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汽车焊装夹具中的一体式夹紧


汽车焊装夹具中的一体式夹紧

随着中国汽车业的不断发展, 一体式夹紧器成为汽车焊装夹具制造的主流趋势。 它集自动化 生产和标准化一体式结构可灵活性设计等特点于一身, 在功能性、 可维护性及夹具的设计制 造性方面,都远比拉杆式气缸夹紧机构优越。
汽车作为 20 世纪最显著的人文标志之一, 己成为人类社会科技与文明进步的一个象征。 中国汽车工业经历了从无到有、从小到大,从货车时代到轿车时代,从“公车”到“私车” 的发展过程,其创建、成长的每一步都成为中国制造业发展与开拓的见证。而作为汽车生产 四大工艺之一的车身焊装生产线,也经历了一个从低端到高端,从手动到自动的发展过程。 为了赶上国际水平,在提高产量的同时,要求努力提高汽车制造质量,因此对焊装夹具也提 出了新的要求。

焊装夹具中夹紧器的发展

焊装夹具也称焊接工装夹具,它与焊接变位机械装备在焊接结构生产中总称为工艺装 备。其中,工装夹具包括夹紧器、定位器、推拉装置等。夹紧器是焊装夹具中最基本、应用 量最多的设备, 通过夹紧器对焊接工件的夹紧, 可有效保证焊接工件的焊接精度和焊接质量。

从 50 年代开始发展的中国汽车制造业,以手工焊和电阻点焊作为主要加工手段,跨出 了汽车制造的第一步, 其焊装夹具也主要是以手工操作为主。 夹紧器的应用经历了以手动夹 紧器为主, 到以拉杆式气缸驱动夹紧机构为主, 再到现今的以气动一体式夹紧器为主的一个 发展过程。

目前,国内的夹紧器主要分为两大类:一类是以主流汽车厂,如上海大众、一汽大众、 上海通用、武汉神龙等欧系汽车厂应用为代表的一体式夹紧器;另一类是以北京现代、广州 但一体式夹紧器以 本田、 天津丰田等日韩系汽车厂应用为代表的拉杆式气缸驱动夹紧机构。 其优越的技术性能被越来越多的国内汽车制造企业所青睐, 在焊装夹具上使用一体式夹紧器 已成为一种趋势和潮流, 如长安汽车厂的 6350 线, 长安汽车五厂的 CV9 线, 长安福特的 340 线, 东南汽车的戴-克线, 上海汇众及一些汽车零配件制造厂都已经开始使用一体式夹紧器, 并逐步开始由原先的日韩系拉杆式气缸夹紧机构向一体式夹紧器升级换代。

焊装夹具对夹紧器/ 焊装夹具对夹紧器/机构的基本要求

1. 夹紧作用准确,处于夹紧状态时应能保持自锁,保证夹紧定位的安全可靠;

2. 夹紧动作迅速,操作方便省力,夹紧时不应损坏零件表面质量;

3. 夹紧件应具备一定的刚性和强度,夹紧作用力应是可调的;

4. 结构力求简单,便于制造和维修。

夹紧器/ 夹紧器/机构的标准制定

由于国内汽车工业发展较晚, 技术力量薄弱, 国内汽车生产厂还没有形成完善的标准制 造体系,对焊装夹具夹紧机构技术指标工作做的也不十分详细。目前,主要靠焊装夹具厂根 据自己的标准制造夹紧机构,而汽车厂焊装线较多,因此造成了如下问题:

1. 国内焊装夹具厂的发展水平参差不齐,主要采用拉杆式气缸驱动的夹紧机构。虽然 驱动气缸可以得到统一,但与其配合使用的支座连接件、连杆等零配件没有统一的标准。如 果一个汽车厂有几条焊装线, 且由几个夹具制造厂以拉杆式气缸夹紧机构制造, 会造成非标 件的数量较多,不仅增加了备件压力,而且也使维修成本增高。

2. 由于没有细致的制造标准,汽车厂在采购焊装夹具时,对夹紧机构单元无法得到准 确真实的采购成本预算。 在目前成本预算压力日渐增大的形势下, 汽车厂越来越需要明确细 分的成本构成,以进行采购比价核算。拉杆式气缸夹紧机构非单独的工作单元,由拉杆式气 缸、连杆压臂、支座等元件共同组成,评价项目多,难以树立标准、统一规格。

3. 随着焊装线自动化程度越来越高, 对夹紧机构要求状态信号输出的需要也越来越多。 输出气动信号时, 拉杆式气缸夹紧机构由于没有统一的标准规定信号输出端口的位置, 易使 夹具布局紊乱。同时,汽车厂对工装夹具的合格性评审也缺乏依据,为今后的正常生产和设 备维修留下了隐患。

在欧美, 汽车制造工业已经相当发达, 焊装夹具 95%以上应用的是一体式夹紧器。 其中, 欧系汽车厂所使用的一体式夹紧器 90%以上来自于德国 TuenkersMaschinenbau GmbH 公司。

Tuenkers 公司始建于 1962 年,有 40 多年的汽车厂焊装设备制造经验,主要产品包括一体 式夹紧器,冲孔机,铆压机,钢印机,抓具等。并已在上海成立了分公司,以实现一体式夹 紧器的国产化。此外,Tuenkers 公司还与各大汽车厂合作制订各项一体式夹紧器制造技术 标准和要求,如德国大众标准(DIN 标准),美国通用标准(NAAMS 标准),法国 PSA 标准 (CNOMO 标准)等。如此细化的标准制定,保证了汽车厂对焊装夹具技术性能的评审以及采 购成本核算的紧密控制。

一体式夹紧器的特点

纵观整个汽车工业的焊接现状,不难分析出汽车工业焊接夹具的发展趋势,即发展自 动化柔性生产系统。 而一体式夹紧器, 因集自动化生产和标准化一体式结构可灵活性设计等 特点于一身, 近年来快速在轿车焊装生产线上得到大规模的推广使用。 其特点主要体现在以 下几个方面:

1. “连杆机构”原理设计,用相对较小的工作气压就可以产生很大的夹紧力;消耗同 等的压缩空气,一体式夹紧器比拉杆式夹紧机构产生的压力大 4~6 倍;

2. 在夹紧位置自动锁死,即使失去工作气压,工件也能被安全夹紧;而拉杆式夹紧机 构本身不具备自锁功能,需另外设计增加锁死机构;

3. 全封闭的一体式设计,可防止焊接过程中,焊渣飞溅对气缸活塞杆的损伤;拉杆式 气缸的活塞杆暴露在外,容易磨损,需要经常维修;

4. 标准模块化结构,输出扭矩值固定,方便了夹具设计及型号选择;而用拉杆式夹紧 机构设计时,需根据夹紧力要求分别计算气缸行程,额外设计拉杆支点及连杆,并且需要另 行安排连杆及支点机构的零件加工,费时费力;

5. 一体式夹紧器可内置电感式或气动传感器,以实现自动化控制;拉杆式气缸只能外 置传感器,尤其对于气动传感器,需另外设计结构来实现,占用额外的夹具空间。

综上所述,一体式夹紧器无论是在功能性、可维护性方面,还是在夹具的设计制造性 上都远比拉杆式气缸夹紧机构优越, 这也是一体式夹紧器逐步取代拉杆式气缸机构, 成为现 在和将来汽车焊装夹具制造主流趋势的原因。



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