汽車焊接夾具設(shè)計(jì)的研究與進(jìn)展

邢志 肖國(guó)強(qiáng)

摘 要：白車身尺寸精度在一定程度上影響著汽車最終裝配質(zhì)量，但是汽車車身制造流程尤為復(fù)雜，焊接夾具對(duì)車身質(zhì)量起到重要作用，同時(shí)良好的焊接夾具也可有效保證車身精度，所以，我們應(yīng)該對(duì)汽車焊接夾具設(shè)計(jì)工作重視起來(lái)以促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車焊接；夾具設(shè)計(jì)；研究；發(fā)展

廣義而言，焊接夾具設(shè)備對(duì)汽車白車身的焊接質(zhì)量和精度起到關(guān)鍵性作用，其對(duì)汽車制造精度和汽車本身生產(chǎn)周期造成一定影響。汽車工業(yè)飛速發(fā)展的同時(shí)，汽車焊接自動(dòng)化技術(shù)水平也在不斷提升，汽車生產(chǎn)線基礎(chǔ)精度也有所提高，此時(shí)其相對(duì)應(yīng)的焊接結(jié)構(gòu)要求和焊接夾具功能要求日漸嚴(yán)格起來(lái)。

1 焊接夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探究與分析

1.1 汽車焊接夾具分類要點(diǎn)分析

工業(yè)種類不斷增多的過(guò)程中，焊接夾具種類也隨之增多，可根據(jù)焊接夾具動(dòng)力類型、焊接夾具不同用途、和焊接夾具工作范圍以及相關(guān)汽車焊接夾具結(jié)構(gòu)分為不同種類。圖1為汽車焊裝夾具分類方法和焊裝夾具種類示意：

從具體驅(qū)動(dòng)方式角度來(lái)看，焊接夾具主要分為無(wú)驅(qū)動(dòng)焊接夾具和手動(dòng)焊接夾具以及氣動(dòng)焊接夾具，在汽車制造過(guò)程中手動(dòng)夾具和氣動(dòng)夾具使用較為普遍。在上述各種類型夾具描述中，無(wú)驅(qū)動(dòng)焊接夾具主要分為僅具有定位塊定位組件焊接夾具和定位銷定位組件焊接夾具，無(wú)驅(qū)動(dòng)焊接夾具僅需進(jìn)行定位操作，之后在此基礎(chǔ)上無(wú)需施加過(guò)多動(dòng)力。手動(dòng)焊接夾具其動(dòng)力源頭主要是人力推動(dòng)，手動(dòng)焊接夾具運(yùn)行原理為四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)自鎖原理，而我們通常所說(shuō)的氣動(dòng)焊接夾具動(dòng)力源主要是壓縮空氣，此種夾具類型可有效提高機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)效率和加工質(zhì)量，同時(shí)也可節(jié)約一定的流水生產(chǎn)時(shí)間，所以現(xiàn)在其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大。

1.2 焊接夾具基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)探究與分析

焊接夾具主要由基座機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)和輔助機(jī)構(gòu)以及相應(yīng)控制系統(tǒng)六部分共同構(gòu)成。需要注意的是，支撐機(jī)構(gòu)部件歸屬基本元件范疇，同時(shí)也是汽車焊接夾具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，就元件表面粗糙度而言，我們應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格把控和科學(xué)調(diào)整。汽車焊接夾具系統(tǒng)中相應(yīng)夾緊機(jī)構(gòu)整體運(yùn)行中主要運(yùn)行機(jī)構(gòu)為氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，此處對(duì)手動(dòng)夾具少有涉及。定位機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu)以N-2-1定位夾和緊為主，一般而言，其部件主要包括定位塊部件、移動(dòng)銷部件和固定銷部件以及相應(yīng)旋轉(zhuǎn)銷部件和夾頭零位面等。焊接輔助機(jī)構(gòu)主要分為焊接升降結(jié)構(gòu)、焊接傾斜機(jī)構(gòu)、焊接導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和焊接后工件運(yùn)送機(jī)構(gòu)等。而氣路控制為控制系統(tǒng)中的主要系統(tǒng)之一，控制系統(tǒng)能夠有效提高汽車焊接夾具自動(dòng)化水平和智能化水平等。

夾具焊接功能化的實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)注意人機(jī)工程學(xué)，要方便工人焊接時(shí)的焊鉗操作。焊鉗打焊點(diǎn)時(shí)應(yīng)不予夾具干涉并能夠順利使用焊鉗焊接。對(duì)于夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜焊接困難的焊點(diǎn)位置應(yīng)在夾具設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)方便工人使用焊鉗焊接。夾具的百線要符合工件在車身中的坐標(biāo)方向。三坐標(biāo)檢測(cè)孔的坐標(biāo)標(biāo)識(shí)牌要準(zhǔn)確清新并能夠確保日后的檢測(cè)需要。

2 新型焊接夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 柔性焊接夾具設(shè)計(jì)

隨著科技的發(fā)展?，F(xiàn)在制造業(yè)中夾具的要求越來(lái)越高。因此，人們提出了柔性焊接夾具設(shè)計(jì)的概念，并且在該領(lǐng)域作了大量的研究。柔性焊接夾具系統(tǒng)能夠快速地適應(yīng)不同幾何形狀零件的裝夾要求，對(duì)不斷變化的零件裝夾需求能做出快速響應(yīng)，以滿足加工要求。夾具組成元件少，拆裝方便，一次裝夾能夠同時(shí)進(jìn)行多個(gè)表面的加工。工件的形狀和尺寸有一定變化后，夾具不僅能適應(yīng)這種變化，并且還能繼續(xù)使用，適應(yīng)加工對(duì)象的變換。夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件的拼裝環(huán)節(jié)少，避免誤差的累加，提高裝夾精度。柔性?shī)A具強(qiáng)度高和剛度大，為了降低準(zhǔn)備時(shí)間，過(guò)程中可采用大切削用量。柔性焊接夾具通用性好，夾具元件可適應(yīng)于多個(gè)夾具系統(tǒng)，滿足柔性制造系統(tǒng)數(shù)控加工的需要。

2.2 可重構(gòu)焊接夾具設(shè)計(jì)

可重構(gòu)制造系統(tǒng)RMS（ReconfigurableManufae.turing System）是專用機(jī)器和柔性制造的組合，是快速大規(guī)模、在制造過(guò)程中可變換的系統(tǒng)133-36I。其具有可模塊化、可集成化、用戶定制化、可擴(kuò)展能力、可變換能力、可診斷能力等特點(diǎn)。可重構(gòu)制造系統(tǒng)能較好地適應(yīng)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品變換，按系統(tǒng)規(guī)劃的要求，以重排、重復(fù)利用、革新組元或子系統(tǒng)的方式.快速調(diào)整制造過(guò)程、制造功能和制造生產(chǎn)能力?？芍貥?gòu)焊接夾具設(shè)計(jì)是在RMS基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其要求焊裝夾具零部件通用化高，結(jié)構(gòu)可調(diào)性好。

3 汽車焊接夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)探究

3.1 汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動(dòng)向及車身構(gòu)造的變化帶來(lái)夾具設(shè)計(jì)的更新

隨著人們對(duì)汽車文化的追求，舒適安全又不失個(gè)性迫使車身結(jié)構(gòu)向著穩(wěn)定化、結(jié)構(gòu)合理化發(fā)展。車身結(jié)構(gòu)的輕量化和合理化使得新的車身材料和新的車身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，同時(shí)對(duì)焊接方法提出新的要求，從而對(duì)焊裝夾具的設(shè)計(jì)和制造提出新的要求。汽車生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，精益生產(chǎn)（LeanProduc.tion）、并行工程（Concurrent Engineering）即時(shí)生產(chǎn)（Just in Time）等生產(chǎn)方式的出現(xiàn)，導(dǎo)致新型汽車夾具的出現(xiàn)。

3.2 焊接新技術(shù)的更新帶來(lái)夾具設(shè)計(jì)的更新

焊接技術(shù)在車身工程中處于重要地位，隨著汽車輕量化的要求.一些輕型材料的應(yīng)用，如鋁合金的焊接需要促進(jìn)了焊接新技術(shù)的發(fā)展，這也給汽車焊裝夾具的設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的課題。機(jī)器人技術(shù)的更新帶來(lái)夾具設(shè)計(jì)的更新在車身工程中，車身裝配機(jī)器人隨著伺服技術(shù)發(fā)展，將周圍機(jī)器的工作逐漸轉(zhuǎn)移到機(jī)器人上。伺服焊接機(jī)器人的伺服焊槍是氣壓驅(qū)動(dòng)和電極壓力的點(diǎn)焊焊槍變換為伺服電機(jī)化的焊槍，同時(shí)焊槍的機(jī)器人軸化的最大優(yōu)點(diǎn)是可簡(jiǎn)化焊裝夾具。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)前人們逐漸對(duì)汽車設(shè)計(jì)工作重視起來(lái)。眾所周知，汽車車身是整個(gè)汽車中的重要組成部分和零部件基礎(chǔ)載體，汽車車身由眾多薄板組成，組成方式以焊接手段為主，薄板材質(zhì)定性為復(fù)雜空間曲面。文章針對(duì)當(dāng)前我國(guó)汽車制造行業(yè)領(lǐng)域汽車焊接工藝施工現(xiàn)狀，對(duì)汽車焊接夾具設(shè)計(jì)方法和基本理念進(jìn)行詳細(xì)分析和闡述。

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