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汽车车门人工调整装配作业的运动学分析
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专利名称调整线后门装配定位工装夹具的制作方法
技术领域本实用新型属于定位工装夹具领域，具体涉及一种调整线后门装配定位工装夹具。
背景技术随着制造技术的发展，调整线是焊装的最后一道工序，主要负责车身外观质量的控制及间隙面差的调整，肩负向下游提供合格车身的主要使命。车身的四门两盖的装配及间隙面差的保证需要靠定位精度高的工装来完成，而现有的装配工装存在以下缺陷:1、装配工装比较笨重需要两人配合装配，笨重的工装增加了工人们的劳动强度及成本的浪费；2、装配工装制作成本高昂；3、装配工装只有Y向定位不满足夹具的三点定位原则，并且Y向定位在上下铰链上与打紧螺栓较近，在用风枪打紧时操作困难易与工装相撞，这样的定位工艺对车门的几何尺寸带来较大的波动，调试困难，周期长，难以满足工业化的质量和进度要求。
发明内容本实用新型的目的就是针对上述缺陷，提供一种结构简单轻便、定位精度高、成本低、能单人操作快速完成安装定位的调整线后门装配定位工装夹具。本实用新型采用的技术方案是:一种调整线后门装配定位工装夹具，它包括支撑杆，所述支撑杆上端连接有定位销座，定位销座上设有X向定位销，定位销座上端连接有卡槽基座，卡槽基座左端设有Y向卡槽，卡槽基座右端面与第一固定块连接，第一固定块上铰接有第一手柄和第一连接块，第一手柄与第一连接块之间通过第一摆杆铰接，第一连接块与夹具臂连接，夹具臂包括水平臂和垂直臂，垂直臂端部设有与X向定位销相配合的第一夹头；所述支撑杆下端连接有Y向夹紧机构。进一步地，所述Y向卡槽为设置在卡槽基座左端的下定位块与设置在夹具臂下端的上定位块对扣结构。更进一步地，所述Y向夹紧机构包括设置在支撑杆下端的第二固定块，第二固定块上铰接有第二手柄和第二连接块，第二手柄与第二连接块之间通过第二摆杆铰接，第二连接块上设有第二夹头。本实用新型结构新颖、体积小，定位于车身坐标系X、Y、Z上功能完全靠机械结构完成，稳定可罪；X& Y、 Z向波动徂围小，完全能够 两足几何尺寸的要求；单人能够在保证质量的情况下快速完成后门的装配。
图1为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型松开状态示意图。[0013]其中:1 一支撑杆；2—定位销座；3 —X向定位销；4一卡槽基座；5 —Y向卡槽；6—上定位块；7—下定位块；8—第一固定块；9一第一手柄；10—第一连接块；11 一夹具臂；12—第一夹头；13—Y向夹紧机构；14一第二固定块；15—第二手柄；16—第二连接块；17—第二夹头；18—第一摆杆；19一第二摆杆。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于清楚地了解本实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。如图1一2所示，本实用新型包括支撑杆1，支撑杆I上端连接有定位销座2，定位销座2上设有X向定位销3，定位销座2上端连接有卡槽基座4，卡槽基座4左端设有Y向卡槽5，Y向卡槽5为设置在卡槽基座4左端的下定位块7与设置在夹具臂下端的上定位块6对扣结构，卡槽基座4右端面与第一固定块8连接,第一固定块8上铰接有第一手柄9和第一连接块10，第一手柄9与第一连接块10之间通过第一摆杆18铰接，第一连接块10与夹具臂11连接，夹具臂11包括水平臂和垂直臂，垂直臂端部设有与X向定位销3相配合的第一夹头12 ;支撑杆I下端连接有Y向夹紧机构13，Y向夹紧机构13包括设置在支撑杆I下端的第二固定块14，第二固定块14上铰接有第二手柄15和第二连接块16，第二手柄15与第二连接块16之间通过第二摆杆19铰接，第二连接块16上设有第二夹头17。装配时，先松开第一手柄9、第二手柄15，将卡槽基座4上的下定位块7贴合在车身侧围中立柱裙边上，扳动第一手柄9，夹具臂11转动，使夹具臂11下端的上定位块6与下定位块7对扣，实现Y向定位；同时，后门卡在第一夹头12与X向定位销3之间，实现X向定位；在Y向卡槽5和X向定位销3装配到位后，扳动第二手柄15，夹紧Y向夹紧机构13的第二夹头17，实现后门定位。本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求1.一种调整线后门装配定位工装夹具，其特征在于:它包括支撑杆(1)，所述支撑杆(I)上端连接有定位销座(2 )，定位销座(2 )上设有X向定位销(3 )，定位销座(2 )上端连接有卡槽基座(4),卡槽基座(4)左端设有Y向卡槽(5),卡槽基座(4)右端面与第一固定块(8)连接,第一固定块(8)上铰接有第一手柄(9)和第一连接块(10),第一手柄(9)与第一连接块(10)之间通过第一摆杆(18)铰接，第一连接块(10)与夹具臂(11)连接，夹具臂(11)包括水平臂和垂直臂，垂直臂端部设有与X向定位销(3)相配合的第一夹头(12);所述支撑杆(I)下端连接有Y向夹紧机构(13)。
2.根据权利要求1所述的调整线后门装配定位工装夹具，其特征在于:所述Y向卡槽(5)为设置在卡槽基座(4)左端的下定位块(7)与设置在夹具臂下端的上定位块(6)对扣结构。
3.根据权利要求1所述的调整线后门装配定位工装夹具，其特征在于:所述Y向夹紧机构(13)包括设置在支撑杆(I)下端的第二固定块(14)，第二固定块(14)上铰接有第二手柄(15)和第二连接块(16)，第二手柄(15)与第二连接块(16)之间通过第二摆杆(19)铰接，第二连接块(16)上设有第二夹头(17)。
专利摘要本实用新型涉及一种调整线后门装配定位工装夹具，属于定位工装夹具领域。它包括支撑杆，所述支撑杆上端连接有定位销座，定位销座上设有X向定位销，定位销座上端连接有卡槽基座，卡槽基座左端设有Y向卡槽，卡槽基座右端面与第一固定块连接，第一固定块上铰接有第一手柄和第一连接块，第一手柄与第一连接块之间通过第一摆杆铰接，第一连接块与夹具臂连接，夹具臂包括水平臂和垂直臂，垂直臂端部设有与X向定位销相配合的第一夹头；所述支撑杆下端连接有Y向夹紧机构。本实用新型结构新颖、体积小、稳定可靠；X、Y、Z向波动范围小，完全能够满足几何尺寸的要求；单人能够在保证质量的情况下快速完成后门的装配。
文档编号B25B11/02GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者韦杰, 亢书生, 邱文, 刘凯丰 申请人:神龙汽车有限公司汽车车身焊装夹具设计方法
摘 要： 通过 对汽 车车 身焊 接夹 具设 计的 一般 规律 进行 探讨 ，提 出了 在
焊接夹具设计中所应该遵循的基础条件。在现生产中，焊接夹具的设计充
满了丰富的特殊性，因此，具体问题须具体对待。关键词：焊接夹具设计
经验性综合技术
汽 车车 身焊 接夹 具的 设计 是一 门经 验性 很强 的综 合性 技术 ，在 设计 时
首 先 要 确 定 生 产 纲 领 ， 熟 悉 产 品 结 构 ， 了 解 变 形 特 点 ， 把 握 制 件 及 装 配
精度，通晓工艺要求。只有做到这些，才能对焊接夹具进行全方位的设计
1、 生产纲领 
生 产纲 领决 定焊 接夹 具的 自动 化水 平及 焊接 工位 的配 置， 是通 过生 产
节拍体现的。生产节拍由夹具动作时间、装配时间、焊接时间、搬运时间等
组成。夹具动作时间主要取决于夹具的自动化程度；装配时间主要取决于
冲压件精度、工序件精度、操作者的熟练程序；焊接时间主要取决于焊接
工艺水平、焊接设备的自动化程度、焊钳选型的合理化程度等；搬运时间
主要取决于搬运的自动化程度、物流的合理化程度等。只要把握住以上几
点，就能合理地解决焊接夹具的自动化水平及制造成本这对矛盾。  
2、 汽车车身的结构特点 
汽车车身一般由外覆盖件、内覆盖件和骨架件组成，覆盖件的钢板厚度
一般为 0.8-1.2mm，骨架件的钢板厚度多为 1.2-2.5mm，也就是说它们大都
为薄板件。对焊接夹具设计来说，有以下特点：
1、结构形状复杂，构图困难 
汽 车车 身都 是由 薄板 冲压 件装 焊而 成的 空间 壳体 ，为 了造 型美 观和 壳
体 具 有 一 定 的 刚 性 ， 组 成 本 身 的 零 件 通 常 是 经 过 拉 延 成 型 的 空 间 曲 面 体 ，
结构形状较为复杂。 
2、刚性差、易变形 
经 过成 型的 薄板 冲压 件有 一定 的刚 性， 但和 机械 加工 件相 比， 刚性 要
差 得 多 ， 而 且 单 个 的 大 型 冲 压 件 容 易 变 形 ， 只 有 焊 接 成 车 身 壳 体 后 ， 才
具有较强的刚性。 
3、以空间三维坐标标注尺寸 
汽车车身产品图以空间三维坐标来标注尺寸。为了表示覆盖件在汽车上
的位置和便于标注尺寸，汽车车身一般每隔 200mm 或 400mm 划一坐标网
线。三个坐标的基准是：前后方向 (Y 向)———以汽车前轮中心为 0，往前
为负值，往后为正值；上下方向(Z 向)———以纵梁上平面为 0，往上为正
值，往下为负值；左右方向 (X 向)———以汽车对称中心为 0，左右为正负。
三、装配精度 
装 配精 度包 括两 方面 内容 ：外 观精 度与 骨架 精度 ，外 观精 度指 车门 装
配后的间隙面差，骨架精度指三维坐标值。货车车向的装配精度一般控制
在 2mm 内，轿车控制在 1mm 内。焊接夹具的设计既要保证工序件之间的
焊 装 要 求 ， 又 要 保 证 总 体 的 焊 接 精 度 ， 通 过 调 整 工 序 件 之 间 的 匹 配 状 态
来满足整体的装配要求。
四、6 点定则在车身焊装夹具上的应用 
6 点定则指限制 '个方向运动的自由度，在设计车身焊装夹具时，常有
两种误解，一是认为 6 点定位则对薄板焊装夹具不适用；二是看到薄板焊
装夹具上有超定位现象，产生这种误解的原因是把限制 6 个方向运动的自
由度理解为限制 6 个方向的自由度，焊接夹具设计的宗旨是限制 6 个方向
运 动 的 自 由 度 ， 这 种 限 制 不 仅 依 靠 夹 具 的 定 位 夹 紧 装 置 ， 而 且 依 靠 制 件
之间的相互制约关系。只有正确认识了薄板冲压件焊装生产的特点，同时
又正确理解了 6 点定则，才能正确应用这个原则。 
从 定位 原则 看， 支承 对薄 板来 说是 必不 可少 的， 可消 除由 于工 件受 夹
紧力作用而引起的变形。超定位使接触点不稳定，产生装配位置上的干涉
但 在 调 整 夹 具 时 只 要 认 真 修 磨 支 承 面 ， 其 超 定 位 引 起 的 不 良 后 果 是 可 以
控制在允许范围内的。 
80 年代，车身焊接使用的大量夹具其型式是从冲压模具的定位面截切
而来，即在车身冲压零件的型腔上定位，它被称为“定位块”，其特点是定
位面积大，据统计投影面积在 50×100 以上。定位块是加工件，其余支撑部
分为铸铁件，定位块在装配调整后再配作定位销。在外观上它有两种式样
大 面 积 的 定 位 块 ， 小 面 积 的 气 动 或 手 动 压 头 ； 大 面 积 的 定 位 块 ， 大 面 积
的气动或手动压头。前者造成定位块加工复杂，产生车身零件压紧力不够
后者干涉焊钳的点焊操作及装件困难。在生产中 使用的夹具，其精度必须
保证产品总成的要求；其选择定位面的数量也是比较保守的，宁多勿少。
另 外 ， 每 个 定 位 块 的 装 配 全 部 是 用 四 个 螺 钉 在 沉 孔 中 固 定 在 焊 接 支 承 底
板上，因焊渣飞溅的填充，造成返修更换的困难。因此这种整体为铸件的
“定位块”式夹具是耗能耗材的，其设计、制造周期和成本都比较高。 
随 着工 装制 造水 平与 检测 手段 的提 高， 车身 焊接 夹具 的定 位 转 化为 定
位板定位，板的厚度在 16、19、25 几档中选用。整个夹具本体改为焊接合件，
在制造、装配上都缩短了周期，相对降低了成本。定位板与角支座、角支座
与底板各定位销孔均采用镗孔，孔间距偏差为, L±0.02。这种在加工上采用
此方式，在调试中若车身产品尺寸略有变化 (如冲压件常有的尺寸误差 )，
机加中保证的尺寸精度就浪费掉了。要想使车身几何精度在夹具上一次装
调成功，冲压件就不能有较大的尺寸偏差，而且定位点的数量也比较多。
用直角块可调定位方式与上相同，只是定位板、压头用直角块加垫片过渡
它的优点是定位板、压头用损后修复、装调比较方便；也比较容易形成标
准化设计、制造(除定位块、压头上压块外，其余零件均可制成标准件)。但
设 计 人 员 要 解 决 镗 出 的 定 位 销 孔 与 垫 片 的 关 系 ， 不 能 让 定 位 板 无 公 差 加
工。也延长了装配周期，从定位型面到检测销孔等尺寸链增多，累计误差
上升。如平头车身左/右侧围夹具，仅直角块就有 900 个左右。可想装配调
整工作量之大，它同样是以提高加工精度为代价换来的。夹具从整体外形
看 0 有章法、但不美观。 
采 用 三 个 圆 柱 销 定 位 各 零 、 部 件 ， 它 把 以 上 两 种 定 位 法 加 工 精 度 从 , 
L±0.02 降到, L±0.05，就使夹具在生产使用中加工、装配上使车身装焊精度
得到了保证。但在设计、装配中，要考虑定位部件的使用状况，否则精度
就会随磕碰等不良因素走失掉。 
五、车身分块和定位基准的选择 
车身焊接总成一般由底板、前围、后围、侧围和顶盖几大部分组成，不同
的车型分块方式不同，在选择定位基准时，一般应做到： 
1、保证门洞的装配尺寸
当 总成 焊接 无侧 围分 块 时 ，门 洞必 须作 为主 要的 定位 基准 ，在 分装 夹
具 中 ， 凡 与 前 后 立 柱 有 关 的 分 总 成 装 焊 都 必 须 直 接 用 前 后 立 柱 定 位 ， 而
且 从 分 装 到 总 装 定 位 基 准 应 统 一 ； 当 总 成 焊 接 有 侧 围 分 块 时 ， 则 门 洞 应
在 侧 围 焊 接 夹 具 上 形 成 ， 总 装 焊 时 以 门 洞 及 工 艺 孔 定 位 ， 且 从 分 装 到 总
装定位基准也应统一。 
2、保证前后悬置孔的位置准确度 
车 身底 板上 的悬 置孔 一般 冲压 在 底 板加 强梁 上， 装焊 时要 保证 悬置 孔
的相对位置，以便使车身顺利地下落到车架上。 
3、保证前后风窗口的装配尺寸 
前 后风 窗口 一般 由外 覆盖 件和 内覆 盖件 组成 ，有 的是 在前 后 围 总成 上
形 成 ， 在 分 装 夹 具 上 要 注 意 解 决 其 定 位 ， 有 的 在 总 装 夹 具 上 形 成 ， 一 般
在专门的窗口定位装置对窗口精确定位，以保证风窗玻璃的装配。 
六、车身焊接夹具的结构及定位夹紧特点 
1、车身焊装夹具的结构特点 
车身焊装夹具体积庞大，结构复杂，为了便于制造、装配、检测和维修，
必须对夹具结构进行分解，否则，无法进行测量。车身总装夹具有 3 个装
配基准：底板、左侧围和右侧围，在它们的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槽进行装配、检测，最后将 3 大部分
组合起来，成为一套完整的夹具。 
2、车身焊装夹具的定位特点 
车身焊装夹具大都以冲压件的曲面外型、在曲面上经过 整形的平台、拉
延和压弯成型的台阶，经过修边的窗口和外部边缘、装配用孔和工艺孔定
位 ， 这 就 在 很 大 程 度 上 决 定 了 它 的 定 位 元 件 形 状 比 较 特 殊 ， 很 少 能 用 标
准元件。焊接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。有的工件焊接成封闭体，无法设置定位支承，可要求产品设计时预
冲平台、翻边作为定位控制点，总之，对于要求不严格的装配，尽量不使
用焊接夹具。车身焊装夹具上，板状定位较多，定位板一般 用 A3、A5 号钢
板，厚度为 12-20mm。定位块间距既要保证定位精度，又要保证焊钳伸入
的方便性。定位件按坐标标注尺寸，不注公差。 
3、车身焊装夹具的夹紧特点 
车 身冲 压件 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 接通 常在 两个 工件 间进 行， 夹 紧 点一 般都 比较 多， 电阻 焊是 一种 高
效 焊 接 工 艺 ， 为 减 少 装 卸 工 人 的 辅 助 时 间 ， 夹 紧 应 采 用 高 效 快 速 装 置 和
多点联动机构。 
对 于薄 板冲 压件 ，夹 紧力 作用 点应 作用 在支 承点 上， 只有 对刚 性很 好
的 工 作 才 允 许 作 用 在 几 个 支 承 点 所 组 成 的 平 面 内 ， 以 免 夹 紧 力 使 工 件 弯
曲或脱离定位基准。夹紧力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 ， 对 于 1.2mm 厚 度 以 下 的
钢 板 ， 贴 合 间 隙 不 大 于 0.8mm， 每 个 夹 紧 点 的 夹 紧 力 一 般 在 300-750N.范
围内；对于 1.5-2.5mm 之间的冲压件，贴合间隙不大于 1.5mm 每个夹紧点
的夹紧力在 500-3000N.范围内。 
夹紧器按照夹紧方向有平面、垂直、45 度夹紧器；按照操作方式有螺栓
夹紧、快速夹紧、手柄螺旋夹紧；还有手工、气动或液压。其中带补偿的螺
旋夹紧器最为常用。这种夹紧器在悬臂中增加了弹性伸缩，抵消夹紧时的
侧 向 分 力 ， 以 补 偿 夹 具 本 身 的 变 形 和 插 入 过 程 中 的 间 隙 ， 保 证 夹 紧 力 与
受力面垂直。夹紧头部一般由碳钢、不锈钢、尼龙材料制成，以适合不同的
工件要求。如果配备两点、三点夹紧桥，可以同时夹紧不同高度的两个位
置的工件。另外也可以按照夹紧的型面加工特殊的夹紧头。 
七、焊接夹具的精度控制 
焊 接夹 具精 度标 准由 设计 单位 制定 ， 其 中规 定了 底板 基准 槽和 坐线 的
形 态 和 精 度 要 求 ； 定 位 销 和 其 他 定 位 支 承 件 的 尺 寸 和 形 位 公 差 要 求 ， 承
制单位按要求进行检测、判断并进行调整，合格后就固定定位销。随着机
床 加 工 精 度 的 提 高 ， 为 了 降 低 定 位 误 差 ， 提 高 加 工 精 度 ， 对 夹 具 的 制 造
精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达 0.01mm/±5um，夹具支承
面 的 垂 直 度 达 到 0.01mm/300mm ， 平 行 度 高 达 0.01mm/500mm 。 德 国
demmeler(戴美乐),公司制造的 4m 长、2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，
其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在 5um 以内；夹具
重复安装的定位精度高达±5um；瑞士 EROEA 柔性夹具的重复定位精度高
达 2-5um。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都
是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有
不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 
八、模块、组合 
夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准
化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、
省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为
夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 CAD;技术，可建立元件库 、
典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实
体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹
具 与 元 件 配 套 方 案 ， 又 能 积 累 使 用 经 验 ， 了 解 市 场 需 求 ， 不 断 地 改 进 和
完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专
业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台
争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 
九、通用、经济 
夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次
性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，
应 用 范 围 广 ， 通 用 性 好 ， 夹 具 利 用 率 高 ， 收 回 投 资 快 ， 才 能 体 现 出 经 济
性好。德国 demmeler(戴美乐),公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规
格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使
得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用。 
专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术
改 造 和 提 升 夹 具 技 术 水 平 的 步 伐 ， 创 建 夹 具 专 业 技 术 网 站 ， 充 分 利 用 现
代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂
商 联 系 ， 争 取 合 资 与 合 作 ， 引 进 技 术 ， 这 是 改 造 和 发 展 我 国 组 合 夹 具 行
业较为行之有效的途径。
结束语 
汽车车身焊接夹具的设计与冲压件、工序件结构及精度关 系极为密切，
充 满 了 丰 富 的 特 殊 性 ， 在 设 计 时 ， 除 了 考 虑 遵 循 一 般 的 规 律 外 ， 还 必 须
具体问题具体对待。
1 前言 
近 年 来 ， 客 车 市 场 的 竞 争 日 趋 激 烈 ， 各 客 车 生 产 厂 家 在 大 力 开 发 新 车 型
的同时，对整车的质量也越来越重视。在车身外形质量的控制过程中，车
身骨架的合拢夹具起着重要的作用。目前，车身骨架总成大多利用通用合
拢夹具进行定位及拼焊。 
通 用 合 拢 夹 具 刚 性 强 ， 定 位 点 的 精 度 由 机 械 加 工 及 安 装 调 整 保 证 ， 精 度
高 ， 定 位 点 三 维 可 调 ， 夹 具 体 及 夹 具 的 动 作 大 多 由 液 压 驱 动 完 成 ， 适 应
夹具长度及高度涵盖范围内所有车型的车身骨架总成的组焊。此夹具 投资
较大、夹紧及松脱快捷，但更换车型时夹具的调整时间较长，较适应于多
品种、中大批量的客车生产。 
2 通用合拢夹具结构、工艺过程及调整 
2.1 通用合拢夹具结构（图 1） 
合拢夹具由左右夹具体、夹具、体上的 Z 方向及 X 方向导轨、地板定位梁装
置、各种定位夹紧总成、液压驱动系统、电气控制系统等组成。左右夹具体
上各布置有三条可上下调整的 T 型槽导轨，其上分别固定 7-10 个上、中、
下定位夹紧总成、3 个水平定位总成、1 个纵向定位总成、2 个顶盖导向总成 、
3~4 个前围及后围夹紧总成及其固定导轨。上定位夹紧总成可夹紧侧围窗
立 柱 上 部 或 侧 围 骨 架 上 边 梁 和 顶 盖 边 梁 ， 中 定 位 夹 紧 总 成 可 夹 紧 侧 围 窗
下梁或仓上梁，下定位夹紧总成可夹紧侧围裙立柱。上、中、下定位夹紧总
成控制侧围骨架的弧度，水平定位总成可定位侧围骨架窗下梁或仓上梁、
控 制 侧 围 骨 架 的 Z 方 向 尺 寸 ， 纵 向 定 位 总 成 一 般 定 位 前 乘 客 门 后 立 柱 及
驾驶员窗后立柱、控制侧围骨架 X 方向尺寸，前围夹紧总成可定位前围骨
架 并 夹 紧 前 围 侧 立 柱 和 侧 围 前 立 柱 ， 后 围 夹 紧 总 成 可 定 位 后 围 骨 架 并 夹
紧后围侧立柱和侧围后立柱，左右夹具体合拢后控制车身骨架的宽度（ Y
方向尺寸）。可升降的地板定位梁装置上布置有通长的 T 型槽导轨，其上
固定相应的定位夹紧总成、控制地板骨架总成的 X 及 Z 方向尺寸。 
2.2 车身骨架合拢工艺 
工 作 前 ， 左 右 夹 具 体 处 于 打 开 位 置 ， 水 平 定 位 总 成 处 于 降 下 状 态 ， 其 余
各定位夹紧总成处于打开状态。首先将水平定位总成升起处于定位状态，
将 左 右 侧 围 骨 架 吊 挂 到 水 平 定 位 总 成 上 ， 用 于 纵 向 定 位 的 侧 围 立 柱 应 位
于 纵 向 定 位 总 成 开 口 范 围 内 ， 在 纵 向 定 位 总 成 动 作 完 成 侧 围 骨 架 的 X 方
向 定 位 后 ， 中 定 位 夹 紧 总 成 动 作 ， 之 后 上 定 位 夹 紧 总 成 及 下 定 位 夹 紧 总
成动作，完成侧围骨架的定位夹紧。将地板定位梁升起，地板梁骨架吊运
到 地 板 定 位 梁 装 置 上 ， 各 定 位 件 位 于 定 位 夹 紧 总 成 作 用 范 围 内 ， 地 板 梁
纵向定位总成动作并完成地板梁骨架的 X 方向定位。使左右夹具体合拢，
完 成 地 板 梁 骨 架 Y 方向 定位 后 分 开少 许， 地板 定位 梁上 的 各 总成 动作 并
完成地板梁骨架的夹紧，之后将左右夹具体合拢到位。分别将前后围骨架
吊运到位，完成骨架的定位及夹紧。吊运顶盖总成到相应位置，如上定位
夹 紧 总 成 是 夹 紧 侧 围 窗 立 柱 的 ， 可 以 使 用 弓 形 夹 将 顶 盖 边 梁 与 侧 围 骨 架
上 边 梁 夹 紧 ； 如 上 定 位 夹 紧 总 成 是 夹 紧 侧 围 骨 架 上 边 梁 和 顶 盖 骨 架 边 梁
的，需先将上定位夹紧总成打开，顶盖总成到位后再夹紧。此时车身骨架
合拢完成，可实施点固及焊接作业。 
车 身 骨 架 焊 接 完 成 后 ， 左 右 夹 具 体 上 的 各 定 位 夹 紧 总 成 松 开 ， 水 平 定 位
总成下降，左右夹具体后撤到分开状态。将地板定位梁上的各定位夹紧总
成 打 开 ， 用 吊 具 将 车 身 骨 架 总 成 吊 出 或 地 板 定 位 梁 下 降 将 车 身 骨 架 总 成
放到输送设备（如辊床）上运至下一工位。 
2.3 通用合拢夹具的调整 
更换车型时，要对合拢夹具进行相应的调整。调整前应仔细分析图纸，确
定 各 定 位 夹 紧 总 成 应 处 于 的 位 置 ， 计 算 出 各 定 位 夹 紧 总 成 需 调 整 的 方 向
及距离，并准备一套合格的车身骨架各分总成作为样件。 
调 整 时 ， 首 先 将 左 右 夹 具 体 上 的 T 型 槽 导 轨 的 高 度 位 置 调 整 到 位 并 紧 固 ，
再将各总成紧固螺栓松开、移动到相应位置后预紧固，分别对夹具各部进
行调整。 
a 高度的调整。合拢夹具是以地板梁下平面为 Z 方向定位基准的，上下移
动 水 平 定 位 总 成 到 相 应 位 置 紧 固 ， 测 量 的 同 时 转 动 刹 撑 端 部 的 螺 栓 将 水
平定位调整好。 
b.侧围弧度的调整。上、中、下定位夹紧总成决定侧围骨架的弧度，中定位
夹紧总成的 Y 方向尺寸是固定的，转动上、下定位夹紧总成的丝杠将其 Y
方向尺寸调整到位。将左右侧围骨架样件挂上，夹紧中定位夹紧总成。 
c.车身骨架宽度的调整。夹具体移动导轨的前端有可调的限位顶丝，合拢
左 右 夹 具 体 ， 测 量 的 同 时 调 整 限 位 顶 丝 保 证 车 身 骨 架 的 宽 度 尺 寸 ， 左 右
夹具体的调整量应基本相同。 
d.纵向定位总成的调整。左右夹具体合拢到位，测量两侧围上边梁的对角
线 ， 根 据 对 角 线 尺 寸 差 值 情 况 调 整 纵 向 定 位 总 成 的 位 置 ， 反 复 进 行 测 量
及调整，保证两对角线差值满足工艺要求，将纵向定位总成紧固。测量时
侧围骨架应处于夹紧状态，调整时则处于松开状态。校正侧围骨架各定位
夹紧总成的位置并紧固。 
与上述调整相似，分别将地板梁骨架、前围骨架、后围骨架吊挂到相应位
置，测量的同时调整各定位夹紧总成的位置，调整完成后紧固。 
3 通用合拢夹具改进 
a.夹具体定位尺寸的快速调整及定位精度的提高。按车身骨架最小宽度尺
寸 将 夹 具 体 定 位 尺 寸 调 整 好 并 紧 固 ， 根 据 各 车 型 宽 度 尺 寸 的 差 值 制 作 调
整垫板，更换车型时插放相应的调整垫板来实现快速调整。目前车身骨架
宽 度 定 位 是 平 面 定 位 方 式 ， 夹 具 体 下 部 导 轨 的 侧 向 间 隙 影 响 夹 具 体 X 方
向 的 重 复 定 位 精 度 ， 可 改 为 竖 直 V 型槽 与球 头的 定位 方 式 消除 此误 差，
提高定位精度。 
b.夹具体上纵向导轨的快速调整。纵向导轨质量大且为上下移动调整，更
换 车 型 调 整 时 费 时 费 力 ， 可 在 纵 向 导 轨 与 其 下 部 的 限 位 凸 台 间 增 加 相 应
尺寸的限位垫板，实现快速调整。 
c.定位夹紧总成的快速调整。某种车型调整完成后，在各定位夹紧总成与
其 固 定 导 轨 间 配 钻 定 位 孔 ， 插 上 手 动 插 销 并 做 好 车 型 标 记 ， 当 重 新 制 作
此 种 车 型 的 车 身 骨 架 时 ， 只 要 将 各 定 位 夹 紧 总 成 移 动 到 相 应 的 位 置 ， 插
上 插 销 即 可 保 证 定 位 精 度 ， 可 节 省 大 量 的 反 复 测 量 调 整 时 间 ， 实 现 快 速
调整。 
d.中定位夹紧总成结构的改进。原定位夹紧总成（图 2）结构复杂，上下支
座（件 1,4）为铸件，用连接板（件 3）、16 个螺栓及 8 个定位销连接，定
位尺寸靠装配来保证。驱动缸固定，带有活动连板（件 6）。总成质量较大，
制造周期较长，成本较高。 
改 进 后 的 定 位
夹 紧 总 成 （ 图
3） 结 构 简 单 ，
由 立 板 （ 厚 度
为 12  mm 或 16 
mm ） 及 筋 板
组成的焊接支座（件 12）代替原来的组装件，定位尺寸由机械加工保证。
驱动缸铰接浮动，取消原活动连板。总成质量较轻，制造周期短，成本较
低。 
其 它 各 定 位
夹 具 总 成 也
可 采 用 类 似
的 方 法 进 行
改进。 
e. 驱 动 方 式
的 改 进 建 议 。
目 前 合 拢 夹 具 采 用 液 压 驱 动 ， 夹 紧 总 成 的 夹 紧 力 为 ;N 左 右， 由于 驱
动 缸数 量达 到 80-100 个，各液压管路的连接点总数量较多（ 500~600 个以
上），易造成液压油的渗漏、污染操作环境，设备维护工作量较大。可采
用气动驱动系统，当驱动缸直径为 63 mm、压缩空气压力为 0.4~0.6 MPa 时，
采 用 附 图 三 结 构 ， 夹 紧 力 达 到  N，满足使用 要求，有 利于保证
良 好 的 操 作 环 境 ， 降 低 设 备 维 护 难 度 及 工 作 量 ， 同 时 将 降 低 合 拢 夹 具 的
制造成本。 
4 结束语 
随着对通用合拢夹具的不断改进和完善，将使合拢夹具的结构更加合理、
精度提高，夹具的操作和调整更快捷，较适用于客车多品种、单件或小批
量的生产方式。使合拢夹具在保证及提高客车车身制作质量中起到更重要
焊接夹具气缸动作的程序化设计
气路设计在焊接结构中是经常遇到的问题。为了操作的安全或出于工艺要
求，对一些较复杂的夹具结构，常要求 气动动作有一定的先后顺序。要达
到这个目的有三种方法： 1)不同的动作用不同的气阀控制。这种设计要求
工人操作时要记牢操作顺序，否则就易出现安全问题或损坏工件。 2)利用
接近开关(如在气缸上固定磁性环 )提供气缸到位情况的信号。这种设计，
因为加入了电磁元件，使得气路复杂化。 3)仅利用气阀本身通过气路设计
来识别气缸到位状态。这种设计对一些复杂的焊接结构可以实现程序化。
本 文 以 我 公 司 皮 卡 车 后 厢 门 焊 接 夹 具 为 例 ， 阐 述 气 缸 动 作 的 程 序 化 设 计
在焊接夹具中的应用。 
1、 工艺过程分析 
皮卡车后厢门总成主要有以下零部件组焊而成：后厢门本体、侧板总成、
后厢门内部加强板、铰链板等。以侧板与后厢门本体的组焊为例：我公司
采用了图 1 所示的焊接夹具结构。根据产品结构，侧板必须采用定位销侧
向定位。为简化操作，定位销固定在侧板定位板上，这样为使焊后总成件
顺利取出，限位板必须是活动的。操作时，首先将后门本体放置在夹具上
并 可 靠 定 位 ， 在 气 缸 作 用 下 将 限 位 板 推 到 位 ， 再 将 侧 板 以 定 位 销 定 位 安
装在夹具上，保证与限位板贴合良好，然后用压头将工件夹紧后施焊。焊
接 完 成 后 ， 先 将 压 头 打 开 ， 然 后 再 将 限 位 板 打 开 ， 退 出 定 位 销 并 使 压 头
最大限度地后退，以便工件顺利向上取出。 
图 1　焊接夹具
3、 主要设计内容 
由 上 述 工 艺 过 程 ， 可
以 确 定 后 厢 门 焊 接 夹
具设计的主要内容有： 
1.根据后厢门的工艺过程确定焊接夹具的工艺方案，进而确定夹具结构。 
2.设计满足夹具结构和工艺方案的气动原理图。 
3.根据国产化冲压件调试出能生产合格产品的焊接夹具。 
首先，根据产品结构，在气缸 1 推出时，气缸 2 必须处于缩入状态，否则
侧板无法装入。施焊完成后，在气缸 1 缩入时，气缸 2 也必须首先处于缩
入状态，否则，就会将焊好的总成件拉坏。由此可知，在设计气路图时必
须保证： 
1)夹紧工件时，气缸 1 先动，气缸 2 后动。 
2)松开工件时，气缸 2 先动，气缸 1 后动。 
也就是说，设计的气路图必须具有对气缸状态的识别功能。在气缸状态不
符 合 要 求 时 ， 即 在 误 操 作 的 情 况 下 ， 气 动 元 件 可 以 不 理 采 外 界 输 入 的 操
作 命 令 ， 而 在 执 行 操 作 命 令 时 ， 气 缸 的 动 作 必 须 按 设 计 的 程 序 进 行 ， 即
气缸操作时实行程序化。 
4、 根据以上要求，设计了如图 2 所示的气动原理图，显然这个气路图达
到了后厢门夹具的结构要求。此气路图实现了对气缸状态的识别，也实
现了气缸动作的程序化。 
图 2　气动原理图
前言国内汽车行业近几年的快速增长，带动了国内汽车焊接夹具制造业的快速成长。基本每个新车型投产，均需要投入相应的焊接夹具。按目前市场情况看，从新车型开发到推进市场，要求周期短，进而对焊接夹具设计、制造、调试提出更高的要求。汽车焊接夹具的功能是为了实现车身零件的正确装配，保证零件正确 搭配和完成焊接。工程上通常从装配精度、缩短制造周期和可调整性等方面来评价汽车焊接夹具设计的优劣。定位是焊接夹具最基本的元素，也是设计过程主要考虑元素，定位设计规范化在很大程度上提高焊接夹具的性能，缩短周期，提高效益。2 “N－2－1”定位原理一般的物体定位按照六点定位原则，即可确定正确位置。对于车身柔性零件的定位，如果仅靠六点定位规则定位，将无法保证零件的正确位置和形状，因此，在汽车焊接夹具的设计中，经常有过定位的方 式定位，即 N大于 3。“N－2－1”定位原理更加适合汽车焊接夹具设计，防止薄板变形，在汽车焊接夹具上已广泛应用。根据汽车零件的形状和考虑焊接夹具制造成本、焊接可操作性等考虑，夹具定位元件的数量 N 一般选取 4－6。3 定位基准统一基准统一是机械加工工艺设计的基本思想之一，焊接夹具设计定位基准统一要求保证两点，第一、保证焊接夹具设计基准与车身设计基准、冲压基准、检测基准的统一；第二、保证焊接夹具设计基准在分总成、总成、车身焊接总成的各总成之间保持前后统一。基准统一保证了车身焊接精度，便于查找质量问题原因，提高管理水平。4 定位结构规范化汽车焊接夹具基本结构，见图 1，包括：固定平台式底座；定位部件；紧固件连接；气动－杠杆复合夹紧；操作高度可调。
图 14.1 固定平台式底座固定平台式底座有 2 种，一种是 Q235 平板式，见上图 1 的固定平台。选用平板式的原则：夹具固定平台面积在  以下的，一般选用平板式。另一种是焊接件式，见图 2。选用该结构的原则：夹具固定平台面积在 以上的，一般选用焊接件式。焊接件由基板、槽钢、垫板焊接而成，结构规范化。
图 24.2 定位部件：定位部件是焊接夹具最基本单元，定位部件规范化设计是焊接夹具定位设计规范化重要方面。定位部件的结构一般由角支座、连接板、定位块、压块、压板、调整垫片、销、销支架、限位、气缸等零部件组成（见图 3）。每个零部件可规范化，在设计时形成规范化设计。
图 3角支座：也称定位部件底座，焊接件，见图 4。材料 Q235 钢，厚 16mm，结构和装配尺寸可规范化，高度尺寸根据设计要求具体确定，按50mm 递增减等级选用。
连接板：连接作用，见图 5，材料 Q235 钢，厚 16mm。连接板功能是与角
支座连接，安装气缸、定位块、压板、限位等，根据装配功能尺寸要求，图
示气缸安装尺寸、角支座安装尺寸、定位块安装尺寸已规范化，其它尺寸
根据设计要求具体确定。
图 5定位块：定位零件作用，见图 6，材料 45 号钢，厚16mm，热处理HRC38－43。根据装配功能尺寸要求，图示安装尺寸已规范化，型面定位尺寸根据设计要求具体选定确定。
图 6压块：夹紧零件作用，见图 7，材料 45 号钢，厚16mm，热处理HRC38－43。根据装配功能尺寸要求，图示装配尺寸已规范化，型面定位尺寸根据设计要求具体选定确定。
图 7压板：气缸驱动压紧零件的连接机构，焊接件，见图 8，材料 Q235 钢。根据装配功能尺寸要求，图示气缸、连接板的装配尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求确定。按经验设计法，两孔距离 L 等于气缸工作行程的一半，气缸张开角度位置最佳。
图 8调整垫片：通过增减垫片达到夹具微调目的，组合件，厚度有 1mm、0.5mm，见图 9，材料 Q235 钢。根据装配功能尺寸要求，图示尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。
图 9销：零件主定位作用，一般有圆销和菱形销，圆销起主定位，菱形销起副定位作用。见图 10，材料 45 号钢，热处理 HRC38－43，销径 d 为孔径 D－0.05mm，有效长度优先采用 L 大于等于 20，并且其工作表面应高于工件 6－8mm。根据装配功能尺寸要求，图示尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。
图 10销支架：连接销作用，见图 11，材料 45 号钢，热处理 HRC38－43，与销配合安装。根据装配功能尺寸要求，图示与连接板装配、销配合尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。
图 11限位：限位作用，见图 12，组合件，由凸凹件配合，材料 45 号钢，热处理 HRC38－43。与连接板、压板连接方式使用沉头内六角螺栓，图示装配尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。
图 12
气 缸 ： 外 购 件 ，
在 气 动 行 业 已 形
成 标 准 化 产 品 ，
根 据 行 程 和 夹 紧
力设计需要选择。国内外厂家有德国的 FESTO、日本的 SMC、中国的江都永
坚，可根据客户需要选择。
5 结束语
根据“N－2－1”定位原理和基准统一原则，建立汽车焊接夹具定位部件规
范 化 设 计 库 ， 科 学 进 行 汽 车 焊 接 夹 具 设 计 ， 可 缩 短 设 计 周 期 ， 降 低 生 产
成本，为企业创造利润。
林忠钦，汽车车身制造质量控制技术，北京，机械工业出版社，2005.1
王政，焊接工装夹具及变位机械——性能、设计、选用，北京，机械工业出
版社，2001.6