薄板激光焊接夹具结构设计

探析汽车焊接夹具的结构设计摘要：焊接夹具设备对汽车白车身的焊接质量和精度起到关键性作用，其对汽车制造精度和汽车本身生产周期造成一定影响。

汽车工业飞速发展的同时，汽车焊接自动化技术水平也在不断提升，汽车生产线基础精度也有所提高，因此其相对应的焊接结构要求日渐严格起来。

关键词：汽车焊接夹具；结构设计引言：对汽车制造行业而言，汽车车身装焊是制造过程中的重要环节。

焊接夹具是进行装焊过程中生产线上所用到的一种关键工具、工艺设备，焊接夹具本身的质量和性能及在使用过程中所遵循的工艺流程直接影响到所生产汽车质量。

在设计制造焊接夹具的同时，为节省时间尽快将新款汽车投放市场，夹具设计和汽车车身的设计应同步进行，既能缩短设计、生产周期，又可以大大降低成本。

一、汽车焊接夹具的结构设计1.1汽车焊接材料及结构分析在汽车焊接过程中，材料选择存在一定局限性，主要由于汽车所要求的性能及材料的物理性质较为苛刻，导致所使用的材料存在限制。

因此在汽车制造行业中，其焊接技术可分为三种，（1）低碳钢构成的冷轧钢板：（2）镀锌钢板；（3）热轧钢板。

对三种材料而言，其可焊接性极强，也可以适用大多数的焊接技术。

但由于这几种材料的板件较薄，在焊接过程中容易出现变形的现象。

1.2支撑和夹紧的设计冲压件外形复杂性导致支撑夹紧的定位面形状不一，复杂多变。

为了使零件的制造和调整方便，可将支撑和夹紧与过渡板及夹紧臂分体设计，减小定位板尺寸，避免整体加工。

定位板上的定位面形状取决于与其相接触的冲压件的数据，在制造过程中，为了保证定位面的形状，尺寸精度，应采用数控加工或靠模加工。

1.3定位销的设计为保证工件的孔的定位精度，定位销直径一般为-0.1mm，其位置精度为+/-0.05mm。

在车身焊装过程中，若定位销的固定位置妨碍了工件的装卸，就必须将定位销设计成移动式结构。

如在自动化程度不高的手工操作中，设计成结构简单，实用方便的活动销，在大批量的自动化生产线上可设计成以气缸为动力源的移动销结构。

激光焊接夹层板结构设计程序开发胡宗文;刘昆;张延昌;王自力【摘要】基于 U -I 型、U -IV 型、V -I 型、V -IV 型4种夹层板结构形式，利用PCL ( Patran Command Language)语言对MSC. Patran进行二次开发，设计开发出折叠式夹层板结构设计程序( FEA-LASCOR)。

该程序仅需设计者在用户界面简单操作即能够实现夹层板板格快速建模、屈服强度分析、结果处理等功能。

验算分析表明FEA-LASCOR程序具有与传统数值仿真分析一样的精度，并缩短了繁琐的建模工作，显著提高设计分析效率，为夹层板船体结构设计高效、快捷的分析工具。

%Based on the four types of folded sandwich panels(U-I, U-IV, V-I, V-IV), the redevelopment of MSC. Patran using Patran Command language is adapt to get a finite element analysis of LASer welded corrugated CORe steel sandwich panels program( FEA-LASCOR) . The program can realize the parametric modeling, analysis, result processing of sandwich panels by entering the Main structural parameters, displacement, load conditions which are needed in the mechanical analysis. Besides ensure the accuracy of the results, FEA - LASCOR can improve the efficiency of operations in the finite element analysis of folded sandwich panels. The FEA-LASCOR can be regard as an efficient and shortcut tool use for the design of sandwich panels.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】7页(P112-118)【关键词】结构设计;折叠式夹层板;PCL;参数化建模【作者】胡宗文;刘昆;张延昌;王自力【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】U663折叠式夹层板较之于传统的船舶加筋板架具有良好的吸能特性，可用于船舶耐撞、抗爆防护结构设计[1-2]，近几十年中，夹层板在船舶上的研究和应用得到了很大的发展[3-5]，主要应用于承受横向载荷的局部结构如甲板、舱室围壁、岛屿、门等部位。

薄板镁合金激光焊接专用焊枪的设计
设计目的：本设计旨在开发一种适用于薄板镁合金激光焊接的专用焊枪，以提高焊接质量和效率。

设计要求：1.焊枪应具有良好的耐腐蚀性能，以适应镁合金的特殊性质。

2.焊枪应具有高精度的焊接控制能力，以确保
焊接质量。

3.焊枪应具有良好的散热性能，以避免过热引起的焊接缺陷。

4.焊枪应具有轻便、易操作的特点，以提高工作效率。

设计方案：1.材料
选择：焊枪主体采用高强度、耐腐蚀的不锈钢材料，焊接头部采用高导热
性能的铜材料。

2.焊接控制系统：采用先进的激光焊接控制系统，实现高
精度的焊接控制。

3.散热设计：焊枪主体采用散热片设计，焊接头部采用
水冷散热设计，以确保焊接过程中的散热效果。

4.操作设计：焊枪采用人
性化设计，轻便易操作，方便工人使用。

总结：本设计方案采用高强度、
耐腐蚀的不锈钢材料和高导热性能的铜材料，配合先进的激光焊接控制系
统和散热设计，实现了高精度、高效率的薄板镁合金激光焊接。

同时，焊
枪的轻便易操作也提高了工作效率。

浅谈汽车焊接夹具的结构设计随着社会经济的发展和科技水平的提高，汽车行业获得了广阔的发展空间，有力地促进了国民经济的发展。

在人们的生活有了极大改善的情况下，人们对汽车的外观、性能、舒适性、安全性等方面有了更多的需求。

白车身是整车的基础，而汽车焊装夹具的结构和精度直接决定车身的焊接质量。

为此，本文将从汽车焊接夹具进行分析，希望有效的控制并提高车身的焊接质量。

1.汽车焊接夹具的简介把车身冲压件在一定的工艺装备中定位并夹紧，组合成车身分总成及总成，同时利用焊接的方法使其形成整体的过程称为装焊过程。

它是车身的装配和焊接连续进行的一个过程，焊装过程所使用的夹具称为焊接夹具。

在焊接过程中，合理的夹具结构有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时。

对具有多种车型的企业，科学地考虑共用或多车型共用一套夹具，有利于建造混型生产线，提高生产效率。

为提高我国汽车焊接夹具的设计水平，本文对汽车焊接夹具的设计原理、结构和设计方法、原则进行了一定的研究和探讨。

2.白车身焊接工艺的特点2.1使用材料及结构特点汽车焊接材料主要是低碳钢的冷轧钢板、镀锌钢板，及少量的热轧钢板。

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。

2.2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。

电阻焊对夹具要求严格，尤其是多点焊、机器人点焊。

因汽车焊接以电阻焊为主，所以本文将针对电阻焊夹具的设计进行探讨。

2.3焊接工艺流程汽车焊接的基本特征就是单件到部件再到总成的一个组合的过程。

从分总成到车身焊接总成的每一个过程，既相互独立又相互关联，因此分总成的焊接精度决定了整车焊接总成的焊接精度和焊接质量。

为了保证产品的质量，这就要求从单件到总成的各个焊接工序采用统一的定位基准。

在整车出现质量问题时便于质量问题原因的分析，便于整改和控制。

焊接夹具设计要点，注意事项一、一般情况BASE的设计和制造原则：夹具底座等结构件要求采用 Q235-A 板材和型材焊接而成， BASE 底板的焊缝采用非连续焊缝； BASE 板面 1M 以下板材厚度不低于20mm ，型材采用 10 号槽钢， 1M 以上要求板厚在 22 mm ～ 26mm ，型材采用16 号槽钢，焊后经热处理退火消除应力（不允许采用机械消除应力）并喷砂处理，定位块、夹紧块的常用材料及其处理方式：定位块、夹紧块必须采用优质 45# 钢并经热处理去除加工应力。

二、一般支撑块/压块（下型块/上型块）的材料及处理方式：采用45#钢，淬火处理（HRC38～42）；夹紧块（上型块）；三、一般定位销的材料及处理方式：定位销采用 40Cr ，并淬火和调质（ HRC40-45 ），表面镀铬处理，保证其硬度和耐磨性；四、一般情况下夹具的操作高度：点焊夹具应为 750mm ～ 800mm ，总体原则要求符合人机工程要求，弧焊夹具为850mm ～ 950mm五、常用的汽车覆盖件的保护措施：装焊夹具设计时应考虑汽车覆盖件的外表面有防止出现焊点压痕的保护措施，保护板的材料选用 CuCrZr( 铬锆铜 ), 其有效板厚 10 ～ 12mm ，对刚性较差的大型零件应考虑工件抬起机构，对不便于施焊的焊点应设计焊钳导向机构，保证焊接点的准确位置六、一般设计时候气缸的预留行程是多少：气缸运动夹具设计时，气缸在压紧点处必须留有 3～ 5mm 运动行程，防止运动到端点。

七、一般情况下脚轮的选用原则：要求移动的焊装夹具配装脚轮，大型夹具（重量大于1.5吨）要求用 8 英寸铸铁滚轮，并且要求大型夹具有水平调整螺栓；中型夹具（重量大于0.8吨）要求用 6英寸PU脚轮，小型夹具要求用 4英寸PU脚轮（重量小于0.8吨）八、一样夹具的夹紧力要多少：一般情况下压紧位置要求有30kg的压紧力，弧焊夹具要求有50kg的压紧力；九、定位销形式的选择：一般情况下，选用1圆+1菱，特殊情况下可选用2圆销；十、夹具一般在什么情况下采用限位块：1、夹持臂上有基准销时。

汽车焊装夹具参数化设计在汽车焊接流水线上，真正用于焊接操作的工作量仅占30%～40%，而60%～70%为辅助和装夹工作。

因装夹是在焊接夹具上完成的，所以夹具在整个焊接流程中起着重要作用。

在焊接过程中，合理的夹具结构，有利于合理安排流水线生产，便于平衡工位时间，降低非生产用时。

对具有多种车型的企业，如能科学地考虑共用或混型夹具，还有利于建造混型流水线，提高生产效率。

一、汽车焊接工艺特点（一）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，及少量的热轧钢板。

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。

（二）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。

电阻焊对夹具要求严格，尤其是多点焊、反作用焊和机器人点焊。

因汽车焊接以电阻焊为主，所以本文将针对电阻焊夹具的设计进行探讨。

（三）焊接工艺流程汽车焊接的基本特征就是组件到部件再到总成的一个组合再组和过程。

从组件到车身焊接总成的每一个过程，既相互独立，又承前启后，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。

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。

二、焊接夹具的设计方法与步骤1、整理资料，将焊点（焊枪的铜帽直径一般为16 毫米，个别使用13 毫米）按焊接要求贴到数模上。

焊点的位置是力学以及碰撞分析的经验总结，设计时不能随意调整（特殊情况例外）。

图表 1 焊点直径为16 毫米2、消化仕样，对应支撑定位位置，作出完整的局部带板厚的断面线。

薄板冲压件焊装夹具设计方法摘要：由于薄板冲压件的易变形性和制造误差特征，薄板焊装夹具设计显著区别于普通机械加工工件定位夹具.本文首先介绍了夹具设计的形闭合与力闭合概念、螺旋理论的发展，给出了确切定位和完全夹紧条件；然后，重点阐述了面向薄板冲压件焊装夹具设计的“N，2，1”定位原理和夹具的优化设计方法；最后分析了夹具的稳健性设计方法，可以预料，采用该方法可有效地减少和控制定位误差的影响。

关键词：夹具；薄板冲压片；优化设计；稳健设计冲压加工以其较高的生产率和材料利用率，广泛应用于汽车、飞机和各种家用电器制造工业，冲压件的焊接装配成为上述产品制造的关键工序，焊装夹具的性能不仅影响到生产率，而且直接关系到产品的质量。

美国汽车工业的统计表明，72%的车身制造误差源于焊装夹具定位误差，因此如何有效地减少和控制定位误差的影响，对提高焊装质量至关重要。

薄板焊装夹具与通用的机加工夹具存在显著的差别，它不仅要满足精确定位的共性要求，还要充分考虑薄板冲压件的易变形性和冲压制造偏差较大的特征，以适应于产品的高质量要求.近十几年来，许多学者在薄板焊装夹具的设计上开展了大量工作，提出了一些新型的薄板冲压件焊装夹具的设计理论和方法，取得了显著效果.本文首先介绍夹具设计方法的研究进展，然后系统地阐述夹具的N-2-1定位原理，优化设计及鲁棒性设计方法，最后给出本文的结论。

一、夹具设计理论研究1.形闭合和力闭合制造过程（如加工、焊接、装配和检测等）中，夹具是用于在三维空间定位和夹紧工件的设备.夹具设计的中心问题就是选择最优定位点数并确定他们的最佳位置，以实现工件的确定约束定位.如果工件依靠接触区域几何形状便可完全约束，称为“形闭合”；如果还必须借助摩擦才能完全约束，则称万力闭合”.通常形状闭合强调动态分析，面力闭合则研究工件的静态稳定.1885年，Reuleaux首先研究了二维工件的形闭合机制，证明了形成维物体的形团合必需四个定位点。