汽车焊接夹具定位设计规范化

1、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1     

4.1、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1200×500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1200×500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2

4.2 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。

图4

    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。

参考文献

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