汽车焊装夹具产业分析与设计

汽车焊装夹具设计

摘要：汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，随着中国汽车工业的快速发展，拉动了中国夹具产业的快速发展，也给中国夹具产业带来了发展良机。十年前中国汽车焊装夹具主要是以一汽和台湾省的夹具团队为行业的标志型企业，而今天已发展数十家，一批快速崛起的民营企业已经具有相当的规模。无论从技术和产能上都大大超过了当年所谓的标志型企业，在中国汽车焊装夹具产业中起到了重要的作用。从汽车焊装夹具在全国的分布状况可以看出，中国的汽车焊装夹具已从过去的星星之火到今天的遍布全国。也是这几年汽车产业的发展使中国的汽车焊装夹具企业迅速提升，通过近几年在中国上市的几十款自主及合资品牌的汽车所需的夹具装备上看，有近5 0％以上是由中国焊装夹具企业开发制造的，许多轿车已经把机器人焊接和自动化生产线等复杂的整车焊装夹具交给了中国焊装夹具企业并收到了良好的效果，帮助了中国焊装夹具企业的快速提高。

夹具是工业生产的基础工艺装备, 夹具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，并在很大程度上决定企业的生存空间,是十分重要的装备工业。汽车焊装夹具工业和技术，一直是国家重点鼓励发展的产业，产品和技术是发展汽车工业的基础。近年来，我国汽车产业的发展有目共睹，汽车年产量保持着15%左右的增长率，2010年超过1000万辆，然而，在我国汽车制造业水平迅速提高的同时，作为国内现有的汽车夹具制造企业的产品，无论是产品的质量还是产量，都无法满足不断增长的汽车车身焊装生产线的需求，大量的汽车夹具依赖进口。目前每年仍有50％需要进口，而机器人焊接和自动化生产线等复杂的整车焊装夹具80%以上依赖进口，引进国外的焊装夹具产品不仅要花费大量的外汇，而且会严重阻碍汽车产品的更新换代，严重的制约了我国汽车工业快速健康的发展。

关键词：汽车；夹具；设计；焊接；机构

引言：汽车工业装备是最近兴起并迅猛发展的一个新兴行业。其实在这之前它也存在着，但由于汽车制造厂的车型更换没有现在这么的频

繁，种类这么的多样化，且车型更换时变化最大的就是白车身。这就要求其对应的焊装线能跟上汽车车型和种类的变换。在这种情况下突出了焊装线在汽车生产和制造中的作用，使得人们越来越重视它。

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%为工件的辅助和装夹工作。因为工件的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。

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，降低非生产用时节降低生产成本。对于具有多种车型的企业，比如说一汽、沈汽、上汽等。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。

为提高我们汽车焊接夹具的设计水平，对汽车焊接夹具原理、结构及设计方法、原则有一个更深入的了解，在此把我自己的一些见解和经验与大家一起探讨。

一、汽车焊接工艺特点：

（一）白车身的材料与结构

汽车焊接材料主要是低碳钢的冷轧钢板，镀锌钢板等。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。这都是在夹具设计构成中应该考虑的问题。

（二）焊接方法

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。主要注意防止焊接产生的飞溅。相应采取的措施有主要有夹具表面镀铜、主要夹紧定位部件包铜皮、加装保护盖板等措施。

电阻焊是在汽车白车身焊接中主要采用的一种焊接方法。对夹具要求严格，尤其是多点焊和机器人点焊。要求焊接夹具对工件定位准确，操作方便且焊接牢固可靠。

（三）焊接工艺流程

汽车焊接的基本特征就是单个零件到部件再到总成的一个组合再组合的过程。从零件到白车身焊接总成的每一个过程，既相互独立，又相互联系，因此组件的焊接精度决定着部件总成的焊接精度，最后影响和决定着车身焊接总成的焊接精度与质量，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。

白车身的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。

（四）可操作性

我们这里讲的可操作性就是指焊接夹具的使用操作是否方便灵活。一台焊接夹具不仅要保证工件的定位准确，夹紧牢固可靠。还要保证操作者能方便的把零件摆放到夹具上定位夹紧，方便的操作焊枪进行焊接，方便的取出工件。我总结为“三个方便”。要实现这三个方便就

要从整体去考虑这些要素，不如说操作高度是否合理，焊枪选用的是否合理，上件夹紧的步骤是否合理。

对于形状相似不好区分左右的工件是否有防反措施。

对于不好焊接的地方是否有焊枪的导向机构。

不好放置和取出的工件是否有举升机构。

为了方便焊接是否要增加旋转机构等。这都是在设计过程中需要考虑的问题。

二、焊接夹具的设计方法与步骤

（一）在设计焊接夹具之前，应首先了解生产纲领、产品结构特征、工艺方法及生产线布置方式，作好充分的准备。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。要准备好的工艺文件包括工序卡，技术协议，产品数模，夹具式样书，焊点文件。确定使用那种标准件，那种气动元件以及甲方的特殊要求。（二）．根据焊件结构特点及所需焊接设备（焊枪或CO2）型号、规格，确定定位及夹紧方式（如果有式样书直接按照式样书上的夹紧定位方式即可）；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。大部分厂家已经规定好了零件定位的RPS孔和RPS面，不需要我们在制定定位基准了。但是大家也一定要了解如何确定定位的基准孔和基准面。