基于案例的汽车焊接夹具设计探究

陈绍东

摘要：汽车车身焊装夹具的设计属于汽车车身前期设计中的重要环节，汽车车身焊装夹具设计的质量水平与本身加工工艺的精度直接决定了车身加工质量与生产工期的长短。因此，本文总结汽车车身焊装夹具的设计注意事项和基本要求，对汽车车身焊装夹具的设计方法进行研究，并对汽车夹具设计当中常涉及到的问题进行总结，从定位销设计、相似部件设计等方面结合实例分析了汽车焊接夹具的设计方法，以期对汽车夹具设计过程进行和优化有一定的指导作用。

关键词：汽车;焊装夹具;设计

引言

现代汽车制造业的迅速发展、产品更新换代日趋频繁，小批量多品种生产的比重将有继续增长的趋势，个性化、定制化设计已成为趋势。然而，对于不同汽车的制造过程中的车身焊接，需要保证一定的夹紧力及定位精度，现有的焊接夹具多采用专用夹具，需要根据不同车型设计后结果定制设计，这一过程延长了汽车设计制造周期，并且由于专用夹具的唯一性，不能适应其他车型，降低了材料的利用率，造成了资源浪费。

1汽车焊装夹具的基本设计要求

（1）对于汽车车身焊装夹具设计当中的冲压零件。需要根据车身的各部位进行合理的设计。在进行孔洞设计时，孔洞本身的形状与宽度需要满足技术要求才能够进行钻孔，保证孔洞的设计精准度。

（2）需要汽车车身焊装夹具能实现快速的定位。被焊接位置便于焊工操作，在松开夹紧结构之后，焊件还能够从夹具上十分安全的拆卸。

（3）在进行夹具的设计时需要注意夹具上部分元件的导电，在进行设计时，针对元件本身的导电进行处理，进行元件绝缘设计，例如喷绝缘漆等，提高车身的本身的绝缘性，利用绝缘漆本身的绝缘性能，将元件之间隔离，避免出现静电，导致电路并线，保证装焊的质量。

（4）由于汽车车身的结构设计较为复杂。需要在进行设计时，充分考虑定位元件的加工工艺方便以及部件型号的统一，这样能够便于在之后的使用过程当中如果出现损坏，能够便于更换元件。

（5）车身的装焊夹具本身比较复杂。车身本身重量较大，仅仅依靠人力来进行车身的调整需要耗费较长的时间，因此，在制造时常需设计样架来实现车身的调整。

2汽车车身焊接夹具设计需要考虑因素

（1）设计过程。需要采用合理的焊接夹具设计工具进行设计，例如机械焊接装置的高度是否能够满足，在设计时需要重点考虑人工操作是否方便，且设计用具之间实现各个元件之间能够相互关联，能够保证汽车车身焊装夹具总体装配的可持续性，保证对设计当中的每个部分都能够实现精准控制。

（2）需要按照实际的车身进行设计。可以对车身焊合件进行分解、研究，针对不同的车身来进行设计，将夹具种类进行分类设计，保证夹具充分利用。

（3）需要考虑汽车车身的年产量来进行夹具设计，确定是否人工制造或选用自动化，在需求量较大的情况下选用自动化生产，在需求量较小时，考虑成本的原因，可以选用人工。

（4）汽车车身与夹具的设计需要相结合。焊装夹具的实际设计需要结合汽车车身来进行，焊装部件上的设计位置需要按照车身上的元件来作为标准进行设计，保证最终生产出焊接夹具能够满足实际的焊接应用，避免出现脱离实际汽车车身设计，导致出现最终夹具不能够使用或导致在使用过程中出现安全隐患。

（5）焊接夹具需要考虑制造材料问题。在进行焊接夹具的设计时，需要选取制造材料进行装配，大多数的制造企业本身以盈利为主，因此，需要考虑成本，在进行设计时，尽可能的选择性价比较高的材料进行设计，在满足实际汽车车身焊接使用的同时，降低成本。

（6）合理的设计夹紧结构。确定元件在夹具上准确位置之后，在进行焊接时的同时，需要保证各个元件能够实现装配位置的精准控制，同时还需要尽可能的减少元件的回弹变形，因此，需要合理的设计夹紧结构，保证元件之间连接紧凑，避免出现空隙较大的情况出现。

3汽车车身的焊装夹具实际设计方法

旧式的焊装夹具设计大多时候选择手工进行设计，伴随着现代化的制造業不断发展，焊接夹具的设计逐渐选用新型的制造工艺不断的专业化，流水线。传统的手工设计技术已经不能满足现代的要求。目前我国主要应用以下几个设计方法来进行焊接夹具设计：

3.1利用计算机来辅助，完成制图夹具设计

伴随着中国互联网技术的不断发展，计算机逐渐进入制造业，通过计算机辅助来进行夹具设计目前成为我国最常用的一种设计方法，利用计算机的便捷性与强大的运算能力能够完成车身焊接夹具设计当中庞大的数据计算，传统的夹具设计需要设计人员自己完成数据运算，但是由于车身一般庞大，各种内部元件数据测量数据量庞大，仅仅依靠设计人员进行计算，耗费时间较长，且部分的图纸只能依靠人工手绘，耗费周期长，选择计算机进行辅助设计，利用计算机当中的数据成像功能，将车身的数据进行存储，利用软件实现前期的图纸演算，保证图纸的精准度，能够明显的缩短设计周期。

3.2利用柔性的焊装夹具进行实际设计

在进行焊接夹具的设计时，可以进行柔性化设计，能够较好的保证后期夹具在调整过程中简便快捷，其本身的优点包括以下几个方面：（1）组成夹具所需要的元件相对较少，安装便捷，能够实现一次性的安装，缩短装配周期;（2）车身内部元件的尺寸如果需要调整，传统夹具在车身尺寸出现变化后，就只能重新装配元件，但柔性焊接夹具，在车身尺寸出现改变后，仍能够使用，能够适应车身变化;（3）设计制造的柔性夹具强度较高，具有较强的稳定性。

4基于案例的汽车焊接夹具设计策略

4.1定位设计

由于传统夹具虽然基本可以达到车架焊接要求，但结构复杂，定位程序烦琐，效率低下，且精度难以保证。因此，本次设计的夹具应该从减小定位难度，提高定位速度及精度入手。为此，本作品可将坐标系与夹具相配合，将固定与测量融为一体，一步到位，在提高定位速度的同时，提高定位精度。另外，为了解决运用现有夹具定位钢管车架弯管及斜面管困难的问题，可通过设计一种可调节角度的夹具，简化弯管及斜面管的定位，尤其是其空间角度的确定。为了解决以上问题，查询了许多焊接夹具设计的资料，最终选择以V形块作为定位器，并通过三维建模软件设计了一套以焊接平台为基础，以空间框架为升降移动平台，以V形块为定位器，以螺纹连接为紧固方式的夹具。另外在空间框架及相关连杆上标上刻度，实现坐标系的建立。并通过仿真分析，对模型结构不断优化，完成了夹具的设计。

4.2相似部件设计

焊接夹具设计中，具有非标准设计的基本特点。对于一起装夹任务而言，不同夹具之间有相似之处。设计一套夹具后，如果需要设计第二套组件，第一套组件与第二套组件件的相似度可以达到70%。因此，为了提高设计效率，我们可以直接将第一组夹具元件复制到第二组元件目录中，重新设置装配搜索目录，重新编辑零件名称，只需更改装配的特征码字段，如030-827-04-12-yaotou能够转变为030-828-04-12-yaotou，就能知道两种零件是相似零件。

5结束语

伴随着人们对于汽车的要求不断的提升，汽车车身的焊接夹具在汽车车身的装配当中起到作用也越来越重要，本文就汽车车身焊装夹具的具体作用进行了阐述，对车身焊装夹具设计要求进行了具体分析，并对设计当中存在的问题进行了阐述说明，结合相关的汽车焊接夹具案例，对汽车焊接夹具设计展开了探究，并且提出了相关的措施。

参考文献

[1] 詹丽.基于案例汽车焊装夹具智能设计系统的研究与开发[J].商品与质量， 2016（30）

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

[3] 李国林 姜春晓 张俊华.汽车车身焊装夹具的结构优化及设计规则提取的研 究[J].焊接技术，2014（06）

[4] 刘占户.基于事例的汽车夹具设计关键技术研究[J].工业b，2017（01）

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