焊装夹具研究现状和水平

车身夹具的设计未来将走向模块化,集成化,具有用户定制化,可扩展能力和可变换能力等特点


1、国内外汽车焊装夹具发展现状

汽车焊装夹具的设计开发在我国还是一个比较新的领域,焊装夹具设计的合理性决定了汽车车身加工质量的好坏,。一套合理的焊装夹具设计有利于提高汽车生产得到水平,所生产汽车的质量,同时还能够兼顾降低汽车加工生产的成本。

国内外的车身开发周期和车身加工制造偏差现如今已经有了明显的差距。国外由20世纪90年代初期至今,开发周期缩短了一倍甚至更多,在车身加工制造方面,国外的误差控制竞争非常激烈:在20世纪90年代初期,美国的汽车制造产业的生产水平低于日本的汽车制造产业水平和欧洲的汽车制造产业水平,这个原因造成美国汽车企业损失了接近三分之一的国内轿车生产和销售市场。在20世纪90年代初期日本的车身制造偏差值大概在±1丝左右,欧洲的车身制造偏差最小值能够达到的±1.25丝范围内,而美国当时的加工偏差达到±2丝[1]。

李宏坤提出: 汽车车身是由数以百计的冲压件按照一定的空间位置焊接而成的。在焊接过程中,如果没有足够数量和强度的焊装夹具在车身加工过程中起到车身定位和夹紧工件作用,这些冲压件就无法按照设计图纸的要求一步一步组装成产品。焊装夹具的重要性表现在确保车身形状尺寸、精度符合产品图纸要求以及确保车辆能够批量生产等多个方面[2]。

蒋玮讲到:利用计算机辅助设计技术和计算机辅助工程技术对新设计的一种轿车的副车架结构进行有限元分析和设计优化,并通过多次试验测试,验证了他设计的可靠性。他的设计过程将设计、计算机仿真和试验有效的结合起来,这种做法能够极大缩短焊装夹具的设计开发周期[3]。

有限元分析法和CAE技术都是最近几年才发展起来的新型计算分析技术。在国内的具体应用中并没有形成一套完整的经验和分析计算体系。况且车身自动化焊装生产线在我国也是刚刚起步,这就意味着在国内,有限元分析计算和CAE技术并没有充分应用到汽车制造行业。但是,大量的实践证明,合理的应用这两项技术可以为现代化车身生产流水线,汽车加工行业甚至整个机械工程领域带来中最大化的收益。因此,我国在有限元分析领域应该投入更多的精力进一步深入的研究和开发应用这两项技术。

2、汽车焊装夹具发展趋势

车身夹具的设计未来将走向模块化,集成化,具有用户定制化,可扩展能力和可变换能力等特点[4]。

所谓模块化,就是加工车身夹具进行分块设计,是设计处的每一个单元都可以在两个、三个功能不同但是固定的的车身结构相同,定位点相同的夹具上多次重复使用。整个夹具的结构就如同积木一般拼接而成,只要进行重新的组合就可以重复使用。

随着人们追求舒适、安全、不失个性的汽车文化。迫使车身结构向着更稳定的方向、结构更加合理的方向发展。车身的结构和布局更加合理的设计要求不断促进新的车身材料和新的车身结构出现,车身的设计还对焊接方法提出新的要求。从而对焊装夹具的设计和制造提出新的目标。汽车生产技术的创新,精益生产(Lean Production)、并行工程(Concurrent Engineering)即时生产(Just in Time)等生产方式的出现,导致新型汽车夹具的出现[2]

焊接技术在车身加工工程中处于重要地位,随着汽车轻量化要求的不断提高,对一些轻型复合材料的应用,包括对铝合金的焊接要求不断高,促进了焊接新技术的发展,这也给汽车焊装夹具的设计带来了新的课题。机器人技术的发展和广泛应用是焊装夹具设计在车身加工工程的新方向。