摘要:通過對側圍總成焊裝線的焊接工藝的分析,提出一些汽車焊接夾具設計的方法、設計原則及注意事項。
　　
　　關鍵詞：壓塊、托塊、定位銷、限位塊、調整墊片、支架、導向輪、導向軸。
　　
　　一. 汽車側圍總成焊接工藝的分析
　　1. 生產綱領:側圍總成年生產為八萬輛,按照每年工作日300天,每天8小時計算,則每小時生產的側圍總成n=80000/300/8=33.3臺/小時，每臺側圍總成焊接容許的時間=3600/25=108秒。
　　2. 組裝的側圍組件有:1).側圍外板,2).前隔壁側板,3)車門鎖內板,4).前側內板加強板組件5).中立柱內板加強板組件,6).車門門檻內板組件,7)后側圍后輪罩組件,8).前側內板,9).中立柱內板,10)后側圍板支撐組件。見圖（1）
　　如果側圍外板安裝按15秒，其余組件按6秒計算，則工件安裝所需時間s1=15+9*6=69秒。
　　3. 每臺側圍總成焊點數量為125點，按照每個點4秒計算，則所需時間s2=125*4=500秒。
　　4. 夾具的夾緊、松開、工件的移動等輔助時間按s3=150秒計算，則焊接一臺側圍總成所需時間s=s1+s2+s3=69+540+150=759秒。
　　5. 由上述計算并結合側圍總成的特點,因此側圍總成焊裝線需分為4個工位，工作內容如下：
　　1).預裝工位,作業人員2人。作業內容:⑴安裝①側圍外板,②前隔壁側板,⑵涂焊接密封膠及發泡劑。涂焊接密封膠和發泡劑的時間按每人40秒，輔助時間按20秒計算，則一工位所需時間s1=15+6+40+20=81秒。
　　2).焊接一工位,作業人員2人，人工焊接。作業內容:⑴安裝組件①車門鎖內板,②前側內板加強板組件,③中側內板加強板組件,④側圍后輪罩組件。⑵2人同時進行焊接。2人同時放置工件，則工件安放所需間大約為12秒。焊點數量為29點，2人同時焊接，則所需時間大約60秒，輔助時間為25秒，因此焊接一工位所需時間s2=60+12+25=97秒。
　　3).焊接二工位,作業人員2人，人工焊接。作業內容：⑴安裝組件①下側內板組件,②前側內板,③中側內板,④側圍后側水槽組件。⑵2人同時焊接。2人同時安裝工件所需時間約為12秒，焊點數量為32點，2人同時焊接所需時間約為64秒，輔助時間約為25秒，則焊接二工位所需時間S3=12+64+25=101秒。
　　4).補焊工位,焊點數量為58點，2臺機器人焊接。機器人焊接時間按照每點3秒計算，則需時間為58/2*3=87秒，輔助時間按15秒計算，則補焊工位所需時間S4=87+15=103秒。
　　6.由于側圍總成焊裝線由4個工位組成,需要各工位間的輸送機構,因此側圍總稱焊裝線是由
　　焊接夾具、頂升機構、輸送機構組成。動作順序如下：預裝工位作業完后，預裝工位頂升裝置
　　帶動工件上升，輸送裝置將工件由預裝工位輸送到焊接一工位，焊接一工位頂升裝置下降,裝工
　　件進入夾具自動定位，焊接一工位進行作業。與此同時，焊接一工位的工件按同樣方法將工件
　　輸送到焊接二工位，焊接二工位工件輸送到補焊工位。在作業人員作業的同時，輸送裝置通過
　　電機分別由焊接一工位返回到預裝工位，焊接二工位返回到焊接一工位，補焊工位返回到焊接
　　二工位。因此，側圍總成焊裝線集機、電、氣為一體，成功實現了工件的自動上件、自動定位
　　夾緊、自動控制循環，操作方便。見圖（2）
　　
　　
　　二. 夾具設計
　　焊接夾具設計難度大，不但必須實現準確定位、精確組裝等功能，而且還要考慮給輸送機構及升降系統留有足夠的安裝空間和運動空間，彼此不能干涉，以實現夾具功能。
　　1. 設計方案
　　在設計方案中，首先確定夾具的設計基準。根據基準統一原則，夾具的設計基準和車身的裝配基準應盡量與車身的設計基準保持一致，這對減少積累誤差，保證裝焊質量非常重要，因此，側圍總成夾具的設計、制造、安裝以及測量基準與車身的設計基準保持一致。其次，一般情況下從地面到作業高度的距離一般為800mm,因此夾具底板高度確定為BL1300。最后，根據零部件的空間形狀、組合關系、裝焊順序以及焊點布置，確定夾具安放位置和大致結構，圖(3)為焊接一工位定位夾緊仕樣簡圖，各定位夾緊單元的夾緊機構不同，其中SF01、SR01、SR03SA01、SA03、SQ01、SQ03采用手動夾緊，氣動松開的方式，其余夾緊單元采用氣動夾緊方式夾緊。其他工位與焊接一工位的情況相類似。
　　
　　2. 結構設計
　　汽車車身形狀復雜、剛性差、易變形，因此，側圍總成的裝焊夾具在結構上主要有如下特點：
　　a) 夾具定位面的形狀復雜、精度要求高、設計制造難度大。因為車身沖壓件大多數是空間曲面,而夾具定位元件的工作表面必須與車身相應的定位表面形狀保持一致。在夾具中定位的型面是取車身各重要的部位的斷面，才能使其獲得準確的形狀。
　　b) 夾具結構應具有使工人操作方便、容易焊接、工件裝卸方便等特點;同時又要防止各相鄰夾具之間以及夾具與工件之間發生干涉。
　　c) 由于車身外形尺寸大，定位元件由多個定位板構成車身表面的空間形形狀，夾具的裝配、調整工作量大。根據上述特點及實踐經驗，側圍總成夾具的定位夾緊單元基本結構由支架、連接板、托塊、調整墊片、壓板、定位銷、夾緊機構等組成。夾緊機構主要是采用手動夾緊氣動松開和氣動夾緊兩種方式。下面以夾具定位夾緊單元SR01的設計為例進行詳細介紹。
　　夾緊單元SR01的作用保證車門門檻內板組件定位夾緊，因此必須有定位銷。在放置工件的同時，轉動手柄帶動定位銷和壓塊對工件進行定位夾緊，作業完成后和其他夾緊單元一起松開。為了使元件的制造、調整和維修方便，將SR01夾緊單元設計成分離式結構，如圖（4）所示，連接板固定在支架I上，支架II固定在連接板上，定位塊固定在支架II上，通過調整墊片進行調節，定位銷支架和壓塊固定在夾緊臂上，壓塊通過調節墊片進行調節，連接板和支架I、支架II和連接板、定位銷支架和夾緊臂分別通過孔銷定位、螺栓固定方式連結，銷的位置精度保證在+0.02mm。定位塊和壓塊的材料為#45鋼，表面進行熱處理，硬度HRC35以上。定位銷的材料為#45鋼，硬度HRC45以上。其他零件的材料為A3鋼。
　　
　　三升降裝置、輸送裝置設計
　　1.升降裝置采用電機升降，如圖（5）所示，主要由升降電機、傳動軸、導向軸、齒輪、柱狀齒條、滑撬驅動電機、軸承座組成，滑撬移動電機固定在升降裝置上。
　　2.工作原理：
　　1)升降機轉動，通過傳動軸及齒輪齒條，驅動升降裝置上升。
　　2）升降裝置到位后，滑撬驅動電機轉動，驅動滑撬輸送裝置向下一工位移動。
　　3）工件到位后,升降裝置下降,工件自動進入夾具定位,滑撬移動電機轉動,驅動滑撬輸送裝置返回到前一工位。由于采用電機驅動，可將輸送裝置抬升600mm。該系統結構簡單，有足夠的強度和剛度，能保證工件的同步升起、落下，無沖擊。
　　3. 滑撬輸送裝置
　　滑撬輸送裝置主要由滑撬本體、導向論、定位塊組成。
　　由于滑撬定位塊托的位置是側圍總成外板，考慮到不能劃傷工件表面，因此定位塊的材料必須使用聚氨脂材料。滑撬運動由滑撬驅動電機帶動，設計是考慮要設定導向輪。
　　四.補焊工位機器人的設定
　　1.機器人的設定
　　根據機器人的運動軌跡線確定機器人的型號，保證補焊工位的焊點都在機器人的所能達到的工作范圍以內。設計時還必須考慮機器人各軸的值在它所能達到的最大值的85﹪以下。補焊工位的平面布置圖見圖(6)
　　2.機器人架臺的設計
　　機器人架臺的強度一定要保證。此外為了確保機器人的維護及焊鉗的更換，當機器人在原位置時，從地面到焊鉗的高度一般設定在1200mm左右。
　　3.安全柵的設計
　　設計時,安全柵高度距地面一般為2000mm,必須和機器人運動的最大軌跡保持200mm以上的距離，此外為了檢修保養機器人和焊接設備，必須留有工作人員經過的通道。
　　
　　五結束語
　　通過以上側圍總成焊裝線設計及分析，可得出以下幾點經驗和結論。
　　第一、側圍焊裝線自動化程度較高，能自動定位、夾緊，自動裝卸零件，提高了生產率。
　　第二、補焊工位采用了機器人焊接,改善了工作條件，提高了產品質量和生產率。
　　
　　
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