汽车车身零部件焊装夹具的特点和装配工艺

收稿日期： 2011 － 8 － 15 作者简介： 袁庆勇， 中国汽车工业工程公司， 高级工程师。
［ 1］ 姜潮， 韩旭， 钟志华． 电阻点焊焊装夹具定位点的优化设计． 机械 2009， 45（ 4） ： 192196 工程学报， ［ 2］ 林忠钦， 胡敏，米新民等． 轿车白车身点焊装配过程有限元分 2001， 22（ 1） ： 3640 析． 焊接学报， ［ 3］ 侯志刚． 薄板结构焊接变形的预测与控制． 博士学位论文． 武 2005 汉： 华中科技大学图书馆学位论文全文数据库， ［ 4］ 王元勋， 张鹏， 徐华平． 基于 UG 的汽车车身焊装夹具的三维模 2007， 6： 3538 拟设计． 汽车技术， ［ 5］ 陈俊梅． 预测焊接变形的简单方法研究： 博士后研究报告． 武 2003 汉： 华中科技大学图书馆学位论文全文数据库，
定位块一般采用 45 或 42CrMo 钢， 定位表面需淬火处 理（ HRC35 － 45） ， 对于需要保护零件表面质量的定位块采 用 MC901 材料。通常定位面主基准面公差为 ± 0. 1 mm， 辅助基准面公差为 ± 0. 2 mm， 基准定位销位置公差为 ± 0. 05 mm。 定位件按坐标标注尺寸， 不注公差。 1. 2 焊装夹具的夹紧 焊装夹具的夹紧主要用于保持工件装配的相对位 置， 克服工件的弹性变形， 使其与定位支承或导电电极贴 合。焊装夹具的夹紧力作用点应作用在支承点上， 以免夹 紧力使工件弯曲或脱离定位基准。为保证零件贴合、 不变 形等要求， 通常夹紧力不得小于 400 N。对于 1． 2 mm 厚度 夹紧力应控制在 300 N ～ 500 N， 对于 1． 5 mm 以下的零件， ～ 2. 5 mm 之间的冲压件， 夹紧力一般应控制在 500 N ～
The Distinctive Feature and Assembly Process of the Welding Jig for Assembling of Automotive Body Part
YUAN Qingyong
Abstract： The welding precision and quality of the automotive body is determined by that of its body parts directly． The special welding jigs are necessary for locating and clamping of the automotive body parts． The welding jig make an important action on the accurate locating and reliable clamping of the automotive body parts． It reduces the welding deformation and increases the welding precision and quality of the automotive body． The features and the assembly process of the welding jig are discussed in this paper． Key words： automotive body parts； welding； process； welding jig
0 引言
汽车车身零部件为金属薄板壳体结构， 主要由薄板 冲压件经电阻点焊或 CO2 气体保护弧焊等粘结而成。汽 车车身装焊生产的主要任务就是完成汽车车身（ 即白车 身） 的制造。对于轿车来说， 车身焊装线一般是由地板总 左右侧围总成线、 前围（ 仪表台横梁） 、 后围（ 后行李 成线、 顶棚线、 门盖总成线、 车身总成线（ 主线） 等组 仓托架） 线、 成。各分总成线又由很多合件、 组件及零件焊装工位组 成。汽车车身焊接的基本特征就是组件到部件再到总成 因此汽车零部件的焊接精度决定着车身 的一个组合过程， 分总成组件的焊接精度， 最后影响和决定着车身焊接总成 的焊接精度与质量。汽车车身零部件在焊装过程中， 需要 并 专门的焊装夹具来对零件或组件的相对位置进行定位， 将其夹紧贴合， 焊装夹具起着定位、 装夹、 减小零件焊接变 形、 保证零件焊接精度的重要作用。汽车车身总成、 车身 部装组件及零部件的制造尺寸精度主要取决于焊装夹具 汽车车身零部件的制造过程 的设计及制造精度。因此， 对焊装夹具的设计和制造提出了较高的要求。 中，
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汽车车身零部件焊装夹具的特点和装配工艺
袁庆勇
（ 中国汽车工业工程公司， 天津 301900） 摘要： 汽车零部件的焊接精度直接影响汽车车身的焊接精度与质量。汽车车身零部件在焊装过程中， 需要专门的焊装夹 并将其夹紧贴合。焊装夹具起着定位、 装夹、 减小零件焊接变形、 保证零件焊接 具来对零件或组件的相对位置进行定位， 精度的重要作用。本文分析了焊装夹具的特点， 并探讨了焊装夹具制造和装配的关键工艺问题。 关键词： 车身零部件 焊接 工艺 夹具 中图分类号： U463． 8 文献标识码： B 文章编号： 1002 － 6886（ 2011） 06 － 0004 － 03
统主要由焊枪及悬挂系统、 焊接控制器等组成。传输装置 实现车身零部件在各工位间的搬运。辅助设备包括顶升 机构、 旋转机构、 翻转机构、 上下料机构等。其中， 对车身 夹具本 制造精度起决定作用的是夹具本体。如图 1 所示， 体一般由底座（ BASE） 、 夹具单元（ JIG UNIT） 、 检测基准及 支脚等组成。车身焊装夹具体积庞大， 结构复杂， 为了便 装配、 检测和维护， 必须对夹具结构进行分解。夹 于制造、 具本体以底座为装配基准， 在底座的安装平面上都加工有 基准槽和坐标线， 定位夹紧组合单元按各自的基准位置进 行装配成为一套完整的夹具。
2. 1 装配类型 焊装夹具装配工艺的装配类型按其运动特征来区分 旋转副装配、 滑动副装配三大类。 可分为固件装配、 2． 1． 1 固件装配 固件装配指非运动的结构件或定位件的装配， 如夹
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1. 1 焊装夹具的定位 车身零部件焊装夹具大都以冲压件的曲面外型、 拉 延边或冲压件压弯成型的台阶面作为定位型面， 有精度要 这就在很大程度上决 求的装配用孔或工艺孔作为孔定位， 定了焊装夹具的定位元件形状比较特殊。焊装夹具上要 分别对各被焊工件进行定位， 并使其不互相干涉， 在设计 定位元件时要充分利用工件装配的相互依赖关系作为自 然的定位支承， 保证定位精度和可靠定位。 车身零部件焊装夹具上， 定位块定位厚度通常为 16 mm 或 19 mm， 定位长度不小于 15 mm ～ 20 mm。定位块间 距既要保证定位精度， 又要保证焊接焊钳伸入的方便性。 焊装夹具的定位由定位与夹紧两大因素构成， 可行的焊装 与零部件保持良好的贴合性。为 夹具必须保证定位准确， 定位夹紧部位设计成在适用车型范围内 便于调整和维护， 可调整的结构， 如图 2 所示， 在定位块与连接板、 压块与转 臂之间设置有 3 mm ～ 5 mm 的调整垫片。压块和定位块 是对应于不同的车型成套使用的， 为尽量减少压块和定位 块的工装储备， 在简单车型更换时（ 如夹紧部位仅在一个 而夹紧的零部件型面形状不发生变化） ， 则加 方向上平移， 装调整垫块来解决。 800 N 范围内， 对于 3 mm 以上的冲压件， 夹紧力应不小于 800 N。夹具夹紧后工件与定位面的贴合间隙不大于 0． 8 mm。对于空压（ 压紧处工件没有定位支撑） 的情况， 连接 以避免工件变形。 压紧块的转臂应设置限位块， 车身零部件装配后， 多使用电阻焊接， 工件不受扭转 力矩， 当工件的重力与点焊时加压方向一致， 焊接压力足 以克服工件的弹性变形， 并仍能保持准确的装配位置与定 位基准贴合， 此时可以省去夹紧机构。 焊装夹具的夹紧单元打开后， 为了保证工件上下料 必须保证打开距离即夹紧单元打开部分靠近工件的 顺便， 最边缘与工件最边缘的距离大于 20 mm， 为搬送和输送装 置留出足够空间。 1. 3 可移动夹具单元 在多车型柔性焊装夹具设计中， 当车型更换时， 需要 设计夹具切换装置。在夹紧部位发生较大范围移动的情 一般可把一个或几个夹具单元组成的夹具岛放在一 况下， 个移动板上， 移动板通过气缸或液压缸推动在滚珠导轨来 回移动， 实现车型夹具的切换， 如图 3 所示。在车身零部 这样的移动或翻转机构很多， 需要 件焊装夹具的设计中， 根据具体情况进行设计。
具单元的支撑部件、 固定安装方式的定位部件。通常夹具 支撑件的装配精度为 IT10 ～ IT12， 定位件的装配精度为 IT8 ～ IT10。由于焊装夹具的零件有较大的相似性， 系列 一般成组加工制造而成。焊装夹具的 化的标准零件较多， 装配广泛采用修配法和调整法来装配。修配法是指在零 件上预留修配量， 在装配过程中用手工修磨修去零件上的 多余部分材料， 使装配精度满足技术要求。注意这种方法 的修磨量不得大于 0． 2 mm， 否则， 影响定位型面的淬火硬 度及型面质量。调整法是指利用可调整零件或依靠增减 调整垫块） 进行装配的方法。 定尺寸零件（ 如垫片、 夹具定位销的装配是固件装配中一种较特殊的类 型。夹具定位销按焊装夹具设计的出发点分为现场销和 NC 销两种类型。现场销是在基座上不打销孔， 而只在夹 待全部夹具装配并调试完毕以后再 具安装支座上打预孔， 扩铰销孔并打入定位销。NC 销则是在制造基座和夹具安 这种方式依赖于精确的汽车 装支座的时候就加工好销孔， 车体数据和完善的数控加工手段， 这是目前焊装夹具普遍 采用的定位方式。 2． 1． 2 旋转副装配 焊装夹具的旋转副装配按其装配要求来分有两种： 一种是旋转定位夹紧零件的旋转副装配， 这类装配普遍采 用铰支销外套无油轴承的方式， 其精度一般为 IT6 ～ IT7。 另一种是普通机构的旋转副装配， 旋转副中无无油轴承， 精度一般为 IT8 ～ IT10。夹具装配中有部分使用了企业通 用制件（ 如销轴类零件） 的可以采用复合选配法来达到规 定的装配精度， 即零件预先测量分组， 装配时再在各对应 组中凭工人经验直接选配。 2． 1． 3 滑动副装配 焊装夹具中包含滑动副装配的机构有移动板（ 拖 板） 、 顶升装置、 移动销等， 一般涉及到导轨或导向杆的装 配。安装导轨的基准面的平面度应小于 0． 06 /100 mm （ IT10 ） ， 双导轨的安装还要求导轨平行度应达到 0. 2 /1 000 mm（ IT8） 。 为达到导轨安装的精度要求， 应首先 安装导轨， 安装时先固定导轨中间的位置， 再分段测量并 调整其安装位置， 每测一段即拧紧该测点的安装螺钉， 待 测量调整完毕以后从中间向两边对称拧紧全部的安装螺 最后将导轨滑块移至导轨中间附近， 将移动板或承载 钉， 板安装在导轨滑块上。 导向杆的安装要求一般低于导轨的安装要求。这是 由于为尽量缩小导向机构的安装尺寸， 导向机构上一般没 因此允许导向杆和导向套之间存在一定的间 有可调装置， 隙， 以此来补偿加工误差所带来的安装误差。导向杆和导 向套之间的配合公差一般为 g7 / H8， 实际装配时必须留出 0． 02 mm ～ 0． 05 mm 的间隙。