謝江 羅歡

摘 要：當(dāng)前汽車焊接工裝在構(gòu)造上存在較大差別，屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計與制造的工藝裝備，但其功用、基本結(jié)構(gòu)以及維護(hù)管理具有共性。本文結(jié)合筆者的實踐工作經(jīng)驗，對車身焊接工裝應(yīng)用進(jìn)行一些總結(jié)分析，供有益參考。

關(guān)鍵詞：焊接工裝;工裝結(jié)構(gòu);工裝開發(fā);工裝維護(hù)管理

術(shù)語：SGMW-上汽通用五菱汽車股份有限公司;N111-五菱之光車型;TPM-全員生產(chǎn)維護(hù);PM-預(yù)防性維護(hù);CMM-三坐標(biāo)測量儀

1 引言和概述

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們起來越注重汽車車身外形和尺寸，這對車身件的焊接尺寸、精度、質(zhì)量要求越來越高，而焊接工裝在車身制造過程中尤其重要。對于汽車、摩托車和飛機等制造業(yè)，可以毫不夸張的說，沒有焊接工裝就沒有產(chǎn)品。

工裝指在機械加工、產(chǎn)品檢驗、裝配和焊接等工藝過程中，使用著大量的工藝裝備簡稱。車身焊接工裝指車身零件裝配與焊接過程中起配合及輔助作用的夾具、機械裝置或設(shè)備的總稱，其中夾具包括定位器、夾緊機構(gòu)、夾具體三部分，機械裝置或設(shè)備包括焊件變位機、焊接操作機、焊工升降臺等。

2 車身焊接工裝簡介

2.1 分類

焊接工裝（如圖1）有幾種分類方式：

（1）按應(yīng)用范圍分：通用、專用、柔性焊接工裝等。（2）按動力源分：手動、氣動、液壓、電動、磁力、真空、混全式焊接工裝等。（3）按焊接方法分：電弧焊、電阻點焊、釬焊、特種焊工裝等。

2.2 結(jié)構(gòu)與組成

SGMW某車型零部件焊接工裝夾具（如圖2），主要由定位器、夾緊機構(gòu)、夾具體三大部分組成，有夾緊塊、夾緊臂、定位塊（銷）、連接板、支座、氣缸（根據(jù)動力源方式而定）、導(dǎo)向、鉸鏈等8種基本功能部件，復(fù)雜定位單元的夾具還需要增加限位塊、導(dǎo)軌、二層支座等功能件。現(xiàn)實中會根據(jù)各種綜合因素，單獨或組合使用不同焊接工裝夾具結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)白車身/零部件焊接作業(yè)。

2.3 特點

焊接工裝的特點，是由裝配焊接工藝和焊接結(jié)構(gòu)決定的：

（1）類型和數(shù)量根據(jù)白車身/焊合件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)節(jié)拍、自動化程度決定。（2）按生產(chǎn)工藝過程布置，要符合人機工種要求。（3）裝配和焊接的零件有多個，需按一定順序進(jìn)行，動作次序和功能要與制造工藝過程相符合。（4）焊接件多為薄板沖壓件，其剛性比較差，極易變形，因而通常采用工件表面或形面過定位方式定位。（5）車身是一個具有空間曲面，外形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，定位件的定位表面大多是型面，定位元件的布置具有空間位置特點。（6）采用電阻點焊的裝焊夾具，要求焊鉗和電極具有良好的可達(dá)性及夾具的開敞性。

2.4 作用

提高焊接件的產(chǎn)品質(zhì)量，保證焊件的幾何形狀和尺寸精度符合圖紙和技術(shù)要求;提高制造生產(chǎn)率，降低制造成本;減輕勞動強度，使用安全可靠，保障安全生產(chǎn);便于施工和操作等等。

3 車身焊接工裝開發(fā)

3.1 六點定位原理

任何剛性工件在空間具有六個自由度（如圖3），即沿x、y、z三個直角坐標(biāo)軸方向的移動自由度和繞這三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動自由度，要完全確定工件的位置，就必須消除這六個自由度，通常用六個支承點（即定位元件）來限制工件的六個自由度。這就是六點定位/3-2-1定位原理（如圖4）。

實現(xiàn)中對于汽車車身用的薄板沖壓件，定位夾具除了限制零件剛體運動的基本功能外，還必須限制過多的零件變形，需采用N-2-1、3-2-2過定位方式。例如SGMW N111車型發(fā)動機蓋板的焊接工裝夾具就用了8個定位面（如圖5）。

3.2 工裝開發(fā)過程簡述

工裝開發(fā)流程主要有：項目規(guī)劃、數(shù)據(jù)輸入、方案/結(jié)構(gòu)設(shè)計、采購定點、制造/安裝/驗收移交、售后服務(wù)等階段。如下為開發(fā)流程簡圖（如圖6）。

其中，我們簡單列舉制造/安裝/調(diào)試/驗收階段的幾個關(guān)注項進(jìn)行說明。

（1）焊接工裝夾具的測量。在焊接工裝組裝制造完成后，需要對其制造狀態(tài)進(jìn)行必要的CMM檢測，以判斷制造是否符合設(shè)計要求。測量過程：分析→測頭校準(zhǔn)→建立坐標(biāo)系→測量特征元素→構(gòu)造/評價特征元素→生成測量報告→評估測量結(jié)果。

（2）同心孔實驗（如圖7）。夾具裝上工件，夾緊后在工件的搭接處進(jìn)行鉆孔及測量，觀測鉆孔在夾緊和松開狀態(tài)的尺寸變化，分析夾具在工作條件下的定位可靠性和重復(fù)性。實驗過程一般為：裝夾零件→鉆孔→取出零件/測量→重復(fù)上一步→零件拿出/模擬焊接→測量鉆孔實際尺寸→重復(fù)上一步驟5次→焊接零件/測量→評判。

（3）工藝工裝驗證。通過對其合理性和適用性的檢查，驗證工藝和工裝是否符合生產(chǎn)綱領(lǐng)/節(jié)拍、產(chǎn)品質(zhì)量及安全環(huán)保的要求，是否可以進(jìn)入批量生產(chǎn)。

4 車身焊接工裝維護(hù)管理

工裝的維護(hù)管理是指對工裝的保養(yǎng)及維修。采用日常維護(hù)為主-TPM、預(yù)防性維護(hù)為輔-PM相結(jié)合的方式。TPM：通過日常維護(hù)，檢查工裝的異常，及時維修，使工裝處于良好狀態(tài)，有日/周/月檢。PM：按照工藝設(shè)備制訂的周期維護(hù)計劃進(jìn)行計劃維護(hù)，達(dá)到排除隱患，保證工裝穩(wěn)定、有效的維護(hù)方法。

常見的焊接工裝維護(hù)要點：

（1）各定位點、緊固件應(yīng)定期檢查是否磨損、松動。（2）各軸承、運動機構(gòu)鉸鏈應(yīng)定期加潤滑脂。（3）檢查氣路系統(tǒng)、管路，不得有滲漏。（4）夾具底板面定期刷防銹油，隨時檢查氣路系統(tǒng)有無漏氣等現(xiàn)象。（5）維修時，必需使用拼臺安全銷，防止誤操作，側(cè)框的移動。

5 結(jié)語

對于汽車四大工藝之一的車身焊裝制造而言，無論是主機廠的白車身焊接工裝還是供應(yīng)商零部件的焊接工裝都是極其重要的組成部分。筆者相信，隨著我國汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，車身焊接工裝將會為更多的汽車生產(chǎn)線建設(shè)助力，并得到廣泛應(yīng)用，為中國汽車品牌發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王政.焊接工裝夾具及變位機械.北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[2]陳煥明.焊接工裝設(shè)計基礎(chǔ).北京：航空工業(yè)出版社，2004.

[3]中國機械工種學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊（第2版）.北京：機械工業(yè)出版社，2001.