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汽车焊装夹具中气动元件的选择与参数化设计
作者：周海涛
来源：《商品与质量·消费视点》2014年第01期
摘要：对任何使用焊接工艺成形的结构件，焊装夹具始终是焊接装备中极为重要的组成部分。在汽车车身总成及其他零部件焊装线上，焊接装夹具起着被装配件的装夹、定位、减小结构焊接变形的重要作用。本文主要探讨汽车焊装夹具中气动元件的选择与参数化设计。 关键词：汽车焊装夹具；气动元件；参数化设计
汽车焊接生产线是汽车制造中的关键，焊接生产线中的各种工装夹具又是焊装线的重中之重，焊接夹具的设计是前提和基础。由于车身零件是薄钢板件，其刚性差，所以在装焊过程中必须将工件固定到专用夹具上，以保证各零件相互之间搭接面贴合以及相对位置准确。在汽车车身的装配焊接过程中，必须将工件定位和夹紧，完成定位和夹紧的工位机械装置称为装焊夹具。
1、汽车焊装夹具概述 1.1装焊夹具的主要作用
按车身图纸的要求，把零件或部件的相对位置准确固定并夹紧。焊接过程中，能防止焊接热变形，夹具结构应有利于焊枪工作。 1.2装焊夹具的种类
在汽车车身制造过程中，为了便于装配和焊接，通常是将车身划分为若干分总成，各分总成又划分为若干合件，各合件则由若干个零件组成。这样在车身装焊时，通常都是先将零件装焊成合件，再将合件装焊成分总成，最后将分总成装焊成车身壳体总成。因此车身装焊夹具也可分为合件装焊夹具、分总成装焊夹具和车身总成装焊夹具。 1.3装焊夹具的基本要求
装焊夹具应满足下列基本要求。保证焊后焊件能获得正确的几何形状和尺寸。特别是车身关键部位，如门窗等孔洞的尺寸和形状。在装配时，夹具必须使零件或部件获得正确的位置和可靠的夹紧。在焊接时，能阻止焊件产生热变形。 2、汽车焊装夹具中气动元件的选择与参数化设计
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设备上主要由一般是钢制结构的立柱组成，立柱的顶端安装的主要机构是定位销、定位档块、气动夹头或电磁吸头。被焊装的零部件一般是水平安放到多立柱支撑形成的（一般是三点定位原则）定位面上。为防止被焊件在焊接过程中可能出现的水平方向的窜动，一般靠气动夹头夹紧；对垂直方向可能出现的窜动则靠电磁吸头吸紧。多立柱支撑式装夹具在车身零部件的组装中应用很广，例如车身的左、右侧围、车门、顶盖板、机舱板等左右侧围、左右门部件属于要严格控制焊接变形的结构部件。为此，焊接装夹具本身的刚度要大，有由具体结构部件决定的多点支撑的立柱式结构。为配合上下料，线上往往使用搬运机器人。对于车门、仓盖这样的部装工件，虽然也采用多立柱支撑型的装夹具，但再采用点焊机器人并没有技术优势，这是因为车门对装焊精度要求高、而且某些焊点的设计位置无法用通用型点焊机器人施焊；而固定式多点焊工艺虽然有柔性差的缺点，但焊接速度快、装焊精度高的优点在车门零部件（如左、右、前、后车门）焊装中的某些工位上却得以充分发挥。
一些要求生产效率较高和操作位置不方便的焊装夹具，一般采用气动夹具。气动夹具最大的特点是可以多组夹具同时动作，还可以与其它系统相连接，实现自动化生产。
气动夹紧装置也有很多结构形式，在客。车焊装胎具中以杠杆、铰链联合夹紧器采用 较多。气动夹紧器一般由气缸、夹紧装置和气动元件及管路组成。气动夹紧器，实际是以气缸为动力的联合夹紧机构，铰链和连杆机构根据实际使用情况进行设计，气动元件也是根据实际需要设计选型。气动元件一般由专业厂生产，特殊情况根据设计要求定做，气缸一般采用标准气缸、薄膜气缸或非标气缸。车身骨架主要是通过焊接的方法来制作总成，由于焊接是采用熔化金属的方法来实现连接，在焊接时，熔化的金属在冷却后会产生收缩，熔点的多点收缩会对骨架的整体尺寸产生影响，有时会达到几毫米。
由于骨架总成是一种多点焊接的网格结构，焊点位置因为产品的特征和车型不同，很不规范，若要用统一的计算公式或方法来预测焊接变型是很难做到的。但是我们可以通过实际焊接来找出焊接变形的总体规律，这种规律要通过相应的工艺规范来确定，所以骨架在焊接前应当做出工艺规范，如焊接方法、焊接顺序、施焊人数等。按照统一的焊接规范，检测出焊接对精度的影响，并进行调整。在批量生产中，应严格按照所制定的焊接工艺规范执行。
另外，在一般的胎具上，只能进行单面焊接。单面焊接后，被焊件从胎具上取出再进行背面补焊，这样会产出一定的焊接变形量。为了使骨架的焊接在胎具上一次完成，骨架夹具可以采用立式，并将胎体结构与焊缝错开，留出焊接空间，使骨架各焊点便于在胎具上施焊，使之焊接一次完成，进而保证骨架总成制作质量。 3、结论
汽车焊装从零件、分总成直到车身总成的制造，是一项非常繁杂的系统工程，需要很多工序协同工作才能完成。每一个环节出现问题，都会影响到产品质量。所以在生产、制造过程中，必须有可靠的质量保证体系，确保产品质量。通过对汽车焊接夹具中气动元件的选择与参数化设计，能够对汽车焊装夹具更好地运行和使用有一定的帮助。
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