吳江濤

摘 要：在汽車制造過程中，焊接工裝占有十分重要的地位。在焊接的準(zhǔn)備工作中，車身焊接夾具設(shè)計起關(guān)鍵性作用。它要求技術(shù)人員既要有豐富的經(jīng)驗，又要有精湛的技術(shù)。在設(shè)計環(huán)節(jié)，首先要考慮的是生產(chǎn)節(jié)拍，還要考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及鈑金件焊接變形特點，把握零部件裝配精度及公差分配，熟悉工藝及質(zhì)量要求。只有這樣才能使夾具制造得更加完美，以滿足作業(yè)者及公司的要求。

關(guān)鍵詞：汽車制造；焊裝夾具；設(shè)計

1 生產(chǎn)節(jié)拍

生產(chǎn)節(jié)拍是指生產(chǎn)一臺車所需要花費(fèi)的時間，用時長短在一定程度上決定了焊接夾具、工位及焊接設(shè)備的自動化水平。因此，在進(jìn)行焊接夾具設(shè)計時要首先考慮這一點。生產(chǎn)節(jié)拍主要由夾具動作、裝配、焊接、搬運(yùn)時間等組成，夾具和焊接的時間由夾具和設(shè)備的自動化程度決定；裝配時間由沖壓件精度和工序件精度以及操作人員的操作熟練度決定；焊接時間由焊接工藝水平、焊鉗選型的合理化程度及焊接參數(shù)設(shè)置決定；搬運(yùn)時間由搬運(yùn)的自動化程度、物流的合理化程度及生產(chǎn)現(xiàn)場管理水平?jīng)Q定。只要熟練掌握了以上幾點，就可以很好地協(xié)調(diào)焊接夾具自動化水平與夾具制造成本間的相互關(guān)系，保證制造出的夾具產(chǎn)品符合公司及項目要求。

2 車身焊裝夾具設(shè)計方法

2.1 設(shè)計定位總體原則

“6向定則”是焊裝夾具設(shè)計的主要方法之一，是指朝著6個方向運(yùn)動的自由度都要受到限制。只有正確認(rèn)識了薄板件焊裝生產(chǎn)的特點，同時又理解“6向定則”，才能正確應(yīng)用這個定則。

2.2 確定夾具設(shè)計方案

夾具設(shè)計方案的主要內(nèi)容包括工件的定位方案、刀具的對刀或?qū)б绞?、工件的夾緊方案、夾具其他組成部分（如分度裝置等）的結(jié)構(gòu)型式、夾具體的結(jié)構(gòu)型式。對夾具設(shè)計方案，最好同時考慮幾個方案，并畫出草圖。

2.3 設(shè)計方案

衡量夾具設(shè)計方案是否合理，應(yīng)遵循下列原則：①確保加工質(zhì)量。其關(guān)鍵在于定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件的選擇。②高效低成本。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的要求，盡量采用各種快速高效結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)元件，力求結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。③操作方便、省力和安全。④便于排屑。⑤有良好的工藝性。

2.4 繪制夾具裝配體結(jié)構(gòu)圖

在繪制夾具裝配體結(jié)構(gòu)圖時應(yīng)注意以下各點：①圖形大小的比例盡量取1：1，使所繪的夾具裝配體結(jié)構(gòu)圖有良好的直觀性。②夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)處于“夾緊”的位置上。③運(yùn)動部件要運(yùn)動靈活，不能蹩勁和卡死，要有潤滑裝置。

2.5 繪制夾具裝配工程圖（三維轉(zhuǎn)二維）

在繪制夾具裝配工程圖時，首先，應(yīng)注意投影選擇，用最少的視圖和剖面將夾具的結(jié)構(gòu)完全清楚地表達(dá)出來。其次，夾具裝備圖上應(yīng)標(biāo)注以下5種尺寸：①夾具外形的最大輪廓尺寸。它表示夾具在機(jī)床上所占空間位置和可能活動范圍，方便校核所設(shè)計的夾具是否和機(jī)床、刀具等發(fā)生干涉。②工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸，如工件定位基準(zhǔn)和定位元件的配合尺寸及配合性質(zhì)，各定位元件間的位置尺寸及相互位置要求等。③夾具與刀具的聯(lián)系尺寸。這一類尺寸用來確定夾具上引導(dǎo)或?qū)Φ堆b置的位置，如鉆套的內(nèi)徑尺寸，各鉆套之間、鉆套或?qū)Φ秹K與定位元件之間的位置尺寸及相互位置要求。④夾具與機(jī)床連接部分的尺寸。這一類尺寸用來確定夾具在機(jī)床上的相對位置。⑤其他裝配尺寸。這類尺寸屬于夾具內(nèi)部的配合尺寸。它們和工件、刀具、機(jī)床無關(guān)，主要是為了保證夾具裝配后能滿足規(guī)定的使用要求而標(biāo)注的。

夾具裝配圖的技術(shù)條件除上述各元件間的相互位置要求外，還應(yīng)包括夾具的平衡、熱處理等特殊要求及其他裝配使用方面的要求。

夾具裝配圖上公差配合的選用有兩類情況。一是與工件加工尺寸直接有關(guān)的，一般取工件加工尺寸公差的1/2～1/6作為夾具有關(guān)尺寸的公差。具體選用時，要結(jié)合工件的加工精度要求、生產(chǎn)批量的大小、工廠在夾具制造方面的生產(chǎn)技術(shù)水平等因素，進(jìn)行全面綜合考慮。二是與工件加工尺寸公差無直接關(guān)系的，應(yīng)按其在夾具中的功用和裝配要求來選用。

2.6 定位誤差計算

在確定設(shè)計方案及定位元件后，還應(yīng)計算定位誤差。如果計算超差，要改變定位方法，以提高加工精準(zhǔn)度。

2.7 計算所需的夾緊力

夾緊力的計算實際上是經(jīng)過簡化了的計算。為了保證工件裝夾的安全可靠，實際所需的夾緊力應(yīng)比理論夾緊力大，即應(yīng)對理論夾緊力乘以安全系數(shù)k，一般 k=1.5～2.5。另外，夾緊力的計算有時沒有現(xiàn)成的公式可套用，因此，設(shè)計者可根據(jù)自己的經(jīng)驗及理論知識來選擇合適的計算方法。

3 夾具設(shè)計及驗收注意事項

（1）定位面：工件與定位面間隙小于0.1mm，用塞尺檢查，定位面經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度在HRC48以上。

（2）活動定位銷：一般采用氣缸和手推2種，徑向擺動量應(yīng)小于0.2mm，銷的工作段和導(dǎo)向段的表面硬度達(dá)到HRC52，粗糙度在0.16以下；活動銷導(dǎo)向孔應(yīng)配有石墨銅襯套，以減少磨損；固定定位銷用陷釘鎖緊。

（3）基準(zhǔn)銷工作段磨損概況：組焊工位極限為0.2mm，單面為0.1mm，增打工作銷徑磨損為0.5mm，單面為0.25mm，若超出應(yīng)及時更換；定位銷應(yīng)伸出工件表面的有效直徑部分在3～5mm，若超出應(yīng)調(diào)整。

（4）定位孔：如零件只有螺母孔，應(yīng)加上定位孔，定位銷比定位孔徑小0.2mm，螺母孔所用銷應(yīng)比螺母孔小0.3mm，誤差為+0.1 mm。單個零件能用孔定位盡量不用隨型定位；對于總成的主副定位盡量在總成的兩個件上選，盡量分布在總成的對角線上，占總成的2/3左右；盡量不要選過孔為定位孔，選承受力的部件上的關(guān)鍵孔，如地板上的副車架安裝孔與車架安裝的懸置孔等。

（5）夾緊機(jī)構(gòu)：夾持點與支撐點原則上是距離300mm左右一個點。夾持點與支撐點盡量在零件上統(tǒng)一，相同或在面的法線上相同，定位誤差小。

（6）要充分考慮焊點的布置空間，與焊點要交錯開，不要干涉，同時考慮夾具機(jī)構(gòu)的布置空間。

參考文獻(xiàn)

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

[2]韓根云.汽車車身焊接夾具的設(shè)計[J].新技術(shù)新工藝，2001，（8）：33-34.

（作者單位：河北中興汽車有限公司）