焊装的基本概念及基础介绍

1.3.4、气动、液压夹具

动力源是气动、液压兼有。为获得较大的压力采用气顶油的扩力装置。

1.3.5、电磁夹具

靠电磁力将所焊接装配的制件夹紧。

1.3.6、真空夹具

采用真空吸盘夹紧制件。

1.4、按生产方式分类 1.4.1、装配台式夹具

车身总成的主要装配焊接工作量是在一台总装夹具上完成的。构成车身零件、合件、分总成依次装到夹具上它们的定位和夹紧只进行一次，直至车身总成的主要装配焊接工作完毕才从夹具上取下来，夹具是固定的装配台。适于用单件、小批量生产。

1.4.2、随行夹具

在大流水生产中由数台完全相同的夹具组成一条封闭式的多工位装焊生产线，所有夹具均随生产线而移动，生产线每移动一个工位便可向同样的总装夹具上装配不同的零件、合件及分总成，并完成不同的焊接工作。夹具沿生产线每循环一周即可在夹具上完成一个总成。这类随行夹具要求在各个夹具上能装出同样的具有互换性要求的总成件。

1.4.3、流水生产线上夹具

在一条生产线上由多种不同夹具组成，制件随生产线移动，夹具固定不动，每台夹具所完成的工序内容不同，制件经过每台夹具时均需完成制件在该夹具中的定位夹紧。属于“多次性”装配定位的夹具。

2、焊接夹具的组成

一套完整的焊接夹具不论它是由多少零件组成，结构多么复杂，按其功能都能归纳成以下几部分：定位装置、夹紧装置、辅助装置、夹具体。这几部分不一定每套夹具全部具有。各部分功能如下。

2.1、定位装置

它是与制件上某部分直接接触的元件或部件，它将按所要制造产品的技术要求限制制件在夹具上，它是保证制造出具有互换性的合格产品的关键部分。

2.2、夹紧装置

工件在夹具的夹紧和定位是密切相关的，当制件正确定位后，紧接着就是如何正确夹紧。在考虑设计夹紧装置时，首先要合理选择夹紧点、夹紧力的作用方向和正确确定夹紧力，然后设计适合的夹紧机构予以保证。

夹紧装置一般由夹紧元件、中间递力机构和力源机构组成。以结构简单、动作迅速，从自由状态到夹紧仅需几秒钟为特点。其功能如下:

2.2.1、夹紧元件：

通过它和制件受压面的直接接触来完成夹紧作用，是夹紧装置的最终执行元件。

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2.2.2、力传递机构：

它是把力源机构的夹紧作用力传递给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。其功能为：改变夹紧力的方向；改变夹紧力的大小；保证夹紧机构的工作安全可靠，必须有自锁性能，以便在夹紧作用力一旦消失后，仍能使整个系统处于可靠的夹紧状态。

2.2.3、力源机构：

它是产生夹紧作用力的动力机构。可以是气缸、油缸和人工。它将制件牢牢地夹在定位元件上或其它支撑元件上，保证制件在焊接过程中不能脱离定位面，制件与定位面之间不能产生相对运动。

2.3、辅助装置

除定位、夹紧以外的元件或装置，如：装配工件防失误装置、举升装置、限位装置、保护装置、绝缘装置、移动装置等和水、电器回路，气液动力元件。它们的功能已在它们的名称中体现。

2.4、夹具体

它是焊接夹具的基础部件。所有的装置均安装在其表面，因此夹具体是定位装置的测量基准又是所有装置的安装基准。它的质量直接影响定位装置的精度，从而影响整套夹具的精度。因此对工作台工作平面的平面度和表面粗糙度均有严格的要求。 三、焊接夹具的特点

制件在夹具中安装包括定位和夹紧两个过程。制件的定位就是使同一批制件逐次放置到夹具中都能占据同一位置。焊接夹具设计同机床夹具设计一样，定位原理和夹紧原则是相同的。机床夹具是用于切削加工中，而焊接夹具是用于装配焊接。根据使用要求的不同，设计夹具时有它共同的一面，都同样遵循着六点定位原理，也有其特殊的一面，归纳起来焊接夹具有如下特点：

1、焊接夹具是将两个或两个以上的制件准确定位、夹紧后用某种焊接方法将制件焊成一个整体。在这一过程中无振动，一般夹具不需要承受很大的外力。但是，如果采用多点焊接工艺或用反作用焊枪焊接工件时，夹具需要承受焊枪的压力。

2、焊接夹具的使用是将两个或两个以上的制件分别放入夹具中。制件定位、夹紧后用某种焊接工艺方法将制件焊成一个整体的总成件。被焊总成的制件一般都是按顺序装配，因此每个制件要求有自身独立的定位、夹紧装置，经焊接后几个制件连成一个整体。夹具应满足制件可单件放入，焊接后的总成件能从夹具中方便的取出。

3、车身覆盖件和内部结构件是薄钢板采用冲压工艺制成的壳体制件，其结构复杂，多为空间曲面曲线，刚性差容易变形。夹具在制件的若干个断面设立定位、夹紧点，以保证制件正确的空间位置。

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4、焊接夹具应保证有足够的焊接空间和较好的焊接可见性，以使工人操作安全、方便。特别是有转动和移动的夹具，要使工人有足够的空间操作，以免出现人身事故。

5、夹具应该最大限度满足焊接工艺的要求。不但制件的装、卸要方便，而且在施焊过程中能得到最佳的焊接位置。因此，在夹具中安装一些与被焊制件轮廓相吻合的导向板，以便制件很方便的放入夹具。还可以在夹具中设置手动或气动的退件装置，以便制件很方便的从夹具中取出。

6、在焊接夹具中，夹具的某些部件是焊接二次回路的一部分，对此要考虑电极的设计，经过计算确定合适的导电截面。对电极或过热的零部件应该设置冷却水道，以保证夹具处于正常的使用状态。同时还要有畅通的导电回路和绝缘装置。

7、对于多点焊机夹具，其下电极的布置及结构必须满足工艺的布点要求。所构成的焊接二次回路尽可能相近。

8、焊接过程中会产生一些金属飞溅物落入夹具。对于夹具的各个活动部分应加上保护装置，特别是靠近焊接处的气缸、导电杆及导轨等必须加以保护，并定时清理焊渣。 四、焊接夹具的设计步骤

1、根据设计任务熟悉有关产品结构特征。对该焊接总成是由哪些零件组成；每个零件的几何形状；它们之间的装配关系；焊点的位置及大小；焊缝的位置及长短；有哪些技术要求等情况做较全面的了解。最好能进一步了解该总成处于汽车的位置；起什么作用，从而明了该总成的技术要求对形成整车的影响程度。

2、做好充分的工艺调研。对该产品的整个制造工艺过程有一较全面的了解。分析工艺文件。对该产品的整个制造工艺过程有一较全面的了解。每道工序所用的设备及技术要求；在整个生产过程中，本工序与其它工序之间有什么关连关系；焊接设备与夹具之间有无连接关系；采用怎样的焊接工具，该种焊接工具属于通用或专用，它们对夹具有何要求。

3、确定夹具总体方案。在充分了解生产纲领、产品结构、工艺布局等情况后可以确定夹具总体方案。诸如：夹具的结构形式；机械化、自动化水平的高、低；是生产单一车型还是几个车型混流生产。根据焊件结构特点及所需焊接设备型号、规格，确定定位及夹紧方式。

4、根据各个制件的装配顺序，确定它们在夹具中的摆放位置。确定焊接操作高度。其原则为：符合人体工程，操作高度一般定为750mm-850mm。若焊点位置高低差值悬殊，则应通过变换夹具工作台的角度或位置调整到合适的高度。

5、根据冲压件的工艺特点及后序装配工艺需要，选择合适的定位及关键定位点。应遵循定位基准统一原则，分总成与总成之间、各工序之间均选取同一定位点。在确定夹具工作台的基准面和各个被焊制件的定位、夹紧点时，点

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数以各制件的相对位置均被确定为宜。一般选择产品曲率变化不大的型面、孔径和孔距公差较严的工艺孔、冲压位置较准确的缺口为定位点。选择与焊接位置较近和定位点处为夹紧点。

6、确定夹具工作台的功能及形状。根据被焊制件的焊缝分布情况，以施焊方便为目的，确定工作台是固定的、移动的、旋转的或摆动的。

7、主体方案确定后，便可确定辅助装置。如：装配工件防失误装置、工件退料装置、限位锁紧装置、防护装置、移动装置等和水、电器回路、气、液动力元件。

五、焊接夹具的设计方法

为满足汽车市场多品种、多元化的需求，在较短的周期内使新车型投放市场，用最短的时间提供最优质的工装势在必行。因而，在焊装设计制造上就如何加快进度、提高质量、方便调整、降低成本等方面有很大的潜力。

设计方法有很多种，组合式设计方法为首选。即：将焊接夹具和焊接工具中经过性能试验或生产考验成熟的、规范化的、具有共性使用功能的零部件如：定位部件、夹紧部件、工作台、工作台支座、电极、电极臂等设计成通用化、系列化、标准化很高的通用件。每种通用部件都具有适用性强、系列化程度高、结构简单可靠、机械加工工艺性好等特点。设计时设计者只需选用若干个通用部件任意组合成一个独立的定位夹紧单元，再由若干个功能单元和辅助装置组合成一套完整的焊接夹具和焊接辅具。

此种设计方法使焊接夹具的系列化、标准化、通用化达到80%，焊接辅具达到95%。基本能满足各种成型、各种生产纲领的生产准备的要求。

组合式设计方法归纳有以下特点： 1、极大地提高了设计效率。

设计在采用通用部件时，只需在总图中注明型号和规格而不用绘制零件图。节省了大量的设计工时。

2、提高了设计质量。

设计者主要考虑方案和连接配合尺寸，节省了许多设计具体结构的时间。

3、提高了制造质量。

通用部件机械加工工艺性好，只要保证部件的精度，就一定能保证整套工装的精度。

4、缩短了制造周期。

每套工装设计中一般选用同种或同规格的通用件可占2/3。制造时可变单件加工为批量加工，若采用一些二级工具，能节省很多工时。

5、便于调整。

在焊接夹具的工作台上有安装、测量基准。便于测量定位块的空间尺寸，也便于校核被焊制件的空间位置。而对三维调整的定位夹紧部件，只需改变某一方向上垫片的数量即可调到所需尺寸。

6、经济实用。

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通用部件的互换性好，能回收，可重复使用。对于用户，减少了备件的品种和数量，便于维修和库房管理。

7、有利于参数化设计的开发与应用。

将已经定型的标准件、通用部件以参数化形式装入结构库。建立典型零件定位模板及典型工装设计模板，为焊接夹具设计提供了极为有利的条件。

8、有利于设计人才的培养。

因为有了一套比较成熟的设计摸式。初学者只要熟知各种通用部件的种类、功能、规格及使用原则，在结构设计时，能合理选择、组合搭配，便可以很快掌握结构设计技巧。

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