汽车焊接夹具式样书的设计

杨荣华

摘 要：焊接夹具式样书可指导待焊接工件的定位方式、夹紧位置等的设计，从而保证工件焊接后的尺寸精度。夹具式样书是焊接夹具设计中的重要准备工作之一，需要根据“3-2-1”定位原理设定工件的定位及夹紧点，是用于指导夹具的设计和生产，保证夹具品质、缩短夹具设计周期的重要依据。

关键词：白车身；焊接夹具；式样书；操作台面

中图分类号：U466 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.100

夹具式样书的设计是依据取得的焊点工艺文件和上件顺序图来确定工装夹具的定位点、夹紧方式和机械结构。这一阶段设计的质量决定着焊接夹具的设计质量和更改程度，因此，质量较高的设计源于好的夹具式样书的设计方案。

首先要充分考虑焊点的位置、焊枪的形式、工件操作的方便性等因素，从而确定操作台面高度和夹具结构的形式，确定采用手动取件或自动取件装置，确定焊接工件的定位孔、夹紧点的具体位置及定位夹紧的结构。

1 夹具式样书的设计原则

夹具式样书的设计原则为定位精度高、夹紧可靠和操作方便。其中，定位方式包括边缘定位、面定位、基准孔定位等。焊接夹具式样书设计质量的评价依据为：零件是否被夹紧，焊接后的工件是否产生变形；夹具的操作、维修保养是否方便等。

具体而言，式样书的设计原则有以下5点：①设定工装夹具的定位夹紧位置时，要考虑定位的可靠性，不能产生变形。②式样书的设计有一定的优先级别。车间最终生产出来的是白车身总成，因此，车身总成精度要求高于分总成精度要求，分总成精度要求高于板件的精度要求。③依据“3-2-1”定位原理，要防止工件在X，Y，Z三个坐标轴方向上产生移动或旋转。如果想保证工件的空间位置不变，则需要6个定位点。其中，3个定位点可以保证第一个坐标基准面的位置不变，另外2个定位点可确定第二个坐标的位置，最后一个定位点可确定第三个坐标的位置。④要保证零件尺寸和定位的可靠性，防止零件产生变形。⑤基准定位孔的选取非常重要，具体应注意选取固定定位销还是活动定位销、采用1个基准孔还是2个基准孔空位、孔的定位位置是否满足要求等问题。

2 夹具式样书的设计方法

在设计夹具式样书前，首先要输入工件的数据，主要包括白车身的2D和3D数模数据、BOM清单（单件和各级总成的结构树，单件的板厚、材质和质量信息等，并对该工件进行仔细分析，考虑设计方案的可行性）等。

夹具式样书主要由4部分组成，即夹具机构认定表、定位基准分布图、基准断面图、动作时序图。

2.1 夹具机构认定表

夹具机构认定表中包括以下6部分内容：①夹具类型，包括试制、改造和新作夹具；②工件产量和节拍；③车型种类，包括专用和通用；④焊点的数量和位置；⑤控制方式，包括手动控制阀、气动控制阀和电动控制阀；⑥工装类型，包括回转、翻转。

2.2 定位基准分布图

定位基准分布图主要描述了夹具的各个定位基准在整个夹具上的空间位置。定位基准分布图模板如图1所示。

定位基准分布图主要描述的是夹具的主、辅定位基准孔以及夹紧点的位置和数量。设计定位基准分布图时应注意以下4点：①按“3-2-1”定位原理设定工件定位点，定位不确定会导致工件定位不具有唯一性和产品尺寸无法满足一致性的要求。②夹具上的定位销、基准块、压紧块是否满足要求。③定位销的方向必须一致，方向差大于15°时应改为活动定位销。④定位夹紧块的数量不宜过多，压紧块过多可能会造成干涉。此外，焊枪的操作空间变小会影响生产节拍。

2.3 基准断面图

基准断面图展示了定位销的类型、工作状态和夹紧的布置等。基准断面图的模板如图2所示。

设计基准断面图时应注意以下3点：①夹紧块的位置、坐标及材质。刚性较好的工件至少应设有3个支撑块，进而形成定位的主接触面；刚性较差的工件一般至少要设有4个支撑点，且定位、夹紧块要经过淬火热处理。②定位基准销的位置和工作方式。比如，定位销是垂直于工件的空间坐标，还是垂直于工件的支撑点表面，定位销是固定式还是活动式，定位销是圆形定位销还是菱形定位销等。此外，还应确定定位销是否需要进行2个方向的调整。③夹紧块的工作方式。确定夹紧块的翻转夹紧方向及翻转角度。

2.4 动作时序图

动作时序图的设计内容包括以下4点：①上件时序。具体包括步行、上件、定位销升起、夹具夹紧所需的时间及顺序等。②所有焊点焊接完成所需的时间和顺序。③夹具打开、取件所需的时间和顺序。④节拍是否符合预定的生产产能等。

3 结束语

本文主要对焊接夹具式样书的设计方法及原则并进行了探讨。夹具式样书是夹具设计的指导性文件，因此，明确夹具式样书的设计过程具有非常重要的作用。

参考文献

[1]钟诗清，王文德.汽车车身制造工艺学[M].北京：机械工业出版，1996.

[2]袁正涛.焊接夹具[M].北京：机械工业出版社，1975.

〔编辑：张思楠〕