汽车白车身焊接夹具的结构设计

汽车白车身焊接夹具的结构设计汽车工业装备是最近兴起并迅速发展的新兴行业。 实际上到目前为止还存在，但是汽车制造商的车辆更换并不像现在这样频繁，种类多样化，更换车辆时变化最大的是白车身。 这要求对应的焊接线能够跟随汽车的车种和种类的变化。 在这种情况下，焊接线在汽车生产和制造中的作用得到强调，人们越来越重视。 在汽车焊接生产线上，实际用于焊接作业的工作量只占30%40%，但60%70%是工件的辅助和夹紧作业。 由于工件夹具已经完成焊接夹具，夹具在整个焊接工艺中起着重要作用。在焊接过程中，合理的夹具结构有利于合理安排生产线生产，平衡工位时间，减少非生产用季节降低生产成本。 拥有多种车型的企业，如一汽、沉汽、上汽等。 如果能科学地考虑共用或混合型夹具，也有利于建设混合型生产线，提高生产效率。为了提高我们汽车焊接夹具的设计水平，对汽车焊接夹具的原理、结构和设计方法、原则有了更深入的了解，在此我将与大家一起探讨我自己的见解和经验。一、汽车焊接技术特点(一)白色车身的材料和结构；汽车焊接材料主要为低碳钢冷轧钢板、镀锌钢板等。 它们焊接性好，适合多种焊接方法，但因为是薄板材，刚性差，容易变形。 在结构上，焊接散料多为具有空间曲面的冲压成形品，形状、结构复杂。 型腔较深的冲压部件中，除了刚性差引起的变形之外，还有回弹变形。 这是夹具设计结构中应考虑的问题。(2)焊接方法汽车焊接方法主要有CO2气体保护焊和电阻焊。 CO2气体保护焊的应用范围广，对夹具结构的要求不太严格。 主要注意防止焊接溅射。 相应措施主要包括夹具表面镀铜，主要夹紧定位部件铜皮，安装保护罩等措施。电阻焊是汽车白车身焊接中主要采用的焊接方法。 夹具要求严格，特别是要求多点焊和机器人点焊。 要求焊接夹具相对于工件的定位准确，操作容易，焊接可靠。(3)焊接工艺流程汽车焊接的基本特征是从各个零件到零件、组件的组合再组合过程。 从零件到白主体焊接组件的所有过程都是相互独立且相互连接的，因此组件的焊接精度决定了组件的焊接精度，最后影响了主体焊接组件的焊接精度和质量，决定了相互关联的组件， 要求零件及主体焊接组件夹具定位标准具有统一性和继承性，保证最终产品的质量，即使发生质量问题也易于分析原因，易于纠正和控制。白车身焊接过程以生产线生产为主，夹具设计有利于生产线的布置和设计，同时也要考虑到生产管理方便。(4)操作性这里的课程操作性是指焊接夹具的使用操作是否方便。 一台焊接夹具应保证工件定位准确，夹具牢固。 另外，作业人员能够简单地将零件并排夹紧在夹具上，简单地操作焊炬进行焊接，保证工件能够简单地取出。 我总结成了“三个方便”。 要实现这三个方便，总体上需要考虑这些因素，倒不如说操作高度是否合理，焊枪的选择是否合理，上部夹板的步骤是否合理。是否有形状相似、难以区别左右工件的对策。难以焊接的地方是否有焊枪导向机构。难以放置或难以取出的工件是否有提升机构。是否增加旋转机构等以便于焊接。 这是设计过程中需要考虑的问题。二、焊接夹具的设计方法和程序1 .设计焊接夹具前，首先要了解生产纲领、产品结构特点、技术方法以及生产线布置方式，做好充分准备。 借鉴国内外先进夹具结构，结合实际情况确定夹具总体方案。 固定夹具还是托盘，机械化，自动化水平高还是低，混合了几种车型的主要夹具等。 需准备的技术文件包括工程卡、技术协议、产品数模、夹具规格书、焊接点文件。 确定并使用其标准品、其气动元件及甲方的特殊要求。2 .根据焊接物的结构特征和必要的焊接设备(焊枪或CO2)的型号、规格，决定定位和夹紧方式(如果有规格书，直接按照规格书的夹紧定位方式即可)。 根据冲压零件工艺的特点和后续组装工艺的需要，选择合适的定位点和重要的定位点。 因为大部分制造商已经决定了零件定位的RPS孔和RPS面，所以没有必要制定定位基准。 但是，需要知道如何确定定位的基准孔和基准面。3 .主体机构确定后，可确定辅助装置。 水、电、气回路、气体、液体元件及复盖材料的外部焊接点需要保护铜板等。4 .根据确定的定位点开始3D设计。 定位模块需要定位面上法向右3mm的调整量。 定位销在与定位孔中心线垂直的平面上需要2个方向的调整量。5 .夹具的具体结构设计应尽量采用标准化部件或提高自身通用化系列化程度。三、焊接夹具的组成、结构及要求汽车焊接夹具通常由夹具床、定位装置、夹紧机构、测量系统及辅助系统等五个部分组成。6 .命名惯例(1)夹具底板夹具地板是焊接夹具的基础部件，其精度直接影响定位机构的正确性，因此对工作平面的平面度和表面粗糙度要求严格。由于夹具本身的测量装置的基准确立在夹具底板上，因此在设计夹具底板时，必须保留足够的位置以满足测量装置的基准槽和基准孔的实际测量需要。 另外，在不影响定位机构的组装和定位槽的制作的情况下，通过尽量采用框架结构，可以节约材料，减轻夹具的自重。甲方未指定时，夹具底板采用以下规格1、BASE长度在1m以内的使用厚度为16-18mm的板。 型钢使用14#槽钢。2、BASE的长度在1m - 2m之间。 使用厚度为20-22mm的钢板。 型钢使用16#槽钢。超过3、2m的钢板使用25mm以上厚度的钢板。 型钢使用20#以上的槽钢。4、BASE为焊接结构物。 焊接后退火以消除应力。 表面必须经过防锈处理。 在基面上画一条线。(2)定位装置定位装置的部件通常有固定销、闩锁、挡块、v形块、根据焊接物的实际形状决定的定位块等。1 .焊接夹具的使用频率极高，定位部件应具有足够的刚性和硬度，以保证修理期间的精度。 一般采用45#钢。 型面要求表面淬火。 定位销必须具有耐磨性和刚度。 一般采用40Cr调质，表面镀铬处理。 按压部分的要求与定位部件的要求一致。定位销分为固定、摆动和伸缩两种。工件定位孔的中心线垂直于基座面(垂直于拉出方向)，定位销位于工件下方时，采用固定销。 定位销的轴线与基座面(或取出方向)有角度时，采用伸缩销。 此时，如果定位销位于工件的上表面，则采用摆动销。 使用摆销时，请注意旋转点的选择。 原则上，以旋转点为中心画的圆与销的中心线相切。 请参见下图该圆与销中心线相切2 .为了使主要定位部件的调整和更换变得容易，使夹具具有柔软的混合功能，定位机构必须设计成能够尽量组合调整。3 .标准化设计。按照现有工厂指标的标准，统一可以共同更换的零件。 例如l座、STOP、导向板、调整垫片等。 我们也要不断地从各厂家的标准品中取优劣，归纳自己的标准品。 这个行业迟早有自己的行业标准品。 只有标准统一，我们行业才更有竞争力。 因为我们可以更快地发展成更好的目标。4 .夹紧机构汽车焊接夹具的夹紧机构以快速夹紧机构(手动卡盘)和气动夹紧机构为主。 快速夹紧机构具有以下优点4.1快速夹紧结构简单，可自由调整从自由状态到夹紧状态的角度，主要用于批量小、生产纲领低的生产线。 在车种的前期试制中经常被使用。4.2可以根据需要串联或并联使用若干快速钳，以实现二次钳或多点钳的目的。 另外，可以对定位精度低的焊接物同时进行夹紧和定位，没有专用的定位部件。 通过改变组织结构发挥更多作用，应用范围广。4.3用螺钉调节压块，纠正焊件变形，保证焊点边缘紧密配合，保证不发生脱焊、暂焊现象，提高焊接质量。气动夹紧机构具有夹紧和开放速度快、推力大、定位准确的优点。 是目前焊接线上一般采用的夹紧方式。 用于生产纲领高的大量生产。 通过组合使用不同种类的气动元件，可实现与复杂的定位夹紧机构不同的功能。(4)辅助机构辅助机构在焊接中起着重要的作用。 接下来介绍三种常用辅助机制。1 .旋转系统夹具底板和夹具支承上配置的旋转系统能够使夹具在平面上旋转360度(为了使旋转灵活且轻量化，还具备滚动轴承)。 这种系统可以解决或克服焊机少的缺陷。 焊机不动，电缆长度有限时，转动夹具可使焊接点移动到焊接钳子的作业区域进行焊接，焊接作业简单，保证焊接质量。 另外，为了保证夹具在卡盘、拆卸时处于稳定状态，也必须设计止动装置。2 .砖砌体机构当焊接点处于中间位置时，如果用x型焊钳进行点焊，则焊钳不进入，喉咙深度也不足，如果使用难以焊接的c型焊钳，只要夹具平坦，就可以焊接，但是工人的劳动强度很大。 因此，在设计夹具时，为了使焊接物能够向两侧翻转90度，焊接物的平面处于垂直位置，只需将焊炬放置在水平位置就能够进行焊接，大幅度降低了劳动强度。 在设计翻转夹具时，为了防止夹具自动返回原来的位置引起事故，需要设计止动机构。 增加配重块的移动关系到劳动者操作时的省力化。3、滑块使用滑动表的目的如下：(1)无法直接夹紧或定位的场所。 如下图所示这里不能直接支撑，用滑块从侧面滑入。(2)多个车型混流时，如下图所示滑台滑到这个位置时的另一辆车一种车(3)在总销夹具上使用滑台，组装侧总成和地板总成。(5)测量机构利用夹具本身设计测量机构是提高夹具设计和制造精度的重要措施。 在传统夹具设计中，夹具合格的标准采用实际冲压零件进行组装检查，但冲压零件不够准确，零件组件存在累积误差，因此车身焊接组件的精度不高，难以达到设计要求。 即使用三维测量机进行检查，也无法测量结构复杂的定位部件。 实践证明，夹具自身的测量机构与三维测量仪并用，可大幅提高焊接夹具的精度。1 .测量机构的构成(1)基准面和基准槽。 测量机构的基准面为夹具床的作业面的基准槽设计了2条与夹具床垂直的十字交叉槽，其结构如图所示。 油箱的位置需要实际确定，但必定在坐标的全百位。 其形式如下：直角边是坐标的整数位2条基准槽3个基准孔四、典型夹具机构特点分析(1)点焊夹具点焊夹具结构简单，可移动，应轻柔灵活，定位标准正确。(2)co2气体保护焊接夹具该夹具一般以固定式为主，结构简单。 但是，由于一个夹具只焊接一个组件效率差，因此依次或对称地设计了几个组件的定位夹紧机构，实现了很多工作，提高了焊接效率。(3)综合夹具安装在这种夹具上的夹具与CO2焊接有点焊接。 这是因为在全点焊组件中，有不适合点焊在夹具上的部位，外观和质量没有特别要求的焊接物，用CO2焊接先临时焊接在夹具上方便，夹具设计简单。 因此，适当进行工艺调整的目的是简化夹具和提高效率。(4)大型焊接夹具中大型焊接夹具机构庞大复杂，各零件组件与车身焊接组件之间相互关联，存在制约和影响。(五)工艺措施与夹具的关系；汽车焊接夹具是焊接工艺能否顺利、准确地执行的保证，工艺是否合理也影响夹具的设计和使用效果。 例如，散发部件的焊接顺序的不同引起的焊接质量的不同等。 因此，工程师和工装设计者应密切配合，设计合理的夹具和工艺。(6)调试过程中的重新设计大型焊接夹具由于结构复杂，调整时会产生很多设计、制造上的问题、焊接散料的超差等。 这要求设计者根据情况进行指导性修改。 调试是一项非常复杂的技术工作，小批量调试和大批量生产会出现很多不同的问题，设计者必须随时了解情况，不断修改，在调试过程中重新设计。夹具的调整还有另一项重要的工作。 虽然要验证焊接散料是否合格，但是应该避免调整时因散料的品质问题而认为夹具不合格的错误。 当然，发散部件是合理的回弹变形，误差也可以用夹具修正为良品。 因此，夹具设计者应充分理解冲压零件的工艺特性，通过合理的夹具设计来缓和冲压零件的合格范围。六、发展趋势1 .为了提高汽车产量，要适应生产线的生产，细化流程，使用高效的工具，提高生产效率。2 .为适应系列车型的需求，必须发展可快速调整的混合型夹具。3 .提高夹具机械一体化程度。4 .采用新的设计方法，如坐标法、模块设计法、计算机辅助设计等。5 .提高夹具的通用化、系列化和标准化水平。七、典型机构1、Pin Clamp主要使用主线、梭线、地板线等的主定位。按压单元定位销气缸2 .标准夹紧单元l座(支架)定位板夹紧气缸耳板(铰链板)操纵杆(气缸斗杆)调整垫片定位块压紧块3、四连杆式标准夹紧单元21这样的构造，通过追加其他的铰链(四连杆机构)，使按压机构具有自锁功能，一般容易发生焊接变形大的工件的定位按压。 在设计中，必须注意铰链上两个孔的孔距，并控制开口角度，以确保两个孔是有限的。3 .双重压块式4 .定位销式1在压块上开个避让孔，避开定位销。 请注意旋转点1的选择，避免压块与定位销发生干涉。5 .可动铰链