王韫韬+周迪

摘 要：汽车焊装夹具设计开发速度和制造质量直接影响汽车的生产规模、上市速度和制造精度。传统汽车焊装夹具开发周期长，跟不上市场对焊装线的需求，为了提高焊装夹具设计效率，本文研究了汽车焊装夹具参数化设计，以供参考。

关键词：汽车；焊装夹具；参数化设计

汽车焊装夹具是整车四大工艺焊装工艺中不可或缺的重要工艺装备，焊装夹具的设计水平直接关系到车身总成的焊接质量和生产节拍。因此，提高焊装夹具的设计质量，缩短设计周期，降低设计成本，对新车型的开发、生产都具有非常重要的意义。

一、汽车焊装夹具的组成

（一）底板。夹具底板是焊接夹具的基础元件，它主要起支撑一个工位的焊装夹具的作用。其它机构都是在底板的基础上装配起来的；它是其它机构装配的定位基准和参照，它的精度直接影响其它机构安装的准确性，其工作平面的平面度、表面粗糙度以及钻孔的位置精度均有严格的要求。

（二）定位机构。定位机构由定位元件组合而成，其主要作用是确定工件在夹具中的准确位置。定位机构中的零部件通常包括支架、限位块、插销、固定销、挡铁、L（U，F，V，T等）型定位块，以及根据焊件实际形状确定的定位块等。支架通过螺栓固定在底板上，支架和底板之间要有绝缘层绝缘。各类销、块则通过螺栓安装在支架上，销、块与支架之间可用垫片来调整销、块的安装位置，以保证定位焊装精度。在设计制造时应具有足够的刚性和硬度、设计成组合可调式的、采用标准化模块化设计、选用统一的厚度尺寸。

（三）夹紧机构。夹紧机构可分为手动夹紧和气动夹紧两种机构，手动夹紧一般为四杆自锁机构；气动夹紧一般由动力源（汽缸）、传力机构（转臂）以及夹紧元件（压块）组成，其作用是保持工件由定位所取得的确定位置并抵抗系统所受外力及其影响，使焊装过程得以顺利实现。夹紧机构在设计制造时应满足结构简单、动作迅速，能够大批量生产；手动夹紧能自锁；二次夹紧或多点夹紧时，几个夹紧机构需串联或并联在一起使用；对于定位精度较低的焊件能实现夹紧和定位同时进行。

（四）辅助机构。辅助机构的作用主要是为了使焊接过程更方便快捷的实施。在焊接过程中发挥着重要作用。常用辅助机构主要有：翻转平台、旋转平台和举升机构等。翻转和旋转平台使焊接件能够在水平面或者垂直面进行各种角度的旋转以方便焊装过程顺利快捷的实施。举升机构取下焊接完毕人工不易取下的大型焊件。翻转、旋转平台和举升机构都必须带有气动制动装置，以稳定整个焊装平台，防止安全事故发生。

二、汽车车身焊装夹具的特点

在焊装过程中使用的是多点定位夹紧的专用焊装夹具，以保证各零件或组件在焊接处准确定位并且紧密贴合，保证整个车身的装配精度和焊接质量。从结构、定位和夹紧这三个方面来分析，汽车车身焊装夹具有以下特点。

（一）焊装夹具的结构特点。从整体上来看，车身焊装夹具体积庞大、结构复杂、形状各异。为了便于制造、装配、检测和维修，必须对夹具的各个组成结构按类别进行分解，分解之后夹具的每类零件具有一定的相似性；从结构上分析几乎都是一样的，只有在尺寸上有所差异。因此在焊装夹具设计时，按每类零件进行设计，会起到事半功倍的效果。正是由于焊装夹具的这些结构特点决定了采用参数化设计技术设计焊装夹具的可行性。

（二）焊装夹具的定位特点。焊装夹具对焊接件定位采用“N-2-1”定位原理进行定位，為了防止过定位或者由于欠定位导致的焊接件松动、变形，在设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，定位元件所定位的定位点尽量均匀的分布在焊接件上。由于车身焊装夹具大都以车身冲压件的曲面外型、曲面上整形过的平台、拉延或者压弯成型的台阶、经修边的窗口和外部边缘、装配孔和工艺孔定位，所以焊装夹具的定位元件与焊接件接触的部位形状都是比较特殊而且角度也各不相同，需人工对该部位进行修型。定位板所用钢板一般用Q235，厚度为16-20mm。定位块间距既要保证定位精度，又要保证焊接的方便性。

（三）焊装夹具的夹紧特点。车身焊装夹具的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。为了防止在施加夹紧力的时候汽车车身薄板冲压件受力变形脱离定位基准，一个夹紧点一般对应一个定位点；只有对于刚性很好的零件才允许夹紧点作用力作用在几个定位支承点所组成的平面内。焊接是在两个工件间进行，夹紧点比较多，夹紧应采用高效快速装置和多点连动机构，以减少装卸工件的辅助时间。

三、数化设计的具体实施

（一）概述。本文所讲述的夹具参数化设计是运用CATIAV5作为三维设计软件，除了基本命令外，主要还涉及软件中的知识工程模块和命令，可进行参数的建立、规则的编写等，另外，在CATIAV5软件中可以通过表格来获得标准件和通用件的尺寸，在保存零件尺寸的数据时以表格的形式存放在相应文件中，使表格中的数据与三维参数模型建立联系。CATIAV5参数化设计应用的主要模块有：HD2、KWA、PKT。

（二）模板参数化设计流程。模板的参数化设计流程可分为骨架设计、详细零部件设计、模板制作和模板入库管理4个步骤，如图1所示。

四、结语

总而言之，汽车焊装试制夹具的参数化设计，可有效缩短新车型的开发周期，提升汽车企业的核心竞争力，值得推广和应用。

参考文献：

[1]李国林.汽车焊装夹具的优化设计及知识表达[D].烟台大学，2014.

[2]王方伦.基于混合推理的汽车焊装夹具智能设计系统的研究与开发[D].烟台大学，2016.