汽车车身焊接夹具的设计规律

汽车车身焊接夹具的设计规律

张双丰李鹏

（长城汽车股份有限公司河北省071000）

摘要：汽车焊接技术的发展为现代零部件的焊接提供了较强的技术支撑，同时也为汽车的质量做出了重要的贡献，而在汽车组装焊接的过程中，汽车车身焊接夹具也为汽车焊接技术做出了重要的贡献，帮助焊接过程中焊件的定位、夹紧以及点固，使得车身零部件的焊接完成了更加标准化和通用化的焊接加工。本文就来通过认识车身焊接夹具，来分析汽车车身焊接夹具的设计规律

关键词：汽车；车身焊接夹具；设计；规律

现代汽车制造过程中的标准化生产流程促进了汽车规模化和质量化的发展，推动了汽车制造业的进步。汽车的制造需要一个复杂的过程，首先针对不同的零部件进行流水线生产，零部件生产以后再由专门的组装厂家进行汽车组装，汽车组装的过程中车身焊接夹具能够辅助焊件定位、夹紧以及点固，从而完成整个焊接过程。车身焊接夹具在车身零部件焊接的过程中具有防止焊件移位和变形，适当的调整焊件位置，提高焊缝焊接的效率和焊接质量，从而保证汽车整体的良好性能。为了保证车身焊接夹具固定焊件的有效性，车身焊接夹具的设计需要严格遵循设计规律，应用过程中需要满足应用的基本要求，这样才能更好的服务于汽车车身焊件焊缝的焊接与固定。

一、车身焊接夹具的概述及特点

车身焊接夹具是将工件准确定位并夹紧的工装工具，常见的焊接夹具由定位器、夹紧机构及Base板构成，用于将众多的简单零件按照相应的定位和夹紧顺序完成的复杂的结构，并且辅助完成焊接的过程。鉴于车身设计结构的复杂性，车身焊接夹具有以下特点：

1.设计难度大

焊接夹具的结构较为复杂，需要设计的定位点数量和夹紧点数量较多，选位及对应关系较为复杂，组建数量较多，要求精准度较高，因此使得设计难度较大。车身焊接夹具的结构设计直接影响着夹具本体在焊接过程中的功能及焊件的焊接质量。

2.设计精准度高

车身焊接夹具是为了保证车身零部件焊件连接的相对位置精度和形状精度，因为对于焊件的定位精度较高，这就要求焊接夹具本身设计及制造的精准度要高。

3.焊后卸下困难

车身焊接夹具固定焊件，辅助完成焊件的焊接，由于焊接的过程是一个热胀冷缩的变形过程，焊接完成以后焊件形状变得更为复杂、体积和数量有所增加，再加上膨胀和焊接夹具结构本身的复杂性，对焊接完成以后的焊件的卸下增加了难度。

4.承受的外力较大

为了保证焊件的相对进度和整体形状，焊接夹具采用反变形或者刚性夹固，因此需承受焊件的张力、重力、焊接应力、夹紧力以及顶锻力，受多种外力作用，焊接夹具所承受的外力较大。

5.焊接电源的二次回路

车身焊接夹具构件本身具有导电性能，对焊接电源二次回路影响较大，因此设计时需要注意导电与绝缘的问题。

车身焊接夹具的核心设计原理是基准重合原理

二、汽车车身焊接夹具的设计规律

（一）基准重合原理

汽车车身焊接夹具的设计中最需要考虑的就是减小焊接的误差，提高车身焊接质量，因此核心的设计原理是基准重合原理。焊接夹具在焊接的过程需要辅助焊件定位及焊接，而定位的准确与否就会直接影响焊件焊缝对应的准确性和焊接的质量。基准重合原理应用的是三维数据模型上的X、Y、Z坐标系统内的位置，利用三维数据模型建立起若干的基准点，有助于提高定位点的准确性、定位点和夹紧点对应的准确性等。基准重合原理在现代的设计中应用较多，通过以准确的数据形式确定和控制基准点的位置，从而能够有效的减小车身焊接夹具零件尺寸的公差，提高零件的准确性。而夹具本身的焊接零件的精准性能够车身焊接夹具装配时的精准度和可靠性，是提高汽车车身夹具应用效率的关键。

（二）六点定位原则

汽车车身焊接夹具的实际应用中，定位器起到了非常重要的作用，因此定位器的设计是夹具设计的另外一个重要要素。定位器的设计要遵循六点定位原则，具体指的是定位器、档铁、支撑钉、定位销、V型铁、定位样板六点要保证足够的刚度、强度、耐磨性以及精准度。以销定位为例，首先汽车车身焊接夹具本身的定位销位置精度要大于型面位置精度，焊件上的销孔需要通过冲压完成，销要垂直于冲压孔，每个冲压件至少需要设计两个销。常见的定位销有垂直固定圆销、垂直固定菱形销、直线运动销、固定于夹紧臂上的活动销等。

（三）夹具的设计规律

1.夹持型板应用规则

夹持型板的设计要遵循坐标平行的原理，也就是说坐标平面与产品的平面要保持平行，才能提高夹具夹持的稳定性和精准性，也便于在加工检测时的操作。

2.夹持臂应用规则

夹持臂的夹紧点在设计时除了有特殊的需要选择曲面夹紧外，一般情况优先选择平面。总成夹具和分总成夹具的夹紧定位在同一部位，统一定位基准，提高夹具设计的精准度及焊件焊接精度。

（四）布局设计规律

布局设计中首要的就是装配的精准度问题，汽车车身夹具布局设计要根据汽车产品图中相关的标准来设计三维坐标，并标注详细的尺寸。夹持臂垂直于夹持构件的部位要轮廓清晰，夹紧机构及定位元件的布置需要严格按照装配工艺及焊件的焊点位置进行设计，要为焊接使用的焊钳留有足够的空间。为了在焊接过程中焊件不影响夹具本身，夹紧机构和定位元件应该布置在焊件的侧方或者下方。

（五）其他设计规律

Base板是焊接夹具的重要构件，是夹具设计装配的主要基准，也是汽车车身焊接过程中承受主要焊件重量的部分，因此Base板的设计首先需要考虑使用的材料具有足够好的强度以及刚度，其次需要考虑通水、通气、导热、导电、防氧化及清理等因素。此外，定位器和夹紧机构的位置的调整、补偿、反变形功能也是设计的要点。

结语：简而言之，汽车车身焊接夹具的设计规律要本着精准度高、质量好、操作方便、性价比高的原则，从设计定位点位置、夹紧点数量、设计形式以及实际的应用需求来设计科学合理的方案，设计出具有较高性能的汽车车身焊接夹具。

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