劉春光

摘 要：本文對(duì)汽車車身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上闡述了汽車車身焊裝夾具的設(shè)計(jì)原則以及開(kāi)發(fā)要點(diǎn)，然后對(duì)車身夾具開(kāi)發(fā)評(píng)審要點(diǎn)進(jìn)行了解讀。

關(guān)鍵詞：汽車；車身夾具；開(kāi)發(fā)要點(diǎn)

隨著我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)于汽車的要求也在不斷的提升，在追求汽車性能的同時(shí)對(duì)其外在的美觀程度也有很高的期望。這就需要對(duì)車身的尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的控制，車身尺寸的不合格，直接導(dǎo)致該汽車的一些功能部件無(wú)法正常安裝，并且會(huì)對(duì)該汽車外形的美觀程度造成影響，這也就要求汽車企業(yè)在生產(chǎn)的過(guò)程中，對(duì)車身的零件尺寸進(jìn)行合理的控制，也就對(duì)汽車車身的夾具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提出了更高的要求。

1 汽車車身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

現(xiàn)階段汽車車身所用的鋼板多是薄板件，而在焊接夾具的設(shè)計(jì)角度來(lái)進(jìn)行分析，汽車車身結(jié)構(gòu)有著下述幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜

汽車的車身多是運(yùn)用薄板沖壓件焊接制成的一個(gè)空間殼體，為了確保滿足汽車殼體自身的剛度、美觀程度及空氣動(dòng)力學(xué)要求，需要汽車的零件表面設(shè)計(jì)為三維空間曲面，這也就導(dǎo)致了汽車車身零件具有著結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的特點(diǎn)。

（2）剛性低，容易發(fā)生變形

成型之后的薄板沖壓件雖然有一定的剛度，但與傳統(tǒng)機(jī)加件相比，多數(shù)沖壓件容易出現(xiàn)變形等狀況，只有在將其焊接成一個(gè)完整的車身殼體之后，才能夠具備較強(qiáng)的耐沖擊性。

（3）利用空間三維坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行尺寸的標(biāo)注

在進(jìn)行車身的沖壓焊接過(guò)程中，需要借助于空間三維坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行汽車尺寸的標(biāo)定。在這一過(guò)程中，為了能夠表示覆蓋件在汽車上的位置以及相關(guān)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)，就需要每隔200mm或者400mm就進(jìn)行坐標(biāo)網(wǎng)線的劃分。

2 汽車車身夾具的開(kāi)發(fā)要點(diǎn)

（1）進(jìn)行合理的制造工藝拆解

將兩種或者兩種以上的沖壓件進(jìn)行焊接之后所得到的部件即是總成件。那么在車身形成的過(guò)程中就需要對(duì)各部位總成零件進(jìn)行合理的工藝拆解，并在此基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行總成焊接夾具的開(kāi)發(fā)，這樣才能保證對(duì)汽車車身尺寸的有效控制，并可進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率。

（2）對(duì)裝焊夾具的自動(dòng)化程度進(jìn)行確定

在進(jìn)行汽車車身零件焊接生產(chǎn)過(guò)程中，其夾具工作時(shí)間通常取決于該夾具的自動(dòng)化程度，但是自動(dòng)化程度的提升又會(huì)提高夾具的制造成本，這也就要求在夾具開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要對(duì)制作成本以及經(jīng)濟(jì)效益這兩方面矛盾進(jìn)行平衡。

（3）夾具與車身的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)保持一致

在夾具上所有部件的位置必須根據(jù)零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行確定，通常首先確定作業(yè)的高度，即零件在夾具固定位置的高度，這直接決定于夾具底板和支座的高度。然后再著手裝焊夾具整體的設(shè)計(jì)，根據(jù)基準(zhǔn)位置和焊點(diǎn)位置對(duì)夾具單元進(jìn)行合理布置，并對(duì)各部位支撐與夾緊結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，審核確定后進(jìn)行各個(gè)單元設(shè)計(jì)草圖的繪制。

（4）進(jìn)行夾緊機(jī)構(gòu)的正確設(shè)計(jì)

沖壓件在夾具上正確定位之后，為了確保在車身焊接的過(guò)程中，減少在焊接操作時(shí)發(fā)生的變形以及克服工件自身所有的彈性形變，就需要運(yùn)用一定夾緊機(jī)構(gòu)使得該工件與定位面、支撐面以及工件之間緊密貼合。具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于1.0～2.5mm這一范圍中的沖壓件，應(yīng)當(dāng)將夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力控制在2500～3000N這一范圍之內(nèi)。為了盡可能減少裝卸工件的輔助時(shí)間，需要該夾緊裝置采用高效快速類型元件以及多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行工作。

3 車身夾具開(kāi)發(fā)評(píng)審要點(diǎn)

（1）工藝拆分要合理

在進(jìn)行車輛設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，每個(gè)車型都有一定的市場(chǎng)預(yù)期，并需要在此基礎(chǔ)上來(lái)制定生產(chǎn)綱領(lǐng)，而在該企業(yè)中所有的工位節(jié)拍也都需要充分滿足于該生產(chǎn)綱領(lǐng)。因此在夾具開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要根據(jù)該企業(yè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度來(lái)進(jìn)行工藝拆分，并且盡可能達(dá)到節(jié)拍平衡這一目的。如果每一個(gè)分零件都能夠充分滿足生產(chǎn)線的需求，就需要將其拆分為若干個(gè)工序來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，但是在進(jìn)行工藝拆分過(guò)程之中除了確保其工序節(jié)拍的平衡之外，還需要考慮到其對(duì)于零件關(guān)鍵尺寸的控制是否有利。如圖1所示：

對(duì)工藝拆分方案進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，其具體改進(jìn)方式如下：OP10焊接1左前側(cè)圍內(nèi)板支架、2左側(cè)圍中間內(nèi)板支架、3左中柱內(nèi)板加強(qiáng)件組件、4左前上部加強(qiáng)支架；OP20焊接5左前輔助控制支架組件、6左后輔助控制支架組件。OP10將主體結(jié)構(gòu)焊好，OP20焊接安裝關(guān)鍵零件。這樣的拆分方案保證了上下序基準(zhǔn)都與零件的主基準(zhǔn)保持一致，減少了基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換造成的尺寸偏差。

（2）需要確保夾具基準(zhǔn)的穩(wěn)定性

進(jìn)行夾具工具開(kāi)發(fā)好壞的評(píng)審時(shí)，首先需要觀看其基準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)選擇是否合理。而在實(shí)際的汽車生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)候雖然是按照設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行基準(zhǔn)的選擇，但實(shí)際應(yīng)用效果卻不理想，其原因可能是因?yàn)樵搳A具的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，并缺乏穩(wěn)定性。

對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，需要將主體零件翻轉(zhuǎn)90°后放置，并將原本的伸縮式定位銷改為固定性定位，這樣就可以使得改進(jìn)后的總成零件尺寸狀態(tài)得到較大程度的提升。

（3）適當(dāng)采取過(guò)定位

定位過(guò)程中多采用六點(diǎn)原則，也就是對(duì)空間的六個(gè)自由度進(jìn)行限制，即坐標(biāo)系X、Y、Z的三個(gè)移動(dòng)和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)行零件定位主要是為了確保各部件在總成零件中的相對(duì)位置穩(wěn)定。

如圖2所示某車型的尾端板總成夾具，原夾具設(shè)計(jì)小支架以定位銷定X、Y方向，Z向靠夾緊翻邊面。小支架與大件焊接處以自由狀態(tài)，以大件作為基準(zhǔn)。這種設(shè)計(jì)方案理論上講，自由度是全部限制住的。由于小支架與大件焊接時(shí)是自由狀態(tài)，雖有定位銷定位，焊接后還是跟著匹配狀態(tài)走，后保安裝孔位置度始終不穩(wěn)定。

夾具改進(jìn)方案：在零件邊緣增加可調(diào)整的限位塊，用來(lái)約束小支架Y方向，來(lái)避免在焊接過(guò)程之中因?yàn)閱渭ヅ錉顟B(tài)不好而造成的零件尺寸波動(dòng)，并保證整車安裝狀態(tài)穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽車車身作為汽車中的重要組成部分，其制造質(zhì)量往往能夠直接決定該汽車的整體使用質(zhì)量。這也就要求在進(jìn)行汽車車身焊接過(guò)程中，正確理解焊接夾具的開(kāi)發(fā)要點(diǎn)，并進(jìn)一步提高夾具設(shè)計(jì)水平，規(guī)范焊接夾具開(kāi)發(fā)過(guò)程的審核，這也是汽車制造企業(yè)能夠進(jìn)一步提升自身核心競(jìng)爭(zhēng)能力的一個(gè)主要手段。

參考文獻(xiàn)

[1] 李國(guó)林； 姜春曉等.汽車車身焊裝夾具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及設(shè)計(jì)規(guī)則提取的研究[J].焊接技術(shù)，2014（6）