吴江涛

摘 要：在汽车制造过程中，焊接工装占有十分重要的地位。在焊接的准备工作中，车身焊接夹具设计起关键性作用。它要求技术人员既要有丰富的经验，又要有精湛的技术。在设计环节，首先要考虑的是生产节拍，还要考虑产品结构及钣金件焊接变形特点，把握零部件装配精度及公差分配，熟悉工艺及质量要求。只有这样才能使夹具制造得更加完美，以满足作业者及公司的要求。

关键词：汽车制造；焊装夹具；设计

1 生产节拍

生产节拍是指生产一台车所需要花费的时间，用时长短在一定程度上决定了焊接夹具、工位及焊接设备的自动化水平。因此，在进行焊接夹具设计时要首先考虑这一点。生产节拍主要由夹具动作、装配、焊接、搬运时间等组成，夹具和焊接的时间由夹具和设备的自动化程度决定；装配时间由冲压件精度和工序件精度以及操作人员的操作熟练度决定；焊接时间由焊接工艺水平、焊钳选型的合理化程度及焊接参数设置决定；搬运时间由搬运的自动化程度、物流的合理化程度及生产现场管理水平决定。只要熟练掌握了以上几点，就可以很好地协调焊接夹具自动化水平与夹具制造成本间的相互关系，保证制造出的夹具产品符合公司及项目要求。

2 车身焊装夹具设计方法

2.1 设计定位总体原则

“6向定则”是焊装夹具设计的主要方法之一，是指朝着6个方向运动的自由度都要受到限制。只有正确认识了薄板件焊装生产的特点，同时又理解“6向定则”，才能正确应用这个定则。

2.2 确定夹具设计方案

夹具设计方案的主要内容包括工件的定位方案、刀具的对刀或导引方式、工件的夹紧方案、夹具其他组成部分（如分度装置等）的结构型式、夹具体的结构型式。对夹具设计方案，最好同时考虑几个方案，并画出草图。

2.3 设计方案

衡量夹具设计方案是否合理，应遵循下列原则：①确保加工质量。其关键在于定位基准、定位方法和定位元件的选择。②高效低成本。根据生产规模的要求，尽量采用各种快速高效结构及标准元件，力求结构简单，制造容易。③操作方便、省力和安全。④便于排屑。⑤有良好的工艺性。

2.4 绘制夹具装配体结构图

在绘制夹具装配体结构图时应注意以下各点：①图形大小的比例尽量取1：1，使所绘的夹具装配体结构图有良好的直观性。②夹紧机构应处于“夹紧”的位置上。③运动部件要运动灵活，不能蹩劲和卡死，要有润滑装置。

2.5 绘制夹具装配工程图（三维转二维）

在绘制夹具装配工程图时，首先，应注意投影选择，用最少的视图和剖面将夹具的结构完全清楚地表达出来。其次，夹具装备图上应标注以下5种尺寸：①夹具外形的最大轮廓尺寸。它表示夹具在机床上所占空间位置和可能活动范围，方便校核所设计的夹具是否和机床、刀具等发生干涉。②工件与定位元件间的联系尺寸，如工件定位基准和定位元件的配合尺寸及配合性质，各定位元件间的位置尺寸及相互位置要求等。③夹具与刀具的联系尺寸。这一类尺寸用来确定夹具上引导或对刀装置的位置，如钻套的内径尺寸，各钻套之间、钻套或对刀块与定位元件之间的位置尺寸及相互位置要求。④夹具与机床连接部分的尺寸。这一类尺寸用来确定夹具在机床上的相对位置。⑤其他装配尺寸。这类尺寸属于夹具内部的配合尺寸。它们和工件、刀具、机床无关，主要是为了保证夹具装配后能满足规定的使用要求而标注的。

夹具装配图的技术条件除上述各元件间的相互位置要求外，还应包括夹具的平衡、热处理等特殊要求及其他装配使用方面的要求。

夹具装配图上公差配合的选用有两类情况。一是与工件加工尺寸直接有关的，一般取工件加工尺寸公差的1/2～1/6作为夹具有关尺寸的公差。具体选用时，要结合工件的加工精度要求、生产批量的大小、工厂在夹具制造方面的生产技术水平等因素，进行全面综合考虑。二是与工件加工尺寸公差无直接关系的，应按其在夹具中的功用和装配要求来选用。

2.6 定位误差计算

在确定设计方案及定位元件后，还应计算定位误差。如果计算超差，要改变定位方法，以提高加工精准度。

2.7 计算所需的夹紧力

夹紧力的计算实际上是经过简化了的计算。为了保证工件装夹的安全可靠，实际所需的夹紧力应比理论夹紧力大，即应对理论夹紧力乘以安全系数k，一般 k=1.5～2.5。另外，夹紧力的计算有时没有现成的公式可套用，因此，设计者可根据自己的经验及理论知识来选择合适的计算方法。

3 夹具设计及验收注意事项

（1）定位面：工件与定位面间隙小于0.1mm，用塞尺检查，定位面经调质处理，硬度在HRC48以上。

（2）活动定位销：一般采用气缸和手推2种，径向摆动量应小于0.2mm，销的工作段和导向段的表面硬度达到HRC52，粗糙度在0.16以下；活动销导向孔应配有石墨铜衬套，以减少磨损；固定定位销用陷钉锁紧。

（3）基准销工作段磨损概况：组焊工位极限为0.2mm，单面为0.1mm，增打工作销径磨损为0.5mm，单面为0.25mm，若超出应及时更换；定位销应伸出工件表面的有效直径部分在3～5mm，若超出应调整。

（4）定位孔：如零件只有螺母孔，应加上定位孔，定位销比定位孔径小0.2mm，螺母孔所用销应比螺母孔小0.3mm，误差为+0.1 mm。单个零件能用孔定位尽量不用随型定位；对于总成的主副定位尽量在总成的两个件上选，尽量分布在总成的对角线上，占总成的2/3左右；尽量不要选过孔为定位孔，选承受力的部件上的关键孔，如地板上的副车架安装孔与车架安装的悬置孔等。

（5）夹紧机构：夹持点与支撑点原则上是距离300mm左右一个点。夹持点与支撑点尽量在零件上统一，相同或在面的法线上相同，定位误差小。

（6）要充分考虑焊点的布置空间，与焊点要交错开，不要干涉，同时考虑夹具机构的布置空间。

参考文献

[1]刘彩虹.汽车车身焊装夹具设计[J].中国科技博览，2014，（40）：163.

[2]韩根云.汽车车身焊接夹具的设计[J].新技术新工艺，2001，（8）：33-34.

（作者单位：河北中兴汽车有限公司）