汽车车身焊接夹具的精度评估探究

1、焊接夹具尺寸精度评估探究车身制造精度是汽车整车质量中非常关键的质量指标，它直接影响到整车的密封性、舒适性、美观性等，目前车身尺寸控制精度已经成为汽车制造业研究的焦点丰田汽车在进行的“一毫米工程(车身的测量点的误差在0.5mm)”，已经做到车身三坐标测量，测量点误差在0.5mm内的占车身测量点比例的78%左右，测量点误差在1mm内占车身测量点比例的97%以上。国内汽车业追赶世界品牌汽车品质同时越来越关注汽车车身的制造精度了，而一个车身零件在300500 个，这么多的冲压件需要在焊接夹具上进行装配后焊接，焊接后的车身尺寸偏差无疑和焊接夹具的精度有重要的作用。在进行车身的新产品开发过程，焊接夹具在投

2、入使用前需要对其进行精度的评估，本文旨在探究焊接夹具的评估方法，为提高焊接夹具在车身尺寸控制的作用提供有效保证。汽车厂把焊焊接夹具具外委给给夹具制制造公司司时要有有制造验验收的标标准，各各个汽车车厂的各各自对焊焊接夹具具的结构构性，标标准性有有各自的的要求外外，一般般都会有有焊接夹夹具本身身的尺寸寸精度的的通用要要求，普普遍的焊焊接夹具具的评估估是，汽汽车厂或或焊接夹夹具制造造公司对对焊接夹夹具进行行检测评评估，检检测的方方法主要要三坐标标测量机机（CMMM,CCoorrdinnateed MMeassureemennt MMachhinee）和其其他辅助助设备检检测焊接接夹具，而而后对焊焊接

3、夹具具的精度度进行评评估，判判断焊接接夹具是是否合格格，是否否能够满满足使用用要求，是是否能够够满足车车身的精精度的要要求。这种检检测评估估可分为为两种方方式。一一种是静静态检测测评估，另另一种是是动态检检测评估估。一、焊接夹夹具尺寸寸精度的的静态评评估方法法焊接夹具尺尺寸精度度的静态态检测评评估方法法使用的的比较常常见，几几乎所有有的夹具具制造公公司或汽汽车车身身厂都采采用这种种方式，就就是使用用CMMM把焊接接夹具的的定位销销，定位位支撑块块的空间间位置进进行测量量，夹具具图见图图1,焊焊接夹具具尺寸精精度的测测量报告告见图22,测量量的标准准为下表表，表1列出了了夹具关关键机构构空间尺尺

4、寸的相相关标准准序号夹具结构名名称空间尺寸标标准备注1定位支撑块块0.1通常一个坐坐标值2定位销0.1通常两个坐坐标值图1 图2图1为夹具具结构介介绍图2为夹具具的CMMM检测测报告二、焊接夹夹具尺寸寸精度的的动态评评估方法法焊接夹具尺尺寸精度度静态评评估能够够对定位位零件的的主体结结构的定定位销和和连接支支撑块进进行有效效的空间间尺寸精精度进行行测量评评估，但但夹具使使用的耐耐久性和和定位的的可靠性性缺乏有有效的评评估了。夹夹具是制制造工装装，通常常需要连连续生产产使用，而而且一个个车型通通常达到到15002550套夹夹具，不不可能向向检具一一样进行行有周期期性的使使用CMMM进行行周期性性

5、的标定定；另焊焊接夹具具在进行行零件装装配时收收到零件件回弹和和尺寸公公差的影影响，对对焊接零零件有应应力，这这些应力力在装配配冲压零零件时才才能体现现，所以以焊接夹夹具尺寸寸精度静静态评估估不能完完全客观观的评估估出真实实结果。这就需要引入焊接夹具尺寸精度的动态检测评估方法。焊接夹具尺尺寸精度度的动态态检测评评估又可可分为尺尺寸精度度耐久性性评估和和尺寸精精度可靠靠性评估估。1、尺寸精精度耐久久性评估估耐久性评估估时主要要对焊接接夹具的的制造精精度做检检测的，我我们知道道如果销销孔和销销座的加加工尺寸寸精度满满足不了了标准，即即使定位位销牢牢牢的拧紧紧在连接接块上，定定位销在在零件反反复冲击

6、击情况下下会发生生松动，如如果定位位销在销销座上松松动，定定位销定定位零件件的精度度将发生生尺寸的的偏差，并并且出现现反复拧拧紧反复复松动的的情况。如如果长时时间松动动会造成成销座孔孔磨损，夹夹具无法法继续满满足使用用要求。在焊接夹具具中，角角座通常常右L、HH、U形形两种，如如图所示示，角座座在夹具具中起到到将夹具具基准面面和规制制板连接接到一起起的作用用，它们们之间相相互的位位置也是是靠定位位圆柱销销来保证证的，角角座加工工中销孔孔的位置置精度为为0.001mmm。规制板板在焊接接夹具中中用来确确定定为为支撑块块的位置置，并将将角座和和连接块块连接在在一起，规规制板上上并安装装夹爪和和气缸

7、，给给夹紧力力起到一一个支撑撑点的作作用。根根据工件件的形状状和加工工需要不不同，规规制板的的形状也也不同。但但与角座座和连接接块的相相互的位位置也是是靠定位位圆柱销销来保证证的，从从图4可可以看到到销孔的的相对加加工精度度为0.001mmm。定位位销座如如图6所所示，它它主要的的作用是是将定位位销固定定在夹具具中正确确的位置置，在图图6中可可以看到到定位销销座是通通过两个个定位圆圆柱销和和一个连连接螺栓栓与连接接块装配配在一起起的，因因此定位位座与连连接块的的加工精精度一样样，也是是0.001mmm。以上上所有的的夹具结结构部分分的加工工精度达达不到，即即使拧紧紧螺栓能能够固定定结构件件，使

8、用用频次高高了就会会造成定定位支撑撑块和定定位销发发生松动动，造成成定位冲冲压件尺尺寸造成成偏差，无无法满足足使用要要求。图3 图图4 图55 图6 另焊接夹具具的定位位销和定定位支撑撑块的硬硬度一般般的要求求为HRRC400500，这也也是对焊焊接夹具具耐久性性要求的的， 表表2列出了了夹具定定位机构构的零件件制造的的相关公公差名称定位孔与定定位孔定位孔与基基准边材质硬度要求定位支撑块块0.0110.01145#HRC400500定位销座0.0110.01145#连接块0.0110.01145#规制板0.0110.01145#角座0.0110.01145#基准面0.0110.01145#进行

9、夹具结结构件的的加工精精度测量量的方法法很简单单，可以以对夹具具的结构构件进行行拆卸后后测量。 焊接接夹具的的使用中中的可靠靠性是进进行焊接接夹具尺尺寸精度度评估中中最关键键项目，这这项通常常在不进进行车身身尺寸深深入研究究时均不不做此项项的评估估。2、尺寸精精度可靠靠性评估估焊接夹具静静态尺寸寸精度通通常都可可以做到到完全符符合要求求，但进进行新品品车身时时为什么么要进行行夹具调调试呢？除了由由于薄板板冲压件件不能做做到完全全符合要要求，需需要进行行适当的的夹具调调整，“中和”零件的的不合格格而满足足最终产产品的偏偏差量减减小。另另一个重重要因素素是焊接接夹具上上的定位位销在定定位零件件时通

10、常常受到垂垂直定位位销方向向的应力力，这个个力主要要来源于于定位孔孔的偏差差造成，定定位销需需要克服服定位孔孔的偏差差就受到到如图77所示的的力F，定定位销在在受到力力F情况况下会发发生空间间位置的的偏差，这这个偏差差会使焊焊接车身身零件尺尺寸发生生尺寸偏差差。同样定位支支撑块在在进行定定位时为为了保证证焊接零零件定位位贴合，通通常会有有一个夹夹紧力FF，见图图8。有有时为了了克服零零件的回回弹力，夹夹紧力FF会加大大，定位位支撑块块受力FF也会发发生空间间位置的的偏差，也会影响焊接车身零件尺寸发生尺寸偏差。定位车身零件两种结构是焊接夹具最重要的尺寸，而这种情况的偏差在夹具精度尺寸的静态评估中

11、是无法体现出来的，这需要建立模拟动态情况。图7 图图8图7和图88的结构构发生受受力偏差差的情况况一般情情比较小，但焊焊接夹具具为了满满足定位位要求，焊焊接空间间要求，通通常会使使用比较较复杂的的定位机机构，如如果进行行机构选选择和加加工尺寸寸精度不不够会出出现较大大的偏差差，如定位非非垂直于于夹具基基面状态态的零件件时，使使用伸缩缩定位机机构。如如采用直直线导轨轨机构、导导杆气缸缸机构、运运动夹爪爪定位销销等结构，如如图9，该该机构在在定位时时通常受受到切线线方向的的力，会会使定位位机构偏偏移F是是给定位位销一个个切向力力，H是是在这个个 力的的作用下下使定位位机构偏偏移H。 图9 测量评估

12、的的标准通通常和冲冲压件的的质量状状况定义义的有所所不同，以下表格为参考值表2列出了了测量受受力状态态结构件件偏差参参考值结构名称500N1000NN2000NN定位销0.1mmm0.155mm-定位支撑块块0.055mm0.1mmm-移动滑台（最最远点）-0.1mmm受力偏移量量的测量量方法一一般可以以制作辅辅助工具具的方法法，在进进行焊接接夹具精精度尺寸寸的同时时进行，一一般可以以对静态态测量后后，安装装辅助工工具，如如在定位位销的定定位板件件的位置置使用弹弹簧称拉拉动，使使定位销销受到切切线方向向的标准准力，再次次对定位位销空间间位置进进行检测测，就可可以了；移动滑滑台可以以在离直直线导

13、轨轨最远距距离施加加作用力力，在滑滑台的反反向施加加拉力，再再进行二二次测量量。 图图10夹具的精度度可靠性性的研究究通常还还有夹具具的夹紧紧力的标标准要求求，夹紧紧力要求求主要是是为了解解决薄板板冲压件件回弹对对尺寸精精度的影影响，一一般的夹夹具的设设计公司司一般都都有具体体的要求求，通常常的标准准是下表表表3列出了了焊接夹夹具的夹夹紧力和和板件厚厚度的参参考值板件的厚度度（mmm）0.71.01.52.02.53.03.54.0夹紧力（NN）200250300350400500500500非精确值注：不同的的公司要要求的数数值会不不同夹紧力的检检测也很很简单，采采用压力力测试仪仪对夹爪爪头夹紧紧位置直直接测量量就可以以了。国内汽车业业要实现现车身尺尺寸技术术的研究究并实现