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一、引言
焊接夹具设计是车身焊装车间的一项重要工作，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。 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。
二、汽车焊接工艺特点及流程：
1.材料与结构
冷轧钢板，镀锌钢板，及少量的热轧钢板是汽车焊接主要材料。它们具有焊接性能好，适应性高等特点，缺点在于是薄板件，刚性差、易产生重力变形。 结构上，焊接散件大多数是具有空间曲面的冲压件，形状、结构比较复杂。且有深拉延冲压件存在，容易因刚性差而引起的变形，另外还存在回弹变形。
2.焊接方式
汽车焊接方式主要有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。
3.焊接工艺流程
汽车焊接的流程就是单件到合件到车身分总成再到车身总成的过程。 从分总成到车身焊接总成的每一个过程，既相互独立，又承前启后，因此分总成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分总成、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。
三、焊接夹具设计
1.首先在焊接夹具设计前应了解产品生产纲领、结构特征、工艺需要及生产线布置方式，提前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。
2.根据焊件结构特点及所需焊接设备型号、规格，确定定位及夹紧方式；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。
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.因焊接夹具总体结构都很庞大，空间结构及尺寸复杂，所以其设计应采用坐标法及模块化设计的方法，以提高设计效率。
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。
四、车身焊接夹具的结构组成：
汽车焊接夹具通常由夹具基座、定位装置、夹紧机构、测量系统及辅助系统等五大部分组成。
1.夹具基座：夹具基座是焊接夹具的基础，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地板上，因此在设计夹具地板时，应留有足够的位置来设立测量装置的基准槽，以满足实际测量的需要。另外，在不影响定位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，这一点对流水线上的随行夹具尤为重要。
2.定位装置：定位装置中的零部件通常有固定销、插销、档铁、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。
②.为便于调整和更换主要定位元件及使夹具具备柔性的混型功能，定位机构应尽可能设计成组合可调式的。
③.标准化设计。因汽车结构区别较大，尤其是重、中、轻、微型车，所以应根据车型分别指定汽车焊接夹具标准，以适应不同车型的需要。定位元件可选用厚度为16mm、18mm、20mm、三种尺寸的钢板，定位元件的热处理应在夹具调试合格后进行，但应准确记录更改数据，并相应修整夹具资料，使之符合调试合格状况，为今后制造提供准确资料。
3.夹紧机构：汽车焊接夹具的夹紧机构以快速夹紧机构和气动夹紧机构为主。快速夹紧机构具有结构简单，动作迅速的优点，从自由状态到夹紧仅需几秒钟，符合大批量生产需要。快速夹紧器根据需要可几个串联或并联在一起使用，达到二次夹紧或多点夹紧的目的。
4.辅助机构 辅助机构在焊接过程中发挥着重要作用。下面介绍两种常用辅助机构。
①.旋转系统 在夹具地板和夹具支撑中布置旋转系统，可使夹具体在平面上做360度旋转。这样的系统可解决或克服焊机少的缺陷。另外，为保证夹具在装夹、拆卸时能处于稳定工况，还应设计止动装置。
②.翻转机构 ：当焊点处于中间位置时，如果用X型焊钳进行点焊，则焊钳无法伸进，喉深也不够，难以焊接；若用C型焊钳，如果夹具平放，虽能焊接，但工人的劳動强度大。所以设计夹具时，可将其设计成可翻转夹具，使焊件能向两边翻转90度，焊件平面处于竖直位置，这样工人只要将焊枪处于水平位置便可焊接，大大降低了劳动强度。在设计翻转夹具时需要设计止动机构，以防止夹具自动回复原位造成事故。
5.测量机构 利用夹具本体自身设计测量机构是提高夹具设计和制造精度的重要措施。在传统的夹具设计中，夹具合格的标准是利用实际冲压件进行装配组合来检验的，但由于冲压件不可能十分准确，部件总成更有累计误差，所以车身焊接总成的精度必然不高，很难达到设计要求。有不少厂家使用三坐标测量仪进行检验，可它对一些结构复杂的定位元件仍然无法测量。通过实践证明，利用夹具自身测量机构与三坐标测量仪配合使用，可大大提高焊接夹具的精度。
五、结束语
总而言之，焊接工装设计是汽车制造的及其重要工作，必须高度重视，积极采取相应的策略，做好这项工作。
参考文献
[1] 雷玉成，王存堂，韩向东，周孔亢；车身焊装夹具设计方法的研究[J]；农业机械学报；2002年05期.
[2] 蔡瑾，段国林，李翠玉，李德红；夹具设计技术发展综述[J]；河北工业大学学报；2002年05期
[3] 袁绮声，苗振；汽车制造中的焊接技术[J]；电焊机；1994年03期
焊接夹具设计是车身焊装车间的一项重要工作，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。 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。
二、汽车焊接工艺特点及流程：
1.材料与结构
冷轧钢板，镀锌钢板，及少量的热轧钢板是汽车焊接主要材料。它们具有焊接性能好，适应性高等特点，缺点在于是薄板件，刚性差、易产生重力变形。 结构上，焊接散件大多数是具有空间曲面的冲压件，形状、结构比较复杂。且有深拉延冲压件存在，容易因刚性差而引起的变形，另外还存在回弹变形。
2.焊接方式
汽车焊接方式主要有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。
3.焊接工艺流程
汽车焊接的流程就是单件到合件到车身分总成再到车身总成的过程。 从分总成到车身焊接总成的每一个过程，既相互独立，又承前启后，因此分总成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分总成、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。
三、焊接夹具设计
1.首先在焊接夹具设计前应了解产品生产纲领、结构特征、工艺需要及生产线布置方式，提前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。
2.根据焊件结构特点及所需焊接设备型号、规格，确定定位及夹紧方式；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。
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.因焊接夹具总体结构都很庞大，空间结构及尺寸复杂，所以其设计应采用坐标法及模块化设计的方法，以提高设计效率。
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。
四、车身焊接夹具的结构组成：
汽车焊接夹具通常由夹具基座、定位装置、夹紧机构、测量系统及辅助系统等五大部分组成。
1.夹具基座：夹具基座是焊接夹具的基础，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地板上，因此在设计夹具地板时，应留有足够的位置来设立测量装置的基准槽，以满足实际测量的需要。另外，在不影响定位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，这一点对流水线上的随行夹具尤为重要。
2.定位装置：定位装置中的零部件通常有固定销、插销、档铁、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。
②.为便于调整和更换主要定位元件及使夹具具备柔性的混型功能，定位机构应尽可能设计成组合可调式的。
③.标准化设计。因汽车结构区别较大，尤其是重、中、轻、微型车，所以应根据车型分别指定汽车焊接夹具标准，以适应不同车型的需要。定位元件可选用厚度为16mm、18mm、20mm、三种尺寸的钢板，定位元件的热处理应在夹具调试合格后进行，但应准确记录更改数据，并相应修整夹具资料，使之符合调试合格状况，为今后制造提供准确资料。
3.夹紧机构：汽车焊接夹具的夹紧机构以快速夹紧机构和气动夹紧机构为主。快速夹紧机构具有结构简单，动作迅速的优点，从自由状态到夹紧仅需几秒钟，符合大批量生产需要。快速夹紧器根据需要可几个串联或并联在一起使用，达到二次夹紧或多点夹紧的目的。
4.辅助机构 辅助机构在焊接过程中发挥着重要作用。下面介绍两种常用辅助机构。
①.旋转系统 在夹具地板和夹具支撑中布置旋转系统，可使夹具体在平面上做360度旋转。这样的系统可解决或克服焊机少的缺陷。另外，为保证夹具在装夹、拆卸时能处于稳定工况，还应设计止动装置。
②.翻转机构 ：当焊点处于中间位置时，如果用X型焊钳进行点焊，则焊钳无法伸进，喉深也不够，难以焊接；若用C型焊钳，如果夹具平放，虽能焊接，但工人的劳動强度大。所以设计夹具时，可将其设计成可翻转夹具，使焊件能向两边翻转90度，焊件平面处于竖直位置，这样工人只要将焊枪处于水平位置便可焊接，大大降低了劳动强度。在设计翻转夹具时需要设计止动机构，以防止夹具自动回复原位造成事故。
5.测量机构 利用夹具本体自身设计测量机构是提高夹具设计和制造精度的重要措施。在传统的夹具设计中，夹具合格的标准是利用实际冲压件进行装配组合来检验的，但由于冲压件不可能十分准确，部件总成更有累计误差，所以车身焊接总成的精度必然不高，很难达到设计要求。有不少厂家使用三坐标测量仪进行检验，可它对一些结构复杂的定位元件仍然无法测量。通过实践证明，利用夹具自身测量机构与三坐标测量仪配合使用，可大大提高焊接夹具的精度。
五、结束语
总而言之，焊接工装设计是汽车制造的及其重要工作，必须高度重视，积极采取相应的策略，做好这项工作。
参考文献
[1] 雷玉成，王存堂，韩向东，周孔亢；车身焊装夹具设计方法的研究[J]；农业机械学报；2002年05期.
[2] 蔡瑾，段国林，李翠玉，李德红；夹具设计技术发展综述[J]；河北工业大学学报；2002年05期
[3] 袁绮声，苗振；汽车制造中的焊接技术[J]；电焊机；1994年03期