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随着社会经济的发展和科技水平的提高,汽车行业获得了广阔的发展空间,有力地促进了国民经济的发展。在人们的生活有了极大改善的情况下,人们对汽车的外观、性能、舒适性、安全性等方面有了更多的需求。白车身是整车的基础,而汽车焊装夹具的结构和精度直接决定车身的焊接质量。为此,本文将从汽车焊接夹具进行分析,希望有效的控制并提高车身的焊接质量。
1.汽车焊接夹具的简介
把车身冲压件在一定的工艺装备中定位并夹紧,组合成车身分总成及总成,同时利用焊接的方法使其形成整体的过程称为装焊过程。它是车身的装配和焊接连续进行的一个过程,焊装过程所使用的夹具称为焊接夹具。
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,科学地考虑共用或多车型共用一套夹具,有利于建造混型生产线,提高生产效率。
为提高我国汽车焊接夹具的设计水平,本文对汽车焊接夹具的设计原理、结构和设计方法、原则进行了一定的研究和探讨。
2.白车身焊接工艺的特点
2.1使用材料及结构特点
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。
2.2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。电阻焊对夹具要求严格,尤其是多点焊、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。
2.3焊接工艺流程
汽车焊接的基本特征就是单件到部件再到总成的一个组合的过程。
从分总成到车身焊接总成的每一个过程,既相互独立又相互关联,因此分总成的焊接精度决定了整车焊接总成的焊接精度和焊接质量。为了保证产品的质量,这就要求从单件到总成的各个焊接工序采用统一的定位基准。在整车出现质量问题时便于质量问题原因的分析,便于整改和控制。
3.焊接夹具的设计方法与步骤
(1)在进行夹具设计工作前,首先应了解所开发车型的生产纲领、产品结构信息、工艺要求及生产线布置方式,做好充分的前期产品分析,参考行业内现有车型的生产线方案及夹具结构,确定整车的输送方式及工艺水平。
(2)根据焊接工艺文件的焊点信息,确定焊钳型号、数量及悬挂方式。
(3)根据车身结构特点及焊接设备型号确定夹具的定位夹紧方式,同时根据冲压件具体的结构及精度确定夹具定位数量、位置关系。
(4)进行夹具具体结构设计,尽可能采用标准件及成型的模块结构。充分从人机工程学角度考虑,结构尽量简易化、轻便化。
4.焊接夹具的组成结构及要求
汽车焊接夹具包含内容:工作台BASE板、定位夹紧部件、气路部件、产品数据、焊钳等(见下图一)。
4.1 BASE板
夹具BASE板是焊接夹具的基础部分,它的加工精度直接影响夹具整体定位夹紧机构的准确性,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BASE板上加工时需加工有反映整体夹具在车体坐标系位置的坐标基准槽及用于检测夹具精度建立坐标系的基准孔。由于BASE板大都采用框架结构的焊接合件,在不影响夹具功能的条件下,应尽量减轻夹具自身重量,便于夹具搬运。
4.2定位夹紧机构
定位夹紧机构中的零件包括固定式定位销、定位块、夹紧块、导向板、限位块等。
(1)因焊接夹具使用频率很高,要求定位单元有足够的刚度、硬度及耐磨性,以保证焊接夹具的精度。
(2)为便于调整位置度及维修便捷性,定位块、定位销等定位单元都要设计成可调节机构。
(3)夹具设计必须按照统一的焊接夹具技术标准,保证整体加工、装配精度统一,便于新车型焊接夹具匹配调节。
4.3焊接操作辅助机构
由于白车身结构复杂,为便于焊接操作,我们需要在夹具上增加一些辅助机构。下面介绍三类常见的辅助机构:
4.3.1 BASE踏台回转机构
在夹具BASE板和夹具底板之间布置的旋转机构,可使夹具整体360度旋转,此机构可以克服焊点分布范围广的问题。仅用一套焊接设备就可完成操作工作,同时减少了人的移动范围,提高了工作效率。
4.3.2翻转台机构
当工件采用CO2保护焊时,焊缝位置分布在工件搭接处的各个方向,由于工人焊接操作不便,因此采用此类反转机构。目的是保证工人焊接操作时焊接面处于水平方向,有利于保证焊接位置及焊接质量。
4.3.3举升机构
地板纵梁、车架等部分的焊接结构复杂,且精度要求高。在夹具设计制造时常采用多个固定定位销式的过定位结构约束焊接精度。但这同时也产生了新的问题,焊接后的总成由于定位的固定定位销过多取件困难。在此类条件下我们将采用辅助的气缸举升机构帮助工人取件。
5.总结
汽车车身是汽车的重要零部件之一,它的制造质量关系到提高汽车的整体竞争力。而汽车车身的焊装夹具是确保其制造精度的重要手段,所以充分了解焊装夹具的结构特点及技术要求对提升焊装夹具设计水平非常重要,也是汽车制造企业在激烈竞争中能够生存必须重视的问题之一。
1.汽车焊接夹具的简介
把车身冲压件在一定的工艺装备中定位并夹紧,组合成车身分总成及总成,同时利用焊接的方法使其形成整体的过程称为装焊过程。它是车身的装配和焊接连续进行的一个过程,焊装过程所使用的夹具称为焊接夹具。
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,科学地考虑共用或多车型共用一套夹具,有利于建造混型生产线,提高生产效率。
为提高我国汽车焊接夹具的设计水平,本文对汽车焊接夹具的设计原理、结构和设计方法、原则进行了一定的研究和探讨。
2.白车身焊接工艺的特点
2.1使用材料及结构特点
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。
2.2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。电阻焊对夹具要求严格,尤其是多点焊、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。
2.3焊接工艺流程
汽车焊接的基本特征就是单件到部件再到总成的一个组合的过程。
从分总成到车身焊接总成的每一个过程,既相互独立又相互关联,因此分总成的焊接精度决定了整车焊接总成的焊接精度和焊接质量。为了保证产品的质量,这就要求从单件到总成的各个焊接工序采用统一的定位基准。在整车出现质量问题时便于质量问题原因的分析,便于整改和控制。
3.焊接夹具的设计方法与步骤
(1)在进行夹具设计工作前,首先应了解所开发车型的生产纲领、产品结构信息、工艺要求及生产线布置方式,做好充分的前期产品分析,参考行业内现有车型的生产线方案及夹具结构,确定整车的输送方式及工艺水平。
(2)根据焊接工艺文件的焊点信息,确定焊钳型号、数量及悬挂方式。
(3)根据车身结构特点及焊接设备型号确定夹具的定位夹紧方式,同时根据冲压件具体的结构及精度确定夹具定位数量、位置关系。
(4)进行夹具具体结构设计,尽可能采用标准件及成型的模块结构。充分从人机工程学角度考虑,结构尽量简易化、轻便化。
4.焊接夹具的组成结构及要求
汽车焊接夹具包含内容:工作台BASE板、定位夹紧部件、气路部件、产品数据、焊钳等(见下图一)。
4.1 BASE板
夹具BASE板是焊接夹具的基础部分,它的加工精度直接影响夹具整体定位夹紧机构的准确性,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BASE板上加工时需加工有反映整体夹具在车体坐标系位置的坐标基准槽及用于检测夹具精度建立坐标系的基准孔。由于BASE板大都采用框架结构的焊接合件,在不影响夹具功能的条件下,应尽量减轻夹具自身重量,便于夹具搬运。
4.2定位夹紧机构
定位夹紧机构中的零件包括固定式定位销、定位块、夹紧块、导向板、限位块等。
(1)因焊接夹具使用频率很高,要求定位单元有足够的刚度、硬度及耐磨性,以保证焊接夹具的精度。
(2)为便于调整位置度及维修便捷性,定位块、定位销等定位单元都要设计成可调节机构。
(3)夹具设计必须按照统一的焊接夹具技术标准,保证整体加工、装配精度统一,便于新车型焊接夹具匹配调节。
4.3焊接操作辅助机构
由于白车身结构复杂,为便于焊接操作,我们需要在夹具上增加一些辅助机构。下面介绍三类常见的辅助机构:
4.3.1 BASE踏台回转机构
在夹具BASE板和夹具底板之间布置的旋转机构,可使夹具整体360度旋转,此机构可以克服焊点分布范围广的问题。仅用一套焊接设备就可完成操作工作,同时减少了人的移动范围,提高了工作效率。
4.3.2翻转台机构
当工件采用CO2保护焊时,焊缝位置分布在工件搭接处的各个方向,由于工人焊接操作不便,因此采用此类反转机构。目的是保证工人焊接操作时焊接面处于水平方向,有利于保证焊接位置及焊接质量。
4.3.3举升机构
地板纵梁、车架等部分的焊接结构复杂,且精度要求高。在夹具设计制造时常采用多个固定定位销式的过定位结构约束焊接精度。但这同时也产生了新的问题,焊接后的总成由于定位的固定定位销过多取件困难。在此类条件下我们将采用辅助的气缸举升机构帮助工人取件。
5.总结
汽车车身是汽车的重要零部件之一,它的制造质量关系到提高汽车的整体竞争力。而汽车车身的焊装夹具是确保其制造精度的重要手段,所以充分了解焊装夹具的结构特点及技术要求对提升焊装夹具设计水平非常重要,也是汽车制造企业在激烈竞争中能够生存必须重视的问题之一。