汽車焊裝線通用夾具的裝配工藝

1、汽車焊裝線通用夾具的裝配工藝汽車焊裝線通用夾具的裝配工藝 隨著汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，技術(shù)競爭愈來愈激烈，人們對于汽車車身的設(shè)計(jì)和制造提出了更高的要求。汽車車身焊裝生產(chǎn)技術(shù)在其中扮演了重要的角色。1 車身焊裝通用夾具的應(yīng)用對象汽車車身殼體是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，一輛汽車的車身由數(shù)百個(gè)沖壓件，經(jīng)點(diǎn)焊、凸焊、氣體保護(hù)焊、釬焊以及粘結(jié)等工藝連接而成。定位迅速準(zhǔn)確的焊裝夾具、日益精湛的焊接技術(shù)、日臻完善的質(zhì)量控制手段、立體布置的自動化生產(chǎn)線和大量自動化焊接設(shè)備的應(yīng)用，構(gòu)成了現(xiàn)代汽車車身焊裝技術(shù)。車身在焊裝過程中，需要專門的焊裝夾具來對零件或合件的相對位置進(jìn)行定位，并將其夾緊貼合。一般來說，為適應(yīng)同類汽車車型

2、的生產(chǎn)制造，縮短新車型推出的周期，降低工裝設(shè)備成本，提高企業(yè)的市場競爭力，許多通用夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。2 車身焊裝通用夾具的特點(diǎn)2.1 定位夾緊部位設(shè)計(jì)成可調(diào)整結(jié)構(gòu)焊裝夾具由定位與夾緊兩大因素構(gòu)成，可行的焊裝夾具必須保證定位準(zhǔn)確，和鈑金件良好的貼合性。同時(shí)定位夾緊部位設(shè)計(jì)成在適用車型范圍內(nèi)可調(diào)整的結(jié)構(gòu)，如圖一所示：（圖一）壓緊塊和定位塊是對應(yīng)于不同的車型成套使用的，為盡量減少壓緊塊和定位塊的工裝儲備，在簡單車型更換時(shí)（如夾緊部位僅在一個(gè)方向上平移，而夾緊的鈑金件斷面形狀不發(fā)生變化），則加裝調(diào)整墊塊來解決。2.2 采用可移動夾具單元設(shè)計(jì)當(dāng)車型更換時(shí)，在夾緊部位發(fā)生較大范圍移動的情況下，一般把一個(gè)

3、或幾個(gè)夾具單元放在移動板上，而移動板則靠滾珠導(dǎo)軌來支撐和導(dǎo)向，并有氣缸或液壓缸推動。如圖二所示。（圖二）2.3 大量使用標(biāo)準(zhǔn)化零部件為提高焊裝夾具零部件的互換性，縮短焊裝夾具的研制周期，降低焊裝夾具的設(shè)計(jì)制造成本，通用焊裝夾具盡可能的使用了標(biāo)準(zhǔn)化零部件。如標(biāo)準(zhǔn)支架、銷支架、鉸接頭、導(dǎo)向裝置等等。3. 通用焊裝夾具的裝配工藝3.1 裝配類型焊裝夾具裝配工藝的裝配類型按其運(yùn)動特征來區(qū)分可分為固件裝配、旋轉(zhuǎn)副裝配、滑動副裝配三大類。3.1.1 固件裝配是指非運(yùn)動的結(jié)構(gòu)件或定位件的裝配，如夾具單元的支撐部件、固定安裝方式的定位部件。通常夾具支撐件的裝配精度為IT10IT12，定位件的裝配精度為IT8I

4、T10。由于焊裝夾具的零件有較大的相似性，一般成組加工制造而成，在裝配的時(shí)候則廣泛采用修配法和調(diào)整法來裝配成合件。修配法是指在零件上預(yù)留修配量，在裝配過程中用手工銼刮研等方法修去零件上的多余部分材料，使裝配精度滿足技術(shù)要求。調(diào)整法是指利用可調(diào)整零件或依靠增減定尺寸零件（如墊片、調(diào)整墊塊）進(jìn)行裝配的方法。夾具定位銷的裝配是固件裝配中一種較特殊的類型。夾具定位銷按焊裝夾具設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)分為現(xiàn)場銷和NC銷兩種類型。現(xiàn)場銷是在基座上不打銷孔，而只在夾具安裝支座上打預(yù)孔，待全部夾具裝配并調(diào)試完畢以后再擴(kuò)鉸銷孔并打入定位銷。NC銷則是在制造基座和夾具安裝支座的時(shí)候就加工好銷孔，這種方式依賴于精確的汽車車體數(shù)

5、據(jù)和完善的數(shù)控加工手段，目前國內(nèi)較少采用。3.1.2 旋轉(zhuǎn)副裝配焊裝夾具的旋轉(zhuǎn)副裝配按其裝配要求來分有兩種。一種是旋轉(zhuǎn)定位夾緊零件的旋轉(zhuǎn)副裝配，這類裝配普遍采用鉸支銷外套無油軸承的裝配方式，其精度一般為IT6IT7。一種是普通機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)副裝配，精度一般為IT8IT10。夾具裝配中有部分使用了企業(yè)通用制件的（如銷軸類零件）可以采用復(fù)合選配法來達(dá)到規(guī)定的裝配精度，即零件預(yù)先測量分組，裝配時(shí)再在各對應(yīng)組中憑工人經(jīng)驗(yàn)直接選配。3.1.3 滑動副裝配焊裝夾具中包含滑動副裝配的機(jī)構(gòu)有移動板（拖板）、頂升裝置、移動銷等，一般涉及到導(dǎo)軌或?qū)驐U的裝配。a). 導(dǎo)軌裝配：安裝導(dǎo)軌的基準(zhǔn)面的平面度應(yīng)小于0.06/

6、100mm(IT10)，雙導(dǎo)軌的安裝還要求導(dǎo)軌平行度應(yīng)達(dá)到0.2/1000mm(IT8)。為達(dá)到導(dǎo)軌安裝的精度要求，應(yīng)首先安裝導(dǎo)軌，安裝時(shí)先固定導(dǎo)軌中間的位置，再分段測量并調(diào)整其安裝位置，每測一段即擰緊改測點(diǎn)的安裝螺釘；待測量調(diào)整完畢以后從中間向兩邊對稱擰緊全部的安裝螺釘；最后將導(dǎo)軌滑塊移至導(dǎo)軌中間附近，將移動板或承載板安裝在導(dǎo)軌滑塊上。b). 導(dǎo)向桿導(dǎo)向桿的安裝要求一般低于導(dǎo)軌的安裝要求。這是由于為盡量縮小導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的安裝尺寸，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上一般沒有可調(diào)裝置，因此允許導(dǎo)向桿和導(dǎo)向套之間存在一定的間隙，以此來補(bǔ)償加工誤差所帶來的安裝誤差。導(dǎo)向桿和導(dǎo)向套之間的配合公差一般為g7/H8，實(shí)際裝配時(shí)必須留

7、出0.020.05mm的間隙。3.2 裝配工藝流程通用汽車焊裝夾具的裝配工藝流程較單一， 一般在生產(chǎn)制造當(dāng)中直接利用裝配工藝流程圖來代替工序卡片。如圖三所示為某汽車焊裝線中單個(gè)工位的夾具裝配工藝流程示意簡圖。圖三4結(jié)束語綜上所述，通用汽車焊裝夾具的應(yīng)用可以帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。a. 換型過渡快、定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、調(diào)整方便。b. 經(jīng)濟(jì)性好。多種車型的交替使用，有效提高了工裝利用率。節(jié)省占地面積，提高了廠房利用率。c. 裝配工藝的不斷完善和改良，有利于提高夾具精度和汽車車體的焊接質(zhì)量，提高產(chǎn)品競爭力。焊裝生產(chǎn)線及夾具的工藝設(shè)計(jì) 昆山諾克科技汽車裝備制造焊裝生產(chǎn)線及夾具的工藝設(shè)計(jì)昆山諾克科技汽車裝備

8、制造 圖1 全順B線本體夾具（平移式）焊接生產(chǎn)線是汽車制造中的關(guān)鍵，焊接生產(chǎn)線中各種工裝夾具又是焊裝線的重中之重，而焊接夾具的設(shè)計(jì)則是前提和基礎(chǔ)。全順焊裝生產(chǎn)線及夾具的工藝設(shè)計(jì)經(jīng)歷了全順兩代車型的開發(fā)，本文主要闡述了全順焊接生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，以及其本體夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和發(fā)展方向。汽車制造四大工藝中，焊裝尤其重要。在焊裝的前期工藝規(guī)劃中，車身焊接夾具以及生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。工裝夾具設(shè)計(jì)是一門專業(yè)性很強(qiáng)的綜合性技術(shù)，設(shè)計(jì)工裝夾具時(shí)，不僅要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)，還必須熟悉產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，了解鈑金件變形特點(diǎn)，掌握沖壓、涂裝以及總裝工藝的諸多要求內(nèi)容，通曉零部件裝配精度及公差分配。只有做到這些，才

9、能對焊接夾具進(jìn)行全方位設(shè)計(jì)，滿足生產(chǎn)制造的要求。本文結(jié)合現(xiàn)有江鈴汽車股份全順汽車廠（以下簡稱“全順廠”）車身焊裝夾具設(shè)計(jì)以及未來的規(guī)劃，就焊裝線結(jié)構(gòu)和夾具的選擇進(jìn)行了闡述，以求在未來全順C線上設(shè)計(jì)出高生產(chǎn)效率且滿足市場需求變化的焊接生產(chǎn)線。焊裝生產(chǎn)線及夾具的結(jié)構(gòu)目前國內(nèi)使用的汽車焊裝線主要是由輸送部分、工裝夾具、焊接設(shè)備及其他輔助設(shè)備等部分組成，主要結(jié)構(gòu)形式有：步進(jìn)式焊裝輸送、夾具移動輸送、往復(fù)輸送（Shuttle Bus）、滑橇輸送和自行或手動吊具輸送等。昆山諾克科技汽車裝備制造 該焊裝線的基本原理：工件的水平輸送是通過調(diào)頻電機(jī)驅(qū)動齒輪、齒條做往復(fù)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的，頂升、落下裝置采用電機(jī)

10、帶動曲柄旋轉(zhuǎn)180°，從而實(shí)現(xiàn)輸送線本體頂升、落下。這種形式的焊裝線結(jié)構(gòu)簡單合理、穩(wěn)定性好、輔助時(shí)間較短且重復(fù)定位精度較高，基本滿足點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人的使用條件，適用于生產(chǎn)能力為510萬輛/年的生產(chǎn)線。目前，國內(nèi)很多汽車廠采用了該形式的焊裝線，如全順V348的側(cè)圍即采用了這種形式。圖2 全順A線本體夾具前部定位（鉸鏈?zhǔn)剑┰撋a(chǎn)線在韓系汽車廠被大量采用，基本原理為：定位夾具與輸送為一體，定位夾具在生產(chǎn)線上運(yùn)動，從第一站到最后一站，然后從循環(huán)的回路返回到第一站，車型的切換就是在第一站根據(jù)生產(chǎn)排成選擇所需的定位夾具，輸送到第一站等待物料。該線柔性強(qiáng)、傳輸快且定位精，滿足點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人的使用

11、條件，但是投資巨大，北京現(xiàn)代轎車二廠采用了這種形式。該焊裝線通過采用往復(fù)桿或輥床輸送滑橇來實(shí)現(xiàn)工件水平輸送，可分為兩種形式：往復(fù)桿輸送滑橇式和輥床輸送滑橇式。工件上、下運(yùn)動一般由固定工位的氣動或液壓頂升裝置實(shí)現(xiàn)?；辽涎b有定位裝置，重復(fù)定位精度較高，一般為±0.3mm，基本滿足點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人的使用條件。目前，此類輸送線在國內(nèi)的轎車廠應(yīng)用較多。該線水平輸送工件是通過電動機(jī)驅(qū)動往復(fù)輸送機(jī)在鋼軌上運(yùn)行，工件頂升、落下采用氣缸頂升裝置實(shí)現(xiàn)，使用該種輸送方式的生產(chǎn)線也不少，如全順V348焊接主線和南京福特的馬自達(dá)主線等。5.自行或手動吊具輸送該線水平輸送工件是通過折疊吊具在兩工位間來回吊運(yùn)工

12、件，要求工位間有吊具的空間，主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，夾具定位設(shè)計(jì)不會受傳輸運(yùn)動裝置影響，投資較少；但是輸送線節(jié)奏慢，空中運(yùn)輸有安全隱患。采用這種方式的輸送線不多，全順VE83以及土耳其的全順工廠骨架線采用的是此種方式。焊裝線的對比對于焊裝線結(jié)構(gòu)形式的選擇，最需要考慮的是生產(chǎn)綱領(lǐng)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)、投資規(guī)模和夾具設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平以及廠房等情況，在細(xì)部結(jié)構(gòu)上要結(jié)合產(chǎn)品的壽命周期、市場定位和質(zhì)量要求，并對相關(guān)因素進(jìn)行綜合比較來進(jìn)行選擇。全順廠焊裝車間有全順A線、全順B線，未來要規(guī)劃全順C線，我們將這三條線做個(gè)比較（如表）。全順廠各焊裝生產(chǎn)線對比從全順A、B和C線對比來看：A線投資少，但是吊具輸送速度慢

13、且有安全隱患，適合小批量的生產(chǎn)線；B線適合510萬臺的生產(chǎn)線，但是生產(chǎn)線過長會影響到重復(fù)定位，導(dǎo)致定位變形松動，影響整車質(zhì)量；C線相對更適合柔性布局，質(zhì)量也最好，但是需要考慮滑撬等設(shè)備的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)。本體焊接夾具的對比對于白車身而言，本體線的裝焊工藝主要由預(yù)裝配、點(diǎn)固焊和補(bǔ)焊三部分組成，其中點(diǎn)固焊工序最為關(guān)鍵，基本都在本體夾具內(nèi)完成。焊裝生產(chǎn)線中的本體夾具決定了白車身的質(zhì)量、生產(chǎn)線的柔性度及生產(chǎn)節(jié)拍，非常重要。目前，國內(nèi)所采用的本體夾具主要有三種形式，在全順工廠都有應(yīng)用。圖1為平移式夾具，其動作順序?yàn)椋狠斔途€將預(yù)裝白車身送入總焊工位定位夾緊點(diǎn)定輸送線抬起將點(diǎn)定成形的車身水平送入后續(xù)的工序補(bǔ)焊。此類

14、夾具定位精度和可靠性高，可適用于不同長度、寬度以及高中低頂?shù)陌总嚿泶笈炕炝魃a(chǎn)，柔性度高。圖3 全順A線本體夾具后部定位（立柱式）圖2所示的鉸鏈翻轉(zhuǎn)式夾具和平移式夾具的工作原理類似，區(qū)別是左右側(cè)圍總成的定位組件的打開方式不同：平移式夾具沿垂直于線體輸送方向水平移動，而鉸鏈翻轉(zhuǎn)式夾具則是繞鉸鏈軸旋轉(zhuǎn)打開，這樣便于線體輸送、裝配及定位夾緊。圖3所示的立柱式夾具結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修方便而且操作時(shí)接近性好，但其定位精度較低，不適用于自動化程度較高的大批量生產(chǎn)和采用焊接機(jī)器人的生產(chǎn)線。為了適應(yīng)側(cè)圍的機(jī)械自動化輸送，全順C線將考慮平移式夾具能在水平狀態(tài)和垂直狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，在水平狀態(tài)上承接側(cè)圍，然后轉(zhuǎn)90&

15、#176;到垂直狀態(tài)，再平移到焊接工作位置進(jìn)行焊接。汽車車身的結(jié)構(gòu)及本體夾具的特點(diǎn)全順白車身結(jié)構(gòu)類似于轎車，一般由外覆蓋件、內(nèi)覆蓋件和承載的骨架組成，像側(cè)圍外板、側(cè)圍內(nèi)板、門蓋內(nèi)外板和頂蓋這樣的內(nèi)、外覆蓋件的鋼板厚度一般為0.81.2mm，骨架件的鋼板厚度多為1.22.5mm。在本體夾具前預(yù)裝時(shí)，焊好的側(cè)圍總成、骨架總成都具有較大的剛性，而且相對的搭接面很復(fù)雜，在本體夾具側(cè)圍定位模塊定位側(cè)圍過程中，常常會因?yàn)閭?cè)圍總成與骨架總成貼合面干涉，側(cè)圍定位模塊無法運(yùn)動到位，因而在偏差狀態(tài)下焊接造成整車尺寸的偏差。圖4 本體夾具的全順車身結(jié)構(gòu)本體夾具作為焊裝最重要的工位，其最關(guān)鍵的控制點(diǎn)在于門洞尺寸的控制

16、和前風(fēng)窗洞尺寸以及頂蓋安裝的控制。在本體夾具工位完成后，全順車身（如圖4）形成了一個(gè)剛性很好的車身殼體，由地板、側(cè)圍以及橫梁三大部分組成，形成了后門洞、前門洞、側(cè)門洞、前風(fēng)窗洞以及頂蓋安裝空間。門洞的裝配尺寸是整車外觀間隙面差的基礎(chǔ)，保證這些門洞、窗洞以及頂蓋空間的裝配尺寸的關(guān)鍵在于：1.定位基準(zhǔn)的一致，這種一致甚至要求到?jīng)_壓件和檢具上，一方面基準(zhǔn)傳遞會減少累計(jì)的誤差，另外也很容易從零件檢具上找到零件問題與整車裝配問題的一致性，便于分析判斷解決問題；2.保證前道工序件在合理的公差范圍內(nèi)；3.正確地預(yù)裝配，保證在定位過程中，側(cè)圍這樣大的零件可以在側(cè)圍定位模塊運(yùn)動力的作用下，到達(dá)正確的位置，而不出

17、現(xiàn)定位接觸面或孔變形的情況；4.夾具具有足夠的剛性，克服零件局部干涉；5.夾具自身的精度；6.夾具定位裝置的維護(hù)。合格的車身要求能滿足后續(xù)的裝配精度要求：一方面指的是外觀精度，即門蓋裝配后的間隙面差；另一方面較為隱蔽，指的是骨架精度，其主要是保證發(fā)動機(jī)的裝配以及前后懸架的裝配，骨架件相對較厚，存在回彈問題，所以對于縱梁和橫梁的定位，需要避免以其翻邊定位，而應(yīng)定位在底面上。 另外，骨架總成在本體夾具的前道工序完成，要達(dá)到精度要求，需要對零件有足夠的定位，甚至過定位和防錯(cuò)，以保證偏差的骨架無法在PLC控制下到達(dá)本體夾具工位。最后，工序件的公差不是固化的，可以通過調(diào)整工序件之間的匹配狀態(tài)及公差分配來

18、滿足整體的裝配要求。目前夾具的定位塊和壓緊塊都是標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，而且定位可在三維方向調(diào)整，操作方便，但同時(shí)也由于這些連接方式是螺栓加上圓柱銷，經(jīng)常會出現(xiàn)由于定位松動導(dǎo)致車身尺寸波動的情況。柔性夾具生產(chǎn)線的應(yīng)用目前，全順本體焊接線A、B線都具備柔性生產(chǎn)的能力，但是只能進(jìn)行同系列車型不同軸距的高中低頂蓋的車身焊接的切換，在基礎(chǔ)車型上實(shí)現(xiàn)寬長短、高低變換的各車型共線生產(chǎn)，而且A線采用人工切換，B線是程序控制自動切換，在未來的C線上，將可以實(shí)現(xiàn)兩種完全不同車型的生產(chǎn)切換，使焊裝線更具柔性化生產(chǎn)能力，提高工廠生產(chǎn)效率和應(yīng)變市場的能力，這將通過以下兩項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)：1.骨架零部件的定位 使用NC-locator 技術(shù)，在每個(gè)工位安裝8套定位系統(tǒng)，每套系統(tǒng)能在夾具平板上做三維的運(yùn)動，其定位銷或面，可以根據(jù)每種車型的定位要求，設(shè)定好位置和狀態(tài)，通過生產(chǎn)線的PLC系統(tǒng)進(jìn)行車型識別和調(diào)用。本體夾具采用平移式結(jié)構(gòu)，每種車型配有一套側(cè)圍定位機(jī)構(gòu)，分別存儲在生產(chǎn)線的兩側(cè)，需要時(shí)前后移動到中間工作通道（如圖5中間部分），換下的夾