本文通过夹具翻转机构定位回转点设计、二次翻转夹具定位工艺、自动焊钳在翻转定位零件焊接上的应用、上定位零件夹具设计等方法，来有效控制类似U形小件在夹具上难以定位造成拉件及车身尺寸不稳定的状况。
车身上的定位零件一般结构比较简单，常见的有行李厢支架，天窗安装板支架等，由于上定位小零件一般近似U形件，结构简单，夹具设计时只能利用孔以及磁铁吸附零件定位，由于焊接过程中两个件零贴合，焊接手法不垂直的情况下零件会移动，而产生定位销与零件孔干涉，一般称此现象为拉件。
当拉件严重时，需要借助工具打开夹具，造成焊接件报废，生产被迫中断，造成经济效益损失的同时，还造成生产停线。一般操作者改变焊接手法，拉件会得到减弱，另外操作人员的改变也会造成拉件发生频率的变化，要根本解决此类问题比较困难。本文重点对上定位拉件问题进行分析交流，希望从根本上解决拉件问题，保证焊接尺寸。
夹具设计时利用气压的变化推动气缸顶杆伸缩运动，顶杆带动夹具压臂翻转运动来实现零件的定位压紧称之为上定位，上定位的小零件在大零件的上面。
图1为SUV车型行李厢支架焊接在顶盖外板上的三维简图，采用的是上定位翻转定位。图2为行李厢支架和顶盖焊接时的定位方式，当回转点设计偏离行李厢支架定位孔中间面上移时，夹具打开，定位销与距离回转点远端处螺母发生干涉而拉件；当回转点设计偏离行李厢支架定位孔中间面下移时，夹具打开，定位销与距离回转点近端处螺母发生干涉而拉件。
图1 A车型行李厢支架定位简图
从图2可以得出当回转点设计位置不合理时，就会导致焊接后干涉，尺寸偏移，下面我们来对回转点的位置设计进行分析，回转点的位置关系如图3所示。
图2 回转点设计示意图
图3 回转点位置关系
由图3可列公式，
式中，A为定位销绕回转轴进入零件距离；B为零件螺母孔与回转轴距离；L为定位销与零件单边间隙；C为定位销旋转半径。上定位销与零件的间隙一般为0.2mm，L=0.1mm；A取值一般为3～5mm，对应B为45～125mm，由于翻转销需要增加挡块，挡块配合也存在一定公差，所以一般B值取150mm以上。
图4所示为A车型门内板总成OP20，防撞杆前部连接板的压臂磨损老化，且压臂回转点设计时低于零件平面，在打开过程中存在拉件现象孔变形，严重时夹具打不开生产中断，对质量、生产影响较大。经过我们现场调查发现定位销回转点偏低2mm，我们重新设计了夹具定位压紧机构，调整回转点至料厚中心，经过现场生产验证，拉件现象得到极大改善，尺寸质量得到提升。
图4 A车型后门防撞梁局部示意图
有时我们的回转点设计合理，也会发生拉件现象，这是因为人工焊接无法保证焊钳始终垂直于焊接面，当焊钳与制件的夹角偏离90°时，焊接后会造成制件移位拉件，尤其针对部分焊接操作不方便、焊接面空压仅依赖翻销一个孔的定位形式拉件现象更为普遍。
图5为A车型天窗安装板总成焊接后，夹具打开过程中天窗吊架螺栓和夹具定位孔干涉导致天窗安装板总成严重变形，总成件无法使用而报废，通过调查发现人工焊接时距离吊钩支架距离较远，作业一致性差，导致天窗吊架尺寸稳定一致性差。
图5 A车型天窗安装板总成
采用图6所示方案可有效解决拉件导致总成变形报废问题，具体做法是先采取双导杆、高精度气缸对吊架做导杆平行方向的运动压紧，焊接后夹具定位孔沿着双导杆气缸方向退出，之后在气缸的二次翻转下打开，取出零件。这种结构的优点在于减少了翻转定位的误差，当压缩空气压力为0.5MPa，缸径50mm的情况下可产生98.1kgf的拉力，起到在干涉压紧的情况下也能打开夹具，经过生产验证，拉件导致夹具打不开现象消除，焊接尺寸一致性得到相应提升。
图6 A车型天窗安装板总成改进后结构
一般采用二次翻转夹具，可以克服拉件夹具打不开的问题，但是拉件现象发生说明尺寸位置已经偏移，尤其在操作人员流动频繁，焊接技能不高的情况下，焊接时零件在焊钳侧向推力的作用下发生位置偏移，尺寸一致性差，影响后序装配，如果能解决焊钳焊接侧向推力就能保证焊接一致性，我们采用了自动焊钳技术，具体步骤是：采购合适的自动焊钳固定在夹具对应的支撑面上，调整焊接角度，人工在铜排上实施焊接，通过电控感知带动焊钳按照设定轨迹进行焊接，焊接后在气缸的推力下滑移而出取出总成件。
参考案例：图7为B车型顶盖行李厢安装支架，采用的是自动焊钳焊接，经过现场批量生产验证，焊接后尺寸稳定合格。
图7 B车型顶盖总成夹具局部图
对四种典型结构的上定位夹具进行了综合分析，如表1所示，可以发现自动焊钳焊接夹具综合对比较好，在成本允许的情况下采用自动焊钳焊接既能保证质量又能消除因为人员流失变动而造成的生产质量风险，同时提升生产节拍。
表1 上定位零件翻转夹具设计结构对比
本文是介绍小零件采用上定位工艺方式所带来的质量问题及解决经验，对从事车身并行工艺分析、尺寸分析、夹具设计、焊接工艺等人员具有一定的参考意义。
联系客服
