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一、捍接夹具的设计原则
焊接夹具的设计原则主要从三方面来考虑 ：
1、汽车工艺汽车焊接的基本特征就是 从组件到部件再到总成的一个组合再组合的过程。从组件到焊接总成的每一个过程，既相互独 立，又承前启后，因此组件的焊接精度决定着部件、总成的焊接精度，最 后影响和决定着汽车的焊接精度与质量。这就要求相互关联的组件、部件及焊接总成夹具的定位基准应具有统一性及继承性，只有这样才能保证最 终的产品质量。
2、机器人
机器人远不如人灵活.机器人自动焊炬也比手工焊炬大，这样在设计夹具时，不仅要考虑 夹具的可靠性，还要考虑 留有充足的空间、路径供焊炬使用。只有保证机器人有舒适的焊接姿态，才能保证良好的焊接质量。另外机器人不具备判断能力，它每一次都是 一丝不苟地执行编程员示教过的工作，这就对夹具的精确度提出很高要求。因此，当工件误差较大时，夹具还要考虑 如何避免或减小这些误差对机器人焊接的不良影响。
3、安全方面
三维柔性焊接平台和焊接夹具设计应充分考虑 减轻操作者劳动强度，提高人身和设备的安全性。因此焊接夹具要适应人体工程的要求，方便零部件的装配和总成的取出，保证工人有足够的操作空间和良好的视野。
二、焊接夹具的组成和结构
焊接夹具主要由夹具体、定位装置和夹紧装置三部分组成。
1、夹具体
夹具体是 夹具的基础单元，不仅承载着定位装置和夹紧装置，而且还承担着吊装、三坐标检测和校炬的功能。夹具体的加工精度直接影响定位机构的准确性，因此对工作面的平面度和表面粗糙度均有严格的要求。在设计夹具体时，不仅要考虑 夹具体的强度、空间必须满足实际装配和测量的需要，还要尽量减轻夹具体的自重，：缩小夹具体的外形尺寸。例如根据工件外形和焊缝要求，灵活采用框架或单梁结构，这样既可以节约材料、减轻夹具自重、方便气管和电信号的连接，又可以给机器人较大的焊接空间，提高焊缝质量和焊接效率。
2、定位装置
定位装置中的定位件通常有固定销、插销、档铁、V形块以及根据焊件实际形状确定的定位块等。夹具应保证定位稳定、准确、可靠，应尽可能采用孔 定位，如果不能实现，可采用外形定位，定位部位尽量不选外形复杂的曲面。在具体进行夹具定位设计时，应主要考虑 以下几方面：
(1)定位件的材料和强度
因焊接夹具使用频率极高，为了满足定位件使用精度及使用寿命的要求，每个定位件应具有足够的刚性和硬度，因此定位件一般选用45号钢并进行热处理来增加耐磨性。个别的定位销特别是 用作胀销的可以选用65Mn或其他材料。当定位件距离焊缝较近容易使定位件与工件焊接，或焊缝较长需加强散热效果时，可选择铜作为定位件的材质。
(2)定位装置的可调性
由于组成汽车的零部件通常是 冲压或拉延成形的空间曲面体，结构形状较为复杂，一致性也不好，因此为了便于调整和更换，定位件应尽量与支撑件分体设计。定位结构尽可能设计成组合可调式的。定位块在z方向上、定位销在x、y方向上均可通过垫片进行调整。这种能在三个方向上实现自由调整的定位结构，不仅能更好的适应工件，加快调试速度，而且还可以通过更换定位件达到适应不同车型的需要。
用于机器人焊接的汽车零部件多是 板材，而且大多通过冲压和拉伸成形，表面形状有的很不规则。即便看起来很平整的表面，其在成形过程中局部都有可能产生变形。在这种情况下如果采用三个圆柱销支撑定位的方式，则既可以节约材料，降低加工成本，又能保证定位面的准确、可调性。但在设计、装配中，要考虑 定位件的使用状况，否则精度就会随磕碰等不良因素而降低。
(3)工件的可拆卸性
主要针对定位销而言。有些工件上的孔 距离焊缝较远或焊缝较短，这时可用固定销或汽缸辅助穿抽销的结构来定位。但对于汽车零部件间主要定位孔 ，定位精度要求高，焊缝较长，焊后变形大，导致焊接后工件拆卸困难，这时可以考虑 用胀销机构。此外，还可以增加卸件机构将工件顶出。
3、夹紧装置
焊接夹具中，夹紧装置也起着非 常重要的作用。焊后工件变形的控制、焊炬的可达性、工件装配与取出是 否方便，与三维柔性组合焊接夹具的夹紧装置是 否合理有密切关系。
夹紧装置中的夹紧元件包括手动夹钳、气动夹钳、气缸、液压缸和气一液转换缸等。有些夹具偶尔采用传统的四连杆机构，该机构有夹紧和自锁的功能，但结构体积较大，影响了机器人的焊接空间位置。
在设计夹紧装置时应主要考虑 以下几点：
(1)夹紧力的作用点
对于薄板冲压件，夹紧力作用点应作用在支承点上，只有对刚性很好的工件才允许作用在几个支承点所组成的平面内，以免夹紧力使工件弯曲或脱离定位基准。
(2)夹紧力的大小
夹紧力主要用于保持工件装配的相对位置，克服工件的弹性变形，使其与定位支承或导电电极贴合。对于1.2mm厚度以下的钢板，贴合间隙≤0.8mm，每个夹紧点的夹紧力一般在300~750N。对于1.5~2.5mm的冲压件，贴合间隙≤1.5mm，每个夹紧点的夹紧力在500~3000N。
(3)夹紧装置的可调性
对于形状复杂，高度不一致的工件，夹紧机构可以做成桥形多点夹紧，或者角 度可调的形式。这种结构可以保证压紧点与工件充分接触。适应了工件复杂表面的需求。
(4)方便装卸件
为了方便操作工人装卸件，夹紧装置打开的方向尽量不在操作工人一侧，以免压紧臂的高度影响工人装卸件。如有必要还可将压紧装置安装在滑动导轨上。通过气缸带动。工件安装好后，压紧装置自动滑人压紧区压紧，焊接完成后自动打开，再滑出到装卸工位。
三、发展趋势
夹具元件模块化是 未来夹具的发展趋势。模块化设计通过利用计算机辅助设计和组装、CAD和UG技术，建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，再利用这些系列化、标准化设计，快速组装成各种夹具，为用户三维实体进行夹具优化设计，从而达到既省工、省时，又节材、节能的目的。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性。德国戴美乐公司的孔 系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。可见元件的功能性越强，夹具的通用性越好，就越经济实用。
汽车焊接生产线是 汽车制造中的关键，而工装夹具又是 焊接平台生产线的重中之重。我们 只有在掌握夹具设计的基本原理和准则的基础上，不断地学习和探索先进的设计方法和设计理念，顺应汽车发展的潮流，才能设计出满足用户需要的好产品。
泊头市恒量机械设备有限公司(http://www.hbhljxsb.com)为全国名优机械设备、量具企业，我公司是 铸铁平台、检验平板等平直量具以及三维焊接平台的专业型制造企业。集设计、生产制造、安装、调试及售后服务于一体。公司三维柔性焊接工作台等多个系列产品遍及全国二十几个省市。
