汽车空调管件柔性焊接夹具设计与制作

邹道 袁攀亮 李景德 陈志鹏 李峰

摘 要：设计一种汽车空调管件柔性焊接夹具，包括滑轨装置、支撑件、定位件、夹紧件组成。其特点：所设计夹具能用于任意空间弯曲管件定位、焊接。六个自由度可调、可快速拆装、快速换模。

关键词：柔性焊接夹具;快速换模;六自由度

1 概述

某汽车铝热交换器有限公司的焊接车间目前有两条焊接生产线，采用的是两名工人分工协作的方式进行生产。其中一人对需要焊接的空调冷却管及接头用工装夹具进行定位夹紧，另一人则是通过焊接设备进行焊接和在冷却液中冷却并放置物料区。

空调冷却管不仅品种繁多、形状各异，其定位夹紧精度要求也不尽相同。对于一些定位要求低的空调冷却管，企业运用定位块、夹紧工具和标准件的比对设计出较粗糙的工装夹具，而对于有着高定位精度要求的空调冷却管，企业则需要设计出高精度专用定位夹具。由于品种多、批量小，市场出现一个新品种后，以前专用夹具由于是刚性专用夹具，柔性低，因此不能继续使用，只能报废，企业在工装夹具上面造成了很大的浪费。

2 柔性焊接夹具特点

该焊装夹具最大特点是：柔性高，可快速拆装并且其结构六自由度可调。如图1所示：滑轨6安装在底板5上，滑轨可实现支撑定位点沿Y轴方向的滑动与定位锁死，图2所示连接杆11可实现支撑定位点沿Z轴方向的移动与定位锁死，滑动块10在滑动杆8上可实现支撑定位点沿X轴方向的移动与定位锁死，滑动杆8与连接板7配合可实现支撑点位点绕Y轴旋转，连接板7一方面可沿着连接杆11移动并锁死，另一方面可支撑滑动杆8，使滑动杆8旋转，滑动块10可绕滑动杆8沿X轴旋转，为了进一步增加定位灵活性限位块9可沿Z轴旋转。另外对于焊接腐蚀损耗最严重的定位块9设计成可拆装式，腐蚀后容易快速更换，另外当焊接管件直径发生较大变化时，只需更换不同大小的定位块，便可实现夹具柔性换模。

3 柔性焊接夹具具体结构及组成

整个空调管件柔性焊接夹具结构，其定位元件主要是V型块。通过对V型块的位置调整实现对管子的定位。

V型块下方有一个锁紧螺钉可以控制V型块在连接板上自由旋转并锁紧，V型块与滑管（连接板固定在滑管上）固定，滑管下方也有一个螺钉控制滑管的自由转动，可以通过滑管在圆滑軌上的直线运动实现V型块的自由转动和伸缩。V型块的高度可以自由调节，实现不同弯曲程度的管类零件的定位。

V型块可快速拆装，通过替换V型块的规格来实现对不同粗细管类零件的定位作用。

圆滑轨跟连接板配合，连接板上有一个弧形凹槽，通过在凹槽处配合来控制圆滑轨的倾斜角度，实现V型块的空间旋转自由度。连接板固定在另一圆形滑杆上。通过螺钉来控制连接板的上下移动。以便满足不同高度差规格的管类零件。

滑杆固定于滑块，滑块与导轨配合，通过在导轨方向上的运动实现对于零件更加精确的定位。

根据实际管件长度，来确定导轨上滑块的数量，满足不同长度空调管类零件的定位要求。

4 结论

设计的汽车空调管件柔性焊接夹具，包括滑轨装置、支撑件、定位件、夹紧件组成。其特点：所设计夹具能用于任意空间弯曲管件定位、焊接。六个自由度可调、可快速拆装、快速换模。

当焊接管件型号、外型发生变化时，可快速调整夹具适应生产。不需要重新设计夹具。在汽车空调管件焊接企业有较大的应用前景，能大大减少夹具设计、制造成本。

公司每年设计专用夹具费用一年费用25万左右，仓储费用一年5万左右，累计30万。我们设计的夹具一套3200元，该公司有12个焊接工位，预备两套夹具及替换零件总计45000元。实际为公司一年节约25万左右，成本减少效果显著。

参考文献：

[1]李岚，刘静.机械设计基础[M].华中科技大学出版社，2012.

[2]王莉静.机械设计基础[M].华中科技大学出版社，2016.