汽車車身焊裝夾具設計

汽車車身焊接夾具的設計是一門經(jīng)驗性很強的綜合性技術(shù)，在設計時首先要確定生產(chǎn)綱領(lǐng)，熟悉產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，了解變形特點，把握制件及裝配精度，通曉工藝要求。只有做到這些，才能對焊接夾具進行全方位的設計。

一、生產(chǎn)綱領(lǐng)

生產(chǎn)綱領(lǐng)決定焊接夾具的自動化水平及焊接工位的配置，是通過生產(chǎn)節(jié)拍體現(xiàn)的。生產(chǎn)節(jié)拍由夾具動作時間、裝配時間、焊接時間、搬運時間等組成。夾具動作時間主要取決于夾具的自動化程度；裝配時間主要取決于沖壓件精度、工序件精度、操作者的熟練程序；焊接時間主要取決于焊接工藝水平、焊接設備的自動化程度、焊鉗選型的合理化程度等；搬運時間主要取決于搬運的自動化程度、物流的合理化程度等。只要把握住以上幾點，就能合理地解決焊接夾具的自動化水平及制造成本這對矛盾。

二、汽車車身的結(jié)構(gòu)特點

汽車車身一般由外覆蓋件、內(nèi)覆蓋件和骨架件組成，覆蓋件的鋼板厚度一般為0.8-1.2mm，骨架件的鋼板厚度多為1.2-2.5mm，也就是說它們大都為薄板件。對焊接夾具設計來說，有以下特點：

1、結(jié)構(gòu)形狀復雜，構(gòu)圖困難

汽車車身都是由薄板沖壓件裝焊而成的空間殼體，為了造型美觀和殼體具有一定的剛性，組成本身的零件通常是經(jīng)過拉延成型的空間曲面體，結(jié)構(gòu)形狀較為復雜。

2、剛性差、易變形

經(jīng)過成型的薄板沖壓件有一定的剛性，但和機械加工件相比，剛性要差得多，而且單個的大型沖壓件容易變形，只有焊接成車身殼體后，才具有較強的剛性。

3、以空間三維坐標標注尺寸

汽車車身產(chǎn)品圖以空間三維坐標來標注尺寸。為了表示覆蓋件在汽車上的位置和便于標注尺寸，汽車車身一般每隔200mm或400mm劃一坐標網(wǎng)線。三個坐標的基準是：前后方向(Y向)———以汽車前輪中心為0，往前為負值，往后為正值；上下方向(Z向)———以縱梁上平面為0，往上為正值，往下為負值；左右方向(X向)———以汽車對稱中心為0，左右為正負。

三、裝配精度

裝配精度包括兩方面內(nèi)容：外觀精度與骨架精度，外觀精度指車門裝配后的間隙面差，骨架精度指三維坐標值。貨車車向的裝配精度一般控制在2mm內(nèi)，轎車控制在1mm內(nèi)。焊接夾具的設計既要保證工序件之間的焊裝要求，又要保證總體的焊接精度，通過調(diào)整工序件之間的匹配狀態(tài)來滿足整體的裝配要求。

四、6點定則在車身焊裝夾具上的應用

6點定則指限制'個方向運動的自由度，在設計車身焊裝夾具時，常有兩種誤解，一是認為6點定位則對薄板焊裝夾具不適用；二是看到薄板焊裝夾具上有超定位現(xiàn)象，產(chǎn)生這種誤解的原因是把限制6個方向運動的自由度理解為限制6個方向的自由度，焊接夾具設計的宗旨是限制6個方向運動的自由度，這種限制不僅依靠夾具的定位夾緊裝置，而且依靠制件之間的相互制約關(guān)系。只有正確認識了薄板沖壓件焊裝生產(chǎn)的特點，同時又正確理解了6點定則，才能正確應用這個原則。

從定位原則看，支承對薄板來說是必不可少的，可消除由于工件受夾緊力作用而引起的變形。超定位使接觸點不穩(wěn)定，產(chǎn)生裝配位置上的干涉，但在調(diào)整夾具時只要認真修磨支承面，其超定位引起的不良后果是可以控制在允許范圍內(nèi)的。

80年代，車身焊接使用的大量夾具其型式是從沖壓模具的定位面截切而來，即在車身沖壓零件的型腔上定位，它被稱為‘定位塊’，其特點是定位面積大，據(jù)統(tǒng)計投影面積在50×100以上。定位塊是加工件，其余支撐部分為鑄鐵件，定位塊在裝配調(diào)整后再配作定位銷。在外觀上它有兩種式樣：大面積的定位塊，小面積的氣動或手動壓頭；大面積的定位塊，大面積的氣動或手動壓頭。前者造成定位塊加工復雜，產(chǎn)生車身零件壓緊力不夠，后者干涉焊鉗的點焊操作及裝件困難。在生產(chǎn)中使用的夾具，其精度必須保證產(chǎn)品總成的要求；其選擇定位面的數(shù)量也是比較保守的，寧多勿少。另外，每個定位塊的裝配全部是用四個螺釘在沉孔中固定在焊接支承底板上，因焊渣飛濺的填充，造成返修更換的困難。因此這種整體為鑄件的‘定位塊’式夾具是耗能耗材的，其設計、制造周期和成本都比較高。

隨著工裝制造水平與檢測手段的提高，車身焊接夾具的定位轉(zhuǎn)化為定位板定位，板的厚度在16、19、25幾檔中選用。整個夾具本體改為焊接合件，在制造、裝配上都縮短了周期，相對降低了成本。定位板與角支座、角支座與底板各定位銷孔均采用鏜孔，孔間距偏差為, L±0.02。這種在加工上采用此方式，在調(diào)試中若車身產(chǎn)品尺寸略有變化(如沖壓件常有的尺寸誤差)，機加中保證的尺寸精度就浪費掉了。要想使車身幾何精度在夾具上一次裝調(diào)成功，沖壓件就不能有較大的尺寸偏差，而且定位點的數(shù)量也比較多。用直角塊可調(diào)定位方式與上相同，只是定位板、壓頭用直角塊加墊片過渡。它的優(yōu)點是定位板、壓頭用損后修復、裝調(diào)比較方便；也比較容易形成標準化設計、制造(除定位塊、壓頭上壓塊外，其余零件均可制成標準件)。但設計人員要解決鏜出的定位銷孔與墊片的關(guān)系，不能讓定位板無公差加工。也延長了裝配周期，從定位型面到檢測銷孔等尺寸鏈增多，累計誤差上升。如平頭車身左/右側(cè)圍夾具，僅直角塊就有900個左右。可想裝配調(diào)整工作量之大，它同樣是以提高加工精度為代價換來的。夾具從整體外形看0有章法、但不美觀。

采用三個圓柱銷定位各零、部件，它把以上兩種定位法加工精度從, L±0.02降到, L±0.05，就使夾具在生產(chǎn)使用中加工、裝配上使車身裝焊精度得到了保證。但在設計、裝配中，要考慮定位部件的使用狀況，否則精度就會隨磕碰等不良因素走失掉。

五、車身分塊和定位基準的選擇

車身焊接總成一般由底板、前圍、后圍、側(cè)圍和頂蓋幾大部分組成，不同的車型分塊方式不同，在選擇定位基準時，一般應做到：

1、保證門洞的裝配尺寸

當總成焊接無側(cè)圍分塊時，門洞必須作為主要的定位基準，在分裝夾具中，凡與前后立柱有關(guān)的分總成裝焊都必須直接用前后立柱定位，而且從分裝到總裝定位基準應統(tǒng)一；當總成焊接有側(cè)圍分塊時，則門洞應在側(cè)圍焊接夾具上形成，總裝焊時以門洞及工藝孔定位，且從分裝到總裝定位基準也應統(tǒng)一。