田怡飞 孙中尧
长城汽车徐水分公司 河北省 保定市 072550
摘要：近几来，随着汽车工业的发展，对车身技术的需求不断增加。因此，制造商有必要在焊装车身的过程中不断提高设计水平和焊装水平，以满足现代人的需求。根据作者在焊装技术领域多年的经验，在车身的设计和工装设计中应以以下原则为基础。本文主要分析了车体焊装工艺的设计，并详细讨论了车体焊装工装的设计，以使车辆的生产质量有保证。
关键词：车身焊装；工艺设计；工装设计
一、车身焊装生产线的发展过程
汽车焊装生产线是指将汽车零部件通过焊装的技术结合成一个整体的生产综合体，主要设备包括常见的焊接设备，运输设备等，汽车通过焊装生产线可以加快企业的焊装效率，提高生产质量。
在长期的发展过程中，汽车的焊装生产线也经历了三轮的升级变化，第一阶段焊装生产线所采用的固定式单工位焊装台的小型焊接方式，这类焊装生产线生产效率相比较十分的 低下，其次焊接的质量和现在和有着较大的差距，第二阶段是刚性焊接生产阶段，在这一阶段汽车车身焊装生产效率有了明显的提升，但是随着汽车车身所使用的材料不断的变化，这类焊装生产线无法满足焊装的硬性条件，逐渐发展到现在的柔性焊装生产阶段，柔性焊装是目前较为普遍的焊装生产线，汽车车身的焊装工艺水平大大提升，对于焊缝的把握也十分的科学。在车身焊装的过程中，需要从车身焊装的材料和所需要的焊装设备进行选择，汽车焊装是汽车白车神成型工位的总称呼，焊装生产线是由多个分支部分进行组合而成，总成型线还需要通过多中焊装的工位进行组成，在焊装工位上需要通过焊装夹具进行零件定位各种设备的相互配合使得生产线顺利进行完成焊装工作。
二、车身焊接夹具的概述及特点
车身焊接夹具是将工件准确定位并夹紧的工装工具，常见的焊接夹具由定位器、夹紧机构及Base板构成，用于将众多的简单零件按照相应的定位和夹紧顺序完成的复杂的结构，并且辅助完成焊接的过程。鉴于车身设计结构的复杂性，车身焊接夹具有以下特点：
2.1设计难度大
焊接夹具的结构较为复杂，需要设计的定位点数量和夹紧点数量较多，选位及对应关系较为复杂，组建数量较多，要求精准度较高，因此使得设计难度较大。车身焊接夹具的结构设计直接影响着夹具本体在焊接过程中的功能及焊件的焊接质量。
2.2设计精准度高
车身焊接夹具是为了保证车身零部件焊件连接的相对位置精度和形状精度，因为对于焊件的定位精度较高，这就要求焊接夹具本身设计及制造的精准度要高。
2.3焊后卸下困难
车身焊接夹具固定焊件，辅助完成焊件的焊接，由于焊接的过程是一个热胀冷缩的变形过程，焊接完成以后焊件形状变得更为复杂、体积和数量有所增加，再加上膨胀和焊接夹具结构本身的复杂性，对焊接完成以后的焊件的卸下增加了难度。
2.4承受的外力较大
为了保证焊件的相对进度和整体形状，焊接夹具采用反变形或者刚性夹固，因此需承受焊件的张力、重力、焊接应力、夹紧力以及顶锻力，受多种外力作用，焊接夹具所承受的外力较大。
2.5焊接电源的二次回路
车身焊接夹具构件本身具有导电性能，对焊接电源二次回路影响较大，因此设计时需要注意导电与绝缘的问题。
车身焊接夹具的核心设计原理是基准重合原理
三、汽车车身焊接夹具的设计规律
3.1基准重合原理
汽车车身焊接夹具的设计中最需要考虑的就是减小焊接的误差，提高车身焊接质量，因此核心的设计原理是基准重合原理。焊接夹具在焊接的过程需要辅助焊件定位及焊接，而定位的准确与否就会直接影响焊件焊缝对应的准确性和焊接的质量。基准重合原理应用的是三维数据模型上的X、Y、Z坐标系统内的位置，利用三维数据模型建立起若干的基准点，有助于提高定位点的准确性、定位点和夹紧点对应的准确性等。基准重合原理在现代的设计中应用较多，通过以准确的数据形式确定和控制基准点的位置，从而能够有效的减小车身焊接夹具零件尺寸的公差，提高零件的准确性。而夹具本身的焊接零件的精准性能够车身焊接夹具装配时的精准度和可靠性，是提高汽车车身夹具应用效率的关键。
3.2六点定位原则
汽车车身焊接夹具的实际应用中，定位器起到了非常重要的作用，因此定位器的设计是夹具设计的另外一个重要要素。定位器的设计要遵循六点定位原则，具体指的是定位器、档铁、支撑钉、定位销、V型铁、定位样板六点要保证足够的刚度、强度、耐磨性以及精准度。以销定位为例，首先汽车车身焊接夹具本身的定位销位置精度要大于型面位置精度，焊件上的销孔需要通过冲压完成，销要垂直于冲压孔，每个冲压件至少需要设计两个销。常见的定位销有垂直固定圆销、垂直固定菱形销、直线运动销、固定于夹紧臂上的活动销等。
3.3夹具的设计规律
1. 夹持型板应用规则
夹持型板的设计要遵循坐标平行的原理，也就是说坐标平面与产品的平面要保持平行，才能提高夹具夹持的稳定性和精准性，也便于在加工检测时的操作。
2. 夹持臂应用规则
夹持臂的夹紧点在设计时除了有特殊的需要选择曲面夹紧外，一般情况优先选择平面。总成夹具和分总成夹具的夹紧定位在同一部位，统一定位基准，提高夹具设计的精准度及焊件焊接精度。
3.4布局设计规律
布局设计中首要的就是装配的精准度问题，汽车车身夹具布局设计要根据汽车产品图中相关的标准来设计三维坐标，并标注详细的尺寸。夹持臂垂直于夹持构件的部位要轮廓清晰，夹紧机构及定位元件的布置需要严格按照装配工艺及焊件的焊点位置进行设计，要为焊接使用的焊钳留有足够的空间。为了在焊接过程中焊件不影响夹具本身，夹紧机构和定位元件应该布置在焊件的侧方或者下方。
3.5其他设计规律
Base板是焊接夹具的重要构件，是夹具设计装配的主要基准，也是汽车车身焊接过程中承受主要焊件重量的部分，因此Base板的设计首先需要考虑使用的材料具有足够好的强度以及刚度，其次需要考虑通水、通气、导热、导电、防氧化及清理等因素。此外，定位器和夹紧机构的位置的调整、补偿、反变形功能也是设计的要点。
结语：简而言之，汽车车身焊接夹具的设计规律要本着精准度高、质量好、操作方便、性价比高的原则，从设计定位点位置、夹紧点数量、设计形式以及实际的应用需求来设计科学合理的方案，设计出具有较高性能的汽车车身焊接夹具。
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