基于CATIA的汽车车身焊装夹具设计

冯明佳

摘要：汽车车身是汽车重要的零部件之一，提高其制造质量是提高汽车整体竞争力的重要手段。焊装夹具是构成车身焊装生产线的核心部分，是保证车身焊接质量的重要因素，影响整个汽车的制造精度和生产周期。介绍用CATIA软件进行典型的焊装夹具设计的步骤，并提出设计前的注意事项和准备工作，以期為更快更准确地进行设计提供参考。

关键词：焊装夹具；CATIA；汽车车身；设计

中图分类号：TG43 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）10-0029-03

焊装夹具是汽车车身焊装生产线上保证汽车零件相互位置精度和结构强度方面要求的工艺装备[1]。可以说，焊装夹具是构成车身焊装生产线的“核心”，是保证车身焊接质量的重要因素，影响整个汽车的制造精度和生产周期。因此，在汽车制造过程中焊装夹具的设计尤为重要。焊装夹具没有统一规格和标准，属于非标准设计和制造的工艺装备，应结合具体车型的结构、生产条件和实际要求来自行设计与制造[2]。基于CATIA的焊装夹具设计，可以缩短设计周期，根据样式更改草图细节，提高设计效益。

1 夹具设计前期准备工作

1.1 整理分析客户提供的数据

客户提供相应的工艺文件（包括上件顺序图、焊点图、时序图、MCP图等），同时还会提供数模、定位信息点和焊钳的相关信息。1） 产品的数模表达了产品的各种几何关系和设计信息，焊接哪几个零件，装配关系如何。熟悉数模是设计夹具的一个必要条件。2） 焊点图可以查看焊点在数模上的位置，检查其合理性，并选择相应的焊枪。3） MCP图是定义夹具定位销型式、夹紧定位点位置及夹紧方式的规范文件。它确定了各工位间的关键控制位置的一致性，对提高夹具的设计合理性、缩短夹具调试周期起到十分关键的作用，所以一定要认真熟读MCP图[3]。

1.2 夹具方案设计

根据客户提供的数据整理文件包，拆入数模，根据焊点信息确认焊接方向，画BASE大概形状、高度；选择焊钳并合理地布置到夹具内。1） 初步方案设计。根据MCP图，把定位块、定位销画到夹具内。检查定位信息是否合理并做记录。2） 进行方案会审。内部或与客户共同审核夹具方案的合理性，有不合理的尽早提出来，以免后期设计变更麻烦。3） 进行方案修改和确定。

2 CATIA绘制焊装夹具典型结构

焊装夹具主要由BASE板，夹具单元（包含定位单元、支撑单元等），电气系统或手动夹紧器结构，以及辅助单元（包含举升结构、滑轨结构、翻转结构等）组成。这里主要研究应用CATIA软件进行绘制典型焊装夹具的步骤和方法。

1） 打开CATIA，新建PRODUCT，更改成相应的名称并保存到相应的文件夹下面（如图1所示）。

2） 导入数模，焊点到CATIA，把需要焊接的零件变成不同的颜色，点击目录树上的零件即可。

3） 熟悉数模，查看焊点位置，作焊点的垂直于数模的线（用来约束焊点与焊钳的位置），确认数模焊接方向。

4） 选择合适的焊钳并摆放在相应的位置（如图2所示），正常需要模拟所有的焊点，这里仅以一个焊点为例。

5） 建BASE的目录树，确认BASE方向，测量原点与BASE方向相同的平面与焊点的距离（保证焊点与BASE表面350～400 mm的距离）。

6） 用建好的面画BASE板，进草图，画出大概形状，拉伸20 mm厚，新建的面要在BASE表面上（如图3所示）。

7） 根据MCP文件开始画定位块、压块。激活定位块的PART，以建好的面进草图，画定位块。以同样的方法画压块，用刚才定位块所建立的面进草图，画压块（压块在数模的上面）。保证定位块与压块边缘重合。完成的定位块与压块如图4所示。

8） 激活定位板PART，用定位块的侧面进草图，画定位板，形状如图5所示。激活压臂PART，用定位块的侧面进草图，画压臂，形状如图6所示。

9） 导入气缸等外购件。导入方法：要把气缸导入哪个单元内，就选择哪个部装的装配文件（零件不能导入）。单击导入命令，出现文件选择窗口，找到外购件路径，找到气缸点选，单击确定导入到CATIA里面。用约束命令移动到大概位置，然后用带参数的约束约束到正确位置上。约束完毕后的状态如图7所示。最后需要导入厂标件以及垫片，进行打孔，装入螺钉，完成一个典型单元设计。如图8所示。

对完成的焊装夹具三维设计后，需要进行二维拆图。通过 CATIA 三维图导出dwg格式的二维工程图。若对三维设计进行了修改，只需对相应工程图更新即可。

3 结语

汽车焊装夹具设计具体结构型式很多，本研究只是对其典型的焊装单元进行介绍，具体的焊装夹具需要根据汽车零件具体情况进行分析设计。焊接夹具的设计是车身焊接的前提和基础，同时是保证其制造质量、缩短其制造周期的手段。熟练掌握焊接夹具设计方法和要点，有利于提高设计水平，缩短设计周期，提高企业市场竞争力。

参考文献

[1] 尹龙军.汽车焊接夹具设计[J].经济技术协作信息，2010（25）：130.

[2] 李涛.汽车车身焊装夹具的设计探索[J].工程技术，2009（26）：324-325.

[3] 汪小霞，黄星丽.汽车焊装夹具设计的步骤与方法[J].研究与开发，2015（5）：72-75.