汽车焊装线通用夹具的装配工艺

1、汽车焊装线通用夹具的装配工艺汽车焊装线通用夹具的装配工艺 随着汽车制造业的飞速发展，技术竞争愈来愈激烈，人们对于汽车车身的设计和制造提出了更高的要求。汽车车身焊装生产技术在其中扮演了重要的角色。1 车身焊装通用夹具的应用对象汽车车身壳体是一个复杂的结构件，一辆汽车的车身由数百个冲压件，经点焊、凸焊、气体保护焊、钎焊以及粘结等工艺连接而成。定位迅速准确的焊装夹具、日益精湛的焊接技术、日臻完善的质量控制手段、立体布置的自动化生产线和大量自动化焊接设备的应用，构成了现代汽车车身焊装技术。车身在焊装过程中，需要专门的焊装夹具来对零件或合件的相对位置进行定位，并将其夹紧贴合。一般来说，为适应同类汽车车型

2、的生产制造，缩短新车型推出的周期，降低工装设备成本，提高企业的市场竞争力，许多通用夹具的设计应运而生。2 车身焊装通用夹具的特点2.1 定位夹紧部位设计成可调整结构焊装夹具由定位与夹紧两大因素构成，可行的焊装夹具必须保证定位准确，和钣金件良好的贴合性。同时定位夹紧部位设计成在适用车型范围内可调整的结构，如图一所示：（图一）压紧块和定位块是对应于不同的车型成套使用的，为尽量减少压紧块和定位块的工装储备，在简单车型更换时（如夹紧部位仅在一个方向上平移，而夹紧的钣金件断面形状不发生变化），则加装调整垫块来解决。2.2 采用可移动夹具单元设计当车型更换时，在夹紧部位发生较大范围移动的情况下，一般把一个

3、或几个夹具单元放在移动板上，而移动板则靠滚珠导轨来支撑和导向，并有气缸或液压缸推动。如图二所示。（图二）2.3 大量使用标准化零部件为提高焊装夹具零部件的互换性，缩短焊装夹具的研制周期，降低焊装夹具的设计制造成本，通用焊装夹具尽可能的使用了标准化零部件。如标准支架、销支架、铰接头、导向装置等等。3. 通用焊装夹具的装配工艺3.1 装配类型焊装夹具装配工艺的装配类型按其运动特征来区分可分为固件装配、旋转副装配、滑动副装配三大类。3.1.1 固件装配是指非运动的结构件或定位件的装配，如夹具单元的支撑部件、固定安装方式的定位部件。通常夹具支撑件的装配精度为IT10IT12，定位件的装配精度为IT8I

4、T10。由于焊装夹具的零件有较大的相似性，一般成组加工制造而成，在装配的时候则广泛采用修配法和调整法来装配成合件。修配法是指在零件上预留修配量，在装配过程中用手工锉刮研等方法修去零件上的多余部分材料，使装配精度满足技术要求。调整法是指利用可调整零件或依靠增减定尺寸零件（如垫片、调整垫块）进行装配的方法。夹具定位销的装配是固件装配中一种较特殊的类型。夹具定位销按焊装夹具设计的出发点分为现场销和NC销两种类型。现场销是在基座上不打销孔，而只在夹具安装支座上打预孔，待全部夹具装配并调试完毕以后再扩铰销孔并打入定位销。NC销则是在制造基座和夹具安装支座的时候就加工好销孔，这种方式依赖于精确的汽车车体数

5、据和完善的数控加工手段，目前国内较少采用。3.1.2 旋转副装配焊装夹具的旋转副装配按其装配要求来分有两种。一种是旋转定位夹紧零件的旋转副装配，这类装配普遍采用铰支销外套无油轴承的装配方式，其精度一般为IT6IT7。一种是普通机构的旋转副装配，精度一般为IT8IT10。夹具装配中有部分使用了企业通用制件的（如销轴类零件）可以采用复合选配法来达到规定的装配精度，即零件预先测量分组，装配时再在各对应组中凭工人经验直接选配。3.1.3 滑动副装配焊装夹具中包含滑动副装配的机构有移动板（拖板）、顶升装置、移动销等，一般涉及到导轨或导向杆的装配。a). 导轨装配：安装导轨的基准面的平面度应小于0.06/

6、100mm(IT10)，双导轨的安装还要求导轨平行度应达到0.2/1000mm(IT8)。为达到导轨安装的精度要求，应首先安装导轨，安装时先固定导轨中间的位置，再分段测量并调整其安装位置，每测一段即拧紧改测点的安装螺钉；待测量调整完毕以后从中间向两边对称拧紧全部的安装螺钉；最后将导轨滑块移至导轨中间附近，将移动板或承载板安装在导轨滑块上。b). 导向杆导向杆的安装要求一般低于导轨的安装要求。这是由于为尽量缩小导向机构的安装尺寸，导向机构上一般没有可调装置，因此允许导向杆和导向套之间存在一定的间隙，以此来补偿加工误差所带来的安装误差。导向杆和导向套之间的配合公差一般为g7/H8，实际装配时必须留

7、出0.020.05mm的间隙。3.2 装配工艺流程通用汽车焊装夹具的装配工艺流程较单一， 一般在生产制造当中直接利用装配工艺流程图来代替工序卡片。如图三所示为某汽车焊装线中单个工位的夹具装配工艺流程示意简图。图三4结束语综上所述，通用汽车焊装夹具的应用可以带来良好的经济效益。a. 换型过渡快、定位准确、夹紧可靠、调整方便。b. 经济性好。多种车型的交替使用，有效提高了工装利用率。节省占地面积，提高了厂房利用率。c. 装配工艺的不断完善和改良，有利于提高夹具精度和汽车车体的焊接质量，提高产品竞争力。焊装生产线及夹具的工艺设计 昆山诺克科技汽车装备制造焊装生产线及夹具的工艺设计昆山诺克科技汽车装备

8、制造 图1 全顺B线本体夹具（平移式）焊接生产线是汽车制造中的关键，焊接生产线中各种工装夹具又是焊装线的重中之重，而焊接夹具的设计则是前提和基础。全顺焊装生产线及夹具的工艺设计经历了全顺两代车型的开发，本文主要阐述了全顺焊接生产线的结构和特点，以及其本体夹具的设计特点和发展方向。汽车制造四大工艺中，焊装尤其重要。在焊装的前期工艺规划中，车身焊接夹具以及生产线的设计是非常关键的环节。工装夹具设计是一门专业性很强的综合性技术，设计工装夹具时，不仅要考虑生产纲领，还必须熟悉产品结构，了解钣金件变形特点，掌握冲压、涂装以及总装工艺的诸多要求内容，通晓零部件装配精度及公差分配。只有做到这些，才

9、能对焊接夹具进行全方位设计，满足生产制造的要求。本文结合现有江铃汽车股份全顺汽车厂（以下简称“全顺厂”）车身焊装夹具设计以及未来的规划，就焊装线结构和夹具的选择进行了阐述，以求在未来全顺C线上设计出高生产效率且满足市场需求变化的焊接生产线。焊装生产线及夹具的结构目前国内使用的汽车焊装线主要是由输送部分、工装夹具、焊接设备及其他辅助设备等部分组成，主要结构形式有：步进式焊装输送、夹具移动输送、往复输送（Shuttle Bus）、滑橇输送和自行或手动吊具输送等。昆山诺克科技汽车装备制造 该焊装线的基本原理：工件的水平输送是通过调频电机驱动齿轮、齿条做往复运行实现的，顶升、落下装置采用电机

10、带动曲柄旋转180°，从而实现输送线本体顶升、落下。这种形式的焊装线结构简单合理、稳定性好、辅助时间较短且重复定位精度较高，基本满足点焊、弧焊机器人的使用条件，适用于生产能力为510万辆/年的生产线。目前，国内很多汽车厂采用了该形式的焊装线，如全顺V348的侧围即采用了这种形式。图2 全顺A线本体夹具前部定位（铰链式）该生产线在韩系汽车厂被大量采用，基本原理为：定位夹具与输送为一体，定位夹具在生产线上运动，从第一站到最后一站，然后从循环的回路返回到第一站，车型的切换就是在第一站根据生产排成选择所需的定位夹具，输送到第一站等待物料。该线柔性强、传输快且定位精，满足点焊、弧焊机器人的使用

11、条件，但是投资巨大，北京现代轿车二厂采用了这种形式。该焊装线通过采用往复杆或辊床输送滑橇来实现工件水平输送，可分为两种形式：往复杆输送滑橇式和辊床输送滑橇式。工件上、下运动一般由固定工位的气动或液压顶升装置实现。滑橇上装有定位装置，重复定位精度较高，一般为±0.3mm，基本满足点焊、弧焊机器人的使用条件。目前，此类输送线在国内的轿车厂应用较多。该线水平输送工件是通过电动机驱动往复输送机在钢轨上运行，工件顶升、落下采用气缸顶升装置实现，使用该种输送方式的生产线也不少，如全顺V348焊接主线和南京福特的马自达主线等。5.自行或手动吊具输送该线水平输送工件是通过折叠吊具在两工位间来回吊运工

12、件，要求工位间有吊具的空间，主要优点：结构简单，夹具定位设计不会受传输运动装置影响，投资较少；但是输送线节奏慢，空中运输有安全隐患。采用这种方式的输送线不多，全顺VE83以及土耳其的全顺工厂骨架线采用的是此种方式。焊装线的对比对于焊装线结构形式的选择，最需要考虑的是生产纲领、产品结构和工艺特点、投资规模和夹具设计制造技术水平以及厂房等情况，在细部结构上要结合产品的寿命周期、市场定位和质量要求，并对相关因素进行综合比较来进行选择。全顺厂焊装车间有全顺A线、全顺B线，未来要规划全顺C线，我们将这三条线做个比较（如表）。全顺厂各焊装生产线对比从全顺A、B和C线对比来看：A线投资少，但是吊具输送速度慢

13、且有安全隐患，适合小批量的生产线；B线适合510万台的生产线，但是生产线过长会影响到重复定位，导致定位变形松动，影响整车质量；C线相对更适合柔性布局，质量也最好，但是需要考虑滑撬等设备的回转系统。本体焊接夹具的对比对于白车身而言，本体线的装焊工艺主要由预装配、点固焊和补焊三部分组成，其中点固焊工序最为关键，基本都在本体夹具内完成。焊装生产线中的本体夹具决定了白车身的质量、生产线的柔性度及生产节拍，非常重要。目前，国内所采用的本体夹具主要有三种形式，在全顺工厂都有应用。图1为平移式夹具，其动作顺序为：输送线将预装白车身送入总焊工位定位夹紧点定输送线抬起将点定成形的车身水平送入后续的工序补焊。此类

14、夹具定位精度和可靠性高，可适用于不同长度、宽度以及高中低顶的白车身大批量混流生产，柔性度高。图3 全顺A线本体夹具后部定位（立柱式）图2所示的铰链翻转式夹具和平移式夹具的工作原理类似，区别是左右侧围总成的定位组件的打开方式不同：平移式夹具沿垂直于线体输送方向水平移动，而铰链翻转式夹具则是绕铰链轴旋转打开，这样便于线体输送、装配及定位夹紧。图3所示的立柱式夹具结构简单、成本低、维修方便而且操作时接近性好，但其定位精度较低，不适用于自动化程度较高的大批量生产和采用焊接机器人的生产线。为了适应侧围的机械自动化输送，全顺C线将考虑平移式夹具能在水平状态和垂直状态旋转，在水平状态上承接侧围，然后转90&

15、#176;到垂直状态，再平移到焊接工作位置进行焊接。汽车车身的结构及本体夹具的特点全顺白车身结构类似于轿车，一般由外覆盖件、内覆盖件和承载的骨架组成，像侧围外板、侧围内板、门盖内外板和顶盖这样的内、外覆盖件的钢板厚度一般为0.81.2mm，骨架件的钢板厚度多为1.22.5mm。在本体夹具前预装时，焊好的侧围总成、骨架总成都具有较大的刚性，而且相对的搭接面很复杂，在本体夹具侧围定位模块定位侧围过程中，常常会因为侧围总成与骨架总成贴合面干涉，侧围定位模块无法运动到位，因而在偏差状态下焊接造成整车尺寸的偏差。图4 本体夹具的全顺车身结构本体夹具作为焊装最重要的工位，其最关键的控制点在于门洞尺寸的控制

16、和前风窗洞尺寸以及顶盖安装的控制。在本体夹具工位完成后，全顺车身（如图4）形成了一个刚性很好的车身壳体，由地板、侧围以及横梁三大部分组成，形成了后门洞、前门洞、侧门洞、前风窗洞以及顶盖安装空间。门洞的装配尺寸是整车外观间隙面差的基础，保证这些门洞、窗洞以及顶盖空间的装配尺寸的关键在于：1.定位基准的一致，这种一致甚至要求到冲压件和检具上，一方面基准传递会减少累计的误差，另外也很容易从零件检具上找到零件问题与整车装配问题的一致性，便于分析判断解决问题；2.保证前道工序件在合理的公差范围内；3.正确地预装配，保证在定位过程中，侧围这样大的零件可以在侧围定位模块运动力的作用下，到达正确的位置，而不出

17、现定位接触面或孔变形的情况；4.夹具具有足够的刚性，克服零件局部干涉；5.夹具自身的精度；6.夹具定位装置的维护。合格的车身要求能满足后续的装配精度要求：一方面指的是外观精度，即门盖装配后的间隙面差；另一方面较为隐蔽，指的是骨架精度，其主要是保证发动机的装配以及前后悬架的装配，骨架件相对较厚，存在回弹问题，所以对于纵梁和横梁的定位，需要避免以其翻边定位，而应定位在底面上。 另外，骨架总成在本体夹具的前道工序完成，要达到精度要求，需要对零件有足够的定位，甚至过定位和防错，以保证偏差的骨架无法在PLC控制下到达本体夹具工位。最后，工序件的公差不是固化的，可以通过调整工序件之间的匹配状态及公差分配来

18、满足整体的装配要求。目前夹具的定位块和压紧块都是标准化的设计，而且定位可在三维方向调整，操作方便，但同时也由于这些连接方式是螺栓加上圆柱销，经常会出现由于定位松动导致车身尺寸波动的情况。柔性夹具生产线的应用目前，全顺本体焊接线A、B线都具备柔性生产的能力，但是只能进行同系列车型不同轴距的高中低顶盖的车身焊接的切换，在基础车型上实现宽长短、高低变换的各车型共线生产，而且A线采用人工切换，B线是程序控制自动切换，在未来的C线上，将可以实现两种完全不同车型的生产切换，使焊装线更具柔性化生产能力，提高工厂生产效率和应变市场的能力，这将通过以下两项技术实现：1.骨架零部件的定位 使用NC-locator 技术，在每个工位安装8套定位系统，每套系统能在夹具平板上做三维的运动，其定位销或面，可以根据每种车型的定位要求，设定好位置和状态，通过生产线的PLC系统进行车型识别和调用。本体夹具采用平移式结构，每种车型配有一套侧围定位机构，分别存储在生产线的两侧，需要时前后移动到中间工作通道（如图5中间部分），换下的夹