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摘要：在焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时。对具有多种车型的企业，如能科学地考虑共用或混型夹具，还有利于建造混型流水线，提高生产效率。为提高我国汽车焊接夹具的设计水平，本文对汽车焊接工艺特点，设计原则、流程以及设计要点进行了一定的研究和探讨。
关键词：汽车焊接；夹具；结构设计
引言
汽车焊接夹具的设计和制造是保证汽车生产和制造质量的一个关键性步骤，同时也是需要大量经验以及制造、设计技术的一项工作。在设计、制造焊接夹具的同时，为了节省时间尽快将新款汽车投放市场，夹具设计和汽车车身的设计应同步进行，既能缩短设计、生产周期，又可以大大降低成本。
一、汽车焊接工艺特点
1、材料与结构
汽车焊接材料主要是低碳钢的冷轧钢板，镀锌钢板，及少量的热轧钢板。它们可焊性好，适宜大多数的焊接方法，但由于是薄板件，因而刚性差、易变形。
在结构上，焊接散件大多数是具有空间曲面的冲压成形件，形状、结构复杂。有些型腔很深的冲压件，除存在因刚性差而引起的变形外，还存在回弹变形。
2、焊接方法
汽车焊接方法主要有CO2气体保护焊和电阻焊。CO2气体保护焊应用范围较广，且对夹具结构要求不十分严格。电阻焊对夹具要求严格，尤其是多点焊、反作用焊和机器人点焊。因汽车焊接以电阻焊为主，所以本文将针对电阻焊夹具的设计进行探讨。
3、焊接工艺流程
汽车焊接的基本特征就是组件到部件再到总成的一个组合再组和过程。
从组件到车身焊接总成的每一个过程，既相互独立，又承前启后，因此组件的焊接精度决定着部件总成的焊接精度，最后影响和决定着车身焊接总成的焊接精度与质量，这就要求相互关联的组件、部件及车身焊接总成夹具的定位基准应具有统一性和继承性，只有这样才能保证最终产品质量，即使出现质量问题也易于分析原因，便于纠正和控制。
焊接过程以流水线生产为主，所以夹具设计应有利于流水线的布置和设计，同时也考虑给生产管理提供方便。
二、焊接夹具的设计方法及流程分析
开展夹具焊接的基础设计之前，一定要尽快熟练了解生产设计纲领、产品自身的特性、生产工艺、具体生产流程，还要保证所掌握的设计纲领的准确性。此外，要善于收集国内外与此有关的信息，更好的掌握这类技术的特点和各种设备的结构、使用功能及普遍性问题。还要根据制定的生产计划、产量要求，来科学的确定夹具的复杂程度和自动化程度。还应对具体焊件的形态、质地、规格和复杂程度进行实地考量，以准确选择其结构形式。然后科学的选用焊接方法，也就是科学控制焊接设备的运行，焊件的规格和夹压部位。根据冲压件的焊接特征和后面的工作需要，合理确定关键点和定位点。还要根据工件的流向，将夹具的各种辅助装置、传送装置、承托装置等连接起来。主体结构确定完毕后，还要确定辅助装置，包括设计所需的水、气、电等。设置快速接头时要严格按照规定，还要对气动元件盒覆盖件外部焊点的铜板科学的安排。在整个操作过程中还要时刻保证操作的安全性。
三、车身焊装夹具的设计原则
1、安全性和方便性
夹具设计必须要保证操作安全和方便性，适合人体工程学的要求，对于平面旋转运动、轴向的翻转等机构必须装有锁死装置以及安全防护措施等；平移的导轨机构应该具有防尘措施，并且在导轨的装有定位销，另一侧装有偏心销对其进行限位，这样才能保证导轨准确定位，夹具在轴向翻转过程中应该采用齿轮齿条机构，这样就能保证整体在翻转的过程中保持平稳。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆焊接夹具为了方便携带，尽量要小巧些。
焊装的过程就是将诸多小的零件按照事先定好的顺序逐一在夹具上进行先定位后夹紧的工序，之后对两两零件进行焊接，最好成为大的整体，最好从夹具中取出来已经是我们所需要的车身焊件了，焊件的质量大，尺寸加大，形状较为复杂，这就给从夹具上取出焊件带来了很多的困难，因此我们在进行焊装夹具的设计的时候要充分考虑到焊件的装卸的方便性和操作的灵活适应性。
2、过定位原则
因为车身刚性差，已发生形变。因此如果零件的尺寸偏大就会造成其刚性及其差，这样的零件在不加外力的情况下保证其较为准确的形式都是困难的，如果只选用六点定位原理是无法保证其准确定位的，这样就得采用过定位的方式，过定位的方式有表面和型面的过定位的方式进行定位，也就是在各个焊点的位置都得设置相应的定位面，这样就会增加车身的刚性。这些定位点会使夹具的功能以及焊接件的质量受到严重的影响。而一些定位点会对夹具的功能和焊件的质量具有好的影响，所以说过定位有的时候也是必不可少的，但值得注意的是并不是过定位越多越优。
四、车身焊装夹具的设计方法
1、门洞的装配尺寸设计
门洞内要装车门、门锁等，其装配尺寸是要求最高的部位，不保证装配精度就会出现门锁不上、打不开等情况。如东汽早期车型的驾驶室、门洞由前、后支柱、底板门槛、门上梁等部件组成，结构比较零散，因此在驾驶室总成装焊时，门洞的定位就比较复杂，其中符号为门洞的定位基准，符号为夹紧的着力点。
随着技术的进步，现在载重车的驾驶室和小轿车的车身都采用了侧围总成。侧围外板都是整体冲压件，门洞的尺寸精度就由冲压件决定了。装焊侧围总成时，只需解决内加强板与侧围外板的相对位置，夹具结构简单，门洞还更加精准。在总成装焊时，先用侧围总成底部和底板上预留的工艺孔，在预装工位上用塑料柱塞把侧围初步固定在底板上，其他分总成装配直接靠侧围定位，然后送入车身主装夹具中定位，夹紧并点定成型，再进入后续焊接工位补焊，在后续焊接工位上只有底板定位夹具。
2、定位装置设计
汽车中的定位装置结构包含多种定块，例如：固定销定块、插销定块、挡铁定块和依据据焊件实际形状确定定位块等。焊接夹具工作时的频率较高、应用范围也较广，所以要求定位元件有较好的刚度及硬度。为了使调整、更换定位元件的工作更便捷，一般都将定位机构装置成组合可调式。所以，一旦确定某个定位元件的具体形状，就可以将其用于多个车型，这样还可把定位元件设计成标准通用系统元件。各个汽车的结构差异是很大的，特别是重、中、轻、微型车之间，所以，要根据车型来科学的确定各种焊接夹具的标准，以满足不同车型的需求。
3、支撑和夹紧的设计
冲压件外形复杂性导致支撑夹紧的定位面形状不一，复杂多变。为了使零件的制造和调整方便，可将支撑和夹紧与过渡板及夹紧臂分体设计，从而减小定位板尺寸，避免整体加工。定位板上的定位面形状取决于与其相接触的冲压件的数据，在制造过程中，为了保证定位面的形状，尺寸精度，应采用数控加工或靠模加工。
4、夹紧元件的设计
夹紧机构根据产量和生产率的需要可以采用气动和手动两种夹紧方式，夹紧时不可破坏工件的确定位置和工件自身的形状，所以要设定适当的夹紧力。夹紧件在设计时应充分考虑其打开状态时的空间量，以便于焊件的装卸及工人的操作，同时还要注意与相临夹具的干涉问题。夹紧件的结构设计形式不同，其运动也不相同，在保证正常工作的情况下，尽量使其结构简单化和统一化。
结语
汽车车身是汽车的重要零部件之一，它的制造质量关系到提高汽车的整体竞争力。而汽车车身的焊装夹具是确保其制造精度的重要手段，所以充分了解焊装夹具的结构特点及技术要求对提升焊装夹具设计水平非常重要，也是汽车制造企业在激烈竞争中能够生存必须重视的问题之一。
参考文献
[1]刘秋芸.汽车车身焊接夹具设计规律及相关问题探析[J].中国机械，2014（23）：200-201.
[2]禹化宝，张俊华.汽车焊接夹具设计的研究与进展[J].焊接技术，2013（12）.
论文作者:屈建春
论文发表刊物:《基层建设》2016年23期
论文发表时间:2016/12/6
标签：夹具论文; 汽车论文; 车身论文; 总成论文; 结构论文; 门洞论文; 形状论文; 《基层建设》2016年23期论文;