隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，焊接技術在汽車生產中的應用越來越多，生產效率和產品質量要求越來越高，焊接裝配夾具及各種機械化、半自動化和自動化的焊接裝配生產線也隨之發(fā)展起來。隨著生產的需要，國內較大的汽車廠都有了專門從事焊接裝配夾具設計的專業(yè)人員， 這門處于機制和焊接專業(yè)邊緣的專業(yè)技術， 正在實踐中得到發(fā)展。

而焊接裝配夾具設計技術發(fā)展得比較晚，國內外相關的專著也較少見。今天為大家分享一篇文章介紹關于設計焊接夾具中的一些難點。

PART 01 什么是焊接夾具

在汽車零件的焊接中，除飛輪齒環(huán)、齒輪等個別情況是將一個環(huán)狀和其他封閉體自身的某道焊縫接起來外， 大多數(shù)情況都是把幾個不同形狀的工件焊接到一起，組成一個焊接合件，因此，焊接和裝配一般是聯(lián)系在一起的， 故通常把焊接過程中所用的夾具稱為焊接裝配夾具。所謂焊接裝配夾具，是指在焊接工藝過程中，根據(jù)工件結構的要求，用來保證被焊工件的正確相對位置及形狀， 并籍以得到牢固的焊接接頭而使用的除焊接設備本身以外的附加裝置，統(tǒng)稱為焊接裝配夾具，并簡稱為焊接夾具。焊接夾具中的消耗件易損件和獨立起導電作用的一些工具，稱為焊接輔具。

PART 02 六點定位原則的應用

六點定則在一般的夾具設計書上都有詳細的講解，此處就不再重復。但在車身焊裝夾具設計時，常有兩種誤解：一是認為六點定則對薄板裝焊夾具不適用；二是看到薄板裝焊夾具有非可調的超定位，而不加分析的認為是定位原則錯誤。應該肯定六點定則對車身焊裝夾具是適用的，設計時應遵守這個原則， 另一方面還需要分析車身沖壓件的特點，只有正確認識其生產特點，同時又正確理解了六點定則，才能正確應用這個原則。

1） 薄板沖壓件剛性差，在儲存和運輸時會產生彈性變形。在裝配過程中，為了克服彈性變形，必須用外力使有彈性的工件與夾具的定位件緊緊地靠在一起，與定位件一起形成一個剛性體，然后才能焊接成剛性較強、尺寸合格的空間殼體———車身總成。而剛性體工件在夾具中定位， 其超定位的支承可以采用浮動或可調支承去適應， 如果對有彈性的工件也把超定位的支承設計成浮動的， 那就是在彈性體上裝彈性工件，永遠得不到一個確定的裝配尺寸。

2）車身沖壓件有的長或寬達1～2 m，尺寸允差和形狀允差相對較大，由于定位件與工件的間隙，使大零件的裝配位置變化在邊界部位表現(xiàn)得較明顯。為了糾正裝配中的錯位現(xiàn)象， 以使裝配誤差能均衡分布， 在大型焊裝夾具的重要部位適當增設工藝定位件，以防止裝配誤差向某一方向集中，沖壓件的精度越低，這種工藝定位越有必要。但這樣做無疑又增加了超定位現(xiàn)象。

3）由于薄板件易變形，所以凡是夾緊力的作用點，都必須有相應的支承塊。由于工件的結構限制，夾緊力的作用點往往又不能直接落到原定位支承點上，這時必須增加支承點。從定位原則看，這種支承是多余的，但對薄板件是必不可少的。超定位會使接觸點不穩(wěn)定， 產生裝配位置上的干涉， 應該盡量避免，但并非在任何情況下均不允許出現(xiàn)超定位，只要超定位所產生的不良后果沒有超出工件裝配要求所允許的范圍，超定位是允許存在的，對薄板沖壓件來說，超定位有時是必要的?，F(xiàn)在， 有的汽車廠家對車身零部件裝焊過程的定位基準用指導文件的形式做了明文規(guī)定， 這對基準的統(tǒng)一及質量的提高是有好處的。如圖3 所示，根據(jù)六點定則制定了六個定位基準， 在圖中以實心箭頭表示，它們限制了該件在空間的六個自由度。由于工件大，為防上偏差向前側集中，在上部增加了一個工藝支承點，其裙部剛性差，為防止彈性變形，又增加了兩個工藝支承， 就是圖中以空心箭頭所示的部位。這樣在工件被夾緊后，才能與所有定位支承一起形成一個尺寸合格的剛性體， 并最終焊接成合格部件。

薄板件定位應遵守六點定則，但同時又有它的特點， 不同質的矛盾用不同質的方法去解決，這就是理論聯(lián)系實際。

PART 03 定位夾緊方法及其元件的單元組合

3．1關于定位方法的幾個特殊問題

車身焊接夾具大多以沖壓件的曲面外型， 在曲面上經過整形的平臺、拉延和壓彎成型的臺階，經過修邊的窗口和外部邊緣，裝配用孔和工藝孔定位，這就在很大程度上決定了它的定位元件形狀比較特殊，很少能用上機加夾具通用的標準定位元件。焊接夾具上要分別對各被焊工件進行定位，并使其不互相干涉。在設置定位元件時，要充分利用工件裝配的相互依賴關系作為自然的定位支承。有的工件焊接成封閉體，無法設置定位支承，可要求產品設計時預沖凸臺、翻邊作為定位控制點。有的工件僅起加強作用，裝配位置要求不嚴格，可在與之相配的工件上沖出位置標記， 只要按標記放在規(guī)定位置上焊牢即可，在定位方法上采取這些措施，可大大簡化夾具結構。如車身上有不少電線束卡子，有的夾具上為之設計了很復雜的活動定位裝置， 這是對車身零件的作用不了解造成的一種浪費。車身焊接夾具上，板狀定位件較多，定位板一般用A3 鋼板，厚度12～16 mm。定位板的位置除有特殊要求外，最好選在坐標網(wǎng)格線上，因為這些地方一般有主樣板，加工時可借用樣板劃線。定位件按坐標標注位置尺寸，不注公差，但不是沒有要求，另外還有一套精度標準和檢查、驗收管理辦法。

3．2關于工件的夾緊

1）不使用夾緊機構的條件

車身沖壓件裝配后，多使用電阻焊焊接，工件不受扭轉力矩，當工件的重力與點焊時加壓方向一致，焊接壓力足以克服工件的彈性變形， 并仍能保持正確的裝配位置，而與定位基準貼合時，可以省去夾緊機構。另外，在固定式點焊機上用焊接樣板定位焊接時，要盡可能用焊工的雙手控制被焊工件，而不用夾緊機構。

2）高效快速、多點聯(lián)動夾緊

焊接通常在兩個以上工件間進行， 夾緊點一般都比較多，電阻焊是一種高效焊接工藝，為減少裝卸工件的輔助時間， 夾緊應采用高效快速裝置和多點聯(lián)動夾緊機構。

3）夾緊力作用點的安排

對于薄板沖壓件， 夾緊力作用點應作用在支承點上， 只有對剛性很好的工件才允許作用在幾個支承點所組成的平面內， 以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準。

4）夾緊力大小的確定

對車身焊接夾具，夾緊力主要用于保持工件裝配的相對位置，克服工件的彈性變形，使其與定位支承或導電電極貼合。對于板狀結構，夾緊力應使裝配件之間或使工件與電極之間的貼合間隙不大于0．8 mm；對于剛性沖壓焊接件，要使其縫隙不大于0．15 mm，才能使焊接不發(fā)生困難，避免因夾緊不好而使焊點不牢或工件燒穿。夾緊力的大小與沖壓件的質量、導電塊的調整位置和磨損情況有很大關系，現(xiàn)在還提不出一個夾緊力的計算公式，根據(jù)經驗，1．2 mm 厚度以下的鋼板沖壓件， 每個夾緊點的夾緊力一般選在300～750 N 范圍內， 鋼板厚度在1．5～2．5 mm 之間的沖壓件，每個夾緊點的夾緊力大致可在500～5 000 N 范圍內。定位、夾緊元件的單元組合焊接夾具的定位夾緊元件設計有兩種模式：一種是非標準的定位、夾緊和其他聯(lián)接機械，這種形式結構一般比較緊湊，但設計和制造周期較長；另一種是單元組合式，

5）夾具結構及精度控制

如圖4 所示，駕駛室總成裝焊夾具體積龐大，結構也相當復雜，為了便于制造、裝配、檢測和維修，必須對夾具結構進行分解，否則將無法進行測量。圖6中有三個裝配基準，就是底板1、右側板2 和左側板3。在它們的平面上都加工有基準槽和坐標線，定位、夾緊組合單元4、5， 分別按左右側板和底板1 上的基準槽進行裝配。各單元的內部結構和尺寸另有單元組合圖，并按單元檢測合格，最后將三大部分組合起來，成為一套完整的夾具。

1．底板2．右側底板3．左側底板4、5 定位夾緊部件6．傳送線

6）焊接夾具的精度控制

7）夾具精度標準由設計單位制訂。圖8是對夾具底板上基準槽的形狀和尺寸要求， 槽寬10 mm，深5 mm，圖上標明加工要求，兩槽互相垂直。在槽的兩側每200 mm 或400 mm 還要刻上坐標網(wǎng)格線，線的形狀各設計單位都有各自的標準?；鶞什凼菉A具精度的唯一測量基準，其他網(wǎng)格線只能作部件裝配時找相對坐標位置用。一般定位銷的位置精度允差±0．2 mm，定位板的形狀允差±0．3 mm。