汽车侧围内板的焊装夹具设计

谭丽辉

摘要：汽车车身是由数百块薄壁冲压板件通过机械连接、铆接、焊接等加工方法而构成的一个具有复杂型面的完整壳体。焊接是其中最典型的加工方法，对车身质量、经济性及生产率有着直接影响。而各工件夹紧质量和定位好坏又密切影响着焊接质量，夹具对此项任务的完成起着至关重要的作用。本文对构成汽车车身的侧围内板焊装夹具进行合理设计并建模。

关键词：汽车；侧围内板；焊装夹具

一、汽车侧围内板结构分析

如图1所示为汽车侧围内板数模，材料为St14，厚度为1mm，板料同时存在拉延成形和一定程度的胀形变形，零件形状复杂，局部成形较多，是典型的汽车覆盖件。经分析，该侧围内板在结构上有如下特点：①车门四周侧板较厚；②为了安装车门附件，在侧围内板总成上冲压了各种不同形状的安装孔、凸台等；③为了满足车门附件安装时的位置要求，侧围内板应具有足够的刚度和强度。

一套典型的汽车侧围内板焊装夹具主要由若干夹紧单元（POST）、基板（BASE）、旋转机构等构成。本文对其夹紧单元的主要零部件、基板等进行设计，最终完成汽车侧围内板夹具整体结构。

二、汽车侧围内板焊装夹具设计

（一）夹紧单元（POST）

一个完整的夹紧单元常常包括L型板、支撑板、压头、夹紧块、调整垫片、铰链销、定位销、定位销调整块、限位块、连接块、气缸等部件[1，2]。

1.L板及H腿

L板是固定在H腿或基板上，用以连接夹紧臂、定位块和支板等的专用支座，其高度在100mm—500mm之间。因本次制作的是电控夹具所以应采用如图2所示的 L板。安装时需选用高强度螺栓与台板相连接，同时配定位销定位，和夹具组件的连接亦需采用同样的方法处理。

2.連接板

连接板又名立板，大部分均为非标准件，其自身并不直接参与定位工件，板的材料通常选用Q235A，厚度分为16mm与19mm两种规格，其结构如图3所示。

3.定位块及压块

定位块毛坯现已标准化，常用的高度有50mm、70mm和90mm三种规格（可依据不同的车身零件进行调整），宽度有16mm、19mm两准规格。材料常选用45#钢，使用数控加工。

4.夹紧臂

夹紧臂在普通夹紧单元中的夹紧力需大于300N，当为双级夹紧臂时，第一级气缸直径通常设为63mm，而第二级汽缸直径则设置为50mm；另外，当夹紧单元采用双夹紧臂并分为支板和夹紧臂时，支板一侧汽缸直径采用63mm，而夹紧臂一侧气缸直径则采用50mm。为保证夹紧状况下夹紧臂（或摆臂）不产生弯曲变形，夹紧臂应具有一定的强度。气缸（手夹）的夹紧力需调整恰当，确保工件的夹紧部位不能产生显著的压痕或形变，夹具动作应柔和，不产生显著的异常响动。

5.定位销

定位销是车身部件定位的主要方式，通常定位销与板件的孔相配合，形状根据孔来确定。一般定位销的直径比工件孔减小0.2mm-0.5mm，长度通常需保证伸出工件5-10mm，且一般选取15mm、20mm、25mm三个尺寸系列，尽量选取长度不低于20mm的长销。

6.调整垫片

垫片一般与定位块配合使用，夹具的零件不仅在机械加工和冲压过程中会出现误差，安装时也会出现误差，而这些误差同样都是不能避免的，故需要在安装的过程中通过增减垫片调整坐标误差。

7.螺钉与基准销

一般在夹具安装中广泛使用内六角螺钉，为了安装方便尽量选用统一的标准直径。基准销通常选用长度不低于20mm，直径为8mm的圆柱销。

（二）基板（BAES板）

通常基板由钢板与槽钢焊接而成，槽钢常选用10#、12#、14#、16#、20#、25b#等，钢板厚度常选用20mm或25mm；对于滑台或小夹具等则可选用30mm-40mm的钢板焊接而成，对于总拼接及顶盖焊装夹具，其滑台和支架则选用钢板与矩形方管焊接加工而成。基板设计尺寸需全面考虑其加工工艺性，以及运输、吊装等的便捷性。本套夹具基板仅需要加工顶面，其宽度为540mm，长度为1400mm，设计作业高度为800mm，BASE板高度为400mm。综上，结合焊装夹具主要零部件夹紧单元、基板等结构设计基础上，本文最终完成汽车侧围内板夹具的整体结构，其总成示意图如图4所示。

三、结论

本文对汽车侧围内板的结构特点进行了详细分析，设计了一套完整的汽车侧围内板焊装夹具，并对其夹紧单元、基板、旋转机构等主要零部件进行了详细的设计说明，最终完成汽车侧围内板夹具整体结构。

（作者单位：吉林化工学院机电工程学院）

参考文献

[1]杨握铨.汽车装焊技术及夹具设计[M].北京理工大学出版社，1996.

[2]姚春玲，张俊华.汽车车身焊装夹具的三维设计[J].制造也自动化，2009，31（7）：132-134.