隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，焊接技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越多，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)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(lái)。隨著生產(chǎn)的需要，國(guó)內(nèi)較大的汽車(chē)廠都有了專(zhuān)門(mén)從事焊接裝配夾具設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)人員， 這門(mén)處于機(jī)制和焊接專(zhuān)業(yè)邊緣的專(zhuān)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(guó)內(nèi)外相關(guān)的專(zhuān)著也較少見(jiàn)。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)。

PART 01 什么是焊接夾具

在汽車(chē)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(lái)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，焊接和裝配一般是聯(lián)系在一起的， 故通常把焊接過(guò)程中所用的夾具稱(chēng)為焊接裝配夾具。所謂焊接裝配夾具，是指在焊接工藝過(guò)程中，根據(jù)工件結(jié)構(gòu)的要求，用來(lái)保證被焊工件的正確相對(duì)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(chēng)為焊接裝配夾具，并簡(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)為焊接輔具。

PART 02 六點(diǎn)定位原則的應(yīng)用

六點(diǎn)定則在一般的夾具設(shè)計(jì)書(shū)上都有詳細(xì)的講解，此處就不再重復(fù)。但在車(chē)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(duì)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(duì)車(chē)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(chē)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(guò)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(chē)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(duì)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)確定的裝配尺寸。

2）車(chē)身沖壓件有的長(zhǎng)或?qū)掃_(dá)1～2 m，尺寸允差和形狀允差相對(duì)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(wú)疑又增加了超定位現(xiàn)象。

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，這種支承是多余的，但對(duì)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(méi)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(duì)薄板沖壓件來(lái)說(shuō)，超定位有時(shí)是必要的?，F(xiàn)在， 有的汽車(chē)廠家對(duì)車(chē)身零部件裝焊過(guò)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(duì)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。

PART 03 定位夾緊方法及其元件的單元組合

3．1關(guān)于定位方法的幾個(gè)特殊問(wèn)題

車(chē)身焊接夾具大多以沖壓件的曲面外型， 在曲面上經(jīng)過(guò)整形的平臺(tái)、拉延和壓彎成型的臺(tái)階，經(jīng)過(guò)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(duì)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(lài)關(guān)系作為自然的定位支承。有的工件焊接成封閉體，無(wú)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(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)。如車(chē)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(duì)車(chē)身零件的作用不了解造成的一種浪費(fèi)。車(chē)身焊接夾具上，板狀定位件較多，定位板一般用A3 鋼板，厚度12～16 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(méi)有要求，另外還有一套精度標(biāo)準(zhǔn)和檢查、驗(yàn)收管理辦法。

3．2關(guān)于工件的夾緊

1）不使用夾緊機(jī)構(gòu)的條件

車(chē)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(duì)于薄板沖壓件， 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)作用在支承點(diǎn)上， 只有對(duì)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)。

4）夾緊力大小的確定

對(duì)車(chē)身焊接夾具，夾緊力主要用于保持工件裝配的相對(duì)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(duì)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(duì)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)夾緊點(diǎn)的夾緊力一般選在300～750 N 范圍內(nèi)， 鋼板厚度在1．5～2．5 mm 之間的沖壓件，每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力大致可在500～5 000 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(zhǎng)；另一種是單元組合式，

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(cè)和維修，必須對(duì)夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，否則將無(wú)法進(jìn)行測(cè)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(cè)合格，最后將三大部分組合起來(lái)，成為一套完整的夾具。

1．底板2．右側(cè)底板3．左側(cè)底板4、5 定位夾緊部件6．傳送線

6）焊接夾具的精度控制

7）夾具精度標(biāo)準(zhǔn)由設(shè)計(jì)單位制訂。圖8是對(duì)夾具底板上基準(zhǔn)槽的形狀和尺寸要求， 槽寬10 mm，深5 mm，圖上標(biāo)明加工要求，兩槽互相垂直。在槽的兩側(cè)每200 mm 或400 mm 還要刻上坐標(biāo)網(wǎng)格線，線的形狀各設(shè)計(jì)單位都有各自的標(biāo)準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)槽是夾具精度的唯一測(cè)量基準(zhǔn)，其他網(wǎng)格線只能作部件裝配時(shí)找相對(duì)坐標(biāo)位置用。一般定位銷(xiāo)的位置精度允差±0．2 mm，定位板的形狀允差±0．3 mm。