汽車車身焊接工藝分析及工裝設計

張磊 鞠連軍

【摘 要】車身焊接是汽車生產中的重要工藝環節，相對于汽車總裝與涂裝工作而言，車身焊接具有較強的剛性，一旦車型更換，便需要同時更新焊接工藝。因此，為了促進汽車行業的發展，則應深入研究焊接工藝設計方面的問題。本文主要闡述了汽車車身焊裝工藝設計的實質、設計內容、遵循原則以及柔性生產技術，以及汽車車身焊裝的工裝設計。

【關鍵詞】汽車車身；焊裝技術；工藝設計；工裝設計

前言

焊裝是汽車四大工藝之一，焊裝工藝的質量直接影響到汽車的外形以及整體美觀，近年來，隨著汽車行業的快速發展，對汽車車身工藝有了更高的要求。因此，生產廠家必須引起重視，不斷提高汽車車身焊裝工藝的設計水平和焊裝水平，以滿足人們的需求。

1、汽車車身焊裝的工藝設計

1.1 工藝設計的實質

工藝設計，是產品生產的指導性文件，是為了整個車身焊裝工藝的科學性、合理性，讓生產效率達到最高。工藝設計必須在確保產品質量的前提下，讓產品符合生產客觀規律，讓企業用較小的投資獲取最大的經濟效益。汽車車身焊裝工藝，首先要了解材料和設備的特點，并在這個基礎上進行設計。這就要求我們的設計者必須具備足夠的理論知識和實踐經驗，掌握焊裝工藝的規律，在這個基礎上，才能設計出好的工藝流程。其次，設計者在設計過程中，盡量要用客觀、全面的觀點去看待問題，避免個人意識的主觀性和片面性。還要及時與車身設計人員、生產人員以及內飾設計人員 進行溝通，了解車身的特性，探討汽車車身焊裝設計的可行性方案，從而確保工藝設計的先進性、合理性。

1.2 焊裝工藝設計的內容

汽車車身焊接過程，其實就是將零件拼裝焊接成組合件或者部件，然后，若干個零件組合件和部件組成一個總結構。汽車車身焊接構件少則幾個，多則成百上千個零件，焊裝的過程很復雜。在焊裝之前，必須制定詳細的焊裝工藝文件，以保證焊接結構和較高的工作效率。然后，編制各個部件的裝配—焊接工藝卡，制定相應的銜接工序，按照所需時間，確定焊接工藝以及所需設備，制定工藝設備的自動化程度、輸送線的長短、設備數量，并在此基礎上制定設備設計書以及物流運輸方案。

1.3 焊裝工藝設計遵循的原則

汽車車身一般都是點焊焊接，電阻點焊接頭優先選擇固定電焊機，車身組件相對比較長且平坦的大件焊接小件、螺母板以及加強板等零件選擇固定電焊機。此外一些小件，不便在夾具上定位焊接，只需要用大力鉗或手持夾具夾緊固定就可用固定點焊機焊接，以免造成焊接夾具上定位太多，讓整個操作空間看起來太密集，增加了作業強度，降低了勞動效率。由于汽車車身結構復雜，所以大部分都是會用“夾具+懸掛電焊機”。

1.4 柔性生產線技術

柔性生產線技術是一種高度自動化、智能化的生產技術，它結合了計算機、信息技術、控制技術以及微電子學等眾多學科，汽車生產過程中，系統對生產過程的規劃、動作、生產、管理等環節實現自動化，極大地提高了生產效率，自動加工系統由1臺或者多臺機床組成，一旦發生故障，物料傳輸系統能夠自 動繞過故障機床，從而確保物料運轉持續運轉。國內的不少生產汽車廠家已經開始使用柔性生產技術。零件從上料到下料，各個工位傳輸，都是由物流系統統一控制，為了提高物流運輸效率，在機床控制面板上設置了單機、聯機和排空三種狀態。系統在運行過程中，零件在傳輸或者加工過程中，會顯示不同的工作狀態，如機床是單機還是聯機，是否有零件等，然后，根據系統狀態，發布下一道程序的指令。降低工人勞動強度的同時，提高了生產效率。

2、汽車車身焊裝的工裝設計

2.1 車身焊裝的工裝

汽車車身焊裝的工裝，就是焊裝夾具，焊裝夾具指定位塊、導向支架、支座以及夾緊件等附件構成的工作平臺，主要用來定位、夾緊結構零件的機械裝置，它是整個車身焊接生產過程中最重要的基礎工藝裝備。近年來，隨著汽車行業的發展，汽車的型號和種類越來越豐富，所以汽車裝配零件焊接所使用的夾具要求也各不相同。為了讓生產夾具符合汽車型號，大部分汽車生產廠家根據汽車的類型自行設計和制作焊接夾具。所以，整個汽車市場還沒有將焊裝夾具標準化，它隸屬于非標準設計和制造的生產工藝，但是近年來，隨著汽車行業的發展，汽車焊裝夾具也在逐漸向標準化方向發展。夾具結構的機械傳動設計要結合產品的特點，在設計時，保持結構簡單、操作方便的定位加緊結構。其次，工裝設計還包括焊裝過程中所使用的胎具、檢具、包邊模、翻轉架等。

2.2 車身焊裝工裝設計的側重點

車身焊裝工裝側重點主要在以下幾個方面：第一，前后風窗口、門、頂蓋總成件的洞口 尺寸。第二，發動機、懸架以及車前、后燈等裝配件的位置和尺寸。第三，座椅、操縱系統以及儀表臺等內飾件的裝配尺寸。第四，對手件搭接接頭處的相對位置、形狀、貼合度必須保持一致性。第五，車身的主要輪廓尺寸符合生產要求。第六，門、蓋類總成以及車身總拼的裝配尺寸控制。

2.3 車身焊裝工裝的特殊性

汽車焊裝構件大部分都是薄板沖壓件構成的，構件的大小、剛性、強度、穩定性等性能與材質的沖壓工藝有很大關系。汽車是外形復雜的結構件，汽車零件有很多形狀不規則的曲面件。一般用三維坐標確定其尺寸關系。所以，焊裝夾具設計的時候，優先選擇那些型面規則的零件，少用那些形狀不規則的曲面，并用鈑金仿型定位，在保證定位可靠的前提下，減少零件與定位工裝的接觸面面積。由于大部分的焊裝零件都是在薄板沖壓下完成的，而薄板在沖壓過程中很容易出現變形彎曲等現象，所以需要對其進行校正。目前，大部分焊裝夾具結構比較復雜，夾具定位元件有“定位—夾緊”的功能，能夠讓變形的零件尺寸校正到原來的尺寸。此外，對于沖壓件成批量的尺寸其尺寸不穩定，其應用的定位、夾緊機構，應有二維或者三維方向上的調節。

2.4 車身工裝設計應遵循的原則

車身工裝在設計的時候，必須遵守以下幾個原則：第一，汽車單個零件采取二孔二型夾緊—定位原則。比較大的零件在加工過程中很容易出現彈性變形，因此，還需要增加定位銷與型面的定位—夾緊，確保局部焊接的穩定性。第二，定位尺寸一致性原則。按照基準一致的原則，定位尺寸基準與汽車車身裝配的基準以及車身設計基準應該保持一致，以免造成原始誤差。不同夾具、不同工序的定位尺寸也應該保持一致。第三，先設計大尺寸、比較復雜的零件，然后，再設計小件以及相關配件，然后，將其裝在夾具上定位—夾緊。第四，焊裝夾具定位夾緊機構具有開放功能，能夠滿足空間操作的需求，各項裝配工作不會相互影響，提高夾具生產效率。第五，各定位、夾緊機構應具備二維或三維可調功能。

結語

汽車車身焊裝工藝具有其特殊性，在設計過程中，必須遵守相關原則，確保設計方案的科學性、合理性。同時，要形成汽車焊裝工藝的標準化流程，降低焊裝夾具設計生產周期，降低生產成本。標準化的夾具80%以上的機構還可以重復制用，便于改型和更換，從而降低設計人員的勞動強度，使其專心解決夾具設計問題，提高夾具設計質量。

參考文獻：

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（作者單位：長城汽車股份有限公司）