汽车焊接夹具设计概述.docx

汽车焊接夹具设计概述 王金凤摘要：焊接夹具在汽车生产制造过程中，起着至关重要的作用，本文主要实际应用出发，简述目前焊接夹具设计行业中的设计方法与注意事项。并且剖析焊接夹具的前景与未来。关键词：汽车焊接；焊接夹具；夹具设计；应用前景；中图分类号：F407文献标识码： A一、前言汽车一般由发动机盖、车顶盖行李箱盖、翼子板、前围板等主要机构组成。主要材质为钢板、碳纤维、铝、强化塑料等。每个部分又由由外板件、内板件和骨架件组成，外板件的钢板厚度一般为0.8-1.2mm，骨架件的钢板厚度多为1.2-2.5mm，也就是说它们大都为薄板件。汽车车身就是由这些冲压出来的薄板件通过焊接、铆接、或者机械连接等方法而构成的一个完整的车体，从单个的零件到部件，再到总成的一个组合的过程。其中焊接是最主要的连接方法，也是经过长时间的经验累积以及技术更新，得到的一种比较成熟的应用技术。汽车的焊接方法主要是CO2的气体保护焊和电阻焊，铜焊。CO2的气体保护焊应用范围较广，并且对焊接夹具结构要求不十分严格，主要主要防治焊接产生的飞溅。焊接工艺的好坏，以及焊接夹具的精度，直接影响到了焊接质量，关系到日后在汽车使用过程中是否会存在开焊的现象，从而影响汽车的安全性。随着汽车厂商的不断更新，以及车型的更新换代速度的加快，焊接夹具业也日剧发展。在焊接过程中，合理的夹具结构，直接影响着生产规模与质量，有利于形成良好的生产节拍，合理安排流水线生产，便于平衡各个工位时间，降低非生产用时间，降低生产成本。为了提高焊接夹具的设计水平，对汽车焊接夹具分类、结构、以及设计流程，原则有一个了解，在此做一个简单的介绍。二、焊接夹具设计常用软件介绍目前，焊接夹具业主要应用的3D CAD 应用软件为Autodesk Mechanical Desktop （简称MDT)、Autodesk Inventor Profession、CATIA、UG等，其中MDT在焊接夹具业应用比较广泛，并且以其为平台，二次开发的软件也层出不穷，既方便了软件的使用，又缩短的设计时间，使设计简便化，模式化。三、焊接夹具的主要分类以及构造焊接夹具主要分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，磁力夹具，真空夹具，电动夹具，混合式夹具。汽车焊接夹具主要由夹具地板，定位装置、夹紧机构，测量系统，以及辅助系统等五大部分组成一个完整的夹具由基板，脚架，定位块，夹紧机构，夹具体连接件等几个部分组成。四、焊接夹具的设计流程1.收到客户式样书，明确设计任务，收集设计所需要的资料焊接夹具设计就是在明确客户生产目标的前提下， 认真研究式样书中提出的设计要求，明确设计任务并收集下列资料：1）工件的数据，焊枪的数据，焊接方式以及技术要求等2）工件的焊点总数以及焊点分布位置等3）了解客户所能提供的场地大小，固定方式，车间生产条件，气压电压，起重叉车等运输能力，水气供应和技术水平等4）了解客户工作人员的操作习惯，以及硬性的要求，以及客户是否有自己的标准品库。比如安全级别，螺栓和定位销子样式等。客户的式样书还规定了焊接夹具的焊接方式为手动或者自动，或者机器人焊接以及焊接工位的配置，准的位置，操作的方式，电器化的程度，控制方式以及生产的节拍。生产节拍在车身的生产过程中，是需要严格控制的一个数据，直接影响到汽车的产量以及客户的利益。控制生产节拍主要需要控制如下几点：1）夹具动作时间：主要取决于夹具的自动化程度，能够整合到一起的动作尽量整合到一起，以减少动作时间；2）装配时间：主要取决于冲压件精度、操作者的熟练程度、夹具设计是否给带来便利以及工序件精度；3）焊接时间：主要取决于操作者的焊接技术水平、焊接夹具的自动化程度、焊钳操作的流畅性以及选型的合理化程度等；4）搬运时间：主要取决于搬运的吊具的操作便利程度以及自动化程度等。只要把握住以上几点，就能合理地解决焊接夹具的自动化水平及制造成本这对矛盾，在设计的过程中，从操作者的角度出发进行考虑，将夹具设计成省事，省事，便利，轻巧的设计能够大大的减少劳动者的工作强度。好的焊接夹具不仅能够提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度,降低企业的制造成本,保证车间的安全生产还能为企业创造更高的经济效益。2.根据设计要求，绘制构想图根据式样书的要求，确定基准销以及定位面的位置，并且考虑工人的操作方便性，以及，前后工位的流动方向，取放工件的空间等条件，绘制构想图，确定动作方向与方法，控制元器件的大小，方案构思主要考虑下列内容：1）夹具是专用设备还是通用设备。如果是专用设备，水气电的供应可以做成固定模式，如果为通用设备，需要考虑通用的程度，并且水气电的供应，需要用快换，方便各个车型的切换。相比较而言，通用设备比较节约成本，产品更新换代的时候，旧设备仍然有很多零件以及购入品可以继续使用。2）根据式样书中提到的基准定位销，以及工件支撑面的位置，尽可能的整合单元的数量，节约成本的同事，加快节拍，方便调试。绘制出相应的机构要点，如定位与夹紧的方式和机构。工件的取放需要的举升，焊件的翻转和回转、或者平移等动作，应选择何种传动方式和何种动力源。3）在结构草图的设计过程中，要进行必要的分机计算，如几何关系计算，定位误差分析，夹紧力的估算，传动计算，受力元件的强度与刚度计算等4）焊接的基本构成和总图布局。构想图绘制后，与客户一起审核后，绘制正式的总装配图，并且将构想图细节化。3.标注零件编号以及绘制零件明细表在标注零件编号时，标准间可直接标出国家标准号，明细表要注明工装名称，编号，序号，零件名称和材料，数量等。4.绘制零件图绘制零件的时候，要先找到加工基准，防止加工误差的累积。合理给出加工精度以及公差，尽可能的降低加工成本。在机械设计和制造过程中，普遍存在尺寸链问题。在把零件组装成机器的过程中，也就是将零件上有关的尺寸进行组合和积累。由于零件尺寸存在制造误差，因此装配时也就会有误差的综合和积累。累积后形成的总误差将会影响机器的工作性能和质量。这就形成了零件的尺寸误差和综合误差之间的相互影响关系。设计工装夹具也不例外。合理地确定零件的尺寸公差和形位公差显得很重要。五、焊接夹具的控制方式按照零件图加工出来的零件，在组装装配后，需要气路或者电路控制，才能实现预想的动作。主体结构确定后，便可确定辅助装置，如水路，电路，气回路，气路，液压回路等六、结束语焊接夹具为保证焊件尺寸,提高装配精度和效率,防止焊接变形所采用的夹具。很多焊装夹具为专用设备，是为某种焊接组合件的装配焊接工艺而专门设计的，往往需要根据产品机构特点、生产条件和实际需要自行设计制造，属于非标准装置。焊接工装设计是汽车生产过程的重要工序，对于汽车制造业而言，没有焊接夹具就没有成品。通过在夹具设计时，提出所需要的结构草图、夹具类型和简要说明，在考虑实用性、经济性、安全性、可靠性的基础上，完成详细的结构和零件设计以及全部图纸。汽车制造水平代表着一个国家的科学技术发展水平，而在汽车制造的整个过程中必不可缺的就是焊接程序,而且还占有很大的比例,因此焊接所使用的焊装夹具也就自然而然地成为重要的设备之一.基于对汽车质量和性能的考虑,焊接时所用的焊装夹具设计的重要性就可见一斑了.随着中国制造行业的迅猛发展,焊接夹具在汽车制造生产中已经被广泛的应用。目前国内的焊接工装夹具水平还不能满足制造行业的发展需要,需要更多的部门和企业进行关注和研究。参考文献：1.贾安东，焊接结构以及生产设计，天津：天津大学出版社，19892.王政，焊接工装夹具及变位机械，北京：机械工业出版社，20013.陈涣明，焊接工装设计基础，北京：航空工业出版社，20044.刘金合，焊接工装夹具设计及应用，北京，化学工业出版社，2011 -全文完-