焊接夹具尺寸（焊装夹具技术规范）

1 焊装夹具工艺分析

1.1 焊装夹具工艺条件注入

㈠产品数据

包含有产品的数模、产品图纸（GD&T图或形位公差要求图）、

产品焊接图（3D数模或图片表示，要能清楚表示出焊接的类型、数量、位置）。

⑵工位节拍

如：年产量要求为40000件

开工条件：

工作制度：全年工作250天、每天1班、每班8小时

开工率： ≥90%

作业能率： ≥93%

良品率： ≥97%

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

K：综合生产系数

JPH有效=40000/（250*1*8）=20

JPH设计= JPH有效 *K=20*1.2=24

JPH为每小时生产的数量

生产节拍：每件需要的时间=3600/24=150s

⑶生产方式要求

包含：焊接方式（人工焊接或自动焊接），装件方式（人工装件或自动装件），搬运方式（手工、自动或电动葫芦）

⑷焊装生产线布置区域要求

⑸物流要求

1.2 产品数模图纸分析

⑴产品结构分析

主要是产品的装配顺序，要满足前工序焊接完成后，后面工序能够安装零件。

⑵产品焊接类型的分析

一般的产品主要包含有以下的焊接类型：凸焊（螺栓、螺母），点焊（固定焊机、悬挂焊机），弧焊（主要为CO2气体保护焊），螺柱焊等。在一些产品中会有其它的工艺要求需要制作工装，如：铆接、涂胶和铰链安装等。

⑶焊点分析

焊点的分析主要为：焊点的总数量，焊点的位置，焊点的类型（二层板焊点或三层板焊点）。

1.3 制定焊装流程图

焊装流程图要包含有以下内容：

⑴工位总数

⑵工位顺序

⑶各个工位包含哪些零件，每个零件要表明的信息有：零件的名称、图号、数量和缩略图。

⑷各工位工装号的命名，产品的总成图号-工序号-JIAJU。例如，左内纵梁总成图号为9435128880，第4工序的工装图号为9435128880-4#-JIAJU。

⑸各工位的主要焊接形式

下图为踏板总成的焊接流程图示意

1.4 焊装线布置

焊装线的平面布置图包含有以下内容：

⑴各工位工装的大小、摆放位置和顺序

⑵各工位的人员备置及站立位置

⑶各工位的焊接设备备置及摆放位置

⑷各工位焊接零件的摆放位置及物流方向

⑸桁架的结构尺寸示意图

下图为后车架平面布置图示意

1.5 工位时序图

各工位的节拍要满足生产的节拍的要求，当工位节拍大于生产节拍时，要考虑在工位中增加人员或增加工序，确保每个工位的节拍小于生产节拍。

其中动作时间的计算参考标准如下： 1、装件时间：小件2秒，大件5秒； 2、夹紧、松开时间：每级2秒； 3、夹具举升、旋转时间：各5秒； 4、滑台平移（气动）：根据平移距离按平均0.1米/ 秒的速度计算；（一般行程0.5米） 5、输送线升降时间：根据升降高度按平均0.1米/秒 的速度计算：（一般行程0.5米） 6、输送线前进、后退时间：根据升降高度按平均8 米/分钟的速度计算；（一般升降高度4米）

焊接时间的参考计算； 1、点焊：3——5秒每点，根据焊接部位、焊钳大小 操作方便性确定。一般中小夹具：每点4秒，地板 大焊钳工位每点5秒，侧围补焊、车身补焊每点3秒。 换枪时间5秒。以上包括焊枪移动时间。 2、弧焊：连续焊10毫米/秒 3、凸焊螺母、植钉：5秒/个 4、涂胶：连续涂胶20毫米秒，涂胶胶点2秒点。

下图为前门总成1#夹具时序表

1.6 工位焊点分析，焊钳选型

能够清楚地表示出各工位的焊点数和焊点位置，及对应每个人所执的焊钳型号和焊点号。

焊点号的制定规则为：工装编号 焊点序号。如，前门1#夹具的夹具编号为FD01，焊点1的焊点号为FD01001。

焊钳形式分为一体式和分体式两种。根据焊钳形状分为X钳和C钳两种。选焊钳的基本原则为：方便工人的焊接。在能够焊接的前提下，一般选用轻巧的焊钳。为了减少焊接设备节约成本，尽量减少所选焊钳的规格和数量。

下图为踏板总成3#夹具焊点分析图

1.7 工位工装结构分析

1.7.1确定工装结构的基本事项：夹紧方式（手动、气动、电动），工作台型式（固定、旋转、翻转、滑动、倾斜），上下料方式（手动、电动葫芦、自动），是否需要顶升，输送方式（手动、电动葫芦、自动）。

1.7.2确定零件的摆放方向和焊接零件的放置顺序。

1.7.3确定工装夹具高度，如是人工作业：

在没有增加旋转工作台的情况下，夹具中多数焊点必须保证在750-850mm之间，如图所示：

在增加旋转工作台的情况下，夹具中多数焊点必须保证在450-550mm之间（旋转工作台的高度一般为300㎜），如图所示：

下图为踏板总成6#夹具设计方案1例图

1.7.4工装夹具的定位夹紧分析

⑴定位夹紧机构和支承装置定位点原则上必须与产品的MCP/MCS一致。

⑵定位基准：6点定则是汽车车身焊装夹具设计的主要方法，其含义是指限制6个方向运动的自由度。焊接夹具设计的宗旨是限制6个方向运动的自由度，这种限制不仅依靠夹具的定位夹紧装置，而且依靠制件之间的相互制约关系。

下图为踏板总成6#夹具设计方案2例图

2 焊装夹具结构

2.1 考虑因素

⑴白车身的材料与结构：汽车焊接材料主要是低碳钢的冷轧钢板，镀锌钢板等。它们可焊性好，适宜大多数的焊接方法，但由于是薄板件，因而刚性差、易变形。在结构上，焊接散件大多数是具有空间曲面的冲压成形件，形状、结构复杂。有些型腔很深的冲压件，除存在因刚性差而引起的变形外，还存在回弹变形。这都是在夹具设计构成中应该考虑的问题。

⑵焊接方法：汽车焊接方法主要有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。主要注意防止焊接产生的飞溅。相应采取的措施有主要有夹具表面镀铜、主要夹紧定位部件包铜皮、加装保护盖板等措施。电阻焊是在汽车白车身焊接中主要采用的一种焊接方法。对夹具要求严格，尤其是多点焊和机器人点焊。要求焊接夹具对工件定位准确，操作方便且焊接牢固可靠。

⑶焊接工艺流程：汽车焊接的基本特征就是单个零件到部件再到总成的一个组合再组合的过程。从零件到白车身焊接总成的每一个过程，既相互独立，又相互联系，因此组件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组件、部件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，即使出现质量问题也易于分析原因，便于纠正和控制。白车身的焊接过程以流水线生产为主，所以夹具设计应有利于流水线的布置和设计，同时也考虑给生产管理提供方便。

⑷可操作性：是指焊接夹具的使用操作是否方便灵活。一台焊接夹具不仅要保证工件的定位准确，夹紧牢固可靠。还要保证操作者能方便的把零件摆放到夹具上定位夹紧，方便的操作焊枪进行焊接，方便的取出工件。总结为“三个方便”。要实现这三个方便就要从整体去考虑这些要素，比如说操作高度是否合理，焊枪选用的是否合理，上件夹紧的步骤是否合理。对于形状相似不好区分左右的工件是否有防反措施。对于不好焊接的地方是否有焊枪的导向机构。不好放置和取出的工件是否有举升机构。为了方便焊接是否要增加旋转机构等。这都是在设计过程中需要考虑的问题。

2.2 设计方法与步骤

⑴在设计焊接夹具之前，应首先了解生产纲领、产品结构特征、工艺方法及生产线布置方式，作好充分的准备。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。要准备好的工艺文件包括工序卡，技术协议，产品数模，夹具式样书，焊点文件。确定使用那种标准件，那种气动元件以及甲方的特殊要求。

⑵根据焊件结构特点及所需焊接设备（焊枪或CO2）型号、规格，确定定位及夹紧方式（如果有式样书直接按照式样书上的夹紧定位方式即可）；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。大部分厂家已经规定好了零件定位的RPS孔和RPS面，不需要再制定定位基准。但是也一定要了解如何确定定位的基准孔和基准面。

⑶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。

⑷按照确定好的定位点开始3D设计。定位块要求在定位面的法向有3mm的调整量。定位销要求在与定位孔中心线垂直的平面上有两个方向的调整量。

⑸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。

2.3 结构组成

汽车焊接夹具通常由夹具底板（BASE）、定位装置、夹紧机构、测量系统及辅助系统等五大部分组成。

2.4 命名规则

⑴凡与已知标准零件/部件（厂标件、外购件、国标件）的结构和功能同等或相似的加工件均采用同名。

⑵其余常见加工件的名称及定义为：见下图

1.“定位板”——凡指在夹具中用于支座与执行元件间的定位连接件。

2.“压杆”——凡指动作机构中以一个固定点为支点执行张开/闭合往复动作的杠杆。

3.“连接件”——凡指基本结构之后用于前后级结构之间的过渡连接件。

4.“支座”——凡指在夹具中基于底板（BASE）板面的第一级定位连接件。

5.“BASE板”—— 凡指在夹具中表达底板（BASE）板面的结构及尺寸。

2.5 底板（BASE）

夹具地板是焊接夹具的基础元件，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底板上，因此在设计夹具底板时，应留有足够的位置来设立测量装置的基准槽和基准孔，以满足实际测量的需要。另外，在不影响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。

⑴底架基本形式：

底架一般由槽钢、A3钢底板、底架基准块、车轮安装块等采用非连续焊缝焊接而成。夹具的底板采用如下的规格：

1、BASE长度在1m以内的，使用厚度18mm的板。型钢使用12＃槽钢。

2、BASE长度在1m – 2m之间的。使用厚度为20mm的钢板。型钢使用16＃槽钢。

3、超过2m的使用大于等于25mm厚的钢板。型钢使用20＃的槽钢。

4、BASE为焊接结构件。焊接后要进行退火去应力处理。表面要做防锈处理。并且在BASE面内刻线。

⑵加强筋使用说明

说明：L1，L2小于400mm为原则，因此加强筋的数量需要增减来设计。

⑶槽钢的焊接接口

⑷在端面处钢板需探出槽钢35mm以便焊接，如图所示：

⑸槽钢进行焊接时，不允许直接焊接，应在焊接位置增加加强板，增大焊接面积，增加强度，如下图所示。

⑹槽钢焊接时，开口要向外构成一个封闭的轮廓，方便管路的布置。

⑺夹具的精度：底架上下平面的平行度要求为0.2㎜且上表面的粗糙度为 Ra3.2，底架基准孔为了检测的方便性其在底板上不应与其它装置干涉，基准孔的空间坐标值应设定为一整数值，基准孔原则上要求至少有4个以上（对于一些大型夹具，如发舱总成、侧围总成、后底板总成、主下线等，要求基准孔总数为6个。）且它们之间的间距最好为1200mm以内、每个基准孔刻印坐标值，基准孔孔径要求为ø10H7, 它们间的相对位置公差要求为±0.02，并要加盖板保护，避免夹具工作时对其的损坏及影响，空间分布要合理；基准孔坐标值应明显标注在基准孔附近，便于便携式三座标进行测量。

⑻另外考虑手工作业夹具的作业性，底架多余的部分应该去掉。

2.6 夹紧器

汽车焊接夹具的夹紧机构以快速夹紧机构（手夹）和气动夹紧机构为主。

2.6.1快速夹紧机构具有以下优点：

⑴快速夹紧器，其结构简单，从自由状态到夹紧状态的角度可以自由的调整，主要用于批量较小生产纲领较低的生产线。在车型前期的试制（样车）时经常使用。

⑵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。另外对定位精度较低的焊件能实现夹紧和定位同时进行，消除了专用定位元件。它还能通过转换其机构组成发挥更多作用，应用范围较广。

⑶配以螺纹调节压块，可纠正焊件变形，保证焊点搭边能紧密配合，不产生脱焊、虚焊现象，提高焊接质量。

⑷选用手动夹紧器，要考虑可靠性、刚度、强度，在夹具、吊器和辅助工装上使用时，一般选用好手牌加强型（重型）系列。压块部分不能使用橡胶、尼龙，需采用铁制品。

未完待续：因篇幅有限，下次继续更新！

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