图1  通用标准部件不需要重复设计

作为白车身制造的重要手段，焊接夹具正向着3D设计广泛、标准化部件比重加大、与设备相融合、不断使用新材料和柔性化等方向发展。

随着市场竞争的愈加激烈和市场多样化需求的日益增强，人们要求汽车在性能、安全性、舒适性及外观上都要适应不同用户的需求。同时，汽车制造商及其供应商对市场的快速反应能力，也日益显得更重要。这些都要求汽车制造商及其供应伙伴要具有低成本、高速度等战略理念。这个理念也同样适用于白车身焊接夹具设计制造领域。

基于以上市场及客户要求，焊接夹具作为白车身制造的重要手段，对市场的适应性也显得越来越重要，要求其具备低成本制造、柔性、快速设计、快速加工和降低设计制造风险等优点。

图2  2D方法和3D方法

3D设计更为广泛

随着计算机软硬件技术的日益完善，焊接夹具的3D设计也成为主流。这是因为3D设计有着诸多好处。

图3  3D模型便于数控加工的编程、加工

1.便于模型标准化管理、设计

3D设计的数据更便于管理，尤其是标准结构和零部件的数据库积累、管理和应用显得更为方便。这是因为现在已经具有了良好的3D运用环境，如CATIA、Pro/E和NX等都可以很好地使用这些数据。可以想象，有些通用标准部件不需要重复设计（见图1），只需要选用合适的系列就可以了，节省了大量时间。同样道理，制造起来更方便，甚至有的可以由其他供应商来专业制造供货，从而降低成本。

图4  3D模拟

2.空间结构的相互关系更明朗

由于3D技术最大的优势在于空间的直观性（见图2），符合人的视觉习惯，这样就更好地适应了人的认识夹具空间结构的需要，可以更快速识图，了解产品结构，并且可以将产品、设备等相关部分放在一个环境里进行设计，这样便于分析结构，分析产品的断面、搭接关系及装配顺序，确定加紧点及夹具结构，提高了设计效率、准确性和有效性。而且这样的环境可以直观地展现方案的意图，所以也便于团队的协作，加速了项目的完成。

3.更便于数控加工的编程、加工

由于是数据3D模型，这样更便于计算机环境下的机械加工工艺分析、工艺编制和数控加工程序的编制（见图3）。

图5  机器人的抓拿夹具

4.给3D模拟打下良好基础

由于3D模型的建立，人们可以很好地在3D环境下组装夹具，并且可以将夹具、焊钳、设备、工件和人员放到3D环境中，再给予设备、夹具和人员的运动学特性，便可以研究它们的相互位置关系（见图4），以便检查静动态的结构合理性和运动轨迹的合理性，从而优化整个设计的综合合理性，降低由于空间想象力不足带来的设计风险，降低了返工风险，从另一方面提高了项目节点的保证度。

标准化部件比重加大

随着社会分工的进一步细化，夹具制造商或者说焊装线制造商的标准化工作也越来越细化，他们的设计力量已经占到员工总数的1/3或1/2，更加说明了企业重心的转变，由专业全而大向专而精的企业结构发展，其中的一个特点就是部件的标准化更加细腻，分供商网络协作更加发达，从而可以以更加经济的形式参与更大的项目，以成本和速度在市场上取胜。

图6  辅助机械手

标准件的采用，减少了设计重复工作量，更便于分供应商的提前准备，从而对加速整个项目的周期大有裨益。可以说，现在从夹具的底版、支架、气缸、支座、夹子、连接件、定位销子甚至定位的型板等都可以部分进行标准化处理。一套夹具标准化部件一般可达50%左右，大大降低了夹具成本，专业厂可以大批量生产标准部件。

与设备相融合

夹具由于其作用的特殊性，所以总是和产品与设备有着密切关系。随着自动化率的提高，夹具与设备的界限越来越不明显，比如：机器人的抓拿夹具（见图5），它具有定位的功能，同时也具有抓件的作用。一些设备上的辅助机械手（见图6），是设备的一部分，但是又具有夹具作用。一些夹具上带有自动焊机，夹具和设备采用一个基体（见图7），有的则运输设备与夹具共用一个基础。

图7  夹具和设备采用一个基体

新材料不断涌现

技术在进步，夹具也不例外。新材料不断涌现，那么困扰着夹具的几个问题也要得到解决。

图8  夹具新材料

焊接电流分流一直困扰着白车身工程技术人员，新的材料研制出来了：PPS，一种树脂。该材料轻、绝缘并且防锈，可以注塑成型，成本低，机械性能可以满足要求，易于加工。另外，像铝合金、碳素纤维和陶瓷等材料也不断用于夹具（见图8）。

柔性化结构倍受欢迎

由于市场多样性的需求，夹具的柔性化结构就更受欢迎。这样可以生产出多品种的车型，同时又可降低成本。几种柔性结构的形式包括直线结构、回转结构和内置式。