汽车车身焊装夹具设计
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作者: 刘彩虹
[摘 要]汽车车身焊接夹具设计并不是孤立和静止的，这是一个综合性比较强的专业领域，需要相关的综合技术进行统筹合作才可以完成。在设计时应该对产品的性能有一个充分的了解，了解产品的精确参数，便于在实际使用中增加安全性和实用性。焊装夹具设计是否科学，最终只有通过生产实践检验，才会被证明是优秀和合格的，而在设计之前，必须要做到精益求精，减少损失，创造出符合时代需求的产品。
[关键词]汽车车身；焊装夹具；设计
中图分类号：U468.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0163-01
我国社会经济当前正处于高速发展时期，汽车工业的历史相对较短一些，但是发展迅猛，随着汽车工业的发展以及汽车相关产业的逐步完善，重视产品的质量与服务，逐渐成为各个商家进行竞争的一种有效手段。在进行汽车车身设计的时候，个性化会更好的满足消费者需求，因而也会更容易得到青睐。个性化的生产要求厂方必须提高设计能力。文章对焊装夹具的设计过程做了认真的分析，从各个方面对设计的科学性以及合理性进行了探讨。
1 汽车车身的结构特点
汽车车身影响到整体外观，会给人最初的第一印象，它一般由内外覆盖件与骨架件构成，从安全性上考量，覆盖件钢板厚度基本限制在0.8-1.2mm区间内，骨架件钢板基本上是1.2-2.5mm，这种厚度对焊接夹具的设计提出了挑战，简单来说主要有这几个方面。
1.1 结构复杂，不利于绘图
汽车车身从制作工艺上看，一般都是薄板冲压件，在装焊成壳体的时候，还应该考虑到车身造型，同时由于壳体刚性的限制，这些相关的零件多是拉延而成的多纬曲面体，结构比较复杂，给设计中的绘图带来难度。
1.2 过于柔韧，不利于保持形状
薄板的制作工艺是冲压，这种制作方法会造成产品刚性不足，尤其是和普通机械加工件对比，刚性会相去甚远，这种过于柔韧的冲压件不利于保持形状，这给焊接工作开展带来挑战。设计焊接夹具应该立足于保证工序件焊装的要求，同时也应该保证整体焊接精度，满足装配的基本要求。
2 车身焊接夹具的特点及设计
2.1 车身焊装夹具结构特点
体积大，结构比较复杂是车身焊装夹具最明显的特点，为有利于制造和装配，便于在使用过程中进行检测与维修，必须分解夹具的结构。车身总装夹有三个装配基准，分别是底板和左、右侧围，在相关平面上设定有基准槽以及坐标线，只要按对应的基准槽装配、检测，然后把3部分统一组合起来，就是一个完整的夹具。
2.2 定位特点在车身焊装夹具中的体现
车身焊装夹具的定位元件外形多为不规则的曲面，标准元件一般很少用到。焊接夹具上应该分别对每一个被焊工件做好定位，保证相互之间不会受到干扰，这要求在设计定位的元件时必须充分利用工件相互依赖才可以装配的关系作为定位支承。应该注意的是，如果有的装配要求不严格，可以避免使用焊接夹具操作。
2.3 夹紧特点在车身焊装夹具中的体现
装配车身冲压件经常使用电阻焊接，因为扭转力矩不会影响到工件，如果工件重力同点焊的加压方向一样，并且焊接压力不会使工件变形，装配位置和定位基准也不会受到影响，那么夹紧机构可以忽略。焊接是针对至少两个以上的工件，相关的夹紧点很多，可以使用电阻焊这种焊接工艺，它可以减少装卸时间，提高工作的效率。夹紧宜采用快速高效装置与多点联动机构。
选取薄板冲压件夹紧力的作用点关键是找准支承点，但是不同的冲压件，刚性由于受到结构以及钢材厚度的影响，刚性参数是不一样的，夹紧力应该保证工件不会发生变形。夹紧力的设定主要是为保持工件的装配提供便利，使其贴合于定位支承、导电电极。夹紧器可以进行多种细分。在夹紧器制作材质的选取上，夹紧头部多是不锈钢、碳钢等，这类相关材质可以满足工件的不同要求。
3 车身焊装夹具设计上的6点定则
关于6点原则与车身焊装夹具设计的关系，有的设计者认为6点定位不适用于薄板焊装夹具，他们的理由是它会限制6个方向的自由度，这实际上是对6点原则的曲解。限制6个方向的运动自由度是进行焊接夹具设计基本的宗旨，实现运动自由度限制主要依靠制件之间相互制约和夹具定位夹紧的装置。
在夹具设计的发展过程中，80年代车身焊接所使用的夹具基本靠冲压模具定位面截切获得，这种工艺主要是在冲压零件型腔上进行定位，它的特点是定位范围比较大。在外观上可以表现为：范围较大的定位块，面积相对较小的压头。这对设计所产生的影响是，前者使得定位块的加工变复杂，车身零件缺乏压紧力，后者不利于焊钳进行点焊操作。
应用在生产中的夹具，精度范围必须满足产品装配要求，应该尽量多的选取定位面。要想保证车身的精度在夹具上装调一次成功，冲压件必须按照规范化的要求进行生产，并做好相关的技术检测，确保产品不会有较大尺寸偏差，同时应该设置尽量多的定位点。直角块可以帮助实现定位方式的契合，使用直角块的好处是定位板或者压头便于装调，更有利于损后修复，它对于形成标准化的设计、制造也有着很大的帮助。但定位销孔与垫片之间的关系是设计人员要注意的，定位板加工有无公差是一个比较关键的问题。如果不符合标准就会延长装配周期，在误差计算上，从定位型面、检测销孔等步骤增多，会造成累计误差加大。夹具的外观并没有统一的章法，也不讲究是否美观，它的设计主要是突出实用性。要想保证夹具的装焊精度，使之在生产使用中，满足加工、装配车身的需求，还要求设计人员做好全面的了解。最主要的问题是在设计和装配中，一定要考虑各个定位部件基本使用状况，确保精度不会随意外的不良因素走失。
夹具能否通用是影响产品经济性的一个关键要素，这对夹具的设计形式是一个挑战。模块和组合式夹具系统初次的投资很大，为了收回成本，夹具系统的设计应该具备可重组性，它的性能也应该能够更好的扩展，使之可以在更广的范围内得到应用，在不同的工件之间可以通用，实现较高的夹具利用率，达到在更短时间内收回投资的目的。
夹具行业之间应该增强合作的力度，加强生产企业、研究部门之间的协作力度，通过使用先进的技术来不断的改造、提高夹具技术的制作水平。应该充分利用现在的互联网优势，创建专业的夹具网站，通过整合资源来创新发展夹具的设计水平，这是提升我国夹具行业行之有效的方式和途径。
结束语：
汽车车身焊装所需要的焊装夹具对车身生产来说不可或缺，它影响着汽车生产的制造水平，对汽车生产的规模、效率和质量都会产生重要作用，提高汽车车身焊装夹具的设计水平意义重大。汽车车身焊接夹具设计同冲压件、工序件的结构和精度有着较为密切的关系，这种特殊性是设计者在设计时必须要考量的，设计工作既要遵循一般的规律，也应该具体问题具体分析，在创新中提高设计的水平。
参考文献
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[2] 姚春玲，张俊华，李宝顺.汽车车身焊装夹具的三维设计[J].制造业自动化，2009，07：132-134.
[3] 刘鹏，谢水生.汽车车身焊装夹具的计算机辅助设计难点解决方案[J].烟台大学学报（自然科学与工程版），2009，03：180-184.
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