汽车生产焊装工艺特点与焊装夹具标准化的应用研究

陈志忠

（北汽（广州）汽车有限公司 510000）

摘 要： 夹具在汽车焊装线上占有相当大的比例，它的设计制造精度和进度直接影响汽车的制造精度和生产周期，焊装质量更直接地影响整车的装配精度，而这只能靠高精度的焊装夹具来保证。本文简要论述了汽车生产中焊装工艺特点以及焊装夹具标准化的应用研究。

关键词： 汽车；焊装；工艺特点；焊装夹具；标准化

一、焊装工艺及夹具

在汽车生产焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时。对具有多种车型的企业，如能科学地考虑共用或混合型夹具，还有利于建造混合型流水线，提高生产效率。汽车焊装夹具是对车身冲压零件进行装配焊接的专用工艺装置，是汽车制造过程中直接影响产量、质量的关键设备。合理的设计焊装工艺流程以及焊装夹具是保证焊接质量、提高劳动生产率、减轻工人劳动强度、降低车身制造成本的根本途径。

汽车焊装夹具多用于焊接薄板，对于薄板冲压件，夹紧力作用点要作用在支承点上，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。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。因装夹是在焊装夹具上完成的，所以夹具在整个焊接流程中起着重要作用。

二、汽车焊装工艺具有以下特点

汽车焊装工艺具有以下特点：

1、夹具精度要求高

与其他夹具相比，定位单元型面复杂，设计制造难度大。另外由于汽车零件尺寸大，定位单元无法做成整体结构。一般采用独立的定位板，安装在整体底板上。在夹具使用过程中如果发生偏移 、磨损等现象，将导致零部件扭曲变形，出现定位偏差，引起焊接间隙的变动，最终导致装配尺寸误差和构件受力状态的恶化，直接影响到白车身的质量。焊装夹具的功能是为了实现车身零件的正确匹配，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装夹具设计的好坏。

2、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。例如：普通的车身总装夹具一般有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。

3、焊接夹紧点较多

汽车的生产焊装通常在多个个工件间进行，车身冲压件装配后，多使用电阻焊接。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。作用点要作用在支承点上，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。夹紧方向要保证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。夹紧器按照夹紧方向有平面、垂直、45度夹紧器。

三、焊装夹具标准化

汽车焊接夹具是保证焊接精度的重要因素，其标准化对于汽车生产具有重要意义，实现夹具标准化主要体现在以下几项中：

（1）焊接夹具的定位基准与产品设计基准和装配基准应重合 这样可以消除由于基准不同而产生的尺寸误差，达到简化装配协调关系，提高焊接夹具的装配精度。焊接夹具通常是先按理论尺寸进行设计和制造，在生产过程中再根据实际需要的变形量对夹具进行调整。为控制车身焊接变形，焊接夹具定位件结构应考虑方便调整车身焊接变形和焊接后收缩量的变化。

（2）夹具制造精度应达到设计要求 由于车身焊接夹具制造上的原因，再加上零件尺寸误差的因素，在车身试生产前一般都要经过夹具的调试，检验夹具能否保证焊接精度，对夹具与零件的协调性以及对零件之间匹配质量进行考核。在夹具的调试过程中，凡是发现影响到车身的后续焊接、整车装配、整车外观质量，应分析是否会影响车身匹配误差。

（3）车身匹配的相关零件尺寸应保证 特别是一些车身匹配重要零件的装配孔、装配面和工艺孔的尺寸必须严格控制。值得注意的是，车身匹配的相关零件接一般不允许有较大的强制变形。焊装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±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm， 平行度高达0.01mm/500mm。

（4）夹具元件模块化是实现焊接夹具组合化的基础。可以利用模块化方法设计出系列化、标准化的夹具元件，然后快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的新基点。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，为用户用三维实体组装夹具。同时研究焊装夹具实例的相似性问题，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。

（5）旋转机构的标准化设计。在焊装夹具中还经常可以见到旋转机构，这种机构可使夹具体在平面上做360度旋转。这样的系统可解决或克服焊机少的缺陷，因为当焊机不动，电缆长度有限时，转动夹具可使焊点移动到焊钳的工作区域进行焊接，使焊接工作方便轻松地进行，保证焊接质量。

（6）夹具的设计要满足焊接要求。

a：操作高度即指地面到焊钳把手之间的高度，当操作者身高为175cm 时，操作高度焊钳平放一般为800-1100mm ，焊钳立放一般为1200-1500mm。

b：焊钳通过性，一方面尽可能少的进枪与退枪。要满足上此要求，設计时就应考虑焊钳操作侧尽量少的定位器，尽量将定位器从另外一侧设计，在焊钳操作侧尽量留出焊接空间。另一方面，焊接过程中容易焊接且不与夹具干涉。设计时应尽量注意焊点附近的定位块与压块尽最大可能的避开焊钳。

c：操作者的位置主要取决于焊枪的分布，哪侧更容易焊接操作者在哪一侧，如果焊接时单侧一个操作者不能实现焊接，则需要在另外一侧增加操作者或者更改夹具的形式，改成旋转夹具。

（7）夹具定位元素设计的标准化。

a：定位销，正常一个车身零件销孔的定位由一个圆形定位销和一个菱形定位销组成。定位销头部一般为锥型或圆弧型。定位销的工作表面要超出工件3-5mm。

b：定位块、压块。首先应满足定位要求，其次要满足焊接要求，再次应满足压紧力要求。

四、结语

焊装工艺及夹具的标准化在汽车制造业中占有很重要的地位，在焊接的过程中，合理的设计焊装夹具，有利于合理的安排流水线生产，平衡工位时间，降低非生产用时。焊装工艺分析要充分考虑到板材、焊接接头的型式、焊点布置原则、结构的开敞性、精度的合理性、定位元件、夹紧机构、基板、焊钳等多重因素。

参考文献

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