1 焊裝夾具工藝分析

1.1 焊裝夾具工藝條件注入

㈠産品數據

包含有産品的數模、産品圖紙（GD&T圖或形位公差要求圖）、

産品焊接圖（3D數模或圖片表示，要能清楚表示出焊接的類型、數量、位置）。

⑵工位節拍

如：年産量要求為40000件

開工條件：

工作制度：全年工作250天、每天1班、每班8小時

開工率： ≥90%

作業能率： ≥93%

良品率： ≥97%

K=1 (1-0.9) (1-0.93) (1-0.97) =1.2

K：綜合生産系數

JPH有效=40000/（250*1*8）=20

JPH設計= JPH有效 *K=20*1.2=24

JPH為每小時生産的數量

生産節拍：每件需要的時間=3600/24=150s

⑶生産方式要求

包含：焊接方式（人工焊接或自動焊接），裝件方式（人工裝件或自動裝件），搬運方式（手工、自動或電動葫蘆）

⑷焊裝生産線布置區域要求

⑸物流要求

1.2 産品數模圖紙分析

⑴産品結構分析

主要是産品的裝配順序，要滿足前工序焊接完成後，後面工序能夠安裝零件。

⑵産品焊接類型的分析

一般的産品主要包含有以下的焊接類型：凸焊（螺栓、螺母），點焊（固定焊機、懸挂焊機），弧焊（主要為CO2氣體保護焊），螺柱焊等。在一些産品中會有其它的工藝要求需要制作工裝，如：鉚接、塗膠和鉸鍊安裝等。

⑶焊點分析

焊點的分析主要為：焊點的總數量，焊點的位置，焊點的類型（二層闆焊點或三層闆焊點）。

1.3 制定焊裝流程圖

焊裝流程圖要包含有以下内容：

⑴工位總數

⑵工位順序

⑶各個工位包含哪些零件，每個零件要表明的信息有：零件的名稱、圖号、數量和縮略圖。

⑷各工位工裝号的命名，産品的總成圖号-工序号-JIAJU。例如，左内縱梁總成圖号為9435128880，第4工序的工裝圖号為9435128880-4#-JIAJU。

⑸各工位的主要焊接形式

下圖為踏闆總成的焊接流程圖示意

1.4 焊裝線布置

焊裝線的平面布置圖包含有以下内容：

⑴各工位工裝的大小、擺放位置和順序

⑵各工位的人員備置及站立位置

⑶各工位的焊接設備備置及擺放位置

⑷各工位焊接零件的擺放位置及物流方向

⑸桁架的結構尺寸示意圖

下圖為後車架平面布置圖示意

1.5 工位時序圖

各工位的節拍要滿足生産的節拍的要求，當工位節拍大于生産節拍時，要考慮在工位中增加人員或增加工序，确保每個工位的節拍小于生産節拍。

其中動作時間的計算參考标準如下： 1、裝件時間：小件2秒，大件5秒； 2、夾緊、松開時間：每級2秒； 3、夾具舉升、旋轉時間：各5秒； 4、滑台平移（氣動）：根據平移距離按平均0.1米/ 秒的速度計算；（一般行程0.5米） 5、輸送線升降時間：根據升降高度按平均0.1米/秒 的速度計算：（一般行程0.5米） 6、輸送線前進、後退時間：根據升降高度按平均8 米/分鐘的速度計算；（一般升降高度4米）

焊接時間的參考計算； 1、點焊：3——5秒每點，根據焊接部位、焊鉗大小 操作方便性确定。一般中小夾具：每點4秒，地闆 大焊鉗工位每點5秒，側圍補焊、車身補焊每點3秒。 換槍時間5秒。以上包括焊槍移動時間。 2、弧焊：連續焊10毫米/秒 3、凸焊螺母、植釘：5秒/個 4、塗膠：連續塗膠20毫米秒，塗膠膠點2秒點。

下圖為前門總成1#夾具時序表

1.6 工位焊點分析，焊鉗選型

能夠清楚地表示出各工位的焊點數和焊點位置，及對應每個人所執的焊鉗型号和焊點号。

焊點号的制定規則為：工裝編号 焊點序号。如，前門1#夾具的夾具編号為FD01，焊點1的焊點号為FD01001。

焊鉗形式分為一體式和分體式兩種。根據焊鉗形狀分為X鉗和C鉗兩種。選焊鉗的基本原則為：方便工人的焊接。在能夠焊接的前提下，一般選用輕巧的焊鉗。為了減少焊接設備節約成本，盡量減少所選焊鉗的規格和數量。

下圖為踏闆總成3#夾具焊點分析圖

1.7 工位工裝結構分析

1.7.1确定工裝結構的基本事項：夾緊方式（手動、氣動、電動），工作台型式（固定、旋轉、翻轉、滑動、傾斜），上下料方式（手動、電動葫蘆、自動），是否需要頂升，輸送方式（手動、電動葫蘆、自動）。

1.7.2确定零件的擺放方向和焊接零件的放置順序。

1.7.3确定工裝夾具高度，如是人工作業：

在沒有增加旋轉工作台的情況下，夾具中多數焊點必須保證在750-850mm之間，如圖所示：

在增加旋轉工作台的情況下，夾具中多數焊點必須保證在450-550mm之間（旋轉工作台的高度一般為300㎜），如圖所示：

下圖為踏闆總成6#夾具設計方案1例圖

1.7.4工裝夾具的定位夾緊分析

⑴定位夾緊機構和支承裝置定位點原則上必須與産品的MCP/MCS一緻。

⑵定位基準：6點定則是汽車車身焊裝夾具設計的主要方法，其含義是指限制6個方向運動的自由度。焊接夾具設計的宗旨是限制6個方向運動的自由度，這種限制不僅依靠夾具的定位夾緊裝置，而且依靠制件之間的相互制約關系。

下圖為踏闆總成6#夾具設計方案2例圖

2 焊裝夾具結構

2.1 考慮因素

⑴白車身的材料與結構：汽車焊接材料主要是低碳鋼的冷軋鋼闆，鍍鋅鋼闆等。它們可焊性好，适宜大多數的焊接方法，但由于是薄闆件，因而剛性差、易變形。在結構上，焊接散件大多數是具有空間曲面的沖壓成形件，形狀、結構複雜。有些型腔很深的沖壓件，除存在因剛性差而引起的變形外，還存在回彈變形。這都是在夾具設計構成中應該考慮的問題。

⑵焊接方法：汽車焊接方法主要有CO2氣體保護焊和電阻焊。CO2氣體保護焊應用範圍較廣，且對夾具結構要求不十分嚴格。主要注意防止焊接産生的飛濺。相應采取的措施有主要有夾具表面鍍銅、主要夾緊定位部件包銅皮、加裝保護蓋闆等措施。電阻焊是在汽車白車身焊接中主要采用的一種焊接方法。對夾具要求嚴格，尤其是多點焊和機器人點焊。要求焊接夾具對工件定位準确，操作方便且焊接牢固可靠。

⑶焊接工藝流程：汽車焊接的基本特征就是單個零件到部件再到總成的一個組合再組合的過程。從零件到白車身焊接總成的每一個過程，既相互獨立，又相互聯系，因此組件的焊接精度決定着部件總成的焊接精度，最後影響和決定着車身焊接總成的焊接精度與質量，這就要求相互關聯的組件、部件及車身焊接總成夾具的定位基準應具有統一性和繼承性，隻有這樣才能保證最終産品質量，即使出現質量問題也易于分析原因，便于糾正和控制。白車身的焊接過程以流水線生産為主，所以夾具設計應有利于流水線的布置和設計，同時也考慮給生産管理提供方便。

⑷可操作性：是指焊接夾具的使用操作是否方便靈活。一台焊接夾具不僅要保證工件的定位準确，夾緊牢固可靠。還要保證操作者能方便的把零件擺放到夾具上定位夾緊，方便的操作焊槍進行焊接，方便的取出工件。總結為“三個方便”。要實現這三個方便就要從整體去考慮這些要素，比如說操作高度是否合理，焊槍選用的是否合理，上件夾緊的步驟是否合理。對于形狀相似不好區分左右的工件是否有防反措施。對于不好焊接的地方是否有焊槍的導向機構。不好放置和取出的工件是否有舉升機構。為了方便焊接是否要增加旋轉機構等。這都是在設計過程中需要考慮的問題。

2.2 設計方法與步驟

⑴在設計焊接夾具之前，應首先了解生産綱領、産品結構特征、工藝方法及生産線布置方式，作好充分的準備。參照國内外先進的夾具結構，并結合實際情況确定夾具總體方案。諸如是固定夾具還是随行夾具，機械化、自動化水平是高是低，幾種車型主要夾具是否混型共用等。要準備好的工藝文件包括工序卡，技術協議，産品數模，夾具式樣書，焊點文件。确定使用那種标準件，那種氣動元件以及甲方的特殊要求。

⑵根據焊件結構特點及所需焊接設備（焊槍或CO2）型号、規格，确定定位及夾緊方式（如果有式樣書直接按照式樣書上的夾緊定位方式即可）；同時根據沖壓件的工藝特點及後續裝配工藝的需要選擇合适的定位點及關鍵定位點。大部分廠家已經規定好了零件定位的RPS孔和RPS面，不需要再制定定位基準。但是也一定要了解如何确定定位的基準孔和基準面。

⑶主體機構确定後，便可确定輔助裝置。如水、電、氣回路，氣、液動元件以及覆蓋件外部焊點所需保護銅闆等。

⑷按照确定好的定位點開始3D設計。定位塊要求在定位面的法向有3mm的調整量。定位銷要求在與定位孔中心線垂直的平面上有兩個方向的調整量。

⑸在進行夾具的具體結構設計時，應盡可能多的采用标準化元件，或提高自身的通用化、系列化程度。

2.3 結構組成

汽車焊接夾具通常由夾具底闆（BASE）、定位裝置、夾緊機構、測量系統及輔助系統等五大部分組成。

2.4 命名規則

⑴凡與已知标準零件/部件（廠标件、外購件、國标件）的結構和功能同等或相似的加工件均采用同名。

⑵其餘常見加工件的名稱及定義為：見下圖

1.“定位闆”——凡指在夾具中用于支座與執行元件間的定位連接件。

2.“壓杆”——凡指動作機構中以一個固定點為支點執行張開/閉合往複動作的杠杆。

3.“連接件”——凡指基本結構之後用于前後級結構之間的過渡連接件。

4.“支座”——凡指在夾具中基于底闆（BASE）闆面的第一級定位連接件。

5.“BASE闆”—— 凡指在夾具中表達底闆（BASE）闆面的結構及尺寸。

2.5 底闆（BASE）

夾具地闆是焊接夾具的基礎元件，它的精度直接影響定位機構的準确性，因此對工作平面的平面度和表面粗糙度均有嚴格的要求。

夾具自身測量裝置的基準是建立在夾具底闆上，因此在設計夾具底闆時，應留有足夠的位置來設立測量裝置的基準槽和基準孔，以滿足實際測量的需要。另外，在不影響定位機構裝配和定位槽建立的情況下，應盡可能采用框架結構，這樣可以節約材料、減輕夾具自重。

⑴底架基本形式：

底架一般由槽鋼、A3鋼底闆、底架基準塊、車輪安裝塊等采用非連續焊縫焊接而成。夾具的底闆采用如下的規格：

1、BASE長度在1m以内的，使用厚度18mm的闆。型鋼使用12＃槽鋼。

2、BASE長度在1m – 2m之間的。使用厚度為20mm的鋼闆。型鋼使用16＃槽鋼。

3、超過2m的使用大于等于25mm厚的鋼闆。型鋼使用20＃的槽鋼。

4、BASE為焊接結構件。焊接後要進行退火去應力處理。表面要做防鏽處理。并且在BASE面内刻線。

⑵加強筋使用說明

說明：L1，L2小于400mm為原則，因此加強筋的數量需要增減來設計。

⑶槽鋼的焊接接口

⑷在端面處鋼闆需探出槽鋼35mm以便焊接，如圖所示：

⑸槽鋼進行焊接時，不允許直接焊接，應在焊接位置增加加強闆，增大焊接面積，增加強度，如下圖所示。

⑹槽鋼焊接時，開口要向外構成一個封閉的輪廓，方便管路的布置。

⑺夾具的精度：底架上下平面的平行度要求為0.2㎜且上表面的粗糙度為 Ra3.2，底架基準孔為了檢測的方便性其在底闆上不應與其它裝置幹涉，基準孔的空間坐标值應設定為一整數值，基準孔原則上要求至少有4個以上（對于一些大型夾具，如發艙總成、側圍總成、後底闆總成、主下線等，要求基準孔總數為6個。）且它們之間的間距最好為1200mm以内、每個基準孔刻印坐标值，基準孔孔徑要求為ø10H7, 它們間的相對位置公差要求為±0.02，并要加蓋闆保護，避免夾具工作時對其的損壞及影響，空間分布要合理；基準孔坐标值應明顯标注在基準孔附近，便于便攜式三座标進行測量。

⑻另外考慮手工作業夾具的作業性，底架多餘的部分應該去掉。

2.6 夾緊器

汽車焊接夾具的夾緊機構以快速夾緊機構（手夾）和氣動夾緊機構為主。

2.6.1快速夾緊機構具有以下優點：

⑴快速夾緊器，其結構簡單，從自由狀态到夾緊狀态的角度可以自由的調整，主要用于批量較小生産綱領較低的生産線。在車型前期的試制（樣車）時經常使用。

⑵快速夾緊器根據需要可幾個串聯或并聯在一起使用，達到二次夾緊或多點夾緊的目的。另外對定位精度較低的焊件能實現夾緊和定位同時進行，消除了專用定位元件。它還能通過轉換其機構組成發揮更多作用，應用範圍較廣。

⑶配以螺紋調節壓塊，可糾正焊件變形，保證焊點搭邊能緊密配合，不産生脫焊、虛焊現象，提高焊接質量。

⑷選用手動夾緊器，要考慮可靠性、剛度、強度，在夾具、吊器和輔助工裝上使用時，一般選用好手牌加強型（重型）系列。壓塊部分不能使用橡膠、尼龍，需采用鐵制品。

未完待續：因篇幅有限，下次繼續更新！

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