。

?????? 在汽車車身設(shè)計(jì)制造過程中，焊裝、總裝、涂裝是車身制造的核心工作，在焊裝中，焊裝夾具是保證車身焊接質(zhì)量的主要因素，是焊接工藝的重要組成部分，它可以確保車身形狀、尺寸、精度符合產(chǎn)品圖樣技術(shù)要求。可以說，焊裝夾具是構(gòu)成車身焊裝生產(chǎn)線的“核心”圓，是保證車身焊接質(zhì)量的重要因素，影響整個(gè)汽車的制造精度和生產(chǎn)周期。因此，在汽車制造過程中的焊裝夾具的設(shè)計(jì)尤為重要。

　　1 焊裝夾具的組成

　　焊裝夾具是生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)的一種輔助手段，它是將工件迅速準(zhǔn)確地定位并固定于所定位置，包括引導(dǎo)焊槍或工件的導(dǎo)向裝置在內(nèi)的用于裝配和焊接的工藝裝備的總稱。焊接夾具是進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)焊接不可缺少的輔助器具，是焊接工藝的重要組成部分，它在焊接過程中主要起維持、保證焊接產(chǎn)品形狀及尺寸符合產(chǎn)品圖紙要求，方便焊工操作，提高工效的作用。論文格式，車身。焊裝夾具的組成部分主要包括自制件、標(biāo)準(zhǔn)件和外購件。自制件主要包括支撐塊、夾緊塊、型板等；標(biāo)準(zhǔn)件主要包括銷子、角座、基準(zhǔn)塊、調(diào)整墊片等；外購件則以汽缸、各種軸套為主，最為核心、最為普遍的結(jié)構(gòu)件包括支撐塊、夾緊塊、型板、角座、調(diào)整墊片等。因此在進(jìn)行焊裝夾具設(shè)計(jì)之前，必須充分了解車身的焊裝過程、焊接夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理進(jìn)行實(shí)體建模、標(biāo)準(zhǔn)件的調(diào)用及外購件的選取。

　　2 車身焊裝夾具的設(shè)計(jì)要求

　　2.1 對(duì)車身裝焊夾具的基本要求

　?。?）對(duì)于沖壓零件裝焊后應(yīng)具有互換性的車身合件及總成，應(yīng)使用車身的各配合部位，特別是孔洞的形狀尺寸符合技術(shù)要求。

　?。?）能快速準(zhǔn)確地進(jìn)行裝配定位、夾緊，被焊部位要便于操作，松開夾緊機(jī)構(gòu)后，焊件能從夾具上方便地卸下，且安全可靠。

　?。?）在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，要注意夾具上的某些零部件出現(xiàn)導(dǎo)電，絕緣等問題，提高車身的裝焊質(zhì)量。

　?。?）由于車身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，對(duì)所設(shè)計(jì)的定位件、夾緊件等要充分考慮其加工工藝性及零部件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，便于更換易損件和恢復(fù)原設(shè)計(jì)精度。

　　（5）車身總成的裝焊夾具比較復(fù)雜笨重，在制造使用中常需調(diào)整樣架來進(jìn)行調(diào)整校正。

　　2.2 裝焊定位基準(zhǔn)的選擇

　　裝夾工件時(shí)，使工件在夾具中占有正確位置所采用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)的選擇正確與否將直接影響工件的裝配精度。

　　2.3 定位方法和定位元件

　　車身裝焊夾具裝夾的主要對(duì)象是沖壓件，由于制作外形復(fù)雜且易變形，因此在夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮用曲面外形、曲面上經(jīng)過整形的平臺(tái)、工件經(jīng)拉延和彎曲成形的臺(tái)階、經(jīng)修邊的窗口和外部邊緣、裝配用孔和工藝孔等部位定位。

　　由于沖壓件外形復(fù)雜，裝夾過程中直接與定位元件接觸，這就決定了定位元件形狀比較特殊。通常選用的定位元件如下：

　?。?）定位銷：采用定位銷定位是裝焊夾具中常用的定位方式。駕駛室底板加強(qiáng)梁板材加厚，剛性好，可視為剛性組合件。底板上的懸置孔可以采用兩個(gè)圓柱銷定位。論文格式，車身。

　?。?）定位塊：組成駕駛室門洞及前后風(fēng)窗均用定位本體上的定位塊定位，定位塊和本體分別設(shè)計(jì)，避免了整體靠模加工，使定位元件的制造和調(diào)整大為簡(jiǎn)單方便。

　?。?）半圓形塊：圓柱形工件一般用V形塊定位，但裝焊夾具中的定位元件同時(shí)又需導(dǎo)電時(shí)，或工件管壁厚度小于0.5D（D為工件直徑）的情況下，為防止工件夾緊變形，常采用半圓形塊定位。半圓形塊的孔，其最小直徑應(yīng)取工件定位基準(zhǔn)軸的最大直徑。

　　（4）曲面定位板。

　　2.4 工件夾緊裝置

　　車身裝焊時(shí)，必須借助夾緊機(jī)械對(duì)工件施以夾緊力，以克服工件的彈性變形和其他外力的影響，保證車身沖壓件的定位基準(zhǔn)面與不定位塊緊密貼合。裝焊時(shí)，對(duì)工件施加外力，使它始終保持既定位置的裝置稱為夾緊器。夾緊器的種類很多，按作用原理分，有杠桿，斜楔，螺旋副、偏心輪等；按外力的來源分，有手動(dòng)，氣動(dòng)、液壓式等，這些夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與一般機(jī)床夾具設(shè)計(jì)大同小異，可參考借鑒。

　　2.5 車身總成裝焊夾具

　　車身總成裝焊夾具按其定位方式分為一次性定位和多次性定位。一次性裝配定位的總裝夾具是指車身總成的主要裝焊工作在一臺(tái)總裝夾具上完成。組成車身的零件，合件，分總成等依次裝到總裝夾具上，進(jìn)行定位和夾緊，直至車身總成的主要裝焊工作完畢，才從夾具上取下來。這種夾具的特點(diǎn)是車身裝焊時(shí)的定位和夾緊只進(jìn)行一次，容易保證車身裝焊質(zhì)量。根據(jù)車身生產(chǎn)綱領(lǐng)可設(shè)置一臺(tái)或數(shù)臺(tái)同樣的夾具，單臺(tái)夾具可采用固定的底板，多臺(tái)夾具可配置在車身裝焊生產(chǎn)線上，隨生產(chǎn)線移動(dòng)，這種隨生產(chǎn)線移動(dòng)的夾具稱為隨行夾具。隨行夾具制造復(fù)雜，成本較高，對(duì)每個(gè)裝焊臺(tái)上的電，水氣路都設(shè)計(jì)裝有快速插座或接頭，當(dāng)夾具在線上移動(dòng)到另一個(gè)工位時(shí)能方便，迅速地接通。

　　多次性裝配定位的總裝夾具指車身總成的主要裝焊工作是在2臺(tái)以上的不同裝焊夾具上完成的。車身每通過一臺(tái)總裝夾具就要被定位夾緊1次，主要用于有骨架駕駛室的裝焊，如在第一臺(tái)夾具上完成內(nèi)骨架的裝焊，在第二臺(tái)夾具上則完成外覆蓋件的裝焊，其優(yōu)點(diǎn)是夾具制造簡(jiǎn)單，數(shù)量少，不存在水，電，氣的連接問題，若增加定位夾緊次數(shù)，則容易產(chǎn)生裝配誤差。

　　3 設(shè)計(jì)流程分析

　　以某汽車的前地板預(yù)總成工位的某一焊裝夾具為例，闡述其焊裝夾具的設(shè)計(jì)流程。

　　3.1 設(shè)計(jì)方案的確定

　　首先是對(duì)設(shè)計(jì)知識(shí)的提取，分析設(shè)計(jì)式樣書，了解過程信息和主控點(diǎn)信息。轉(zhuǎn)換PANEL文件，將PANEL按指定的位置放置在機(jī)床坐標(biāo)系中，取截?cái)嗝?，生成車線。論文格式，車身。然后根據(jù)PANEL夾緊部位形狀和位置設(shè)計(jì)加工件定位板和壓板。論文格式，車身。論文格式，車身。最后再裝配標(biāo)準(zhǔn)件支架和外購件氣缸及其他輔助部件。

　　3.2 設(shè)計(jì)定位板和壓板

　　定位板采用孔定位方式，通過銷的位置精度來保證定位板的定位精度。基于UG建模的參數(shù)化設(shè)計(jì)的技術(shù)，采用自頂而下的設(shè)計(jì)方法，將車身數(shù)據(jù)一級(jí)一級(jí)的自頂而下的傳遞，利用草圖來控制整個(gè)裝配中所有零部件的形狀、位置和精度。

　?。?）在UG建模模塊中利用自頂而下的方法建立夾具裝配目錄樹（如圖1所示）。

　　圖1車身焊裝夾具裝配目錄樹

　?。?）轉(zhuǎn)換PANEL文件，根據(jù)焊裝夾具設(shè)計(jì)式樣書過程信息中給出的夾具定位位置來做出車身斷面線（車線）。

　?。?）通過WAVE—Linker技術(shù)將車線鏈接到夾具單元中，將WCS移動(dòng)到夾緊面附近，以Section為基準(zhǔn)建立夾具單元的草圖。

　　（4）通過WAVE—Linker技術(shù)將草圖鏈接到定位板和壓板零件單元中，然后在UG建模模塊中分別對(duì)各自的草圖進(jìn)行拉伸處理，得到相應(yīng)的零件單元。

　　3.3 裝配標(biāo)準(zhǔn)件支架和外購件氣缸及其他輔助部件。

　　3.4 生成總裝圖，設(shè)計(jì)定位銷，進(jìn)行干涉檢驗(yàn)。論文格式，車身。

　　3.5 二維出圖

　　利用UG制圖模塊，通過恰當(dāng)?shù)耐队白詣?dòng)生成二維圖，并可隨時(shí)更新視圖。

　　結(jié)束語

　　由于汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)激烈，汽車發(fā)展的趨勢(shì)由大批量生產(chǎn)向多品種小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，汽車生產(chǎn)廠家必須不斷縮短車型變化周期、加快車型的更新，使得車身設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與夾具設(shè)計(jì)重疊并行進(jìn)行，汽車焊裝夾具的設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常會(huì)遇到車身數(shù)據(jù)時(shí)常改變的情況，基于UG的焊裝夾具的3D設(shè)計(jì)，只需要根據(jù)設(shè)計(jì)式樣書隨時(shí)改變草圖的細(xì)節(jié)，后續(xù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行更新，無需重新設(shè)計(jì)。由此便可縮短設(shè)計(jì)周期，極大地提高設(shè)計(jì)效益，這在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中有很大的應(yīng)用價(jià)值。