焊接夹具论述

引言：随着汽车工业的快速发展，汽车焊接夹具设计逐渐成为热点，

在开始进行夹具设计前，需要进行工艺分析，完成以下几个工作内容：根据数模、产品图、参考车工艺进行焊接工艺分析，编制焊接工艺流程并提出定位孔和定位面；根据设计纲领、数模、产品图、参考车工艺、焊接工艺流程，确定夹具型式和数量。

1 夹具平台

（1）夹具平台

（2）基准点和坐标线

（3）吊装机构

底板设计4个吊取装置，满足以下要求：

保证焊接夹具吊取时水平；吊索不得与工装定位部位接触；保证起吊柄足够承重。

（4）表面处理

夹具平台焊接加工后必须进行低温退火，设计图纸和零件清单中必须标注出低温退火的要求。

夹具平台表面涂防飞溅漆，有效防止焊接飞溅的粘附。

2 支撑定位机构

2.1材料选用

2.2 加工精度

①主定位销的位置精度为φ0.1mm，加工精度为-0.05～0mm；②夹具基准面垂直度

2.3结构设计

夹具设计要充分考虑工件定位及焊接工艺性，保证最小的焊接变形，各压紧机构均带有自锁功能，每个机构连接的定位点或压紧点最多不超过2个。

工件的定位孔是圆孔时，定位销采用自动撑涨结构（撑涨到位后设置自锁机构），消除孔本身变差引起的定位误差。

焊接夹具要求设计工件定位销自动退出装置且有足够刚性。

原则上基准销是不可独立移动的，基准销原则上使用螺纹销，螺纹销与基板装配方式为销孔配合，后面用螺母固定。

对于小型零部件安装防漏装传感器，而对于类似零部件，焊接夹具要设置防误装装置。

调整完成后，定位销检测精度在±0.1mm以内，其它位置精度在±0.2mm以内。

3 调整机构

设计对定位元件多自由度调整的机构，必须保证在调整任何一个自由度的值时，其它任何自由度的值不发生变化。原则上，当调整的自由度数量超过两个，每超过一个需要追加一层调整机构，以确保每组垫片有抽取的空间、紧固螺栓有足够的扳手空间。

禁止在两层连接基板之间的不同位置塞入不同厚度的垫片，致使定位元件的位置取决于螺栓拧紧程度，大大降低焊接夹具的可靠性和工作稳定性。

螺栓全部采用8.8或12.9级别的公制螺纹螺栓；支撑块及压头等经常需要调整的部件采用M8或M10的12.9级别螺栓紧固。

L座厚度15～20mm（根据L座的高度进行调整），L座加强筋厚度8～10mm，各L座与底座采用四个内六角螺栓及两个定位销连接，均带防焊渣盖。

5 电气元件

（1）夹具上的气缸由PLC控制，工件到位传感器由PLC采集。远程端子箱作为独立的控制单元放在夹具平台上，用于控制夹具的电磁阀、磁性开关、接近开关等。（2）焊接工装上的气缸选优先选用焊接专用型，接近开关、感应式开关等采用耐高温、防烫产品；磁性开关选用耐强磁场系列。（3）夹具夹头打开按先后顺序要求，动作能互锁，防止误操作开角度以不干涉其他部件为原则。（4）电气系统各电气元件的选型需匹配协调，所选电气元件（带有容量要求）功率至少要留有25%的富裕系数，不能满负荷运转工作，保证正常工作状态。（5）在外露、移动场合的电缆必须是具有适宜的柔韧性而且具有适当的外保护；所有电缆必须编号，内容包含电缆号，来自和去往信息，每个编号是唯一的；在电缆间传输的电压不会引起任何相互干扰；信号线和强电线必须分隔开布置。备用电缆要注明备用信息。（6）所有气缸带有缓冲装置，气阀元件装有消声器（调速阀选用金属型）。气路设有消音器及残压处理阀，压紧缸预留压紧行程5～10mm。气控阀、电磁阀等气动元件接头采用防烫接头。（7）气路管线配置在夹具平台的侧面或底面，采用双层结构，具有防火、防油、耐老化功能，在飞溅达到区域采用阻燃管外加防护，焊接过程中不能与其他设备干涉，所有的气路控制阀及三联件安装防撞装置。两端拴挂铝制标牌进行标识，捆扎时，每捆10根以下，松紧以手拉动为准；进出管路以颜色区分，采用蓝色压紧、黑色松开，便于调试和维修。

6 结论

焊接夹具设计符合人机工程学，采用模块化、标准化设计制造，焊接工位人工操作高度在800～900mm，保证焊枪的可达性，且工件的定位姿态确保焊枪焊接的最佳角度，焊接质量和精度满足产品质量要求。

（作者单位：长城汽车股份有限公司底盘研究院）