浅谈汽车车身焊装夹具的管理方法

摘 要：汽车焊装夹具是保证车身焊装精度的重要因素，焊装夹具精度输出与焊装夹具的日常管理密不可分。本文从焊装夹具的日常维护、持续提升稳定性以及精度控制来探讨如何如何提升焊装夹具的使用稳定性与精准度，

最终保证汽车车身尺寸的精度，提升整车的外观质量和性能。关键词：焊装夹具；日常维护；稳定性提升；精度控制

1 前言

当前国内汽车行业快速发展，各大汽车厂商百花齐放，一片欣欣向荣的大好前景。然而作为汽车制造业中的一员，在对比众多汽车质量过程中发现，少部分品牌的汽车外观与内饰质量仍有较大提升空间，特别是尺寸配合方面不能满足汽车消费者的感官质量要求。要对这方面尺寸配合精度进行有效提升，必须在车身安装、焊接的过程中严格控制，也就是汽车制造四大工艺中最基本也最重要的焊装过程。车身焊装夹具就是其中的一大利器，只有保证了焊装夹具的稳定性与精准度，才能生产出准确的车身尺寸，从而提升汽车的内外饰配合尺寸质量，提升汽车市场竞争力。

汽车焊装夹具尺寸误差产生的原因有很多，本文从焊装夹具的日常维护和稳定性提升，到焊装夹具的精度控制，来探讨如何保证焊装夹具的使用稳定性与精准度。

2 焊装夹具的日常维护

在汽车生产过程中，焊装夹具定位销的位置精准度对整车装配尺寸起到十分重要的作用。在以往的车身焊接过程中，由于定位销的定位失效造成车身尺寸偏差的问题偶有出现，轻微的影响总装零件安装，严重的只能整车报废，造成较大成本损失。所以，要避免定位销定位失效问题的再次发生，日常的工装管理尤为重要。

在车身焊接过程中，造成定位销定位失效问题的原因主要是定位销松动与磨损。下面将着重探讨在日常焊装夹具维护过程中如何预防和避免上述失效问题的出现。

2.1 松动原因分析与控制措施

目前车身钣金焊接夹具定位销常用的紧固方法是螺母紧固。从焊装夹具的日常管理中发现，造成定位销紧固螺母失效的原因有：定位销紧固螺母的扭矩未按标准施行，若扭矩过小则容易松动，若过大则会损坏螺纹；在定位销安装紧固螺母时没有按规定配合弹簧垫片。通过以上原因分析，加上日常工作中的经验总结，在定位销紧固螺母时关注好扭矩要求和弹簧垫片的使用，可以有效预防定位销松动失效的问题。

2.2 定位销磨损量的现场控制

定位销的磨损程度对于车身精度的控制起到至关重要的作用，我们要根据车身不同孔位的定位销分别制定针对性的精度控制要求，做好定位销的日常维护与更换工作，。

在工作中，我们要根据关键拼台与非关键拼台的尺寸要求对焊装夹具的定位销进行区分管理，一般情况下关键拼台中大梁定位销、大模块分总成的主定位销磨损控制量为 0.3mm，其他非关键拼台的定位销对尺寸影响较小，其定位销磨损控制量为 0.5mm。

定位销在日常使用过程中，出现磨损是正常情况，我们要善于总结经验，统计分析不同定位销的使用周期，在其磨损失效前及时进行更换，并做好定位销更换验证记录。

3 焊接夹具的稳定性提升

焊装夹具完成设计交付给生产车间后，部分工装夹具经过较长一段时间的生产后出现了老化现象，表现为焊装夹具局部稳定性下降。在日常维护中检查定位销、定位面均无松动磨损、尺寸精度可靠的情况下，仍然表现不稳定，导致白车身的尺寸精度。经过对现场焊装夹具的细致排查、分析，总结出以下几个影响工装稳定性的因素，并通过现场改善验证相应解决措施，有效缓解工装老化问题，使焊装夹具的使用寿命得以延长。

3.1 焊装夹具转轴机构磨损老化

焊装夹具的转轴机构一般由轴销与衬套组成，轴销起到连接夹具部件和提供旋转支点的作用，采用硬度较高、耐磨的材料加工而成；衬套则保证转轴机构的动作顺利进行，且具有耐磨、润滑作用，常见的右石墨铜衬套、油槽衬套等。现场的工况复杂，转轴动作频繁，每天成千上万次旋转，伴随不均匀的径向受力、震动、偶发性的撞击等，磨损在所难免。转轴磨损后最大的影响就是焊装夹具会产生晃动，若该夹具有定位销等重要定位元件，该定位销的定位精度则会由于杠杆原理放大若干倍，严重影响零件的定位精度。

转轴机构磨损老化的问题，通过对轴销与衬套进行定期点检、更换，可以得到较好改善，验证较长一段时间后，焊装夹具仍然保持良好精度。

3.2 焊装夹具限位块磨损老化

焊装夹具限位块分别由“凹”、“凸”两个组件组成，两个组件的加工、配合精度高，所以限位块一般用于尺寸定位要求较高的部位，如定位销、定位面，限位块配合转轴机构，可以得到一套动作连贯、尺寸精度较高的焊装夹具，有效提升零件焊接的尺寸质量。与转轴机构老化类似，限位块的磨损老化同样会导致焊装夹具产生晃动，应相应地采购对应型号的限位块，定期点检、更换，保证焊装夹具关键部位的精准度。

3.3 焊装夹具导向气缸磨损

焊装夹具导向气缸顾名思义就是带有导向功能的气缸。普通气缸的作用是通过压缩气体产生动能，带动焊装夹具完成开关夹等动作，而导向气缸则在此基础上增加了导向功能，在内部增加了导向滑轨，即通过压缩气体产生动能，带动焊装夹具完成开关夹等“精准”动作。导向气缸在实际运用中非常广泛，最显著的效果就是可以安装在空间狭小的部位，同时完成夹具动作和精准定位。常见的机构有伸缩定位销机构，定位销安装在导向气缸上，其伸缩动作及其精准导向功能刚好达到功能。

带导向气缸的的伸缩定位销机构，好用、节约空间，但是长时间使用后，仍然发现定位销晃动的现象。究其原因，还是导向气缸内部的导向滑轨出现磨损、老化问题。根据上面的经验，很容易想到整体更换导向气缸的思路，可根据实际情况，导向气缸的价格昂贵，如果不能有效提升导向滑轨易磨损的问题，后期维护成本会非常高。

经过现场员工发挥头脑风暴，得出了以下解决方案：保留导向气缸，增加高精度、耐磨的直线导轨。新增加的直线滑轨成本不及导向气缸的 1/3，而使用寿命则是导向气缸的 10倍之多。经过现场使用验证，所有新增直线滑轨的导向气缸，不但伸缩定位销尺寸精度高、动作顺畅， 3年过去了仍保持较好的稳定性。从根本上保证了焊装零件的尺寸精度，该现场改善也推广运用到了新焊装夹具的设计上，为后续夹具设计留下了宝贵经验。

4 焊接夹具的精准度控制

焊装夹具定位元件的精度直接影响零件安装、焊接的精度，所以，我们需要重点关注定位元件的精准度，在年度焊装夹具 CMM测量计划中体现不同等级定位元件的重要性，以保证定位面与定位销的精度。

4.1 定位面形状精度检测

在车身零件焊接过程中，定位面因与零件接触、甚至发生磕碰，会产生一定量的磨损，如果磨损量超出公差范围则很有可能导致定位面失效，影响车身尺寸精度。在某种车型的不同等级车身焊装夹具中，若干个关键拼台的焊装夹具对整车大范围尺寸影响巨大，根据年度 CMM测量计划每月对定位面测量一次；对其他非关键拼台的焊装夹具则按需或按每季度对定位面测量一次，严格监控定位面的磨损量在可接受范围内。检测方法是使用便携式三坐标测量仪对定位面进行测量，然后用实际测量数值与定位面名义值比对，得出定位面磨损量。若磨损量在定位面尺寸控制的公差范围内，则定位面能继续使用，否则需要增加调整垫片进行校准。

4.2 定位销位置精度检测

在车身零件焊接过程中，定位销受到的摩擦与冲击最大，在恶劣的工况下定位销会发生位置偏移，影响其位置精度。汽车焊装夹具定位销的位置精度要求很高，定位销的位置精度变化用肉眼和普通测量工具难以检测，必须借助三坐标测量仪检测，同时还需建立夹具定位元件位置精度管理数据库，对比前期数据表现，统计每次测量结果的合格率，同时结合工序能力分析方法，如统计过程分析（ SPC），根据分析报告对失效的定位销进行校准。

5 结束语

通过以上论述，焊装夹具对白车身尺寸的重要性不言而喻。在实际工作中，焊装夹具的有效管理对提升白车身 CMM合格率与稳定性、提高总装零件装配效率、降低车身尺寸偏差造成的成本损失与无用返工成果显著。因此，焊装夹具的管理也得到了汽车制造过程中各方面的支持与指导，对焊装夹具后续的日常维护、不断提升稳定性与精准度营造了一个良好的氛围，促进了过程控制与结果输出的“双赢”，为企业快速发展打下坚实基础。

参考文献：

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[2]王政 .焊接工装夹具及变位机械——性能、设计、选用 [M].北京：机械工业出版社， 2001.

[3]赵静，张俊华，李春值，邓早春 .汽车车身焊接生产线和焊装夹具简介 [J].现代制造技术与装备，2007（1）.

[4]李辉 .汽车车身焊装夹具设计探究 .城市建设理论研究，2015.

作者简介

李宏伟： （1987.06—），男，广西容县人，本科，助理工程师，现于上汽通用五菱汽车股份有限公司，主要从事汽车焊装夹具的日常维护、稳定性提升三坐标测量等方面工作。