探析汽车钣金焊接夹具设计要素

探析汽车钣金焊接夹具设计要素

苏英豪

苏英豪

广州宇龙汽车零部件有限公司

摘要：焊接夹具是汽车组织结构中经常使用的一种技术，目的是稳固焊接物质，从而提高焊接工程的精确度和质量，提高汽车的安全性。在生产焊接物件的过程中，要结合焊接物体的具体尺寸和情况选择合适的焊接夹具，保证出厂的物件与需求的完全吻合，以达到提高生产效率的目的。在完成整个焊接焊件生产的过程中，焊接占用时间相对较大，占总工时的1/3～2/3，所以，加强自动化生产设备的使用，能够有效的提高生产质量，节省时间和人工，减少返修的程序，从而节省生产的成本，提高生产的效益。本文分析了汽车钣金焊接夹具的概念，对其设计的要素进行了探究。以期通过不断的研究来完善汽车的相关组件的设计，推动汽车生产行业的发展。

关键词：汽车钣金焊接夹具；设计；要素

引言：

汽车是当前使用最广泛的一种交通工具，但是其设计和生产制作的过程非常复杂，比如其车身、前盖、内部零件和系统的机器等，每一个细节都需要精益求精才能保障汽车生产的质量。而钣金焊接夹具则是在汽车生产中使用的比较广泛的工具，其能够保障每个焊接物件的稳固性和精确性，所以对夹具的设计需要根据实际的情况，掌握生产的流程，准确的把握各种数据，确保精确度。

1.汽车钣金焊接夹具概述

汽车的外部构件和内部构件组成都比较复杂，组成零件繁多，而汽车钣金焊接夹具主要是用在对薄板件的焊接上。薄板件主要是用来制作汽车的车身，比如外板件、骨架件等。所以对这些板件的焊接要求非常高，必须保证每一个连接都具有高度的稳固性和严密性。因此需要成熟的技术经验和操作手法，才能完成焊接工程，并且保证焊接夹具的严密性。可以说，焊接技术在整个汽车的制作过程中，应用是非常广泛的，每一个零件和组件的焊接都必须保证其精确性，夹具设计上要充分考虑防呆和防漏件才能保障汽车的质量和安全。而焊接夹具的精确程度和制作工艺的程度直接影响焊接工作的质量，也影响着汽车的安全和使用寿命。

2.汽车钣金焊接夹具设计要素

1互换性

焊接夹具并不能批量生产，它是根据不同的需求设计的，可以说属于非标设备。所以焊接产品不同，需要的夹具类型和尺寸也会有差异，但是在生产制作的过程中，对于同种种类的夹具，一般保证其具有相同的结构，不同车型的相同的零部件如"A柱"，不同车型的A柱夹具设计要能够共用。通过气缸的升降进退，用程序来控制不同车型焊接来达到共用的目的。可以优化焊接布局，提高生产的效率，节约人手和设备的投入，当然前提是要保证焊接工作的精度。夹具设计要按照统一的标准进行设计，尽可能采用标准件设计，就可以维持其互换性，降低日后夹具的维护成本，提高生产的效率和经济效益。

2经济性

焊接夹具属于非标设备，一般是根据焊件实际的尺寸和结构需求来进行不同的设计和制作。而且夹具不仅要满足焊件的质量，还要以提高焊接工作效率为目的，在一定的经济范围内，不断的完善夹具的设计。一般夹具的材料和加工工艺对于制作成本和质量有着重要的影响。对夹具不同部分的结构需要选取不同的材料，在保障其质量的前提下最大程度的减小材料的成本。比如需要直接接触焊接的位置，要采取铜材质避免焊渣粘连，而其他的材料则根据不同的需求来选择。单元的设计要标准化，简化加工工艺。夹具设计要充分考虑装件和取件的便利性。尽可能缩短焊接的节拍。缩短成本开支，提高经济效益。

3定位基准

焊接夹具的设计，必须要提前做好图纸的规划，根据图纸上的数据要求来实现工程的精确性。特别是夹具的定位基准，夹持点的位置要时刻保持与图纸的一致性。特别是具有多重制作工序的夹具，在设计之前，尽可能的保障按照同一种定位基准来制作，以免过多的位置改变造成工序的错误，影响定位的准确性，增加返工的程序。除主副基准孔可以用固定销，其余定位销要采用退销设计。避免取件困难或取件时导致工件变形。

焊接夹具的自由度尤为重要，一般是要合理的对6个自由度进行适当的约束，根据实际情况来调整约束的程度。因为在进行基准定位时，需要根据后续的安装情况来对位置进行适当的调整，如果一开始就对位置固定，则在后期的维护和调试阶段造成了较多的麻烦，严重影响工程的进程。一般情况下，如果焊件基准用的是圆形的空槽，须采用菱形的插销进行定位，还要保证整个平面的平衡和对称，以图形设计为标准，对焊件夹具进行定位。夹具的定位销与工件直接接触，长期取放容易导致磨损，所以要采用耐磨的材料制作，硬度在HRC50以上，避免因为定位销磨损影响精度，还有基准的精确度都需要保持较高的要求，根据实际的焊件结构来对夹具进行定位，尽量减小尺寸的误差，提高成品的精确度，提高产品的合格率。

4焊接变形

由于焊接材料的限制和特性，在焊接过程中，受热严重后会产生膨胀的现象，但是一旦冷却下来，又会因为热量的释放而出现冷缩的现象，这就有可能导致焊件出现不同程度的变形。所以焊接夹具的制作和设计要充分的考虑这些细节原因，从各种方面来减小对焊件的影响。比如在材料、制作工艺等因素上，需要对焊接变形的这种现象充分考虑，特别是一些矩形状或者比较薄的零件，其变形的几率和程度是比较大的。比如可以针对这些焊件的特性和易变形的位置，增加一些固定的装置，在容易变形部位增加夹持点采用强力气缸压紧等，以此来控制其变形的程度，将损失降到最低。夹具的进枪空间设计上不能小于5mm，便于焊枪调整姿态，始终保证与焊接面垂直。避免焊接磕碰到夹具导致分流虚焊。一般需要采用特定形状和不同厚度的铜片或者铝片进行调节，调节量不小于3mm，要求能够实现X、Y、Z三个方向可调节。便于对变形量的调节和保证零件精度。

5焊缝质量

焊缝的质量直接关系到汽车焊件的安全使用度，一般影响焊缝质量的因素有很多，包括人员因素、技术工艺、环境变化等，在实际检测中，需要对焊缝的位置、长度以及熔深等方面进行确认，从而来判定焊接质量的好坏。所以，要保障焊缝的质量，就要完善焊接技术，严格控制生产中的各种变量因素，特别是对于材料和环境的选择，必须严格按照图纸的设计和规范来进行，还要对操作人员的技术和专业能力进行严格的审查，固化焊接参数，定期做熔深测试以保证焊接工作的准确度。在夹具设计时要做好仿真，确保进枪的角度和空间，夹具可采用翻转设计。确保所有焊缝都能高质量焊出。同时在具体的工作中，要把各种影响因素考虑在其中，不断的进行调节和实践，将焊接质量提升到最佳状态，以保证产品的合格率。

3.结论

综上所述，焊接夹具的设计对于汽车的质量和焊件的合格率具有重要的意义，而且影响焊接质量的因素众多，需要相关技术人员根据实际的要求和数据，采用严格的技术和工艺进行设计和制作。比如在对互换性、自由度、精准性、经济性等方面要充分的考虑，还要注意焊接过程中的变形现象进行合理的设计和调整，不断的提高焊接夹具的质量，保障焊件的质量，提高产品的综合合格率。

参考文献

[1]基于案例的汽车焊接夹具设计探究[J].米国强.内燃机与配件.2019(02)

[2]汽车焊接夹具调试流程[J].朱晓欢,张磊,李明.信息记录材料.2018(08)

[3]汽车焊接夹具的设计研究分析[J].刘瑞娟.科技创新与应用.2016(35)

[4]汽车焊接夹具的结构设计分析[J].田启鹏,洪建新.科技经济导刊.2016(03)

[5]汽车焊接夹具设计的研究与进展[J].禹化宝,张俊华.焊接技术.2013(12)