汽车车身焊装夹具设计
摘要：通过对汽车车身焊接夹具设计的一般规律进行探讨，提出了在焊接夹具设计中所应该遵循的基础条件。在现生产中，焊接夹具的设计充满了丰富的特殊性，因此，具体问题须具体对待。关键词：焊接夹具设计经验性综合技术
汽车车身焊接夹具的设计是一门经验性很强的综合性技术，在设计时首先要确定生产纲领，熟悉产品结构，了解变形特点，把握制件及装配精度，通晓工艺要求。只有做到这些，才能对焊接夹具进行全方位的设计。
一、生产纲领
生产纲领决定焊接夹具的自动化水平及焊接工位的配置，是通过生产节拍体现的。生产节拍由夹具动作时间、装配时间、焊接时间、搬运时间等组成。夹具动作时间主要取决于夹具的自动化程度；装配时间主要取决于冲压件精度、工序件精度、操作者的熟练程序；焊接时间主要取决于焊接工艺水平、焊接设备的自动化程度、焊钳选型的合理化程度等；搬运时间主要取决于搬运的自动化程度、物流的合理化程度等。只要把握住以上几点，就能合理地解决焊接夹具的自动化水平及制造成本这对矛盾。
二、汽车车身的结构特点
汽车车身一般由外覆盖件、内覆盖件和骨架件组成，覆盖件的钢板厚度一般为0.8-1.2mm，骨架件的钢板厚度多为1.2-2.5mm，也就是说它们大都为薄板件。对焊接夹具设计来说，有以下特点：
1、结构形状复杂，构图困难
汽车车身都是由薄板冲压件装焊而成的空间壳体，为了造型美观和壳体具有一定的刚性，组成本身的零件通常是经过拉延成型的空间曲面体，结构形状较为复杂。
2、刚性差、易变形
经过成型的薄板冲压件有一定的刚性，但和机械加工件相比，刚性要差得多，而且单个的大型冲压件容易变形，只有焊接成车身壳体后，才具有较强的刚性。
3、以空间三维坐标标注尺寸
汽车车身产品图以空间三维坐标来标注尺寸。为了表示覆盖件在汽车上的位置和便于标注尺寸，汽车车身一般每隔200mm或400mm划一坐标网线。三个坐标的基准是：前后方向(Y向)———以汽车前轮中心为0，往前为负值，往后为正值；上下方向(Z向)———以纵梁上平面为0，往上为正值，往下为负值；左右方向(X向)———以汽车对称中心为0，左右为正负。
三、装配精度
装配精度包括两方面内容：外观精度与骨架精度，外观精度指车门装配后的间隙面差，骨架精度指三维坐标值。货车车向的装配精度一般控制在2mm内，轿车控制在1mm内。焊接夹具的设计既要保证工序件之间的焊装要求，又要保证总体的焊接精度，通过调整工序件之间的匹配状态来满足整体的装配要求。
四、6点定则在车身焊装夹具上的应用
6点定则指限制'个方向运动的自由度，在设计车身焊装夹具时，常有两种误解，一是认为6点定位则对薄板焊装夹具不适用；二是看到薄板焊装夹具上有超定位现象，产生这种误解的原因是把限制6个方向运动的自由度理解为限制6个方向的自由度，焊接夹具设计的宗旨是限制6个方向运动的自由度，这种限制不仅依靠夹具的定位夹紧装置，而且依靠制件之间的相互制约关系。只有正确认识了薄板冲压件焊装生产的特点，同时又正确理解了6点定则，才能正确应用这个原则。
从定位原则看，支承对薄板来说是必不可少的，可消除由于工件受夹紧力作用而引起的变形。超定位使接触点不稳定，产生装配位置上的干涉，但在调整夹具时只要认真修磨支承面，其超定位引起的不良后果是可以控制在允许范围内的。
80年代，车身焊接使用的大量夹具其型式是从冲压模具的定位面截切而来，即在车身冲压零件的型腔上定位，它被称为“定位块”，其特点是定位面积大，据统计投影面积在50×100以上。定位块是加工件，其余支撑部分为铸铁件，定位块在装配调整后再配作定位销。在外观上它有两种式样：大面积的定位块，小面积的气动或手动压头；大面积的定位块，大面积的气动或手动压头。前者造成定位块加工复杂，产生车身零件压紧力不够，后者干涉焊钳的点焊操作及装件困难。在生产中使用的夹具，其精度必须保证产品总成的要求；其选择定位面的数量也是比较保守的，宁多勿少。另外，每个定位块的装配全部是用四个螺钉在沉孔中固定在焊接支承底板上，因焊渣飞溅的填充，造成返修更换的困难。因此这种整体为铸件的“定位块”式夹具是耗能耗材的，其设计、制造周期和成本都比较高。
随着工装制造水平与检测手段的提高，车身焊接夹具的定位转化为定位板定位，板的厚度在16、19、25几档中选用。整个夹具本体改为焊接合件，在制造、装配上都缩短了周期，相对降低了成本。定位板与角支座、角支座与底板各定位销孔均采用镗孔，孔间距偏差为, L±0.02。这种在加工上采用此方式，在调试中若车身产品尺寸略有变化(如冲压件常有的尺寸误差)，机加中保证的尺寸精度就浪费掉了。要想使车身几何精度在夹具上一次装调成功，冲压件就不能有较大的尺寸偏差，而且定位点的数量也比较多。用直角块可调定位方式与上相同，只是定位板、压头用直角块加垫片过渡。它的优点是定位板、压头用损后修复、装调比较方便；也比较容易形成标准化设计、制造(除定位块、压头上压块外，其余零件均可制成标准件)。但设计人员要解决镗出的定位销孔与垫片的关系，不能让定位板无公差加工。也延长了装配周期，从定位型面到检测销孔等尺寸链增多，累计误差上升。如平头车身左/右侧围夹具，仅直角块就有900个左右。可想装配调整工作量之大，它同样是以提高加工精度为代价换来的。夹具从整体外形看0有章法、但不美观。
采用三个圆柱销定位各零、部件，它把以上两种定位法加工精度从, L±0.02降到, L±0.05，就使夹具在生产使用中加工、装配上使车身装焊精度得到了保证。但在设计、装配中，要考虑定位部件的使用状况，否则精度就会随磕碰等不良因素走失掉。
五、车身分块和定位基准的选择
车身焊接总成一般由底板、前围、后围、侧围和顶盖几大部分组成，不同的车型分块方式不同，在选择定位基准时，一般应做到：
1、保证门洞的装配尺寸
当总成焊接无侧围分块时，门洞必须作为主要的定位基准，在分装夹具中，凡与前后立柱有关的分总成装焊都必须直接用前后立柱定位，而且从分装到总装定位基准应统一；当总成焊接有侧围分块时，则门洞应在侧围焊接夹具上形成，总装焊时以门洞及工艺孔定位，且从分装到总装定位基准也应统一。
2、保证前后悬置孔的位置准确度
车身底板上的悬置孔一般冲压在底板加强梁上，装焊时要保证悬置孔的相对位置，以便使车身顺利地下落到车架上。
3、保证前后风窗口的装配尺寸
前后风窗口一般由外覆盖件和内覆盖件组成，有的是在前后围总成上形成，在分装夹具上要注意解决其定位，有的在总装夹具上形成，一般在专门的窗口定位装置对窗口精确定位，以保证风窗玻璃的装配。
六、车身焊接夹具的结构及定位夹紧特点
1、车身焊装夹具的结构特点
车身焊装夹具体积庞大，结构复杂，为了便于制造、装配、检测和维修，必须对夹具结构进行分解，否则，无法进行测量。车身总装夹具有3个装配基准：底板、左侧围和右侧围，在它们的平面上都加工有基准槽和坐标线，定位夹紧组合单元按各自的基准槽进行装配、检测，最后将3大部分组合起来，成为一套完整的夹具。
2、车身焊装夹具的定位特点
车身焊装夹具大都以冲压件的曲面外型、在曲面上经过整形的平台、拉延和压弯成型的台阶，经过修边的窗口和外部边缘、装配用孔和工艺孔定位，这就在很大程度上决定了它的定位元件形状比较特殊，很少能用标准元件。焊接夹具上要分别对各被焊工件进行定位，并使其不互相干涉，在设计定位元件时要充分利用工件装配的相互依赖关系作为自然的定位支承。有的工件焊接成封闭体，无法设置定位支承，可要求产品设计时预冲平台、翻边作为定位控制点，总之，对于要求不严格的装配，尽量不使用焊接夹具。车身焊装夹具上，板状定位较多，定位板一般用A3、A5号钢板，厚度为12-20mm。定位块间距既要保证定位精度，又要保证焊钳伸入的方便性。定位件按坐标标注尺寸，不注公差。
3、车身焊装夹具的夹紧特点
车身冲压件装配后，多使用电阻焊接，工件不受扭转力矩，当工件的重力与点焊时加压方向一致，焊接压力足以克服工件的弹性变形，并仍能保持准确的装配位置与定位基准贴合，此时可以省去夹紧机构。
焊接通常在两个工件间进行，夹紧点一般都比较多，电阻焊是一种高效焊接工艺，为减少装卸工人的辅助时间，夹紧应采用高效快速装置和多点联动机构。
对于薄板冲压件，夹紧力作用点应作用在支承点上，只有对刚性很好的工作才允许作用在几个支承点所组成的平面内，以免夹紧力使工件弯曲或脱离定位基准。夹紧力主要用于保持工件装配的相对位置，克服工件的弹性变形，使其与定位支承或导电电极贴合，对于 1.2mm厚度以下的钢板，贴合间隙不大于
0.8mm，每个夹紧点的夹紧力一般在300-750N.范围内；对于1.5-2.5mm之间的冲压件，贴合间隙不大于
1.5mm每个夹紧点的夹紧力在500-3000N.范围内。
夹紧器按照夹紧方向有平面、垂直、45度夹紧器；按照操作方式有螺栓夹紧、快速夹紧、手柄螺旋夹紧；还有手工、气动或液压。其中带补偿的螺旋夹紧器最为常用。这种夹紧器在悬臂中增加了弹性伸缩，抵消夹紧时的侧向分力，以补偿夹具本身的变形和插入过程中的间隙，保证夹紧力与受力面垂直。夹紧头部一般由碳钢、不锈钢、尼龙材料制成，以适合不同的工件要求。如果配备两点、三点夹紧桥，可以同时夹紧不同高度的两个位置的工件。另外也可以按照夹紧的型面加工特殊的夹紧头。
七、焊接夹具的精度控制
焊接夹具精度标准由设计单位制定，其中规定了底板基准槽和坐线的形态和精度要求；定位销和其他定位支承件的尺寸和形位公差要求，承制单位按要求进行检测、判断并进行调整，合格后就固定定位销。随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达0.01mm/±5um，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐),公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5um以内；夹具重复安装的定位精度高达±5um；瑞士EROEA柔性夹具的重复定位精度高达2-5um。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。
八、模块、组合
夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD;技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户
提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。
九、通用、经济
夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐),公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用。
专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。
结束语
汽车车身焊接夹具的设计与冲压件、工序件结构及精度关系极为密切，充满了丰富的特殊性，在设计时，除了考虑遵循一般的规律外，还必须具体问题具体对待。
1 前言
近年来，客车市场的竞争日趋激烈，各客车生产厂家在大力开发新车型的同时，对整车的质量也越来越重视。在车身外形质量的控制过程中，车身骨架的合拢夹具起着重要的作用。目前，车身骨架总成大多利用通用合拢夹具进行定位及拼焊。
通用合拢夹具刚性强，定位点的精度由机械加工及安装调整保证，精度高，定位点三维可调，夹具体及夹具的动作大多由液压驱动完成，适应夹具长度及高度涵盖范围内所有车型的车身骨架总成的组焊。此夹具投资较大、夹紧及松脱快捷，但更换车型时夹具的调整时间较长，较适应于多品种、中大批量的客车生产。
2 通用合拢夹具结构、工艺过程及调整
2.1通用合拢夹具结构（图1）
合拢夹具由左右夹具体、夹具、体上的Z方向及X方向导轨、地板定位梁装置、各种定位夹紧总成、液压驱动系统、电气控制系统等组成。左右夹具体上各布置有三条可上下调整的T型槽导轨，其上分别固定7-10个上、中、下定位夹紧总成、3个水平定位总成、1个纵向定位总成、2个顶盖导向总成、3~4个前围及后围夹紧总成及其固定导轨。上定位夹紧总成可夹紧侧围窗立柱上部或侧围骨架上边梁和顶盖边梁，中定位夹紧总成可夹紧侧围窗下梁或仓上梁，下定位夹紧总成可夹紧侧围裙立柱。上、中、下定位夹紧总成控制侧围骨架的弧度，水平定位总成可定位侧围骨架窗下梁或仓上梁、控制侧围骨架的Z方向尺寸，纵向定位总成一般定位前乘客门后立柱及驾驶员窗后立柱、控制侧围骨架X方向尺寸，前围夹紧总成可定位前围骨架并夹紧前围侧立柱和侧围前立柱，后围夹紧总成可定位后围骨架并夹紧后围侧立柱和侧围后立柱，左右夹具体合拢后控制车身骨架的宽度（Y方向尺寸）。可升降的地板定位梁装置上布置有通长的T型槽导轨，其上固定相应的定位夹紧总成、控制地板骨架总成的X及Z方向尺寸。
2.2车身骨架合拢工艺
工作前，左右夹具体处于打开位置，水平定位总成处于降下状态，其余各定位夹紧总成处于打开状态。首先将水平定位总成升起处于定位状态，将左右侧围骨架吊挂到水平定位总成上，用于纵向定位的侧围立柱应位于纵向定位总成开口范围内，在纵向定位总成动作完成侧围骨架的X方向定位后，中定位夹紧总成动作，之后上定位夹紧总成及下定位夹紧总成动作，完成侧围骨架的定位夹紧。将地板定位梁升起，地板梁骨架吊运到地板定位梁装置上，各定位件位于定位夹紧总成作用范围内，地板梁纵向定位总成动作并完成
地板梁骨架的X方向定位。使左右夹具体合拢，完成地板梁骨架Y方向定位后分开少许，地板定位梁上的各总成动作并完成地板梁骨架的夹紧，之后将左右夹具体合拢到位。分别将前后围骨架吊运到位，完成骨架的定位及夹紧。吊运顶盖总成到相应位置，如上定位夹紧总成是夹紧侧围窗立柱的，可以使用弓形夹将顶盖边梁与侧围骨架上边梁夹紧；如上定位夹紧总成是夹紧侧围骨架上边梁和顶盖骨架边梁的，需先将上定位夹紧总成打开，顶盖总成到位后再夹紧。此时车身骨架合拢完成，可实施点固及焊接作业。
车身骨架焊接完成后，左右夹具体上的各定位夹紧总成松开，水平定位总成下降，左右夹具体后撤到分开状态。将地板定位梁上的各定位夹紧总成打开，用吊具将车身骨架总成吊出或地板定位梁下降将车身骨架总成放到输送设备（如辊床）上运至下一工位。
2.3通用合拢夹具的调整
更换车型时，要对合拢夹具进行相应的调整。调整前应仔细分析图纸，确定各定位夹紧总成应处于的位置，计算出各定位夹紧总成需调整的方向及距离，并准备一套合格的车身骨架各分总成作为样件。
调整时，首先将左右夹具体上的T型槽导轨的高度位置调整到位并紧固，再将各总成紧固螺栓松开、移动到相应位置后预紧固，分别对夹具各部进行调整。
a高度的调整。合拢夹具是以地板梁下平面为Z方向定位基准的，上下移动水平定位总成到相应位置紧固，测量的同时转动刹撑端部的螺栓将水平定位调整好。
b.侧围弧度的调整。上、中、下定位夹紧总成决定侧围骨架的弧度，中定位夹紧总成的Y方向尺寸是固定的，转动上、下定位夹紧总成的丝杠将其Y方向尺寸调整到位。将左右侧围骨架样件挂上，夹紧中定位夹紧总成。
c.车身骨架宽度的调整。夹具体移动导轨的前端有可调的限位顶丝，合拢左右夹具体，测量的同时调整限位顶丝保证车身骨架的宽度尺寸，左右夹具体的调整量应基本相同。
d.纵向定位总成的调整。左右夹具体合拢到位，测量两侧围上边梁的对角线，根据对角线尺寸差值情况调整纵向定位总成的位置，反复进行测量及调整，保证两对角线差值满足工艺要求，将纵向定位总成紧固。测量时侧围骨架应处于夹紧状态，调整时则处于松开状态。校正侧围骨架各定位夹紧总成的位置并紧固。与上述调整相似，分别将地板梁骨架、前围骨架、后围骨架吊挂到相应位置，测量的同时调整各定位夹紧总成的位置，调整完成后紧固。
3 通用合拢夹具改进
a.夹具体定位尺寸的快速调整及定位精度的提高。按车身骨架最小宽度尺寸将夹具体定位尺寸调整好并紧固，根据各车型宽度尺寸的差值制作调整垫板，更换车型时插放相应的调整垫板来实现快速调整。目前车身骨架宽度定位是平面定位方式，夹具体下部导轨的侧向间隙影响夹具体X方向的重复定位精度，可改为竖直V型槽与球头的定位方式消除此误差，提高定位精度。
b.夹具体上纵向导轨的快速调整。纵向导轨质量大且为上下移动调整，更换车型调整时费时费力，可在纵向导轨与其下部的限位凸台间增加相应尺寸的限位垫板，实现快速调整。
c.定位夹紧总成的快速调整。某种车型调整完成后，在各定位夹紧总成与其固定导轨间配钻定位孔，插上手动插销并做好车型标记，当重新制作此种车型的车身骨架时，只要将各定位夹紧总成移动到相应的位置，插上插销即可保证定位精度，可节省大量的反复测量调整时间，实现快速调整。
d.中定位夹紧总成结构的改进。原定位夹紧总成（图2）结构复杂，上下支座（件1,4）为铸件，用连接板（件3）、16个螺栓及8个定位销连接，定位尺寸靠装配来保证。驱动缸固定，带有活动连板（件6）。总成质量较大，制造周期较长，成本较高。
改进后的定位夹紧总成（图3）结构简单，由立板（厚度为12 mm或16 mm）及筋板组成的焊接支座（件12）代替原来的组装件，定位尺寸由机械加工保证。驱动缸铰接浮动，取消原活动连板。总成质量较轻，制造周期短，成本较低。
其它各定位夹具总成也可采用类似的方法进行改进。
e.驱动方式的改进建议。目前合拢夹具采用液压驱动，夹紧总成的夹紧力为2000 N左右，由于驱动缸数量达到80-100个，各液压管路的连接点总数量较多（500~600个以上），易造成液压油的渗漏、污染操作环境，设备维护工作量较大。可采用气动驱动系统，当驱动缸直径为63 mm、压缩空气压力为0.4~0.6 MPa 时，采用附图三结构，夹紧力达到1300~1900 N，满足使用要求，有利于保证良好的操作环境，降低设备维护难度及工作量，同时将降低合拢夹具的制造成本。
4 结束语
随着对通用合拢夹具的不断改进和完善，将使合拢夹具的结构更加合理、精度提高，夹具的操作和调整更快捷，较适用于客车多品种、单件或小批量的生产方式。使合拢夹具在保证及提高客车车身制作质量中起到更重要的作用。
焊接夹具气缸动作的程序化设计
气路设计在焊接结构中是经常遇到的问题。为了操作的安全或出于工艺要求，对一些较复杂的夹具结构，常要求气动动作有一定的先后顺序。要达到这个目的有三种方法：1)不同的动作用不同的气阀控制。这种设计要求工人操作时要记牢操作顺序，否则就易出现安全问题或损坏工件。2)利用接近开关(如在气缸上固定磁性环)提供气缸到位情况的信号。这种设计，因为加入了电磁元件，使得气路复杂化。3)仅利用气阀本身通过气路设计来识别气缸到位状态。这种设计对一些复杂的焊接结构可以实现程序化。本文以我公司皮卡车后厢门焊接夹具为例，阐述气缸动作的程序化设计在焊接夹具中的应用。
一、工艺过程分析
皮卡车后厢门总成主要有以下零部件组焊而成：后厢门本体、侧板总成、后厢门内部加强板、铰链板等。以侧板与后厢门本体的组焊为例：我公司采用了图1所示的焊接夹具结构。根据产品结构，侧板必须采用定位销侧向定位。为简化操作，定位销固定在侧板定位板上，这样为使焊后总成件顺利取出，限位板必须是活动的。操作时，首先将后门本体放置在夹具上并可靠定位，在气缸作用下将限位板推到位，再将侧板以定位销定位安装在夹具上，保证与限位板贴合良好，然后用压头将工件夹紧后施焊。焊接完成后，先将压头打开，然后再将限位板打开，退出定位销并使压头最大限度地后退，以便工件顺利向上取出。
图1焊接夹具
三、主要设计内容
由上述工艺过程，可以确定后厢门焊接夹具设计的主要内容有：
1.根据后厢门的工艺过程确定焊接夹具的工艺方案，进而确定夹具结构。
2.设计满足夹具结构和工艺方案的气动原理图。
3.根据国产化冲压件调试出能生产合格产品的焊接夹具。
首先，根据产品结构，在气缸1推出时，气缸2必须处于缩入状态，否则侧板无法装入。施焊完成后，在气缸1缩入时，气缸2也必须首先处于缩入状态，否则，就会将焊好的总成件拉坏。由此可知，在设计气路图时必须保证：
1)夹紧工件时，气缸1先动，气缸2后动。
2)松开工件时，气缸2先动，气缸1后动。
也就是说，设计的气路图必须具有对气缸状态的识别功能。在气缸状态不符合要求时，即在误操作的情况下，气动元件可以不理采外界输入的操作命令，而在执行操作命令时，气缸的动作必须按设计的程序进行，即气缸操作时实行程序化。
四、根据以上要求，设计了如图2所示的气动原理图，显然这个气路图达到了后厢门夹具的结构要求。此
气路图实现了对气缸状态的识别，也实现了气缸动作的程序化。
图2气动原理图
前言
国内汽车行业近几年的快速增长，带动了国内汽车焊接夹具制造业的快速成长。基本每个新车型投产，均需要投入相应的焊接夹具。按目前市场情况看，从新车型开发到推进市场，要求周期短，进而对焊接夹具设计、制造、调试提出更高的要求。
汽车焊接夹具的功能是为了实现车身零件的正确装配，保证零件正确搭配和完成焊接。工程上通常从装配精度、缩短制造周期和可调整性等方面来评价汽车焊接夹具设计的优劣。定位是焊接夹具最基本的元素，也是设计过程主要考虑元素，定位设计规范化在很大程度上提高焊接夹具的性能，缩短周期，提高效益。
2 “N－2－1”定位原理
一般的物体定位按照六点定位原则，即可确定正确位置。对于车身柔性零件的定位，如果仅靠六点定位规则定位，将无法保证零件的正确位置和形状，因此，在汽车焊接夹具的设计中，经常有过定位的方式定位，即N大于3。“N－2－1”定位原理更加适合汽车焊接夹具设计，防止薄板变形，在汽车焊接夹具上已广泛应用。根据汽车零件的形状和考虑焊接夹具制造成本、焊接可操作性等考虑，夹具定位元件的数量N一般选取4－6。
3 定位基准统一
基准统一是机械加工工艺设计的基本思想之一，焊接夹具设计定位基准统一要求保证两点，第一、保证焊接夹具设计基准与车身设计基准、冲压基准、检测基准的统一；第二、保证焊接夹具设计基准在分总成、总成、车身焊接总成的各总成之间保持前后统一。基准统一保证了车身焊接精度，便于查找质量问题原因，提高管理水平。
4 定位结构规范化
汽车焊接夹具基本结构，见图1，包括：固定平台式底座；定位部件；紧固件连接；气动－杠杆复合夹紧；操作高度可调。
图1
4.1 固定平台式底座
固定平台式底座有2种，一种是Q235平板式，见上图1的固定平台。选用平板式的原则：夹具固定平台面积在1200×500以下的，一般选用平板式。另一种是焊接件式，见图2。选用该结构的原则：夹具固定平台面积在1200×500以上的，一般选用焊接件式。焊接件由基板、槽钢、垫板焊接而成，结构规范化。
图2
4.2定位部件：
定位部件是焊接夹具最基本单元，定位部件规范化设计是焊接夹具定位设计规范化重要方面。定位部件的结构一般由角支座、连接板、定位块、压块、压板、调整垫片、销、销支架、限位、气缸等零部件组成（见图3）。每个零部件可规范化，在设计时形成规范化设计。
图3
角支座：也称定位部件底座，焊接件，见图4。材料Q235钢，厚16mm，结构和装配尺寸可规范化，高度尺寸根据设计要求具体确定，按50mm递增减等级选用。
图4
连接板：连接作用，见图5，材料Q235钢，厚16mm。连接板功能是与角支座连接，安装气缸、定位块、压板、限位等，根据装配功能尺寸要求，图示气缸安装尺寸、角支座安装尺寸、定位块安装尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。
图5
定位块：定位零件作用，见图6，材料45号钢，厚16mm，热处理HRC38－43。根据装配功能尺寸要求，图示安装尺寸已规范化，型面定位尺寸根据设计要求具体选定确定。
图6
压块：夹紧零件作用，见图7，材料45号钢，厚16mm，热处理HRC38－43。根据装配功能尺寸要求，图示装配尺寸已规范化，型面定位尺寸根据设计要求具体选定确定。
图7
压板：气缸驱动压紧零件的连接机构，焊接件，见图8，材料Q235钢。根据装配功能尺寸要求，图示气缸、连接板的装配尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求确定。按经验设计法，两孔距离L等于气缸工作行程的一半，气缸张开角度位置最佳。
图8
调整垫片：通过增减垫片达到夹具微调目的，组合件，厚度有1mm、0.5mm，见图9，材料Q235钢。根据装配功能尺寸要求，图示尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。
图9
销：零件主定位作用，一般有圆销和菱形销，圆销起主定位，菱形销起副定位作用。见图10，材料45号钢，热处理HRC38－43，销径d为孔径D－0.05mm，有效长度优先采用L 大于等于20，并且其工作表面应高于工件6－8mm。根据装配功能尺寸要求，图示尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。
图10
销支架：连接销作用，见图11，材料45号钢，热处理HRC38－43，与销配合安装。根据装配功能尺寸要求，图示与连接板装配、销配合尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。
图11
限位：限位作用，见图12，组合件，由凸凹件配合，材料45号钢，热处理HRC38－43。与连接板、压板连接方式使用沉头内六角螺栓，图示装配尺寸已规范化，其它尺寸根据设计要求具体确定。
图12
气缸：外购件，在气动行业已形成标准化产品，根据行程和夹紧力设计需要选择。国内外厂家有德国的FESTO、日本的SMC、中国的江都永坚，可根据客户需要选择。
5 结束语
根据“N－2－1”定位原理和基准统一原则，建立汽车焊接夹具定位部件规范化设计库，科学进行汽车焊接夹具设计，可缩短设计周期，降低生产成本，为企业创造利润。
参考文献
林忠钦，汽车车身制造质量控制技术，北京，机械工业出版社，2005.1
王政，焊接工装夹具及变位机械——性能、设计、选用，北京，机械工业出版社，2001.6
摘要 焊装作为汽车生产过程的四大工艺之一，焊接质量的高低对轿车车身尺寸的影响至关重要，可以说，在车身制造过程中，焊装是关键工序，是整个车身制造的核心，白车身焊接质量的优劣决定了整车的制造质量。焊接夹具是保证车身焊接质量的最重要因素，焊接夹具的主要作用就是保证所有焊接冲压件之间的相对位置以及焊接件的尺寸精度，合理的夹具设计、焊点规划、焊钳选择，可以确保焊接质量，降低生产成本，提高生产效率。 本文首先分析了汽车车轮轮罩焊装夹具设计的必要性和可行性；然后围绕车轮轮罩焊装夹具设计这一核心，通过对汽车焊装生产线、汽车焊装夹具的结构特点进行分析，归纳了焊装夹具的设计步骤和要点；重点对汽车车轮轮罩进行焊装工艺分析，研究了汽车车轮轮罩焊装夹具正确的夹紧位置及定位设计方式；最终完成汽车车轮轮罩焊装夹具的结构设计。 关键词：汽车；轮罩；焊接；夹具；设计
ABSTRACT Welding production process as a vehicle one of the four processes, the level of welding quality on body size of car is essential, can be said that the manufacturing process in the body, welding is the key process is the core of the whole body manufacturing, white body determines the merits of quality welding vehicle manufacturing quality.Welding fixture is guarantee body welding quality most important factor, the main role of welding fixture to ensure that all welding is the relative position between the stamping and welding parts for dimensional accuracy, and reasonable fixture design, solder joint planning, welding clamp selection, to ensure weld quality, reduce production costs and increase productivity. Firstly, this paper analyzes the automobile wheel cover design of welding fixture necessity and feasibility; Then around the wheel cover on the core welding fixture design, welding production line of automobile, car welding fixture to analyze the structural characteristics, summarizes the steps and welding fixture design elements; Focus on the car hood for welding wheel analysis of the technology of automobile wheel cover clamp welding fixture correct location and orientation design approach; Finally completed the car wheel covers the structural design of welding fixture. Key words: Automobile; Wheel Casing; Welding ; Jig; Design
汽车车体焊接夹具设计基础 一、概念 汽车车体（BODY）大约由1000件以上的部件构成，大部分为铁皮。这些铁皮大多以点焊的方式结合在一起。焊接和时候必须把每个部件固定在规定的位置，这种有定位功能紧固功能的工具就叫夹具（JIG，治具）。制造车体的专用夹具叫车体夹具（车体设备）。 二、分类 动力源：手动夹具、气动夹具、电动夹具； 用途：通用夹具、专用夹具、组合夹具； 构造：固定式夹具、移动式夹具、悬挂式夹具； 设备：夹具、电焊机械、机器人、专用生产钱。 三、功能 A：精确定位； B：夹紧； C：引导； D：使用便捷； E：改善工作条件，降低产品成品。 四、设计流程 工件数模处理（WORK 预处理）→根据仕样书检讨定位夹紧位置→GUN插入→设计（2D、3D）→客户承认（相应出现的仕样变更和修改）→出图（2D）→提出购入品→精度表、回路图、节拍图 五、番线的作用 番线就是空间位置的号码线。 车身基准坐标（0线）是前车轴中心以及车宽的中心线。 下面主要介绍日本三大车系的番线表示方法： 丰田：左右都是用正数表示（当左右有差异的时候，仕样书上用RH/LH指示）； 本田：左右都是用正数表示（当左右有差异的时候，仕样书上用BR/BL指示）； 日产：车前进方向左侧用正数，右侧用负数。
六、夹具设计 车体夹具的定位原理：六点定 任何物体在在空间都有六个自由度。车体工件定位是用夹具将工件置于正确位置，也就是消除要件相对于夹具的六个自由度；定位方法一般用点、线、面的接触来实现。 我们常用的定位基本元件有： A、托块和压块； B、LOCATOR PIN（销）； C、V 槽和导向挡块。 1、常规夹具的部品名称；
焊装夹具调试及验收技 术要求 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
+8AT项目焊装夹具 招标要求 项目名称：+8AT项目夹具新增/改造重庆力帆乘用车有限公司 目录
+8AT项目焊装夹具招标要求 1.简述 该项目承担重庆力帆乘用车有限公司(甲方)+8AT项目夹具新增/改造（详见附件一清单，但不限于清单内容）。乙方对以上工程负全面责任，以满足工艺、安全、可靠等方面要求。本项目为“交钥匙”工程。双方共同确认技术方案、工艺装备要求、供货范围及施工工程等，乙方须在该方案基础上进行完善并满足纲领和焊车需求；若后续发生工艺变更，双方协商解决或交付商务处理。本招标要求书主要针对该设备技术要求、功能描述、责任范围等进行明确，作为甲、乙双方履行合同的技术依据。 2.生产线设计及建设基本条件 电源：电压380V±10%、220V±10%、频率50Hz±2%； 冷却水压力： mpa；设备正常工作； 压缩空气压力：；设备正常工作； 820焊装生产线使用寿命为8年或总产量50万台。 3.生产线信息 生产节拍：288秒/台； 生产纲领：5万/年；251天。 生产班次：双班； 设备开动率：85%。 4.+8AT项目夹具新增/改造管理要求 乙方负责+8AT焊装SE分析(输出：时序图、焊接流程图，MCP/MCS，焊点分析及优化，焊接通过性分析，搭接性分析，焊接避让，干涉性审查等)、文件输出、工艺方案及布局图的详细设计，并反应出乙方的工艺规划及流程的合理性及可行性。
项目总计划时间大纲要求 该项目的管理流程中。 ⑴焊接总成的组成件； ⑵装入件名称、数量、零部件号； ⑶装件顺序； ⑷定位点、辅助定位、支撑点、压紧点的坐标位置； ⑸定位及压紧形式； ⑹操作高度700mm～800mm； ⑺焊接形式（是电阻焊还是二氧化碳焊）； ⑻所用设备的规格、型号及数量； ⑼前后工序，定位基准应统一； ⑽所装件的名称及件数； 未特殊说明部分按照行业通用规则进行提供。所有焊装夹具设计任务书的内容都必须经过甲方的认可。 5.+8AT项目焊装夹具主要技术总则 +8AT项目焊装夹具由乙方方案规划、设计、制作、改造、安装、调试、陪产等，主要包括： 820焊接生产线、吊具、输送机构、电气控制等。 焊装线/产品输送要求平稳、安全、可靠、准确。重复定位精度±。
汽车座椅骨架的焊接夹具毕业设计说明书 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
摘要 本文研究的是汽车座椅骨架的焊接夹具设计问题，要求使工件定位迅速，装夹迅速，省力，减轻焊件装配定位和夹紧时的繁重体力劳动。实现机械化，使焊接条件较差的空间位置焊缝变为焊接条件较好的平焊位置，劳动条件的改善，同时也有利于提高焊缝的质量。 本文首先分析了汽车座椅骨架焊装夹具设计的必要性和可行性；然后围绕座椅骨架焊装夹具设计这一核心，通过对汽车焊装生产线、汽车焊装夹具的结构特点进行分析，归纳了焊装夹具的设计步骤和要点；重点对汽车座椅骨架夹具的设计，包括基准面的选择，定位器的设计，夹具体设计，夹紧装置的设计。其中，基准面的选择是根据总成件的大小，确定基板的尺寸，然后从标准件库选出合适的基板；定位器的设计是保证焊件在夹具中获得正确装配位置的零件和部件，应利用先装好的零件作为后装配零件某一基面上的定位支撑点，可以减少定位器的数量，提高装配精度；夹具体的设计是通过控制焊件角变形的夹紧力计算和控制焊件弯曲变形的夹紧力计算来确定的，通过公式计算得出拘束角变形所需的单位长度（焊缝）夹紧力q为N，阻挡弯曲变形所需的夹紧力q为208711N，再根据焊件形状、尺寸来完成夹具体的设计。 夹紧装置的设计是本文设计的重中之重，这次设计的主要核心是通过气缸来改善传统手动夹紧的的繁重体力消耗以提高生产效率。根据要求，设计气缸主要是对工件的夹紧，所以应该选择双作用气缸。本文通过公式的计算确定一种缸径D为50mm，另一种缸径D为75mm。合理的气缸选择，合理的气动原理思路，极大地提高了生产效率和产品质量。
Geely项目标准统一 工作内容及命名方式： CX11PP_020_010_051--------------------------28 LH/RH 左右前端模块右连接板总成CX11PP_020_010_052 CX11PP_020_010_053--------------------------29 LH/RH 左右侧围轮罩分总成一 CX11PP_020_010_054-------------------------- CX11PP_020_010_055--------------------------30 LH 左右侧围轮罩外板总成 CX11PP_020_010_056-------------------------- RH CX11PP_020_010_057--------------------------31 LH 左右侧围轮罩内板总成 CX11PP_020_010_058-------------------------- RH CX11PP_020_010_059--------------------------32 LH 左右侧围门槛内板内板总成CX11PP_020_010_060-------------------------- RH CX11PP_020_010_061--------------------------33 LH 左右侧围轮罩分总成 CX11PP_020_010_062-------------------------- RH CX11PP_020_010_063--------------------------34 LH 左右侧围轮罩总成 CX11PP_020_010_064-------------------------- RH CX11PP_020_010_065--------------------------35 LH 左右侧围前部内板总成 CX11PP_020_010_066-------------------------- RH CX11PP_020_010_067--------------------------36 LH 左右侧围后流水槽总成 CX11PP_020_010_068-------------------------- RH CX11PP_020_010_069--------------------------37 LH 左右侧围内板加强板总成 CX11PP_020_010_070-------------------------- RH CX11PP_020_010_071--------------------------38 LH 左右侧围外板加强板总成 CX11PP_020_010_072-------------------------- RH CX11PP_020_010_073--------------------------39 发动机罩内板总成 CX11PP_020_010_074--------------------------40 后背门内板总成 CX11PP_020_010_075--------------------------41 LH 左右前门内板总成 CX11PP_020_010_076-------------------------- RH CX11PP_020_010_077--------------------------42 LH 左右后门内板总成 CX11PP_020_010_078-------------------------- RH CX11PP_020_010_079--------------------------43 天窗内板总成 CX11PP_020_010_080--------------------------44 顶盖前后横梁总成 CX11PP_020_010_081--------------------------45 顶盖总成（天窗、非天窗）整理后的最新工件存放目录：
汽车白车身焊接夹具的结构设计 一、焊接夹具的设计方法与步骤 1．在设计焊接夹具之前，应首先了解生产纲领、产品结构特征、工艺方法及生产线布置方式，作好充分的准备。参照国内外先进的夹具结构，并结合实际情况确定夹具总体方案。诸如是固定夹具还是随行夹具，机械化、自动化水平是高是低，几种车型主要夹具是否混型共用等。要准备好的工艺文件包括工序卡，技术协议，产品数模，夹具式样书，焊点文件。确定使用那种标准件，那种气动元件以及甲方的特殊要求。 2．根据焊件结构特点及所需焊接设备（焊枪或CO2）型号、规格，确定定位及夹紧方式（如果有式样书直接按照式样书上的夹紧定位方式即可）；同时根据冲压件的工艺特点及后续装配工艺的需要选择合适的定位点及关键定位点。大部分厂家已经规定好了零件定位的RPS孔和RPS面，不需要我们在制定定位基准了。但是大家也一定要了解如何确定定位的基准孔和基准面。3．主体机构确定后，便可确定辅助装置。如水、电、气回路，气、液动元件以及覆盖件外部焊点所需保护铜板等。 4．按照确定好的定位点开始3D设计。定位块要求在定位面的法向有3mm的调整量。定位销要求在与定位孔中心线垂直的平面上有两个方向的调整量。5．在进行夹具的具体结构设计时，应尽可能多的采用标准化元件，或提高自身的通用化、系列化程度。 二、焊接夹具的组成、结构及要求 汽车焊接夹具通常由夹具地板、定位装置、夹紧机构、测量系统及辅助系统等五大部分组成。 命名规则
（一）夹具底板
夹具地板是焊接夹具的基础元件，它的精度直接影响定位机构的准确性，因此对工作平面的平面度和表面粗糙度均有严格的要求。 夹具自身测量装置的基准是建立在夹具底板上，因此在设计夹具底板时，应留有足够的位置来设立测量装置的基准槽和基准孔，以满足实际测量的需要。另外，在不影响定位机构装配和定位槽建立的情况下，应尽可能采用框架结构，这样可以节约材料、减轻夹具自重。 在甲方没有指定的情况下，夹具的底板采用如下的规格： 1、BASE长度在1m以内的，使用厚度16-18mm的板。型钢使用14＃槽钢。 2、BASE长度在1m – 2m之间的。使用厚度为20－22mm的钢板。型钢使用16＃槽钢。 3、超过2m的使用大于等于25mm厚的钢板。型钢使用20＃以上的槽钢。 4、BASE为焊接结构件。焊接后要进行退火去应力处理。表面要做防锈处理。并且在BASE面内刻线。 （二）定位装置 定位装置中的零部件通常有固定销、插销、挡铁、V型块，以及根据焊件实际形状确定的定位块等。 1．因焊接夹具使用频率极高，所以定位元件应具有足够的刚性和硬度，以保证在更换修整期的精度。一般采用45＃钢。型面要求表面淬火。定位销要耐磨并且有一定的刚度。一般采用40Cr调质，表面镀铬处理。压紧部分的要求与定位部件的要求一致。 定位销又分为固定、摆动、伸缩这几种。 当工件上的定位孔的中心线与BASE面垂直（垂直于取件方向），且定位销在工件的下面的时候，采用固定销。当定位销的轴线于BASE面（或取件
汽车车身夹具 随着汽车制造业的飞速发展，技术竞争愈来愈激烈，人们对于汽车车身的设计和制造提出了更高的要求。汽车车身焊装生产技术在其中扮演了重要的角色。 1． 车身焊装通用夹具的应用对象 汽车车身壳体是一个复杂的结构件，一辆汽车的车身由数百个冲压件，经点焊、凸焊、气体保护焊、钎焊以及粘结等工艺连接而成。定位迅速准确的焊装夹具、日益精湛的焊接技术、日臻完善的质量控制手段、立体布置的自动化生产线和大量自动化焊接设备的应用，构成了现代汽车车身焊装技术。 车身在焊装过程中，需要专门的焊装夹具来对零件或合件的相对位置进行定位，并将其夹紧贴合。一般来说，为适应同类汽车车型的生产制造，缩短新车型推出的周期，降低工装设备成本，提高企业的市场竞争力，许多通用夹具的设计应运而生。 2． 车身焊装通用夹具的特点 2.1 定位夹紧部位设计成可调整结构 焊装夹具由定位与夹紧两大因素构成，可行的焊装夹具必须保证定位准确，和钣金件良好的贴合性。同时定位夹紧部位设计成在适用车型范围内可调整的结构，如图一所示： （图一） 调整垫块 调整垫块 压紧块 定位块 支架 销支架
压紧块和定位块是对应于不同的车型成套使用的，为尽量减少压紧块和定位块的工装储备，在简单车型更换时（如夹紧部位仅在一个方向上平移，而夹紧的钣金件断面形状不发生变化），则加装调整垫块来解决。 2.2 采用可移动夹具单元设计 当车型更换时，在夹紧部位发生较大范围移动的情况下，一般把一个或几个夹具单元放在移动板上，而移动板则靠滚珠导轨来支撑和导向，并有气缸或液压缸推动。如图二所示。 （图二） 2.3 大量使用标准化零部件 为提高焊装夹具零部件的互换性，缩短焊装夹具的研制周期，降低焊装夹具的设计制造成本，通用焊装夹具尽可能的使用了标准化零部件。如标准支架、销支架、铰接头、导向装置等等。
汽车白车身焊接夹具的结构设计 汽车工业装备是最近兴起并迅猛发展的一个新兴行业。其实在这之前它也存在着，但由于汽车制造厂的车型更换没有现在这么的频繁，种类这么的多样化，且车型更换时变化最大的就是白车身。这就要求其对应的焊装线能跟上汽车车型和种类的变换。在这种情况下突出了焊装线在汽车生产和制造中的作用，使得人们越来越重视它。在汽车焊接流水线上，真正用于焊接操作的工作量仅占30%～40%，而60%～70%为工件的辅助和装夹工作。因为工件的装夹是在焊接夹具上完成的，所以夹具在整个焊接流程中起着重要作用。 在焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时节降低生产成本。对于具有多种车型的企业，比如说一汽、沈汽、上汽等。如能科学地考虑共用或混型夹具，还有利于建造混型流水线，提高生产效率。 为提高我们汽车焊接夹具的设计水平，对汽车焊接夹具原理、结构及设计方法、原则有一个更深入的了解，在此把我自己的一些见解和经验与大家一起探讨。 一、汽车焊接工艺特点 （一）白车身的材料与结构 汽车焊接材料主要是低碳钢的冷轧钢板，镀锌钢板等。它们可焊性好，适宜大多数的焊接方法，但由于是薄板件，因而刚性差、易变形。在结构上，焊接散件大多数是具有空间曲面的冲压成形件，形状、结构复杂。有些型腔很深的冲压件，除存在因刚性差而引起的变形外，还存在回弹变形。这都是在夹具设计构成中应该考虑的问题。
（二）焊接方法 汽车焊接方法主要有CO2气体保护焊和电阻焊。CO2气体保护焊应用范围较广，且对夹具结构要求不十分严格。主要注意防止焊接产生的飞溅。相应采取的措施有主要有夹具表面镀铜、主要夹紧定位部件包铜皮、加装保护盖板等措施。 电阻焊是在汽车白车身焊接中主要采用的一种焊接方法。对夹具要求严格，尤其是多点焊和机器人点焊。要求焊接夹具对工件定位准确，操作方便且焊接牢固可靠。 （三）焊接工艺流程 汽车焊接的基本特征就是单个零件到部件再到总成的一个组合再组合的过程。从零件到白车身焊接总成的每一个过程，既相互独立，又相互联系，因此组件的焊接精度决定着部件总成的焊接精度，最后影响和决定着车身焊接总成的焊接精度与质量，这就要求相互关联的组件、部件及车身焊接总成夹具的定位基准应具有统一性和继承性，只有这样才能保证最终产品质量，即使出现质量问题也易于分析原因，便于纠正和控制。 白车身的焊接过程以流水线生产为主，所以夹具设计应有利于流水线的布置和设计，同时也考虑给生产管理提供方便。 （四）可操作性 我们这里讲的科操作性就是指焊接夹具的使用操作是否方便灵活。一台焊接夹具不仅要保证工件的定位准确，夹紧牢固可靠。还要保证操作者能方便的把零件摆放到夹具上定位夹紧，方便的操作焊枪进行焊接，方便的取出工件。我总结为“三个方便”。要实现这三个方便就要从整体去考
基于CATIA汽车焊装夹具设计流程 1 Project文档Directory的预备 1.1创建Project Directory 具体位置请向你的System Administrator问询。其目录结构，如图1.1所示： 图1.1 文档目录结构 1.2 文件名命名规则 ◆工件：工位代号—UNIT号—零件序号（与相应图纸图号相比，少项目代号） 例：FW002L-00-00 ——FW002L工位的GA FW002L-01-00 ——FW002L工位的U01 FW002L-01-01——FW002L工位U01的零件01 ◆标准件：名称与标准件号一致。但若文件内容更改，文件名也要作相应修改。 ◆外购件：名称与样本订购编号一致。气缸后面加“_ 实际应用行程” ◆国标件：国标号_型号例：GB93-87_8 代表弹簧垫圈8
2 CATIA 设计过程中的工作环境 如图2.1所示，设计所涉及的模块包括： 2.1零部件设计 做基本PART 的设计，对某个PART 一般设计和修改时所在的工作状态。 2.2装配件设计 在对PRODUCT 操作和修改时所在的工作状态。可以完成装配和新建产品和零部件。 2.3草图绘制器 图2.1 CATIA 主要模块
当新建文件时要先画草图再拉伸，当在PART下画草图时自动进入该状态。按工作台按钮自动退出。 2.4工程图绘制 做二维图时所在的状态。新建DRAWING时自动进入。 2.5线框和曲面设计/创成式外形设计 是在操作PART时的一种状态，可以和零部件设计状态互换，当一些操作在零部件设计状态下不能完成时可以在该状态下完成。如画圆、作曲面的有关操作时。 3设计步骤 3.1 新建PRODUCT文件为工位总成 图3.1 新建产品对话框
汽车焊装夹具设计
主要内容 工艺分析流程 夹具三维建模 ?二维转图及尺寸标注 零件加工流程 气路分析 学习体会 2011年11月17 2
在开始进行夹具设计前需要进行工艺分析条件注入，要求我们完成以下几个工作内容: 1、根据数模|、产品图、参考车工艺进行焊接SE分析，编制焊接工艺流程并提出定位孔并编MLP、 MCP； 2、根据设计纲领、数模|、产品图、参考车工艺、焊接工艺流程，初步确定夹具数量； 3、根据工艺路线、夹具数量进行工艺平面布置图 的设计； 4、初选焊钳图库； 5、工位节拍、安全管理及详细工艺方案； 6、物流要求。 夹具公司根据整车厂提供资料将完成夹具的设计制造，如下图所示 2011年11月17 3
2011年11月17 4 数模 焊接图、涂胶图等装配数模夹具清单 确定工件摆放姿态焊钳选型、建模 初编工艺卡 指导生产 焊点分析 建模完成焊接操作性检查修改焊钳模型二维图检查确定装焊顺序 计算动作节拍 MLP 、MCP 生产线节拍 二维出图加工制造
其中动作时间的计算参考标准如下： 1、装件时间：小件2秒，大件5秒； 2、夹紧、松开时间：每级2秒； 3、夹具举升、旋转时间：各5秒； 4、滑台平移（气动）：根据平移距离按平均0.1米/ 秒的速度计算；（一般行程0.5米） 5、输送线升降时间：根据升降高度按平均0.1米/秒 的速度计算：（一般行程0.5米） 6、输送线前进、后退时间：根据升降高度按平均8 米/分钟的速度计算；（一般升降高度4米） 2011年11月17 5
焊接时间的参考计算； 1、点焊：3——5秒每点，根据焊接部位、焊钳大小 操作方便性确定。一般中小夹具：每点4秒，地板 大焊钳工位每点5秒，侧围补焊、车身补焊每点3秒。 换枪时间5秒。以上包括焊枪移动时间。 2、弧焊：连续焊10毫米/秒 3、凸焊螺母、植钉：5秒/个 4、涂胶：连续涂胶20毫米秒，涂胶胶点2秒点。 2011年11月17 6
汽车车身焊装工艺 汽车车身装配主要采用焊接方式，在汽车车身结构设计时就必须考虑零部件的装配工艺性。焊装工艺设计与车身产品设计及冲压工艺设计是互相联系、互相制约的，必须进行综合考虑，它是影响车身制造质量的重要因素。 第一节焊装工艺分析 工艺性好坏的客观评价标准就是在一定的生产条件和规模下，能否保证以最少的原材料和加工劳动量，最经济地获得高质量的产品。影响车身焊装工艺性的主要因素有生产批量、车身产品分块、焊接结构、焊点布置等。 一．生产批量 车身的焊装工艺主要由生产批量的大小确定的。一般来说，批量越小，夹具的数量越少，自动化程度越低，每台夹具上所焊的车身产品件数量越多；反之，批量越大，焊装工位越多，夹具数量越多，自动化程度越高，每台夹具上所焊的车身产品件数量越少。 1．生产节拍的计算 生产节拍是指设备正常运行过程中，单位产品生产所需要的时间。 假设某车年生产纲领是30000辆份/ 年 工作制：双班，250个工作日，每个工作日时间为8小时
设备开工率：85％ 则生产节拍的计算为： 2．时序图设计 时序图（TIME CHART）是指一个工位从零部件上料到焊好后合件取料的整个过程中所有动作顺序、时间分配以及相互间互锁关系，这些动作包括上下料（手动或自动），夹具夹紧松开，自动焊枪到位、焊接、退回以及传送装置的运动等。生产线上每个工位的时序图设计总时间以满足生产节拍为依据，同时时序图也是焊装线电气控制设计的技术文件和依据，是机电的交互接口。 如图4－1所示为一张时序图，它的内容包括： （1）设备名称，它是以完成动作的单元来划分。例如移动装置，夹具单元1，焊接，车身零部件名称等。其中车身零件名称表示上料动作，组件名称表示取料动作。 2）相应设备的动作名称，它是以动力源的动作来划分的。例如移动装置是由气缸驱动上下运动和电机驱动工位间前后运动组成，它的动作名称分别为上升，下降，前进，后退；再例如夹具是由夹紧气缸驱动夹紧，它的动作名称分为夹紧，打开等。 （3）各动作顺序及时间分配，动作时间表分配是以坐标网格的形式标记，每格单位为5秒，一个循环总时间为生产节拍，各动作之间的前后顺序关系图用箭头线标识。一般气缸
一概念及名称 1 . 基准点及车线的规定 一般情况下汽车坐标系的原点规定为车前轮轴心线的中点。 TL或X――表示车长以车前轮为原点向车尾方向为正，向车头方向为负。 BL或Y――表示车宽以车的对称中心线为原点，面对车的行驶方向，向右为 正，向左为负。 WL或Z――表示车高以车前轮为原点，向上为正，向下为负。见图1－1；有 时，汽车生产厂家也可自行规定基准点及坐标系的位置。 图1－1 由于夹紧位置的需要而将夹紧单元旋转一定角度时，其车线的标注如图1－2，其中α≤45o 图1－2
2.夹紧单元（POST） 一个典型的夹紧单元通常包括L板、支板、夹紧臂、定位块、垫片、回转销、定位销、定位销连接板、到位止动块或限位块,、连接板、气缸等。见图1－3 图1－3 3.夹具 一套完整的夹具一般包含若干夹紧单元（POST）、基板（BASE）、举升机构（LIFTER）甚至旋转机构。根据操作方式可划分为手动夹具、气动夹具及液压夹具； 根据控制方式可划分为气控夹具、电控夹具等。见图1-4（手动夹具）, 见图1-5（气动夹具）。 图1-4 图1-5 二基板（Base板） Base板一般由槽钢与钢板焊接而成。槽钢多采用10#、12#、14b#、16#、20#、25b# 等，钢板厚度多采用t=20mm或t=25mm（此为加工完成的厚度，选用毛料时，因考虑加工余量，相应的板厚取t=25mm或t=30mm）。对于小夹具或滑台等亦可采用t=30~40mm的钢
板焊接而成，而对于总拼夹具以及顶盖装焊夹具，其滑台及支架则可采用矩形方管与钢板焊接而成。
1.Base的最大外形尺寸 对于Base的设计应充分考虑焊接及加工的工艺性，以及吊装、运输等方便性。对于只加工顶底两面的普通Base而言，其长度暂不界定，但宽度不得大于2m，能够运 输的最大宽度（非Base本身）为2.3m。见图2-1 图2-1 而对于较宽大的Base，为了使其便于加工，往往将其划分为若干个Base，Base间则以支架相联接，此时该Base的单侧或双侧就需加工。见图2-2（单侧）， 见图2-3（双侧）。 图2-2 图2-3 仅加工单侧：其宽度不大于2000mm，加工双侧时其宽度不大于1600mm，而对于Base长度方向的两端需加工时其尺寸见图2-4。
课程设计 课程名称：焊接工艺与工装课程设计 设计题目：“长江750B摩托车”侧停支架焊接工艺与工装设计 专业：焊接技术与工程班级： 姓名：学号： 评分：指导教师(签名)： 2013 年 1 月 18 日
长江750摩托车”侧停支架焊接工艺与工装设计 学生姓名：班级： 指导老师： 摘要：在“长江750B摩托车侧停支架”的焊接中，焊接的夹具在施焊的过程中必不可少，良好的焊接夹具可以保证焊接尺寸的准确性，保证焊接过程的快速稳定，以保证零件和产品的质量，并以提高生产效率。焊接工装设计是生产准备工作的重要内容之一，也是焊接生产工艺设计的主要任务之一，焊接工装夹具就是将焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。在现代焊接生产中积极推广和使用与产品结构相适应的工装夹具，对提高产品质量，减轻工人的劳动强度，加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。 关键词：焊接；设计；侧停支架
目录 1 序言 (1) 1.1 焊接工装夹具的运用 (1) 1.2 焊接工装夹具设计的基本要求 (1) 2 夹具设计任务 (3) 2.1 焊接产品（复合件）“长江750B摩托车侧停支架”的产品图 (3) 2.2 焊接产品“侧停支架”连接的重点技术要求分析 (3) 3 侧停支架焊接组合装焊夹具装焊方案 (4) 4 主要零件设计的说明 (4) 4.1 底板 (4) 4.2 插销机构 (4) 4.3 螺旋夹紧机构 (4) 4.4 V型块 (5) 4.5 钩形夹管器 (6) 4.6 非标准主要零件的设计 (6) 5 夹具的装配 (6) 5.1 夹具的操作步骤 (6) 5.2 夹具使用注意事项 (7) 6 本次课程设计小结 (7) 参考文献 (9) 致谢 (10) 附录A 工艺规程路线单 (11) 附录B 焊接工艺规程 (12)
汽车车身焊装夹具设计 摘要：通过对汽车车身焊接夹具设计的一般规律进行探讨，提出了在焊接夹具设计中所应该遵循的基础条件。在现生产中，焊接夹具的设计充满了丰富的特殊性，因此，具体问题须具体对待。关键词：焊接夹具设计经验性综合技术 汽车车身焊接夹具的设计是一门经验性很强的综合性技术，在设计时首先要确定生产纲领，熟悉产品结构，了解变形特点，把握制件及装配精度，通晓工艺要求。只有做到这些，才能对焊接夹具进行全方位的设计。 一、生产纲领 生产纲领决定焊接夹具的自动化水平及焊接工位的配置，是通过生产节拍体现的。生产节拍由夹具动作时间、装配时间、焊接时间、搬运时间等组成。夹具动作时间主要取决于夹具的自动化程度；装配时间主要取决于冲压件精度、工序件精度、操作者的熟练程序；焊接时间主要取决于焊接工艺水平、焊接设备的自动化程度、焊钳选型的合理化程度等；搬运时间主要取决于搬运的自动化程度、物流的合理化程度等。只要把握住以上几点，就能合理地解决焊接夹具的自动化水平及制造成本这对矛盾。 二、汽车车身的结构特点 汽车车身一般由外覆盖件、内覆盖件和骨架件组成，覆盖件的钢板厚度一般为0.8-1.2mm，骨架件的钢板厚度多为1.2-2.5mm，也就是说它们大都为薄板件。对焊接夹具设计来说，有以下特点： 1、结构形状复杂，构图困难 汽车车身都是由薄板冲压件装焊而成的空间壳体，为了造型美观和壳体具有一定的刚性，组成本身的零件通常是经过拉延成型的空间曲面体，结构形状较为复杂。 2、刚性差、易变形 经过成型的薄板冲压件有一定的刚性，但和机械加工件相比，刚性要差得多，而且单个的大型冲压件容易变形，只有焊接成车身壳体后，才具有较强的刚性。 3、以空间三维坐标标注尺寸 汽车车身产品图以空间三维坐标来标注尺寸。为了表示覆盖件在汽车上的位置和便于标注尺寸，汽车车身一般每隔200mm或400mm划一坐标网线。三个坐标的基准是：前后方向(Y向)———以汽车前轮中心为0，往前为负值，往后为正值；上下方向(Z向)———以纵梁上平面为0，往上为正值，往下为负值；左右方向(X向)———以汽车对称中心为0，左右为正负。 三、装配精度
一、车身焊装夹具的结构及特点 把车身冲压件在一定装备中定形、定位并夹紧，组合成车身组件、合并、分总成及总成，同时利用焊接方法使其形成整体的过程称为焊装过程。焊装过程所使用的夹具称为焊装夹具。汽车车身焊装夹具通常由支架、压板、定位板、限位块、夹紧器等组成如图1 所示。 图1 定位装置作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 夹紧装置作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过 程中受到外力作用时不离开已经占据的正确 位置。 二、夹具的组成 夹具体将夹具上的所有组成部分，联接成为一个 整体的基础件。
三、工件在夹具中的定位： 工件定位基本原理：六点定位原则 任何一个工件在夹具中未定位前，都可以看成为在空间直角坐标系中的自由刚体。如图2所示 它能沿X、Y、Z在三个坐标轴移动，用X、Y、Z表示;也可绕这三个坐标轴转X Y Z; 这被称之为工件具有六个自由度。要使工件在某方向上的位置确定，就必须限制工件在该方向上的自由度，为使工件在夹具中的位置完全确定，就需要将它的六个自由度全部予以限制。因此，可以说定位就是根据加工要求限制工件的自由度。 在分析工件定位时，可以将具体的定位元件抽象化，转化为相应的定位支承点，简称支承点。如图3所示，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用适 当分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。这就是常用的“六点定位规则”，简称“六点定则”。 图2
图3 六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。 四、六点定位原理的应用 上述方形工件的六点定位是最易明了的一种典型情况。但六点定位也适用于其他形状的工件，只是定位点的分布方式有所不同。如图4所示为盘状工件的六点定位情况，平面放在三个支承点上，消除X、Y、Z三个自由度;圆柱面与两个支承点相靠，消除X、Y、两个自由度，再用一个点支承在槽的侧面，消除Z一个自由度.如图5所示为轴类工件的一种六点定位情况，其中轴的圆柱表面放在四个支承点上，消除工件X、Z X、Z 四个自由度;轴端靠在一个支承点上，消除Y一个自由度;槽侧面靠在一个支承点上，消除了Y自由度。由此可得出结论:工件形状不同，定位基准不同，定位点的分布情况也会不同。
汽车焊装夹具结构设计 在汽车焊接流水线上，真正用于焊接操作的工作量仅占30％～40％,而60％～70％为辅助和装夹工作。因装夹是在焊接夹具上完成的，所以夹具在整个焊接流程中起着重要作用。 在焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间,降低非生产用时。对具有多种车型的企业，如能科学地考虑共用或混型夹具，还有利于建造混型流水线，提高生产效率. 一、汽车焊接工艺特点 （一）材料与结构 汽车焊接材料主要是低碳钢的冷轧钢板，镀锌钢板,及少量的热轧钢板.它们可焊性好，适宜大多数的焊接方法,但由于是薄板件，因而刚性差、易变形。 在结构上,焊接散件大多数是具有空间曲面的冲压成形件，形状、结构复杂。有些型腔很深的冲压件，除存在因刚性差而引起的变形外，还存在回弹变形. （二）焊接方法https://www.doczj.com/doc/9c15300172.html,
汽车焊接方法主要有CO2气体保护焊和电阻焊。CO2气体保护焊应用范围较广，且对夹具结构要求不十分严格。电阻焊对夹具要求严格,尤其是多点焊、反作用焊和机器人点焊。因汽车焊接以电阻焊为主，所以本文将针对电阻焊夹具的设计进行探讨。 (三）焊接工艺流程 汽车焊接的基本特征就是组件到部件再到总成的一个组合再组和过程。 从组件到车身焊接总成的每一个过程，既相互独立，又承前启后，因此组件的焊接精度决定着部件总成的焊接精度，最后影响和决定着车身焊接总成的焊接精度与质量，这就要求相互关联的组件、部件及车身焊接总成夹具的定位基准应具有统一性和继承性，只有这样才能保证最终产品质量,即使出现质量问题也易于分析原因,便于纠正和控制. 焊接过程以流水线生产为主，所以夹具设计应有利于流水线的布置和设计，同时也考虑给生产管理提供方便。 二、焊接夹具的设计方法与步骤 1．在设计焊接夹具之前，应首先了解生产纲领、产品结构特征、工艺需要及生产线布置方式，作好充分的工艺调研，参照国内外先进的夹具结构,并结合实际情况确定夹具总体方案。诸如是固定夹具还是随行夹具，机械化、自动化水平是高是低，几种车型主要夹具是否混型共用等。
车身焊装夹具基础 （技能培训讲义） 1、焊装夹具基本构造 1.1、焊装夹具的用途（图1-1） 焊装夹具在车身生产中的作用是：通过夹具上的定位销（基准销）、S 面型块（基准面）、夹紧臂等组件的协调作用，将工件（冲压件或总成件）安装到工艺设定的位置上并夹紧，不让工件活动位移，保证车身焊接精度的一致性和稳定性。 1.2、焊装夹具基本构造（图1-2） 夹具的基本构造：如图1-2所示，由台板、支座、L 板、基准销、基准面、夹紧机构（气缸、夹紧臂、U 型限位块等）等组成。
1.2.1、台板（图1-2-1） a 、用途 用于安装夹具组件，上表面加工有坐标刻度线，用于夹具基准状况的检测（如：三座标检测仪检测用）。 b 、安装要求 台面应处于水平状态（工艺设计要求倾斜放置的除外），安装时用测量仪、水平仪或透明胶管灌水检查校水平。多台连线安装的夹具（特别是采用举升自动搬送的装置），同轴度和水平度、节距应符合设计要求。 c 、使用保养 保持台面清洁、无焊渣、油污、灰尘附着、无分流烧伤或撞击凸凹痕迹，座标刻度线清晰完整，严禁在台面上敲击作业。 1.2.2、支座（图1-2-2） 图1-2-1 连接螺栓 垫板 支座
a、用途 用于支撑夹具台板、夹具高度调节和安放水平调整，使夹具按工艺布置要求定置安放。 b、安装要求 连接螺栓紧固可靠，调节螺杆应有垫板支撑，夹具定置调整符合要求后，要将调节螺杆螺母拧紧，若是大型夹具或连线夹具垫板应和基础预埋件可靠连接（焊接）。 c、使用保养 定期检查拧紧连接螺栓和螺杆锁紧螺母，定期检查调整台板的水平度。 1.2.3、L板（图1-2-3） 图1-2-3 a、用途 用于安装夹具型块（S面元件）、基准销组件、夹紧机构、导向装置等夹具组件。 b、安装要求 采用高强螺栓与台板连接，并配定位销定位，同夹具组件的连接也应采用高强螺栓连接，并配定位销定位。 c、使用保养 定期检查拧紧连接螺栓（最好用记号笔做标记），定期检查定位销有否松动或脱落。
车身焊装夹具设计难点 随着我国汽车工业的发展，焊接技术在汽车生产中的应用越来越多，生产效率和产品质量要求越来越高，焊接装配夹具及各种机械化、半自动化和自动化的焊接装配生产线也随之发展起来。随着生产的需要，国内较大的汽车厂都有了专门从事焊接装配夹具设计的专业人员，这门处于机制和焊接专业边缘的专业技术，正在实践中得到发展。 而焊接装配夹具设计技术发展得比较晚，国内外相关的专著也较少见。今天为大家分享一篇文章介绍关于设计焊接夹具中的一些难点 一：什么是焊接夹具 在汽车零件的焊接中，除飞轮齿环、齿轮等个别情况是将一个环状和其他封闭体自身的某道焊缝接起来外，大多数情况都是把几个不同形状的工件焊接到一起，组成一个焊接合件，因此，焊接和装配一般是联系在一起的，故通常把焊接过程中所用的夹具称为焊接装配夹具。所谓焊接装配夹具，是指在焊接工艺过程中，根据工件结构的要求，用来保证被焊工件的正确相对位置及形状，并籍以得到牢固的焊接接头而使用的除焊接设备本身以外的附加装置，统称为焊接装配夹具，并简称为焊接夹具。焊接夹具中的消耗件易损件和独立起导电作用的一些工具，称为焊接辅具。 图1 焊接夹具分类
二．定位篇：六点定位原则在车身焊装夹具上的应用 六点定则在一般的夹具设计书上都有详细的讲解，此处就不再重复。但在车身焊装夹具设计时，常有两种误解：一是认为六点定则对薄板装焊夹具不适用；二是看到薄板装焊夹具有非可调的超定位，而不加分析的认为是定位原则错误。应该肯定六点定则对车身焊装夹具是适用的，设计时应遵守这个原则，另一方面还需要分析车身冲压件的特点，只有正确认识其生产特点，同时又正确理解了六点定则，才能正确应用这个原则。 1）薄板冲压件刚性差，在储存和运输时会产生弹性变形。在装配过程中，为了克服弹性变形，必须用外力使有弹性的工件与夹具的定位件紧紧地靠在一起，与定位件一起形成一个刚性体，然后才能焊接成刚性较强、尺寸合格的空间壳体———车身总成。而刚性体工件在夹具中定位，其超定位的支承可以采用浮动或可调支承去适应，如果对有弹性的工件也把超定位的支承设计成浮动的，那就是在弹性体上装弹性工件，永远得不到一个确定的装配尺寸。 图2 三维柔性焊接夹具 2）车身冲压件有的长或宽达1～2 m，尺寸允差和形状允差相对较大，由于定位件与工件的间隙，使大零件的装配位置变化在边界部位表现得较明显。为了纠正装配中的错位现象，以使装配误差能均衡分布，在大型焊装夹具的重要部位适当增设工艺定位件，以防止装配误差向某一方向集中，冲压件的精度越低，这种工艺定位越有必要。但这样做无疑又增加了超定位现象。