汽车车身焊接工艺分析及工装设计

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　　【摘 要】車身焊接是汽车生产中的重要工艺环节，相对于汽车总装与涂装工作而言，车身焊接具有较强的刚性，一旦车型更换，便需要同时更新焊接工艺。因此，为了促进汽车行业的发展，则应深入研究焊接工艺设计方面的问题。本文主要阐述了汽车车身焊装工艺设计的实质、设计内容、遵循原则以及柔性生产技术，以及汽车车身焊装的工装设计。
　　【关键词】汽车车身；焊装技术；工艺设计；工装设计
　　前言
　　焊装是汽车四大工艺之一，焊装工艺的质量直接影响到汽车的外形以及整体美观，近年来，随着汽车行业的快速发展，对汽车车身工艺有了更高的要求。因此，生产厂家必须引起重视，不断提高汽车车身焊装工艺的设计水平和焊装水平，以满足人们的需求。
　　1、汽车车身焊装的工艺设计
　　1.1 工艺设计的实质
　　工艺设计，是产品生产的指导性文件，是为了整个车身焊装工艺的科学性、合理性，让生产效率达到最高。工艺设计必须在确保产品质量的前提下，让产品符合生产客观规律，让企业用较小的投资获取最大的经济效益。汽车车身焊装工艺，首先要了解材料和设备的特点，并在这个基础上进行设计。这就要求我们的设计者必须具备足够的理论知识和实践经验，掌握焊装工艺的规律，在这个基础上，才能设计出好的工艺流程。其次，设计者在设计过程中，尽量要用客观、全面的观点去看待问题，避免个人意识的主观性和片面性。还要及时与车身设计人员、生产人员以及内饰设计人员 进行沟通，了解车身的特性，探讨汽车车身焊装设计的可行性方案，从而确保工艺设计的先进性、合理性。
　　1.2 焊装工艺设计的内容
　　汽车车身焊接过程，其实就是将零件拼装焊接成组合件或者部件，然后，若干个零件组合件和部件组成一个总结构。汽车车身焊接构件少则几个，多则成百上千个零件，焊装的过程很复杂。在焊装之前，必须制定详细的焊装工艺文件，以保证焊接结构和较高的工作效率。然后，编制各个部件的装配—焊接工艺卡，制定相应的衔接工序，按照所需时间，确定焊接工艺以及所需设备，制定工艺设备的自动化程度、输送线的长短、设备数量，并在此基础上制定设备设计书以及物流运输方案。
　　1.3 焊装工艺设计遵循的原则
　　汽车车身一般都是点焊焊接，电阻点焊接头优先选择固定电焊机，车身组件相对比较长且平坦的大件焊接小件、螺母板以及加强板等零件选择固定电焊机。此外一些小件，不便在夹具上定位焊接，只需要用大力钳或手持夹具夹紧固定就可用固定点焊机焊接，以免造成焊接夹具上定位太多，让整个操作空间看起来太密集，增加了作业强度，降低了劳动效率。由于汽车车身结构复杂，所以大部分都是会用“夹具+悬挂电焊机”。
　　1.4 柔性生产线技术
　　柔性生产线技术是一种高度自动化、智能化的生产技术，它结合了计算机、信息技术、控制技术以及微电子学等众多学科，汽车生产过程中，系统对生产过程的规划、动作、生产、管理等环节实现自动化，极大地提高了生产效率，自动加工系统由1台或者多台机床组成，一旦发生故障，物料传输系统能够自 动绕过故障机床，从而确保物料运转持续运转。国内的不少生产汽车厂家已经开始使用柔性生产技术。零件从上料到下料，各个工位传输，都是由物流系统统一控制，为了提高物流运输效率，在机床控制面板上设置了单机、联机和排空三种状态。系统在运行过程中，零件在传输或者加工过程中，会显示不同的工作状态，如机床是单机还是联机，是否有零件等，然后，根据系统状态，发布下一道程序的指令。降低工人劳动强度的同时，提高了生产效率。
　　2、汽车车身焊装的工装设计
　　2.1 车身焊装的工装
　　汽车车身焊装的工装，就是焊装夹具，焊装夹具指定位块、导向支架、支座以及夹紧件等附件构成的工作平台，主要用来定位、夹紧结构零件的机械装置，它是整个车身焊接生产过程中最重要的基础工艺装备。近年来，随着汽车行业的发展，汽车的型号和种类越来越丰富，所以汽车装配零件焊接所使用的夹具要求也各不相同。为了让生产夹具符合汽车型号，大部分汽车生产厂家根据汽车的类型自行设计和制作焊接夹具。所以，整个汽车市场还没有将焊装夹具标准化，它隶属于非标准设计和制造的生产工艺，但是近年来，随着汽车行业的发展，汽车焊装夹具也在逐渐向标准化方向发展。夹具结构的机械传动设计要结合产品的特点，在设计时，保持结构简单、操作方便的定位加紧结构。其次，工装设计还包括焊装过程中所使用的胎具、检具、包边模、翻转架等。
　　2.2 车身焊装工装设计的侧重点
　　车身焊装工装侧重点主要在以下几个方面：第一，前后风窗口、门、顶盖总成件的洞口 尺寸。第二，发动机、悬架以及车前、后灯等装配件的位置和尺寸。第三，座椅、操纵系统以及仪表台等内饰件的装配尺寸。第四，对手件搭接接头处的相对位置、形状、贴合度必须保持一致性。第五，车身的主要轮廓尺寸符合生产要求。第六，门、盖类总成以及车身总拼的装配尺寸控制。
　　2.3 车身焊装工装的特殊性
　　汽车焊装构件大部分都是薄板冲压件构成的，构件的大小、刚性、强度、稳定性等性能与材质的冲压工艺有很大关系。汽车是外形复杂的结构件，汽车零件有很多形状不规则的曲面件。一般用三维坐标确定其尺寸关系。所以，焊装夹具设计的时候，优先选择那些型面规则的零件，少用那些形状不规则的曲面，并用钣金仿型定位，在保证定位可靠的前提下，减少零件与定位工装的接触面面积。由于大部分的焊装零件都是在薄板冲压下完成的，而薄板在冲压过程中很容易出现变形弯曲等现象，所以需要对其进行校正。目前，大部分焊装夹具结构比较复杂，夹具定位元件有“定位—夹紧”的功能，能够让变形的零件尺寸校正到原来的尺寸。此外，对于冲压件成批量的尺寸其尺寸不稳定，其应用的定位、夹紧机构，应有二维或者三维方向上的调节。
　　2.4 车身工装设计应遵循的原则
　　车身工装在设计的时候，必须遵守以下几个原则：第一，汽车单个零件采取二孔二型夹紧—定位原则。比较大的零件在加工过程中很容易出现弹性变形，因此，还需要增加定位销与型面的定位—夹紧，确保局部焊接的稳定性。第二，定位尺寸一致性原则。按照基准一致的原则，定位尺寸基准与汽车车身装配的基准以及车身设计基准应该保持一致，以免造成原始误差。不同夹具、不同工序的定位尺寸也应该保持一致。第三，先设计大尺寸、比较复杂的零件，然后，再设计小件以及相关配件，然后，将其装在夹具上定位—夹紧。第四，焊装夹具定位夹紧机构具有开放功能，能够满足空间操作的需求，各项装配工作不会相互影响，提高夹具生产效率。第五，各定位、夹紧机构应具备二维或三维可调功能。
　　结语
　　汽车车身焊装工艺具有其特殊性，在设计过程中，必须遵守相关原则，确保设计方案的科学性、合理性。同时，要形成汽车焊装工艺的标准化流程，降低焊装夹具设计生产周期，降低生产成本。标准化的夹具80%以上的机构还可以重复制用，便于改型和更换，从而降低设计人员的劳动强度，使其专心解决夹具设计问题，提高夹具设计质量。
　　参考文献：
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　　[2] 刘丽斌.汽车车架焊接工艺分析及工装设计[J].工业技术，2013，04（02）：95-96.
　　[3] 娄建国.汽车车身制造中的焊接技术[J].城市建设理论研究（电子版），2015（22）：8413-8414
　　（作者单位：长城汽车股份有限公司）
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