汽車焊裝夾具設計理論研究

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　　摘 要 汽車制造水平代表著一個國家的科學技術發展水平，并對推動世界制造業邁向一個新臺階有著非常重要的作用。焊接工藝是汽車生產制造四大工藝之一，在汽車焊接生產線上，真正用于焊接操作的工作量僅占30%～40%，而剩余60%～70%的工作為輔助和裝夾工作，因此在設計焊裝夾具時不僅要保證夾具滿足定位要求和焊接要求，同時還需要考慮焊裝夾具的操作便捷性。本文就汽車焊裝夾具設計理論展開探討。
　　關鍵詞 汽車焊接;車身結構件;焊裝夾具;焊接工藝
　　引言
　　現代汽車制造業中，必須優化焊裝夾具設計，實現汽車焊裝夾具與智能化設計系統的有效結合，只有這樣才能為促進我國汽車制造業進一步發展。
　　1 焊裝夾具的分類及設計要求
　?、僖话阋?。a.保證產品的形狀和尺寸符合圖樣和技術要求。b.應使焊接和裝配工作在最有利的狀態下進行，如焊接應在平焊位置進行等。c.夾具的結構應開放，操作方便。必要時可在焊裝夾具骨架上切去影響開敞性的部分，以改善焊裝夾具的開放性。d.工件的定位夾緊應迅速，從夾具中取、放件要方便等。e.降低夾具的制造成本。焊接夾具的設計結構應簡單，制造和維修相對變得容易，應盡量采用標準化的夾具元件。②特殊要求。a.考慮到焊后工件尺寸的收縮變形，要求夾具上定位件間的尺寸，比工件圖樣尺寸應放大一些，使焊后的工件成為一個整體時，應較容易從焊裝夾具上取下。b.符合焊接工藝要求，滿足生產，在操作過程中便于操作，不得與焊鉗存在干涉。c.汽車的年產量決定焊裝夾具的自動化水平和焊接位置的配制。為了提高汽車的生產率，可以用氣缸一次性完成焊裝夾具的夾緊與松開動作，根據焊裝夾具的自動化水平應用自動的傳輸裝置來運輸工位。d.焊合件是由兩種或者兩種以上的沖壓件經過焊接后形成的工件，若干小的焊合件組裝成大的焊合件，最后由大的焊合件形成前圍焊合件、地板焊合件、后側焊合件、頂蓋焊合件等四種焊合件，并用此四種焊合件焊接成汽車駕駛室。因此根據駕駛室的生產過程來對焊合件進行合理的分割，并根據分割的焊合件來設計合適的焊裝夾具。這樣既利于保證產品的質量，又可提高車身的焊接生產率[1]。
　　2 焊裝夾具的構成及要求
　?、俣ㄎ粏卧?。定位單元是夾具設計的核心，一般由支座、規制塊、銷座、定位銷、限位塊和壓臂氣缸等零部件組成。為保證剛性差的鈑金零件能獲得正確的形狀和尺寸，一般采用“6點定位原則”進行設計。夾具所有基準銷座、支撐塊、夾緊塊、擋塊均為三維可通過調整墊片進行調整。夾具定位單元一般情況下各部件技術要求如下：a.定位銷是焊裝夾具常用定位機構，一般采用圓銷主定位，菱銷輔定位。采用方便拆卸的螺母鎖緊機構，定位銷材料采用40Cr，淬火處理，硬度值不低于HRC35～40，表面鍍硬鉻處理;b.銷座材料不低于45#，淬火處理，硬度值不低于HRC35～40，表面發黑處理;c.規制塊材料不低于45#，淬火處理，硬度值不低于HRC35～40，表面發黑處理;d.限位塊材料45#，淬火處理，硬度值不低于HRC35～40，表面發黑處理。一般情況下限位塊結構可不增加，但當夾緊臂長度大于250mm時等一些特殊情況下必須有限位塊;e.支座材料一般為采用Q235A，表面處理根據客戶要求執行。②夾具基板。夾具基板是整個焊裝夾具的基礎，因此對基板的強度、加工精度均有著較高的要求：a.基板材料強度不低于Q235A，加工后厚度需≥20mm，采用槽鋼框架加強。工作基準面平面度≤0.1mm/1000mm、粗糙度為Ra1.6?；鶞拭嫔细鞫ㄎ豢着c設計基準面的公差為±0.05mm，定位孔之間的公差為±0.02mm;b.基板工作基準面上刻坐標網格線，網格線坐標系與整車坐標系相同，深度及寬度均為0.5mm，間距為200mm。坐標網格線的平行度誤差：相鄰單一間隔距0.10/100mm，累積間隔距0.30/全長，并在刻線的兩端刻上坐標號，坐標號應與汽車產品圖上的坐標號相一致;c.基準面上必須設計至少4個φ10H7標準圓形基準塊，基準孔位置公差±0.02，基準孔不與其余安裝部件干涉，各個基準孔均配有基準孔坐標牌。③控制檢測系統。隨著汽車制造行業的發展，控制檢測系統在焊裝夾具上已成為必備機構，一般主要由機械防錯裝裝置、電磁防錯漏傳感器組成。a.機械防錯裝置起到防止工件漏裝、防止工件錯裝的作用。避免了產品缺件及裝夾不到位的情況發生;b.電磁防錯漏傳感器+PLC能對每個操作步驟進行控制及邏輯分析，對出現問題的步驟進行報警，并強制保證錯誤操作不能繼續執行，直至操作者恢復正確的操作流程?？刂茩z測系統能在問題出現的第一時間停止夾具運轉，阻止問題繼續擴大，減少后續處理、返修的時間，可以避免大批量的產品報廢[2]。
　　3 汽車焊裝夾具智能化設計系統的應用研究
　　對界面進行設計，汽車焊裝夾具智能化設計系統的界面主要采用菜單的方式與各大模塊的聯系，在汽車焊裝夾具智能化設計系統中，采用這種設計方法具有使用簡單、感官效果清晰等優勢，它可以依據各大模塊的差異給出對應的菜單，在一定程度上實現各大模塊之間的相互獨立，又為各大模塊之間的相互關聯提供充分的保障。第二，實現主控程序編寫和模塊間數據傳遞與集成，其中，汽車焊裝夾具智能化設計系統編寫的主控程序主要包括文檔管理程序、模型創建程序等內容，對這些內容進行準確的編寫，才能為汽車焊裝夾具智能化設計系統的實現奠定堅實的基礎。而模塊數據傳遞的內容也包括多個方面，如知識庫和推理機制模塊之間關鍵參數匹配數據的傳遞，以及數據庫和推理機制模塊之間對零件實體的讀取，從而實現對主控參數的數據傳遞等。汽車焊裝夾具智能化設計系統對數據的傳遞，可以為數據分析和汽車構件焊裝質量提供充分的保障。
　　4 結束語
　　充分了解焊裝夾具的結構特點及設計要點對改善及焊裝夾具設計手段和水平非常重要，也是汽車制造企業在激烈競爭中能夠生存必須解決的問題之一。
　　參考文獻
　　[1] 姚春玲.基于混合推理的汽車焊裝夾具支持技術的研究[D].煙臺：煙臺大學，2015.
　　[2] 曾定洲，殷國富，胡茶根，等.汽車焊裝夾具三維圖庫CATIA參數化開發[J].機械設計與制造，2015，（09）：255-258.
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