當前汽車車身焊裝的工藝設計及工裝設計探析

閆淑亮

（天津福臻工業裝備有限公司，天津 300350）

伴隨人們的生活水平提高，在城市里汽車的保有量不斷上升。作為汽車生產一個主要工藝的焊裝，會對汽車整體美觀與外形產生直接影響。所以需要汽車生產廠家高度重視，將汽車車身焊裝水平與焊裝工藝設計水平提高。

1 汽車車身的焊裝工藝設計

1.1 焊裝工藝的設計所遵循原則

通常情況下，汽車車身主要采取點焊方式進行焊裝，優先選取固定的電焊機作為電阻點焊的接頭，如果車身相對較長，且是采取平坦大件焊裝加強板、小件與螺母板等零件時，需要選取固定的電焊機。另外，如果是小件，可以在夾具上實施定位的焊裝，僅需要手持夾具或是采取大力鉗夾緊固定，即可經固定點的電焊機進行焊裝，防止焊裝夾具上出現過多定位，造成整個空間過度密集，加大作業的強度，將勞動效率降低。

1.2 焊裝工藝的設計內容

在汽車車身的焊裝過程中，主要是把零件進行拼裝與焊裝，形成部件或是組合件，再把不同部件與組合件構成一個整體。在汽車車身的焊裝構件之中，有幾個構件，也有可能有上百個構件，其焊裝過程比較復雜。進行焊裝以前，需要制定詳細焊裝工藝的方案，確保焊裝結構質量，提升焊裝工作的效率。還需要編制每個部件裝配焊裝的工藝卡，擬定具體焊裝的工藝，根據所需要的時間，對焊裝所需設備與工藝進行確定，明確工藝設備數量、自動化的程度以及輸送線長短，同時制定物流的運輸方案與相應的設計書。

1.3 柔性的生產線技術

柔性的生產線技屬于智能化、自動化生產的技術，其與微電子學、計算機、控制的技術及信息技術相結合的系統，在生產汽車的過程中，經這種系統可以使得生產過程管理、規劃、生產以及動作等環節達到自動化生產，將生產效率大幅度提高。該系統組成部分包含多臺的機床或是一臺機床構成，如果出現故障，相關物料傳輸的系統可以自動避開故障的機床，保證物料運輸可以正常進行。近來很多汽車的生產廠家都開始采取柔性生產的技術，從零件上料一直到下料，均是經物流系統進行統一的控制，并且為將物流的運輸效率提高，將排空、單機以及聯機三類狀態設置于機床控制的面板上。在系統運行的過程中，進行零件加工或是運輸時，可以對不同工作狀態進行顯示，例如機床是聯機運作還是單機作用，有沒有零件等，再按照系統的狀態，對程序指令進行發布，這樣不僅可以將工人的勞動強度降低，而且可以將生產效率提高。

2 汽車車身的焊裝工裝設計

2.1 車身焊裝的工裝設計側重點

通常情況下，車身焊裝的工裝重點主要包含以下幾點：其一是頂蓋、前后風的門與窗口總成件洞口的尺寸；其二是后燈、發動機與懸架等裝配件尺寸與位置；其三是儀表臺、座椅與操縱系統等內飾裝配的尺寸；其四是對手件的搭接接頭位置貼合度、位置以及形狀需要高度一致；其五是車聲關鍵輪廓與尺寸需要和生產要求相符；其六是車身總拼與門蓋總成裝配尺寸的控制。

2.2 車身工裝的設計所遵循原則

在設計車身工裝過程中，需要重視以下原則的落實。若是汽車的單個零件，采用二孔二型的夾緊定位原則；若零件比較大，在進行加工時比較容易發生彈性的變形，所以需要增設型面和定位銷定位夾緊，根據基準一致性原則，確保定位尺寸的基準和汽車車身裝配基準符合車身設計的基準，防止發生原始的誤差，各種工序和夾具定位尺寸同樣應該維持一致。先對相對復雜與大尺寸零件進行設計，再對相關配件與小零件進行設計，把這些零件裝于夾具上，進行定位夾緊。焊裝夾具的定位夾緊工具有著開放性的功能，可以和空間操作需求相符，并且各種裝配的工作不會出現互相影響的情況，可以將生產效率提高。各個夾緊機構以及定位需要具有三維、二維可調控的功能，方便及時調整。

2.3 車身焊裝工裝

通常情況下，汽車車身的焊裝工裝即為焊裝的夾具，而焊裝夾具是指夾緊件、定位塊、支座以及導向支架等附件組成工作的平臺，一般是用來夾緊與定位結構零件機械的裝置，屬于汽車車身焊裝整個過程之中比較中的一個基礎性工藝。就目前而言，伴隨國內汽車行業飛速發展，各種汽車種類與型號不斷涌現，使得汽車裝配的零件焊裝時所用夾具出現了差異。因此，為保證生產夾具都與汽車型號相符，很多汽車的生產廠家需要按照汽車類型對焊裝夾具進行自行設計及其制作。此外，由于汽車市場上并沒有標準、統一的焊裝夾具，其只是非標準化的設計以及制造工藝技術。伴隨汽車行業進步與完善，推動汽車焊裝的夾具向著標準化的方向發展與進步。在設計夾具結構機械傳動裝置時，需要與產品自身特點相結合，確保所設計定位夾緊的結構操作方便以及結構簡單，同時還需要重視工裝設計中常用翻轉架、胎具以及包邊模等。

2.4 車身焊裝的工裝特殊性

很大一部分汽車焊裝的構件均是通過薄板沖壓件組成，這種構件的穩定性、大小、強度以及剛性和材質沖壓工藝存在密切聯系。基于汽車外形的構件比較復雜，汽車的零件存在諸多不規則形狀曲面件，所以會采取三維坐標對尺寸關系進行確定。在設計焊裝夾具過程中，會對型面規則零件進行有限選取，一些不規則形狀曲面通常不考慮，同時經鈑金仿型進行定位，在確保定位可靠的基礎上，將零件和定位工裝實際接觸的面積縮小。因為不少焊裝零件需要在薄板的沖壓下進行制作，但在薄板沖壓過程中，容易發生彎曲變形的情況，因此，需要相關人員及時矯正。現階段，不少焊裝夾具的結構都相對復雜，并且夾具定位的元件有著定位夾緊功能，可以使得已經變形的零件尺寸恢復至原來尺寸。另外，批量沖壓件如果尺寸缺乏穩定性，需要采取定位夾緊的機構，同時進行三維或是二維方向調節。

3 汽車車身焊裝技術發展趨勢

3.1 走向柔性化的發展方向

隨著人們對焊裝自動化的研究不斷深入，當前人們把更多的目光放在電、光以及機器方面，而且將三者之間的融合則可以逐漸提升焊裝精確化以及柔性化效率，同時也可以更好地提升焊裝綜合實力。此外，結合目前微電子技術發展，對焊裝水平提升帶來良好的輔助作用，即可以推進數控焊裝在實踐工作中實現柔性化的發展目標，而且該發展方向也更好地適應我國自動化焊裝的發展方向。

3.2 減少環境污染

為了可以更好地提升焊裝自動化發展的綜合效率，人們還需要注重今后焊裝發展的環保性以及可持續發展性。焊裝行業要得到長久的發展，可持續發展已經成為一個必然選擇。因此，在今后的發展過程中，焊裝方面需要大力度推廣一些清潔化的生產工藝，尤其是針對噪聲情況、高溫情況、有害氣體和弧光等給環境帶來的不良影響，都需要在焊裝生產中給予減少甚至消除。此外，自動化技術的發展還需要積極利用其他外部良好的條件，如積極總結發展經驗，注重創新一方面使得焊裝自動化的系統可以得到不斷更新換代，另一方面逐漸培養本國焊裝自動化技術產權，充分保障工業發展。

3.3 走向智能化發展方向

從焊裝過程分析，在今后的發展過程中需要逐漸在智能化的方面給予良好的控制，如在焊裝控制系統方面，焊裝自動化如果實現智能化，則可以很好地減少許多資源投入，同時也可以很好地保障汽車焊裝工藝的質量。因此，在未來的發展方向上，科研專家需要開展多向性研究，如對線性和多種非線性系統控制等，尤其是焊裝中出現模糊性控制以及神經網絡控制等方面的研究，逐漸提升焊裝質量以及效率。

4 結語

由于汽車車身的焊裝工藝比較特殊，進行設計的時候，需要嚴格落實設計原則，不僅需要保證設計方案合理性以及科學性，還需要保證汽車焊裝的工藝遵循標準化的流程，將焊裝夾具的設計生產時間縮短，控制設計生產的成本。通常情況下，超過80%標準化夾具能夠重復的制用，方便進行更換與改型，這樣既可以將設計人員勞動的強度降低，又可以將設計的問題從根本上解決，提升夾具設計的質量。