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汽车车身焊装夹具设计

汽车车身焊接夹具的设计是一门经验性很强的综合性技术，在设计时首先要
确定生产纲领，熟悉产品结构，了解变形特点，把握制件及装配精度，通晓工
艺要求。只有做到这些，才能对焊接夹具进行全方位的设计。

一、生产纲领

生产纲领决定焊接夹具的自动化水平及焊接工位的配置，是通过生产节拍体现
的。生产节拍由夹具动作时间、装配时间、焊接时间、搬运时间等组成。夹具
动作时间主要取决于夹具的自动化程度；装配时间主要取决于冲压件精度、工
序件精度、操作者的熟练程序；焊接时间主要取决于焊接工艺水平、焊接设备
的自动化程度、焊钳选型的合理化程度等；搬运时间主要取决于搬运的自动化
程度、物流的合理化程度等。只要把握住以上几点，就能合理地解决焊接夹具
的自动化水平及制造成本这对矛盾。

二、汽车车身的结构特点

汽车车身一般由外覆盖件、内覆盖件和骨架件组成，覆盖件的钢板厚度一般为
0.8-1.2mm，骨架件的钢板厚度多为1.2-2.5mm，也就是说它们大都为薄板
件。对焊接夹具设计来说，有以下特点：

1、结构形状复杂，构图困难

汽车车身都是由薄板冲压件装焊而成的空间壳体，为了造型美观和壳体具有一
定的刚性，组成本身的零件通常是经过拉延成型的空间曲面体，结构形状较为
复杂。

2、刚性差、易变形

经过成型的薄板冲压件有一定的刚性，但和机械加工件相比，刚性要差得多，
而且单个的大型冲压件容易变形，只有焊接成车身壳体后，才具有较强的刚
性。

3、以空间三维坐标标注尺寸

汽车车身产品图以空间三维坐标来标注尺寸。为了表示覆盖件在汽车上的位置
和便于标注尺寸，汽车车身一般每隔200mm或400mm划一坐标网线。三个坐标
的基准是：前后方向(Y向)———以汽车前轮中心为0，往前为负值，往后为
正值；上下方向(Z向)———以纵梁上平面为0，往上为正值，往下为负值；
左右方向(X向)———以汽车对称中心为0，左右为正负。

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三、装配精度

装配精度包括两方面内容：外观精度与骨架精度，外观精度指车门装配后的间
隙面差，骨架精度指三维坐标值。货车车向的装配精度一般控制在2mm内，轿
车控制在1mm内。焊接夹具的设计既要保证工序件之间的焊装要求，又要保证
总体的焊接精度，通过调整工序件之间的匹配状态来满足整体的装配要求。

四、6点定则在车身焊装夹具上的应用

6点定则指限制’个方向运动的自由度，在设计车身焊装夹具时，常有两种误
解，一是认为6点定位则对薄板焊装夹具不适用；二是看到薄板焊装夹具上有
超定位现象，产生这种误解的原因是把限制6个方向运动的自由度理解为限制
6个方向的自由度，焊接夹具设计的宗旨是限制6个方向运动的自由度，这种
限制不仅依靠夹具的定位夹紧装置，而且依靠制件之间的相互制约关系。只有
正确认识了薄板冲压件焊装生产的特点，同时又正确理解了6点定则，才能正
确应用这个原则。

从定位原则看，支承对薄板来说是必不可少的，可消除由于工件受夹紧力作用
而引起的变形。超定位使接触点不稳定，产生装配位置上的干涉，但在调整夹
具时只要认真修磨支承面，其超定位引起的不良后果是可以控制在允许范围内
的。

80年代，车身焊接使用的大量夹具其型式是从冲压模具的定位面截切而来，
即在车身冲压零件的型腔上定位，它被称为“定位块”，其特点是定位面积
大，据统计投影面积在50×100以上。定位块是加工件，其余支撑部分为铸铁
件，定位块在装配调整后再配作定位销。在外观上它有两种式样：大面积的定
位块，小面积的气动或手动压头；大面积的定位块，大面积的气动或手动压
头。前者造成定位块加工复杂，产生车身零件压紧力不够，后者干涉焊钳的点
焊操作及装件困难。在生产中使用的夹具，其精度必须保证产品总成的要求；
其选择定位面的数量也是比较保守的，宁多勿少。另外，每个定位块的装配全
部是用四个螺钉在沉孔中固定在焊接支承底板上，因焊渣飞溅的填充，造成返
修更换的困难。因此这种整体为铸件的“定位块”式夹具是耗能耗材的，其设
计、制造周期和成本都比较高。

随着工装制造水平与检测手段的提高，车身焊接夹具的定位转化为定位板定
位，板的厚度在16、19、25几档中选用。整个夹具本体改为焊接合件，在制
造、装配上都缩短了周期，相对降低了成本。定位板与角支座、角支座与底板
各定位销孔均采用镗孔，孔间距偏差为,L±0.02。这种在加工上采用此方
式，在调试中若车身产品尺寸略有变化(如冲压件常有的尺寸误差)，机加中保
证的尺寸精度就浪费掉了。要想使车身几何精度在夹具上一次装调成功，冲压

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件就不能有较大的尺寸偏差，而且定位点的数量也比较多。用直角块可调定位
方式与上相同，只是定位板、压头用直角块加垫片过渡。它的优点是定位板、
压头用损后修复、装调比较