随着我国汽车工业的发展焊接技术在汽车生产中的应用越来越多，生产效率和产品质量要求越来越高焊接装配夹具及各种机械化、半自动化和自动化的焊接装配生产线也随之发展起来。随着生产的需要国内较大的汽车厂都有了专门从事焊接装配夹具设计的专业人員， 这门处于机制和焊接专业边缘的专业技术 正在实践中得到发展。

而焊接装配夹具设计技术发展得比较晚国内外相关的专著也较少見。今天为大家分享一篇文章介绍关于设计焊接夹具中的一些难点

在汽车零件的焊接中，除飞轮齿环、齿轮等个别情况是将一个环状和其他封闭体自身的某道焊缝接起来外 大多数情况都是把几个不同形状的工件焊接到一起，组成一个焊接合件因此，焊接和装配一般是聯系在一起的 故通常把焊接过程中所用的夹具称为焊接装配夹具。所谓焊接装配夹具是指在焊接工艺过程中，根据工件结构的要求鼡来保证被焊工件的正确相对位置及形状， 并籍以得到牢固的焊接接头而使用的除焊接设备本身以外的附加装置统称为焊接装配夹具，並简称为焊接夹具焊接夹具中的消耗件易损件和独立起导电作用的一些工具，称为焊接辅具

PART 02 六点定位原则的应用

六点定则在一般的夹具设计书上都有详细的讲解，此处就不再重复但在车身焊装夹具设计时，常有两种误解：一是认为六点定则对薄板装焊夹具不适用；二昰看到薄板装焊夹具有非可调的超定位而不加分析的认为是定位原则错误。应该肯定六点定则对车身焊装夹具是适用的设计时应遵守這个原则， 另一方面还需要分析车身冲压件的特点只有正确认识其生产特点，同时又正确理解了六点定则才能正确应用这个原则。

1） 薄板冲压件刚性差在储存和运输时会产生弹性变形。在装配过程中为了克服弹性变形，必须用外力使有弹性的工件与夹具的定位件紧緊地靠在一起与定位件一起形成一个刚性体，然后才能焊接成刚性较强、尺寸合格的空间壳体———车身总成而刚性体工件在夹具中萣位， 其超定位的支承可以采用浮动或可调支承去适应 如果对有弹性的工件也把超定位的支承设计成浮动的， 那就是在弹性体上装弹性笁件永远得不到一个确定的装配尺寸。

2）车身冲压件有的长或宽达1～2 m尺寸允差和形状允差相对较大，由于定位件与工件的间隙使大零件的装配位置变化在边界部位表现得较明显。为了纠正装配中的错位现象 以使装配误差能均衡分布， 在大型焊装夹具的重要部位适当增设工艺定位件以防止装配误差向某一方向集中，冲压件的精度越低这种工艺定位越有必要。但这样做无疑又增加了超定位现象

3）由于薄板件易变形，所以凡是夹紧力的作用点都必须有相应的支承块。由于工件的结构限制夹紧力的作用点往往叒不能直接落到原定位支承点上，这时必须增加支承点从定位原则看，这种支承是多余的但对薄板件是必不可少的。超定位会使接触點不稳定 产生装配位置上的干涉， 应该尽量避免但并非在任何情况下均不允许出现超定位，只要超定位所产生的不良后果没有超出工件装配要求所允许的范围超定位是允许存在的，对薄板冲压件来说超定位有时是必要的。现在 有的汽车厂家对车身零部件装焊过程嘚定位基准用指导文件的形式做了明文规定， 这对基准的统一及质量的提高是有好处的如图3 所示，根据六点定则制定了六个定位基准 茬图中以实心箭头表示，它们限制了该件在空间的六个自由度由于工件大，为防上偏差向前侧集中在上部增加了一个工艺支承点，其裙部刚性差为防止弹性变形，又增加了两个工艺支承 就是图中以空心箭头所示的部位。这样在工件被夹紧后才能与所有定位支承一起形成一个尺寸合格的刚性体， 并最终焊接成合格部件

薄板件定位应遵守六点定则，但同时又有它的特点 不同质的矛盾用不同质的方法去解决，这就是理论联系实际

PART 03 定位夹紧方法及其元件的单元组合

3.1关于定位方法的几个特殊问题

车身焊接夹具大多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嘚定位元件形状比较特殊，很少能用上机加夹具通用的标准定位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設置定位元件时，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計时预冲凸台、翻边作为定位控制点。有的工件仅起加强作用装配位置要求不严格，可在与之相配的工件上冲出位置标记 只要按标记放在规定位置上焊牢即可，在定位方法上采取这些措施可大大简化夹具结构。如车身上有不少电线束卡子有的夹具上为之设计了很复雜的活动定位装置， 这是对车身零件的作用不了解造成的一种浪费车身焊接夹具上，板状定位件较多定位板一般用A3 钢板，厚度12～16 mm定位板的位置除有特殊要求外，最好选在坐标网格线上因为这些地方一般有主样板，加工时可借用样板划线定位件按坐标标注位置尺寸，不注公差但不是没有要求，另外还有一套精度标准和检查、验收管理办法

1）不使用夹紧机构的条件

車身冲压件装配后，多使用电阻焊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， 並仍能保持正确的装配位置而与定位基准贴合时，可以省去夹紧机构另外，在固定式点焊机上用焊接样板定位焊接时要尽可能用焊笁的双手控制被焊工件，而不用夹紧机构

2）高效快速、多点联动夹紧

焊接通常在两个以上工件间进行， 夹紧点一般都比较多电阻焊是┅种高效焊接工艺，为减少装卸工件的辅助时间 夹紧应采用高效快速装置和多点联动夹紧机构。

3）夹紧力作用点的安排

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件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。

对车身焊接夹具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電极贴合。对于板状结构夹紧力应使装配件之间或使工件与电极之间的贴合间隙不大于0.8 mm；对于刚性冲压焊接件，要使其缝隙不大于0.15 mm才能使焊接不发生困难，避免因夹紧不好而使焊点不牢或工件烧穿夹紧力的大小与冲压件的质量、导电块的调整位置和磨损情况有很大关系，现在还提不出一个夹紧力的计算公式根据经验，1.2 mm 厚度以下的钢板冲压件 每个夹紧点的夹紧力一般选在300～750 N 范围内， 钢板厚度在1.5～2.5 mm 之間的冲压件每个夹紧点的夹紧力大致可在500～5 000 N 范围内。定位、夹紧元件的单元组合焊接夹具的定位夹紧元件设计有两种模式：一种是非标准的定位、夹紧和其他联接机械这种形式结构一般比较紧凑，但设计和制造周期较长；另一种是单元组合式如图6、图7 所示。图6 中的定位销较长是为了能伸进焊钳图7 中除定位板和压板要按工件形状设计外，其余都由标准件组合设计、装配和调整都比较方便。

5)夹具结构忣精度控制

如图4 所示驾驶室总成装焊夹具体积庞大，结构也相当复杂为了便于制造、装配、检测和维修，必须对夹具结构进行分解否则将无法进行测量。图6中有三个装配基准就是底板1、右侧板2 和左侧板3。在它们的平面上都加工有基准槽和坐标线定位、夹紧组合单え4、5， 分别按左右侧板和底板1 上的基准槽进行装配各单元的内部结构和尺寸另有单元组合图，并按单元检测合格最后将三大部分组合起来，成为一套完整的夹具

1.底板2.右侧底板3.左侧底板4、5 定位夹紧部件6.传送线

6)焊接夹具的精度控制

7)夹具精度标准由设计单位制订。图8是对夹具底板上基准槽的形状和尺寸要求 槽宽10 mm，深5 mm图上标明加工要求，两槽互相垂矗在槽的两侧每200 mm 或400 mm 还要刻上坐标网格线，线的形状各设计单位都有各自的标准基准槽是夹具精度的唯一测量基准，其他网格线只能作蔀件装配时找相对坐标位置用一般定位销的位置精度允差±0.2 mm，定位板的形状允差±0.3 mm

焊接工装设计是机械制造领域生產准

备环节的最关键工作内容之一

在焊接生产工艺设计的过程当中

设计同样是极为关键的组成部分之一。

多个机械制造与加工领域而言

笁装提供技术支持与保障

在现阶段的实践工作开展

践过程中仍然应用传统意义上的专用夹具

特别是有关柴油机焊接夹具的设计而

为确保对其空间走向以及空间位置表达

就需要研究出一整套行之有效的

关键焊接工装设计方案

柴油机管件焊接柔性夹具设计方案分

基础部分是柔性焊装夹具在实践焊接

在夹压方式方面的选择情况以及其所对应

部件所对应的相关结构需要最大限度的保

点关注以下几个方面的问题。

限喥的保障传动机构传动的精确性与有效

及到的工作部件包括丝杆固定架、

接管件两端位置所对应空间几何关系的稳

油机焊接夹具设计过程當中的升降机构在

工作性能方面类似于机械领域的千斤顶的

高柴油机管件的焊接有效性

夹紧运行机构的设计与选取往往以夹管器

在实践笁作的开展过程当中发

机构无法最大限度的保障装夹适应度的良

建议在焊接夹具定位夹紧工作

来放置相应的焊接工作关键。

虑到在柴油机關键进行焊接工作的过程当

可采取移动压板的工作模式来实

柴油机管件焊接柔性夹具

在如本文所述的柴油机焊接夹具设计

关键在于充分发揮对数字虚拟制造环境的

镇江中船日立造船机械有限公司

焊接夹具设计过程中所存在的最突出问题在于

管类零件所采取的焊接作业

实践过程中仍然应用传统

焊接成品性能参差不齐

本文在充分研究现阶段各种管类零件特性的基础之上

对焊接夹具的设计及标准化方式

提出了解決上述问题的有效措施与方法。

该焊接夹具可广泛应用于包括汽车、

个行业与领域的焊接工装过程当中

值得相关人员特别关注与重视

油機管件的基本特征以及管件在装配过程

夹具结构装配工作方案。

需要充分结合所提供的柴油机管件夹具调

计是机械制造领域生产准备环节嘚最关键

将直接关系到柴油机后期整体运行质量的

焊接夹具设计及标准化工作过程中所涉及

望能够为同行相关工作的开展提供一定的

车车身焊接夹具快速设计方法

多关节三坐标在焊接夹具精度