汽車車身焊裝的工藝設計與工裝設計探究

蔡璐

摘 要：當今汽車作為主要交通工具的同時進一步發展為代步工具，其發展形勢日益迅猛。汽車車身是由數百件沖壓件組成，這些組件通過焊接、鉚接或機械聯接等方式的加工，最后成為完整車體。在汽車加工技術中，焊裝是主要加工方法，其工藝質量的高低直接影響到汽車的外形以及整體美觀。合理的焊裝工裝，可有效地提升汽車整體產品質量，進一步提高裝焊工藝水平，同時，也可以大大降低生產者勞動強度，提升企業勞動生產率。所以，汽車生產企業提高汽車制造工藝水平，就必須重視汽車焊裝工藝設計與工裝設計水平，通過提高客戶對汽車產品滿意度，增加產品市場競爭力。

關鍵詞：汽車車身焊裝 工藝設計 工裝設計

1導言

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。

2汽車車身的焊裝工藝設計

2.1車身焊裝的工藝設計。在汽車制造的四大工藝（沖壓工藝、焊裝工藝、涂裝工藝、總裝工藝）中，每一道工藝都汽車制造質量產生重要的影響。而其中焊裝工藝對于汽車產品的外觀美觀與否有著直接關聯，這也是用戶接觸汽車產品最直接的印象。因此，必須重視車身焊裝工藝的合理性與科學性，在有限的資源背景下，提高焊接工作質量，提升焊接工作效率。這就需要工藝設計人員熟悉和了解不同車體車身特性，加強與車身設計人員、內飾設計人員、焊接生產人員的多方溝通，為車身焊裝工藝設計科學的可行性方案，保證焊裝工藝設計的科學性與先進性。

車身的焊裝過程實際上是零件的組合或部件組裝，然后幾個組件或零件形成一個整體。在焊裝工作之前，應有詳細焊裝工藝文件來指導焊裝工藝開展，保證每一批次焊裝工藝質量，提高焊裝效率。焊裝工藝設計的焊裝工藝卡，是指導焊裝工藝裝配與焊接的工作依據，同時，針對不同零部件焊裝銜接工作，就根據焊裝工藝要求、生產設備自動化程度、輸送距離等，確定焊接每一道工序的生產時間，從而確保焊接工序科學有序地開展。汽車車身焊裝工藝設計的要點主要有：一是焊裝工序卡制定：根據車身設計要求，對焊裝工藝的每一道工序提出詳細要求，并對整個工藝流程中每個部件的裝配與焊接順序提出要求。二是提出滿足一中規定的工序內容所需的通用焊接設備清單，清單應包含設備規格、型號和臺數等。三是為完成滿足產品特殊要求的工序、工步，確定專用設備儀器清單及其規格型號，提出相應的技術條件。四是為了保證焊裝工藝滿足要求，需重視監督檢查，通常情況下，應設立首末件檢驗，檢查和驗證焊裝工作質量，保證下一工藝或生產工序順利進行。五是基于上述工藝設計的內容，可繪制出裝焊車間的初步平面布局規劃。

3車身焊裝的工裝設計

3.1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。

3.2車身工裝的設計所遵循原則。焊裝夾具設計應遵循的基本原則如下：一是夾具設計的首要原則應保證加工產品加工精度與形狀和尺寸精度符合與設計圖紙、技術要求相一致。特別是零部件在夾具定位必須準確，才能保證加工精度。同時應壓緊可靠，在焊接時應盡可能防止焊接變形。二是定位基準一致性原則。依據機械加工基準一致原則，為避免焊裝時出現原始誤差，定位尺寸基準必須與車身設計基準、汽車車身裝配的基準相互保持一致，焊裝工序中定位尺寸也應該保持一致。三是對于單個工件，應采用二孔、二型面的“定位—夾緊”原則。對外形尺寸較大的工件，考慮到鈑金件的彈性，為了使工件局部定位穩定，宜適當增加多孔與型面“定位一夾緊”。四是在對工件進行定位時，工裝單元應穩定、動作迅速，方便操作人員夾緊工件和取出工件，盡可能簡化焊裝過程，保持操作流程科學性。五是復雜部件以及大尺寸部件應優先裝件，隨后裝入其余零件。六是各定位單元需滿足二維或三維可調原則。夾具調整可通過“墊片組”的中間過渡裝配組合來實施。七是當焊縫位置處于上下平面均要施焊時，夾具結構應設計成可翻轉的結構，以滿足操作人員焊接作業的可行性。

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。

4汽車車身焊裝技術發展趨勢

4.1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。

4.2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。

5結束語

綜上所述，鑒于汽車車身焊裝工裝的特殊性，在設計過程中，設計人員必須遵守相關原則，汽車生產企業也需要增加汽車焊接工藝環節投入，通過滿足人們對汽車焊裝工藝的需求，提高本企業汽車產品競爭力。

參考文獻：

[1] 江志元.汽車車身焊裝的工藝設計與工裝設計[J].企業技術開發，2017，36（07）：50-51+54.

[2] 李國林，姜春曉，張俊華.汽車車身焊裝夾具的結構優化及設計規則提取的研究[J].焊接技術，2014，43（06）：42-46.

[3] 張志盛.車身焊裝夾具設計方法的研究[J].山東工業技術，2015（12）：53+93.