車身焊裝夾具設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1、隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，焊接技術(shù)在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越多，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，焊接裝配夾具及各種機(jī)械化、半自動(dòng)化和自動(dòng)化的焊接裝配生產(chǎn)線也隨之發(fā)展起來。隨著生產(chǎn)的需要，國內(nèi)較大的汽車廠都有了專門從事焊接裝配夾具設(shè)計(jì)的專業(yè)人員， 這門處于機(jī)制和焊接專業(yè)邊緣的專業(yè)技術(shù)， 正在實(shí)踐中得到發(fā)展。而焊接裝配夾具設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展得比較晚，國內(nèi)外相關(guān)的專著也較少見。今天為大家分享一篇文章介紹關(guān)于設(shè)計(jì)焊接夾具中的一些難點(diǎn)一：什么是焊接夾具在汽車零件的焊接中，除飛輪齒環(huán)、齒輪等個(gè)別情況是將一個(gè)環(huán)狀和其他封閉體自身的某道焊縫接起來外， 大多數(shù)情況都是把幾個(gè)不同形狀的工件焊接到一起，組成一個(gè)焊接合件，因此

2、，焊接和裝配一般是聯(lián)系在一起的， 故通常把焊接過程中所用的夾具稱為焊接裝配夾具。所謂焊接裝配夾具，是指在焊接工藝過程中，根據(jù)工件結(jié)構(gòu)的要求，用來保證被焊工件的正確相對位置及形狀， 并籍以得到牢固的焊接接頭而使用的除焊接設(shè)備本身以外的附加裝置，統(tǒng)稱為焊接裝配夾具，并簡稱為焊接夾具。焊接夾具中的消耗件易損件和獨(dú)立起導(dǎo)電作用的一些工具，稱為焊接輔具。圖1 焊接夾具分類二定位篇：六點(diǎn)定位原則在車身焊裝夾具上的應(yīng)用六點(diǎn)定則在一般的夾具設(shè)計(jì)書上都有詳細(xì)的講解，此處就不再重復(fù)。但在車身焊裝夾具設(shè)計(jì)時(shí)，常有兩種誤解： 一是認(rèn)為六點(diǎn)定則對薄板裝焊夾具不適用；二是看到薄板裝焊夾具有非可調(diào)的超定位，而不加

3、分析的認(rèn)為是定位原則錯(cuò)誤。應(yīng)該肯定六點(diǎn)定則對車身焊裝夾具是適用的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守這個(gè)原則， 另一方面還需要分析車身沖壓件的特點(diǎn)，只有正確認(rèn)識(shí)其生產(chǎn)特點(diǎn)，同時(shí)又正確理解了六點(diǎn)定則，才能正確應(yīng)用這個(gè)原則。1）  薄板沖壓件剛性差，在儲(chǔ)存和運(yùn)輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生彈性變形。在裝配過程中，為了克服彈性變形，必須用外力使有彈性的工件與夾具的定位件緊緊地靠在一起，與定位件一起形成一個(gè)剛性體，然后才能焊接成剛性較強(qiáng)、尺寸合格的空間殼體車身總成。而剛性體工件在夾具中定位， 其超定位的支承可以采用浮動(dòng)或可調(diào)支承去適應(yīng)， 如果對有彈性的工件也把超定位的支承設(shè)計(jì)成浮動(dòng)的， 那就是在彈性體上裝彈性工件，永遠(yuǎn)得不到一個(gè)確定

4、的裝配尺寸。圖2 三維柔性焊接夾具2）車身沖壓件有的長或?qū)掃_(dá)12 m，尺寸允差和形狀允差相對較大，由于定位件與工件的間隙，使大零件的裝配位置變化在邊界部位表現(xiàn)得較明顯。為了糾正裝配中的錯(cuò)位現(xiàn)象， 以使裝配誤差能均衡分布， 在大型焊裝夾具的重要部位適當(dāng)增設(shè)工藝定位件，以防止裝配誤差向某一方向集中，沖壓件的精度越低，這種工藝定位越有必要。但這樣做無疑又增加了超定位現(xiàn)象。圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)倉側(cè)板定位基準(zhǔn)示意圖3）由于薄板件易變形，所以凡是夾緊力的作用點(diǎn)，都必須有相應(yīng)的支承塊。由于工件的結(jié)構(gòu)限制，夾緊力的作用點(diǎn)往往又不能直接落到原定位支承點(diǎn)上，這時(shí)必須增加支承點(diǎn)。從定位原則看，這種支承是

5、多余的，但對薄板件是必不可少的。超定位會(huì)使接觸點(diǎn)不穩(wěn)定， 產(chǎn)生裝配位置上的干涉， 應(yīng)該盡量避免，但并非在任何情況下均不允許出現(xiàn)超定位，只要超定位所產(chǎn)生的不良后果沒有超出工件裝配要求所允許的范圍，超定位是允許存在的，對薄板沖壓件來說，超定位有時(shí)是必要的?，F(xiàn)在， 有的汽車廠家對車身零部件裝焊過程的定位基準(zhǔn)用指導(dǎo)文件的形式做了明文規(guī)定， 這對基準(zhǔn)的統(tǒng)一及質(zhì)量的提高是有好處的。如圖3 所示，根據(jù)六點(diǎn)定則制定了六個(gè)定位基準(zhǔn)， 在圖中以實(shí)心箭頭表示，它們限制了該件在空間的六個(gè)自由度。由于工件大，為防上偏差向前側(cè)集中，在上部增加了一個(gè)工藝支承點(diǎn)，其裙部剛性差，為防止彈性變形，又增加了兩個(gè)工藝支承， 就是圖中

6、以空心箭頭所示的部位。這樣在工件被夾緊后，才能與所有定位支承一起形成一個(gè)尺寸合格的剛性體， 并最終焊接成合格部件。薄板件定位應(yīng)遵守六點(diǎn)定則，但同時(shí)又有它的特點(diǎn)， 不同質(zhì)的矛盾用不同質(zhì)的方法去解決，這就是理論聯(lián)系實(shí)際。三：定位夾緊方法及其元件的單元組合車身焊接夾具大多以沖壓件的曲面外型， 在曲面上經(jīng)過整形的平臺(tái)、拉延和壓彎成型的臺(tái)階，經(jīng)過修邊的窗口和外部邊緣，裝配用孔和工藝孔定位，這就在很大程度上決定了它的定位元件形狀比較特殊，很少能用上機(jī)加夾具通用的標(biāo)準(zhǔn)定位元件。焊接夾具上要分別對各被焊工件進(jìn)行定位，并使其不互相干涉。在設(shè)置定位元件時(shí)，要充分利用工件裝配的相互依賴關(guān)系作為自然的定位支承。有的工

7、件焊接成封閉體，無法設(shè)置定位支承，可要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)沖凸臺(tái)、翻邊作為定位控制點(diǎn)。有的工件僅起加強(qiáng)作用，裝配位置要求不嚴(yán)格，可在與之相配的工件上沖出位置標(biāo)記， 只要按標(biāo)記放在規(guī)定位置上焊牢即可，在定位方法上采取這些措施，可大大簡化夾具結(jié)構(gòu)。如車身上有不少電線束卡子，有的夾具上為之設(shè)計(jì)了很復(fù)雜的活動(dòng)定位裝置， 這是對車身零件的作用不了解造成的一種浪費(fèi)。車身焊接夾具上，板狀定位件較多，定位板一般用A3 鋼板，厚度1216 mm。定位板的位置除有特殊要求外，最好選在坐標(biāo)網(wǎng)格線上，因?yàn)檫@些地方一般有主樣板，加工時(shí)可借用樣板劃線。定位件按坐標(biāo)標(biāo)注位置尺寸，不注公差，但不是沒有要求，另外還有一套精度標(biāo)準(zhǔn)和檢

8、查、驗(yàn)收管理辦法。圖4 車身的點(diǎn)定焊接工位1）不使用夾緊機(jī)構(gòu)的條件車身沖壓件裝配后，多使用電阻焊焊接，工件不受扭轉(zhuǎn)力矩，當(dāng)工件的重力與點(diǎn)焊時(shí)加壓方向一致，焊接壓力足以克服工件的彈性變形， 并仍能保持正確的裝配位置，而與定位基準(zhǔn)貼合時(shí)，可以省去夾緊機(jī)構(gòu)。另外，在固定式點(diǎn)焊機(jī)上用焊接樣板定位焊接時(shí)，要盡可能用焊工的雙手控制被焊工件，而不用夾緊機(jī)構(gòu)。2）高效快速、多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)夾緊焊接通常在兩個(gè)以上工件間進(jìn)行， 夾緊點(diǎn)一般都比較多，電阻焊是一種高效焊接工藝，為減少裝卸工件的輔助時(shí)間， 夾緊應(yīng)采用高效快速裝置和多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。3）夾緊力作用點(diǎn)的安排對于薄板沖壓件， 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)作用在支承點(diǎn)上，

9、 只有對剛性很好的工件才允許作用在幾個(gè)支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)， 以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準(zhǔn)。圖5 定位銷單元組合4）夾緊力大小的確定對車身焊接夾具，夾緊力主要用于保持工件裝配的相對位置，克服工件的彈性變形，使其與定位支承或?qū)щ婋姌O貼合。對于板狀結(jié)構(gòu)，夾緊力應(yīng)使裝配件之間或使工件與電極之間的貼合間隙不大于0.8 mm；對于剛性沖壓焊接件，要使其縫隙不大于0.15 mm，才能使焊接不發(fā)生困難，避免因夾緊不好而使焊點(diǎn)不牢或工件燒穿。夾緊力的大小與沖壓件的質(zhì)量、導(dǎo)電塊的調(diào)整位置和磨損情況有很大關(guān)系，現(xiàn)在還提不出一個(gè)夾緊力的計(jì)算公式，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，1.2 mm 厚度以下的鋼板沖壓件， 每個(gè)夾

10、緊點(diǎn)的夾緊力一般選在300750 N 范圍內(nèi)， 鋼板厚度在1.52.5 mm 之間的沖壓件，每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力大致可在5005 000 N 范圍內(nèi)。定位、夾緊元件的單元組合焊接夾具的定位夾緊元件設(shè)計(jì)有兩種模式：一種是非標(biāo)準(zhǔn)的定位、夾緊和其他聯(lián)接機(jī)械，這種形式結(jié)構(gòu)一般比較緊湊，但設(shè)計(jì)和制造周期較長；另一種是單元組合式，如圖6、圖7 所示。圖6 中的定位銷較長是為了能伸進(jìn)焊鉗。圖7 中除定位板和壓板要按工件形狀設(shè)計(jì)外，其余都由標(biāo)準(zhǔn)件組合，設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)整都比較方便。圖6 定位板單元組合 5)夾具結(jié)構(gòu)及精度控制如圖4 所示，駕駛室總成裝焊夾具體積龐大，結(jié)構(gòu)也相當(dāng)復(fù)雜，為了便于制造、裝配、檢測和維修，必須對夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，否則將無法進(jìn)行測量。圖6中有三個(gè)裝配基準(zhǔn)，就是底板1、右側(cè)板2 和左側(cè)板3。在它們的平面上都加工有基準(zhǔn)槽和坐標(biāo)線，定位、夾緊組合單元4、5， 分別按左右側(cè)板和底板1 上的基準(zhǔn)槽進(jìn)行裝配。各單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和尺寸另有單元組合圖，并按單元檢測合格，最后將三大部分組合起來，成為一套完整的夾具。圖7 固定式總裝焊夾具結(jié)構(gòu)簡圖6)焊接夾具的精度控制圖8 夾具底板上基準(zhǔn)槽示意圖7)夾具精度標(biāo)準(zhǔn)由設(shè)計(jì)單位制訂。圖8是對夾具底板上基準(zhǔn)槽的形