汽車側(cè)圍內(nèi)板的焊裝夾具設(shè)計

譚麗輝

摘要：汽車車身是由數(shù)百塊薄壁沖壓板件通過機械連接、鉚接、焊接等加工方法而構(gòu)成的一個具有復(fù)雜型面的完整殼體。焊接是其中最典型的加工方法，對車身質(zhì)量、經(jīng)濟性及生產(chǎn)率有著直接影響。而各工件夾緊質(zhì)量和定位好壞又密切影響著焊接質(zhì)量，夾具對此項任務(wù)的完成起著至關(guān)重要的作用。本文對構(gòu)成汽車車身的側(cè)圍內(nèi)板焊裝夾具進行合理設(shè)計并建模。

關(guān)鍵詞：汽車；側(cè)圍內(nèi)板；焊裝夾具

一、汽車側(cè)圍內(nèi)板結(jié)構(gòu)分析

如圖1所示為汽車側(cè)圍內(nèi)板數(shù)模，材料為St14，厚度為1mm，板料同時存在拉延成形和一定程度的脹形變形，零件形狀復(fù)雜，局部成形較多，是典型的汽車覆蓋件。經(jīng)分析，該側(cè)圍內(nèi)板在結(jié)構(gòu)上有如下特點：①車門四周側(cè)板較厚；②為了安裝車門附件，在側(cè)圍內(nèi)板總成上沖壓了各種不同形狀的安裝孔、凸臺等；③為了滿足車門附件安裝時的位置要求，側(cè)圍內(nèi)板應(yīng)具有足夠的剛度和強度。

一套典型的汽車側(cè)圍內(nèi)板焊裝夾具主要由若干夾緊單元（POST）、基板（BASE）、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)等構(gòu)成。本文對其夾緊單元的主要零部件、基板等進行設(shè)計，最終完成汽車側(cè)圍內(nèi)板夾具整體結(jié)構(gòu)。

二、汽車側(cè)圍內(nèi)板焊裝夾具設(shè)計

（一）夾緊單元（POST）

一個完整的夾緊單元常常包括L型板、支撐板、壓頭、夾緊塊、調(diào)整墊片、鉸鏈銷、定位銷、定位銷調(diào)整塊、限位塊、連接塊、氣缸等部件[1，2]。

1.L板及H腿

L板是固定在H腿或基板上，用以連接夾緊臂、定位塊和支板等的專用支座，其高度在100mm—500mm之間。因本次制作的是電控夾具所以應(yīng)采用如圖2所示的 L板。安裝時需選用高強度螺栓與臺板相連接，同時配定位銷定位，和夾具組件的連接亦需采用同樣的方法處理。

2.連接板

連接板又名立板，大部分均為非標準件，其自身并不直接參與定位工件，板的材料通常選用Q235A，厚度分為16mm與19mm兩種規(guī)格，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.定位塊及壓塊

定位塊毛坯現(xiàn)已標準化，常用的高度有50mm、70mm和90mm三種規(guī)格（可依據(jù)不同的車身零件進行調(diào)整），寬度有16mm、19mm兩準規(guī)格。材料常選用45#鋼，使用數(shù)控加工。

4.夾緊臂

夾緊臂在普通夾緊單元中的夾緊力需大于300N，當為雙級夾緊臂時，第一級氣缸直徑通常設(shè)為63mm，而第二級汽缸直徑則設(shè)置為50mm；另外，當夾緊單元采用雙夾緊臂并分為支板和夾緊臂時，支板一側(cè)汽缸直徑采用63mm，而夾緊臂一側(cè)氣缸直徑則采用50mm。為保證夾緊狀況下夾緊臂（或擺臂）不產(chǎn)生彎曲變形，夾緊臂應(yīng)具有一定的強度。氣缸（手夾）的夾緊力需調(diào)整恰當，確保工件的夾緊部位不能產(chǎn)生顯著的壓痕或形變，夾具動作應(yīng)柔和，不產(chǎn)生顯著的異常響動。

5.定位銷

定位銷是車身部件定位的主要方式，通常定位銷與板件的孔相配合，形狀根據(jù)孔來確定。一般定位銷的直徑比工件孔減小0.2mm-0.5mm，長度通常需保證伸出工件5-10mm，且一般選取15mm、20mm、25mm三個尺寸系列，盡量選取長度不低于20mm的長銷。

6.調(diào)整墊片

墊片一般與定位塊配合使用，夾具的零件不僅在機械加工和沖壓過程中會出現(xiàn)誤差，安裝時也會出現(xiàn)誤差，而這些誤差同樣都是不能避免的，故需要在安裝的過程中通過增減墊片調(diào)整坐標誤差。

7.螺釘與基準銷

一般在夾具安裝中廣泛使用內(nèi)六角螺釘，為了安裝方便盡量選用統(tǒng)一的標準直徑?；鶞输N通常選用長度不低于20mm，直徑為8mm的圓柱銷。

（二）基板（BAES板）

通?；逵射摪迮c槽鋼焊接而成，槽鋼常選用10#、12#、14#、16#、20#、25b#等，鋼板厚度常選用20mm或25mm；對于滑臺或小夾具等則可選用30mm-40mm的鋼板焊接而成，對于總拼接及頂蓋焊裝夾具，其滑臺和支架則選用鋼板與矩形方管焊接加工而成?；逶O(shè)計尺寸需全面考慮其加工工藝性，以及運輸、吊裝等的便捷性。本套夾具基板僅需要加工頂面，其寬度為540mm，長度為1400mm，設(shè)計作業(yè)高度為800mm，BASE板高度為400mm。綜上，結(jié)合焊裝夾具主要零部件夾緊單元、基板等結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上，本文最終完成汽車側(cè)圍內(nèi)板夾具的整體結(jié)構(gòu)，其總成示意圖如圖4所示。

三、結(jié)論

本文對汽車側(cè)圍內(nèi)板的結(jié)構(gòu)特點進行了詳細分析，設(shè)計了一套完整的汽車側(cè)圍內(nèi)板焊裝夾具，并對其夾緊單元、基板、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)等主要零部件進行了詳細的設(shè)計說明，最終完成汽車側(cè)圍內(nèi)板夾具整體結(jié)構(gòu)。

（作者單位：吉林化工學(xué)院機電工程學(xué)院）

參考文獻

[1]楊握銓.汽車裝焊技術(shù)及夾具設(shè)計[M].北京理工大學(xué)出版社，1996.

[2]姚春玲，張俊華.汽車車身焊裝夾具的三維設(shè)計[J].制造也自動化，2009，31（7）：132-134.