汽車車身焊裝夾具設計研究和發展
科學理論
作者：張東強
摘 要：論述了汽車焊接夾具及零部件的種類及工作原理，具體闡述了汽車焊接夾具的發展進程及設計流程。總結了汽車焊接夾具設計的研究現狀，詳細探討了研究中的關鍵技術方法及存在的問題，指出了該領域研究的發展趨勢。
關鍵詞：汽車焊接夾具；CAD；智能化技術
引言
汽車車身是汽車的重要組成部分，是整個汽車零部件的載體，車身是具有複雜型麵的殼體零件。汽車車體尺寸精度直接影響汽車的裝配質量，而車體製造過程中的焊接裝配工藝是車體成形的關鍵，也是保證車體精度的關鍵環節，是車身係統工程中的一個組成部分。在現代製造業中，夾具已成為保證產品質量、實行全麵質量管理的重要手段，在新產品的研製過程中，夾具對縮短研製周期起著重要作用。夾具的標準化、精密化和柔性化是夾具發展的主要趨勢，也是實現產更新換代和老產品改造的需要[1]。
在焊接過程中，合理的夾具結構，有利於合理安排流水線生產，便於平衡工位時間，降低非生產用時。對具有多種車型的企業，若能科學地考慮共用或混型夾具，還有利於建造混型流水線，提高生產效率。
1.汽車焊接夾具結構和零部件設計研究
1.1汽車焊接夾具以及組成部件分類
汽車焊接夾具隨著工業的發展種類越來越多按照動力類型、用途、工作範圍、夾具結構的不同。汽車焊接夾具從驅動的方式來看主要有：無驅動夾具、手動夾具和氣動夾具。其中無驅動類型的夾具主要是指隻有像定位塊、定位銷等定位組件的夾具，它在夾緊定位過程中不需要動力；手動夾具的動力源來自人力推動，它利用了四連杆機構自鎖的原理；氣動夾具的動力源來自工業壓縮空氣這種驅動方式的夾具自動化程度較高，可節約流水線產品生產時間，因而在汽車焊裝工藝生產中得到廣泛應用。
1.2汽車焊接夾具結構設計研究
焊裝夾具設計與車身產品設計並行車身產品設計可分為功能設計、結構設計和詳細設計3個階段。功能設計階段是對車身產品所要完成的功能進行分析，確定實現功能的方案。在這個階段，車身產品已具有了雛形，可以獲得有關零件的基本形狀和尺寸範圍、結構複雜程度等相關信息。夾具工藝師可以根據這些信息回答該零件是否需要夾具、所需夾具類型、現有夾具能否滿足其加工需求等問題。在此基礎上初步估算夾具的準備時間和費用，以及在該產品零件的製造過程中可能受到的有關裝夾的約束，並將此信息反饋給車身產品設計，以此進行結構或功能修改設計。
1.3汽車焊接夾具零部件設計研究
零部件的設計研究主要集中在零部件的標準化研究領域，另外還有零部件工程數據庫建立、參數化等方麵。
零部件數據庫是儲存數據的大型軟件係統，首先將零部件參數化，並對其信息進行分類整理，采用麵向對象的方法與三維建模軟件實現接口對接並管理，確保設計人員可以對該數據庫係統進行信息調用，直接運用到產品設計、製造等工序中，大大提高設計效率。
2.汽車焊接夾具設計方法研究
2.1基於CAFD係統的夾具設計
最初是應用設計軟件的繪圖功能，由設計人員建立一個由夾具零部件組成的標準件數據庫，在設計過程中，設計者可以根據經驗和知識選擇零部件，並裝配成夾具單元。隨後基於二維平台設計開發的計算機輔助夾具設計係統增加了夾緊定位方法選取，工件信息增加、刪除等模塊，大大提高了係統的實用性。現階段，三維繪圖代替二維繪圖成為CAFD係統的有力工具。多數像UG、CATIA等三維繪圖軟件經過二次開發建立了常用工件的標準件庫，這為交互式夾具設計的發展提供了更好的平台。在新產品的更新換代過程中，交互式夾具設計係統得到了廣泛應用[3]。