1 研究背景及问题提出

焊接工装夹具作为保证汽车焊接质量的高精尖设备，夹具的设计质量、紧凑性、模块化一直是企业的重点及难点工作之一。汽车产品总拼焊接零件复杂，空间狭小，装配精度要求高，因此简单焊接装备与工装的一体化设计集成研究及标准化应用尤为重要。

2 问题分析及研究对比

2.1 内置式合拼尾门框焊接装置问题分析及研究

尾门框涉及尾灯、后保险杠、尾门安装之间的间隙段差，是车身尺寸重点控制区域，由于定位要求高，此处的工装比较密集，因此预留的焊接空间比较有限，既要满足定位要求，也要预留焊接空间，不管是人工焊接还是机器人焊接都很难布置。人工焊尾部这个位置的焊点，人要站在尾部，目前的输送线人更难站立，操作手工焊钳的人机工程变得更差，此外上下部位置都有定位夹具，空间比较小，焊接容易干涉夹具；机器人焊接由于受外围布局所限，地面没有多余空间布置机器人，布局专门的机器人到空中焊接的成本非常高，机器人利用率过低。

图1为目标车型的定位CDLS要求，为了保证整个尾门框的尺寸，定位夹紧达到5处，图2为目标车型的尾门框与底板的焊接焊点要求。图1处圆圈位置处既要求定位，也需要焊接，空间紧凑，焊钳与定位夹具存在干涉的风险，此次生产线布局紧凑，布置机器人焊接困难。

2.2 外置式合拼侧框焊接装置问题分析及研究

合拼工位主要是对下车体、侧围、顶盖横梁进行精确定位后进行焊接，需要对各个零部件进行精确定位，夹具较多，夹具分布如图3所示。通过人工焊接或者机器人焊接，焊接通道空间有限，焊枪与夹具干涉，此生产线生产节拍为50 JPH（64.8 s/台）单一车型生产。

图1 尾门框定位要求

图2 门框与底板的焊接焊点位置要求

图3 外置式合拼夹具

3 技术解决方案及详细结构分析

3.1 内置式合拼尾门框简单焊接装置解决方案

针对零件定位精度要求高、定位密集的区域，考虑把定位焊接与夹紧功能集合在一起，满足尺寸定位精度与焊接要求。通过对现有夹具的研究，将定位夹具、焊接夹具都集成到主夹具上，定位完成后，利用夹具自带的焊接机构焊接尾门框定位焊点，详细夹具结构如图4所示，通过集成焊接定位功能的一体化装置就可以完成定位焊接。

此装置工作原理由引出焊点焊铜板、定位夹具A/B/C、焊钳、导电电缆、滑移装置组成，通过固定的定位夹具A夹住车身零件（尾门框）进行零件粗定位，滑移装置带动定位夹具B\C及焊钳往下运动直至滑移到位，定位夹具B\C夹紧对车身零件进行精确定位，然后焊钳夹紧零件，人工使用电阻点焊焊钳对铜板进行导电，通过导电电缆的传导，在焊钳处形成回路进行焊接，完成焊接过程后将夹具、焊钳打开，回缩完成零件整个焊接定位过程。引出焊点焊铜板与滑移机构固定在夹具框架上。

3.2 外置式合拼侧框简单焊接装置解决方案

图5为总拼工位外置式合拼侧框，操作人员主要站在顶部装件和焊接，中下部的定位焊点人工焊接工程都比较困难，通过简单焊接装置应用，中下部的焊点自动焊接，人工只负责上部的焊接及装件。前后侧门门框、尾门框的焊点通过固定焊钳焊接，每把焊钳实现1～2点焊接，侧围裙边焊点通过私服机构带动焊钳继续焊接，一把焊钳可以实现10～15点焊点的焊接（如图6所示）。

通过简单焊接装置在外置式合拼侧框上的应用（如图7所示），满足定位的情况下，该技术融合夹具机构设计、焊机、焊钳、自动化控制等系统，综合考虑人机工程及设备成本，替代了中下部人工操作及使用机器人方案。

图4 夹焊一体化夹具注：1——引出焊点焊铜板；2——定位夹具A；3——定位夹具B；4——定位夹具C；5——焊钳；6——滑移装置；7——车身零件（尾门框）；8——导电电缆。

该装置在公司多条焊装线上内置式夹具中使用，解决了此处焊接可达性问题，提高焊点质量，保证车身尺寸的稳定性。利用该装置既可以实现替换人工焊接，解决人机工程问题，提升焊接自动化，减少人工操作，又不需要增加机器人等高成本设备，工程性价比高。

图5 外置式合拼侧框夹具布局方案

图6 外置式合拼侧框焊接集成

图7 简单焊接装置在外置式合拼侧框上的应用注：1——焊机集成；2——导电铜排；3——焊钳布局。