焊接夹具结构设计

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1、汽车焊装夹具结构设计I=JI三三在汽车焊接流水线上，真正用于焊接操作的工作量 仅占30%40%,而60%70%为辅助和装夹工作。 因装夹是在焊接夹具上完成的，所以夹具在整个焊接 流程中起着重要作用。l=j1=1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。一、汽车焊接工艺特点（一）材料与结构l=J w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

2、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。（二）焊接方法 industrialsupplygrp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。（三）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

3、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与步骤1. 在设计焊接夹具之前，应首先了解生产纲领、 产品结构特征、工艺需要及生产线布置方式，作好充 分的工艺调研，参照国内外先进的夹具结构，并结合 实际情况确定夹具总体方案。诸如是固定夹具还是随 行夹具，机械化、自动化水平是高是低，几种车型主 要夹具是否混型共用等。2.

4、 根据焊件结构特点及所需焊接设备型号、规格，确定定位及夹紧方式；同时根据冲压件的工艺特点及 后续装配工艺的需要选择合适的定位点及关键定位 点。3. 主体机构确定后，便可确定辅助装置。如水、 电、气回路，气、液动元件以及覆盖件外部焊点所需 保护铜板等。l=j1=14. 因焊接夹具总体结构都很庞大，空间结构及尺 寸复杂，所以其设计应采用坐标法及模块化设计的方 法，以提高设计效率。l=j1=15. 在进行夹具的具体结构设计时，应尽可能多的 采用标准化元件，或提高自身的通用化、系列化程度。三、焊接夹具的组成、结构及要求置汽车焊接夹具通常由夹具地板、定位装置、夹紧机 构、测量系统及辅助系统等五大部分组成

5、。（一）夹具地板夹具地板是焊接夹具的基础元件，它的精度直接影 响定位机构的准确性，因此对工作平面的平面度和表 面粗糙度均有严格的要求。夹具自身测量装置的基准是建立在夹具地板上， 因此在设计夹具地板时，应留有足够的位置来设立测 量装置的基准槽，以满足实际测量的需要。另外，在 不影响定位定位机构装配和定位槽建立的情况下，应尽可能采用框架结构，这样可以节约材料、减轻夹 具自重，这一点对流水线上的随行夹具尤为重要。（二）定位装置定位装置中的零部件通常有固定销、插销、档铁、 V型块，以及根据焊件实际形状确定的定位块等图1 所示为专用定位块。l=j 1=1. 因焊接夹具使用频率极高，所以定位元件应具 有足

6、够的刚性和硬度，以保证在更换修整期的精度。2. 为便于调整和更换主要定位元件及使夹具具备 柔性的混型功能，定位机构应尽可能设计成组合可调 式的。如图1中的定位元件A-1由产品形状确定，因此 通过更换件A-1即可达到修整夹具和适应不同车型的 需要。liiJ3. 标准化设计。如图1中的支承件A-2,可设计成 混、通用系列的元件。因汽车结构区别较大，尤其是 重、中、轻、微型车，所以应根据车型分别指定汽车 焊接夹具标准，以适应不同车型的需要。4. 定位元件可选用厚度为16mm、18mm、20mm、 三种尺寸的钢板，如图1中件A-1、A-2，统一备料。 另外，定位元件的热处理应在夹具调试合格后进行， 但

7、应准确记录更改数据，并相应修整夹具资料，使之 符合调试合格状况，为今后制造提供准确资料。3.3夹紧机构汽车焊接夹具的夹紧机构以快速夹紧机构和气动 夹紧机构为主。快速夹紧机构具有以下优点：I=JI三m1. 如图2所示的快速夹紧器，其结构简单，动作迅 速，从自由状态到夹紧仅需几秒钟，符合大批量生产 需要。2. 快速夹紧器根据需要可几个串联或并联在一起 使用，达到二次夹紧或多点夹紧的目的。另外对定位 精度较低的焊件能实现夹紧和定位同时进行，消除了 专用定位元件。它还能通过转换其机构组成发挥更多 作用，应用范围较广。i=ji=J3. 配以螺纹调节压块，可纠正焊件变形，保证焊 点搭边能紧密配合，不产生脱

8、焊、虚焊现象，提高焊 接质量。4. 同气缸配套使用，可实现手动、气动混用，保 证了流水线正常运行（图2）。（四）辅助机构辅助机构在焊接过程中发挥着重要作用。下面介绍 三种常用辅助机构。1. 旋转系统在夹具地板和夹具支撑中布置如图3所示的旋转 系统，可使夹具体在平面上做360度旋转（为使转动I=JI三三灵活轻巧还配备有滚动轴承）。这样的系统可解决或 克服焊机少 的缺陷，因为当焊机不动，电缆长度有 限时，转动夹具可使焊点移动到焊钳的工作区域进行 焊接，使焊接工作方便轻松地进行，保证焊接质量。 另外，为保证夹具在装夹、拆卸时能处于稳定工况， 还应设计止动装置。2. 翻砖机构=1I置如图4所示，当焊点

9、处于中间位置时，如果用X型 焊钳进行点焊，则焊钳无法伸进，喉深也不够，难以 焊接；若用C型焊钳，如果夹具平放，虽能焊接，但 工人的劳动 强度大。所以设计夹具时，可将其设计 成可翻转夹具，使焊件能向两边翻转90度，焊件平面 处于竖直位置，这样工人只要将焊枪处于水平位置便 可焊接，大大降低了劳动强度。在设计翻转夹具时 需要设计止动机构，以防止夹具自动回复原位造成事 故。3. 反作用焊接机构在微型车和轿车底版部位的焊接总成中，如图5所 示的中间位置焊点，是普通X型焊和C型焊无法焊接 的，一般是采用反作用点焊进行焊接。在使用反作用 点焊时，夹 具中心需配置有反作用焊臂（见图5）， 反作用焊臂应具有一定

10、的稳定性和刚性，在装夹焊件和取出焊件时，反作用焊臂应能旋转让位。I=JI三m（五）测量机构i=JI三三i=j i =i=j1=1利用夹具本体自身设计测量机构是提高夹具设计 和制造精度的重要措施。在传统的夹具设计中，夹具 合格的标准是利用实际冲压件进行装配组合来检验 的，但由于冲压 件不可能十分准确，部件总成更有 累计误差，所以车身焊接总成的精度必然不高，很难 达到设计要求。有不少厂家使用三坐标测量仪进行检 验，可它对一些结构复杂 的定位元件仍然无法测量。 通过实践证明，利用夹具自身测量机构与三坐标测量 仪配合使用，可大大提高焊接夹具的精度。1. 测量机构组成l=J（1）基准面和基准槽。测量机构

11、的基准面为夹具 地板的工作表面；基准槽是在夹具地板上设计两条相 互垂直的十字交叉槽，其结构如图6。槽子的位置可 由实际需要确定。i=JI=J w（2）测量器具。测量器除常规量具、三坐标测量 仪外，还需设计专用量块和方箱2. 实际测量时应注意的问题（1）定位元件的倒角应在测量、调试合格后进行 加工，即保留测量点；（2）测量器使用要得当，防止 人为误差造成的假象。若能使用三坐标测量仪时，可进行对比检查。四、典型夹具机构特点分析（一）点焊夹具点焊夹具结构简单，可以移动，应以轻巧、灵活为 主，定位基准一定要准确。（二）CO2气体保护焊夹具l=j 1=1这种夹具一般以固定式为主，其结构简单。但如果 一副

12、夹具仅焊一个组件，则效率太低，这时可将其依 次或对称设计成几组定位夹紧机构，做到一具多用， 以提高焊接效率。（三）综合夹具lii=j wi=j1=1这类夹具所装夹组件，既有CO2焊，又有点焊。这 对一些全点焊组件中有些位置不适宜在夹具上点焊， 而一些焊点对外观和质量无特殊要求的焊件，如果用 CO2焊先在夹具上预焊，则很方便，且夹具设计简单。 所以应适当地进行工艺调整达到简化夹具和提高效 率的目的。（四）大型焊接夹具中大型焊接夹具机构庞大、复杂，各部件总成与车 身焊接总成之间既相互关联又相互制约和影响。（五）工艺措施与夹具的关系汽车焊接夹具是焊接工艺能否顺利、正确执行的保I=JI三三证，而工艺过

13、程是否合理也影响夹具的设计和使用效 果。如因散件装焊次序不同而产生的焊接质量差异 等。因此工艺人员和工装设计人员应密切配合，设计 出合理的夹具及工艺。（六）调试过程中的再设计对于大型焊接夹具，因结构复杂，调试时会出现 许多设计、制造上的问题，以及焊接散件超差等现象。 这就要求设计者根据实际情况予以指导修正。调试是 一项很复杂的技术工作，而小批量调试和大批量生 产又会出现许多不同的问题，因此设计者应随时了解 情况，不断地予以修正，在调试过程中再设计。l=J wliiJliiJ夹具调试还有另一项重要工作，即验证焊接散件 是否合格，但调试时应避免因散件质量问题而认为夹 具不合格的错误。当然散件有些是

14、属于合理的回弹变 形，有些误差 也可通过夹具修正成合格品。因此夹 具设计者应充分了解冲压件的工艺特性，通过合理的 夹具设计，放宽冲压件的合格品范围。六、发展趋势1. 为提高汽车产量，适应流水线生产，应细化工 艺，使用高效率夹具，提高生产效率。2. 为适应系列车型需要，应发展快速可调的混型 夹具。3 .提高夹具机具一体化程度，诸如多点焊机，车 门包边焊接机等。4. 采用新的设计方法，如坐标法、模块化设计法、 计算机辅助设计等。5. 提高夹具通用化、系列化、标准化水平。Skoda/斯柯达斯柯达公司斯柯达公司的历史可以追溯到1894年，是世界五个最早的轿车生产厂之一。斯柯达公司拥有近2万名雇员和数百

15、家供应商，1991年4月16日，斯柯达公司成为德国大众集团公司的一个子公司，大众集团购买了斯柯达公司70%的股 份其余30%股份在2000年收购，斯柯达进而成为德国大众旗下继VW（大众）、AUDI（奥迪）、 SEAT（西雅特）后的第四大品牌。斯 柯达汽车的标志保留了原商标中带翅膀的飞箭。这一飞箭象征着该公司无限的创造性，表达 了要实现最高目标的强烈愿望，体现出对工作认真 了“Skoda”，下面增加了 “Auto”。标志的底色为绿 色，象征着希望，体现出重视保护环境的强烈意识, 也象征着企业的无限生命力，喻示这家百年老厂 将焕发青春。负责和一丝不苟，外围的圆环加宽了，上部增加=J1=1894年捷克商人威艾克勒？劳林与威艾克勒？克 莱门特创办了劳林?克莱门特公司，创业之初，只有 七个工人，其中包括两位创始人，工程师 VLaurin(1865-1930)和书商 V Element (1868-1938)。是世界上五个最早生产小汽车的厂家 之一,1895年 12 月，V Laurin 和 V Element 公司生 产出第一批自行车，以Slavia命名，以此告诫人们 勿忘国耻。在冬天生产这种产品，再加上