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摘要：焊接夹具是汽车制造过程中极为重要的一个部分，关系着汽车整车质量以及生产时间。在进行汽车焊接的过程中，焊接的精度和准确度是要靠焊接夹具进行控制和调节的，良好的、达标的焊接夹具可以保证汽车在焊接过程中达到标准焊接精度。从而确保汽车可以合格出厂投入使用。在焊接夹具设计的过程中有许多需要注意的步骤，部分环节需要进行改善和提高，设计人员要针对存在的问题进行相应的解决以保证焊接夹具的顺利生产。本文通过我国汽车焊接夹具的发展现状和汽车焊接工艺概述两方面，对汽车焊接夹具的结构设计这一议题进行深入讨论。
关键词：汽车焊接；夹具；结构设计
一、我国汽车焊接夹具的发展现状
焊接是汽车制造过程中极为重要的一个环节和步骤，而我国焊接夹具的制造技术在国际上处于比较落后的地位，技术力量相对薄弱，同时，在焊接夹具的设计、生产过程中没有相关的制度和规章对此活动进行完善和规范，管理体制也极为松散，因此，出现了许多的问题制约了焊接夹具的进一步发展和进步。在焊接夹具设计之前要将使用用途和使用环境等一系列基本数据和因素进行详细的调研，根据调研分析整理出的相关使用精度等数据进行初步设计。焊接夹具的制造生产水平高低和生产周期直接影响、决定着汽车制造过程中焊接作业的质量。近年来，由于我国汽车消费量逐年递增，汽车行业成为我国重点扶持和关注的朝阳产业，发展势头迅猛，国有品牌在技术等方面也取得了较大的突破和成功。随着汽车产业的发展，汽车生产过程中所必须的焊接夹具也得到了一定的发展，生产和设计的厂家数量也连年递增，虽然数量上占有一定的优势，但在实际的生产制造和设计方面仍存在较大的缺陷和不足，生产厂家的生产规模和管理水平、能力达不到理想的程度，且设计方面的不足较为明显，不能全面的考虑到焊接夹具在实际使用过程中的种种需求。因此，较为大型的汽车品牌和生产厂家往往选用进口的焊接夹具进行使用，但由此而来的设计费用和进口相关税费大大提高了汽车的生产成本，导致汽车销售价格也相应提高，给消费者带来了较大的经济压力。
二、焊接夹具的设计方法与步骤
（一）在进行夹具设计工作前，首先应了解所开发车型的生产纲领、产品结构信息、工艺要求及生产线布置方式，做好充分的前期产品分析，参考行业内现有车型的生产线方案及夹具结构，确定整车的输送方式及工艺水平。
（二）根据焊接工艺文件的焊点信息，确定焊钳型号、数量及悬挂方式。
（三）根据车身结构特点及焊接设备型号确定夹具的定位夹紧方式，同时根据冲压件具体的结构及精度确定夹具定位数量、位置关系。
（四）进行夹具具体结构设计，尽可能采用标准件及成型的模块结构。充分从人机工程角度考虑，结构尽量简易化、轻便化。
三、汽车焊接夹具的结构设计
（一）汽车焊接材料及结构分析
在汽车焊接的过程中，材料的选择存在一定的局限性，主要是由于汽车所要求的性能及材料的物理性质较为苛刻，从而导致所使用的材料存在限制。因此，在汽车制造行业中，其焊接技术主要可以分为三种，第一，是低碳钢构成的冷轧钢板：第二是镀锌钢板；第三，是热轧钢板。对于者三种材料而言，其可焊接性极强，同时也可以适用大多数的焊接技术。但是，由于这几种材料的板件较薄，所以，在焊接的过程中容易出现变形的现象。
（二）定位销的设计
为保证工件的孔的定位精度，定位销的直径一般为-0.1mm，其位置精度为+/-0.05mm。在车身焊装过程中，若定位销的固定位置妨碍了工件的装卸，就必须将定位销设计成移动式结构。如在自动化程度不高的手工操作中，设计成结构简单，实用方便的活动销，在大批量的自动化生产线上可设计成以气缸为动力源的移动销结构。
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（三）支撑和夹紧的设计
冲压件外形复杂性导致支撑夹紧的定位面形状不一，复杂多变。为了使零件的制造和调整方便，可将支撑和夹紧与过渡板及夹紧臂分体设计，从而减小定位板尺寸，避免整体加工。定位板上的定位面形状取决于与其相接触的冲压件的数据，在制造过程中，为了保证定位面的形状，尺寸精度，应采用数控加工或靠模加工。
（四）夹紧元件的设计
夹紧机构根据产量和生产率的需要可以采用气动和手动两种夹紧方式，夹紧时不可破坏工件的确定位置和工件自身的形状，所以要设定适当的夹紧力。夹紧件在设计时应充分考虑其打开状态时的空间量，以便于焊件的装卸及工人的操作，同时还要注意与相临夹具的干涉问题。夹紧件的结构设计形式不同，其运动也不相同，在保证正常工作的情况下，尽量使其结构简单化和统一化。
（五）测量机构
利用夹具本体自身设计测量机构是提高夹具设计和制造精度的重要措施。在传统的夹具设计中，夹具合格的标准是利用实际冲压件进行装配组合来检验的，但由于冲压件不可能十分准确，部件总成更有累计误差，所以车身焊接总成的精度必然不高，很难达到设计要求。有不少厂家使用三坐标测量仪进行检验，可它对一些结构复杂的定位元件仍然无法测量。通过实践证明，利用夹具自身测量机构与三坐标测量仪配合使用，可大大提高焊接夹具的精度。测量机构组成：
（1）基准面和基准槽。测量机构的基准面为夹具地板的工作表面。基准槽是在夹具地板上设计两条相互垂直的十字交叉槽，槽子的位置可由实际需要确定。
（2）测量器具。测量器除常规量具、三坐标测量仪外，还需设计专用量块和方箱。
（六）焊接夹具调试过程中的再设计
焊接夹具调试过程中的再设计对汽车焊接夹具的生产具有非常重要的作用，因此，作为汽车焊接夹具的设计者以及生产者必须要提高对调试过程中再设计的重视程度。对于一些大型的焊接夹具，由于它们的结构较其他焊接夹具比较复杂，从而导致这型焊接夹具在再设计过程中极其容易引起许多设计以及制造上的问题，从而大大降低产品的使用寿命和使用效率。为了解决这一问题，汽车焊接夹具的生产者必须要尽快地发现这些问题，并且找出造成这些问题的原因，然后根据实际情况来采取相对应的解决措施。另外，调试规模过大或者过小对焊接夹具的生产都有一定的影响，因此，我们必须要在调试的过程中不断发现并且找出调试规律，从而使汽车焊接夹具可以更好的被应用到实际过程中。
结语：汽车焊接夹具的设计是一门经验性很强的综合性技术，在设计时首先要对生产纲领，产品结构，制品件及装配精度等工艺要求详细了解后，才能对焊接夹具进行全方位的设计。为了提高焊接质量，缩短产品投放市场的时间，现在汽车企业将夹具设计与车辆设计同时进行，大大减少了由于车辆设计不足导致的焊接质量问题，同时缩短了设计周期，降低了成本。利用计算机辅助设计软件进行柔性夹具设计，通过对设计方案的评价，提高了设计的合理性，加快了设计的速度。
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论文作者:王秀智
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/21
标签：夹具论文; 过程中论文; 汽车论文; 精度论文; 结构论文; 结构设计论文; 测量仪论文; 《工程管理前沿》2019年第04期论文;