车身焊接夹具设计的分析

郑明彬

摘 要：因为汽车工业的快速发展，大大提高了制造车身水平。制造车身质量决定了整个车身的品质，而车身装焊设计中焊装线设计是重要组成部分，在设计的时候要充分的了解到产品的功能，认识产品的精确参数，方便在现实应用中增加安全性与实用性。焊装夹具设计是不是合理，最后唯有通过生产实践检验，才可以证明是合格与优秀的，而在设计以前，一定要做到精益求精，使损失减少，创造出与时代需求相符的产品。

关键词汽车车身;焊装夹具;设计方法

汽车车身的焊装是汽车车身生产中必不可少的环节，同时是一项相当复杂的工作，而其焊接夹具的设计直接影响到最终的焊接质量。近年来，汽车车身的设计愈发多样化和个性化，对焊装质量和焊装效率的要求也越来越高，这就要求设计人员要同时具备规律性和特殊性两方面特征：一方面积极了解新型汽车车身特点，根据新特点，新需要，调整设计方案，拓展焊接夹具的设计思路，解决相关设计问题;另一方面要从过往经验中总结不变的设计规律，提高其设计速度。

1 车身焊接夹具设计的必要性

在设计和制造车身的很多开发程序过程中，特别关键的一个程序就是车身焊接夹具设计，其直接关系着制造出产品的合格率。而汽车车身焊接夹具设计是一项牵涉面广、繁杂、非常强的经验性、综合性技术工作。因为在模具设计和加工过程中计算机技术获得越来越广泛的运用，人们渐渐了解到了车身焊接夹具设计的必要性。当前，在设计制造汽车车身的整个阶段中，制造车身的重点工作是焊装、总装和涂装。在焊接和装配的时候，确保车身焊接质量的重点就是焊接夹具，所以，在整个车身设计和开发的过程中车身焊接夹具设计占有特别关键的位置。

2 汽车车身结构

汽车车身一般由外覆盖件、内覆盖件和骨架件组成，覆盖件的钢板厚度一般为0.8-1.2mm，骨架件的钢板厚度多为1.2-2.5mm，其大多为薄板件。对于焊接夹具设计来说，它们有以下几个特点：

2.1 汽车车身刚性差，引起的变形问题

经过成型的薄板冲压件有一定的刚性，但远不如普通的机械加工件，尤其是大型冲压件，只有和内板件焊接形成侧围焊接总成后，才具有较强的刚性。所在在设计其焊接夹具时不只考虑夹紧程度，还要考虑焊接完成前的冲压件承受能力。

2.2 汽车车身结构复杂，构图困难

汽车车身都是由薄板冲压件进行装焊，形成空壳，为了造型美观，并使壳体具有一定的刚性，车身零件通常是经过拉延形成的空间曲面体，形状和结构都非常复杂。特别是随着现代汽车技术的发展和消费者对汽车品质和外观时尚要求的越来越高，车身结构设计越来越复杂，焊接夹具的设计构图也越来越困难。一方面，随着人们审美观的不停变化，要造型美观;另一方面，壳体必须具备有足够的刚性，满足其物理性能要求。

3 焊装夹具的设计要求

首先，满足产品构造、工艺与生产纲领要求;定位夹紧机构可靠，处于焊接回路内的夹具要有优良的导电通路;可以让焊接变形减少或者可以符合变形的需要;实施通水冷却夹具上急剧受热的位置;夹具构造要依据生产纲领选择，抵用的产量构造简单，高产量用气动与自动化程度高的夹具。其次，制造容易与方便维修。再次，方便操作与安全;工件要方便装卸，尤其机构压手与松开打手。最后，简单科学的结果，制造成本降低;大型焊接夹具非常贵的夹具，工件的装配关系要合理的运用，认识焊接件的作用，结构的简化，成本降低了，焊接夹具设计中的一个通病是不用太复杂的构造，在非常多机构现实上是用不上的[2]。

4 汽车车身焊接夹具设计

在实施汽车车身焊接夹具设计的过程中，工作人员首先要了解产品构造，清楚确定生产纲领和工艺要求，而且熟悉变形的特征，制件和装配精度要尽量掌握好的，在焊接夹具实施基础设计前，生产设计纲领是首先要尽可能了解和掌握的，产品具备的结构特征，工艺和生产程序形式，并对其实施合理的调研分析。唯有做到上面这些工作，才可以完成全方位设计焊接夹具的目的。

4.1 注意控制焊接夹具的精度

焊接夹具精度规范通常由设计工作单位规定板基准槽与坐标线的形状与精度要求和别的定位支承件的尺寸与形位公差要求，工作人员要依照要求实施检验和判断，而且进行合理调整。

4.2 夹具中夹紧工作的束缚力

在焊装夹具夹紧工作中要具备合理的约束力，而不是随便进行。而其中要满足夹具夹紧的时候工件中的形状、规定性的部位、质量等要求不能破坏了，还有最重要的是在完成夹具夹紧的工作后，工件要处在之前的部位上，不可以随便滑动和包含工件的形态保障。

4.3 焊接夹具设计的六点定则规律

一种加以限制焊装件六个方向上的运动自由度的设计模式就是六点定则，然而很多人在把其现实运用于焊接夹具设计的过程中存在合理的误区。由于车身的焊接夹具属于薄板焊装夹具，因此有人认为不适合应用六点定则，实际上，在焊装夹具车身的设计中六点定则属于最常见的设计规律。此外，因为存在超定位的情况，有人在设计焊接夹具的过程中，把所有方向的自由度限制职责都设计为夹具承担。然而实际上，自由度也可以通能够制件之间的彼此限制来制约，因此焊接夹具的数量能够运用这一规律来降低，对生产成本进行控制。

4.4 焊接夹具设计的分块定位

在设计焊接夹具的时候，车身的焊接要考虑到车身的分块定位。分块形式需要遵循的规律大概相同，然而会因为车型的不一样而有点不同，详细能够包含下面3点：首先，由于一般底板的加强梁是地板悬置孔的部位，因此焊装的时候一定要正确的悬置孔相对部位，不然不能成功连接车架与车身，此外也要确保前后悬置孔的精度。其次，非常高的前后风窗口装配尺寸，其产生部位或者位于分装夹具，或者位于总装夹具，要合理的考虑设计夹具的过程中。最后，一定要保证门洞部分的装配尺寸，假如有侧围分块，则侧围的焊接夹具才是产生门洞的准确部位，假如总称焊接没有侧围分块，则与前后立柱有关的分装夹具一定要以前后立柱定位。

4.5 柔性焊接夹具设计

第一，夹具组成元件少，方便拆裝，一次装夹可以同时实施几个表面的加工。第二，改变了工件的形状与尺寸后，不但夹具可以适应这种改变，而且还可以不断的应用，适应加工对象的改变。第三，简单的夹具构造，拼装元件的程序少，防止累加误差，让装夹精度提高。第四，强度高与刚度大的柔性夹具，为了让准备时间降低，加工阶段中能使用大切削用量。第五，柔性焊接夹具相对好的通用性，夹具元件能符合几个夹具体系，让柔性制造体系数控加工的需要得到满足[3]。

5 结束语

总的来说，对制造汽车而言，焊接是特别关键的，在生产汽车范围，焊接不但是一项重要的加工方法，并且是一个重要的程序，所以在制造汽车的范围中获得了大量的运用。在这种状况下，在设计车身的焊接夹具过程中，不但要考虑到自身的设计特征，和前后工序的关系还要进行综合的考虑，确保可以完美融合整个汽车焊装程序，不然要单独设计焊接夹具，就算设计再优秀的成果，实际的車身焊接要求也不能得到满足。

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]刘猛，边德强，钟少伟，等.车身焊接夹具定位设计浅析[J].中国机械，2014，（21）：85.

[3]刘彩虹.汽车车身焊装夹具设计[J].中国科技博览，2014，（40）：163.