汽車車身焊接工藝分析及工裝設(shè)計(jì)

張磊 鞠連軍

【摘 要】車身焊接是汽車生產(chǎn)中的重要工藝環(huán)節(jié)，相對(duì)于汽車總裝與涂裝工作而言，車身焊接具有較強(qiáng)的剛性，一旦車型更換，便需要同時(shí)更新焊接工藝。因此，為了促進(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展，則應(yīng)深入研究焊接工藝設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題。本文主要闡述了汽車車身焊裝工藝設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、遵循原則以及柔性生產(chǎn)技術(shù)，以及汽車車身焊裝的工裝設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】汽車車身；焊裝技術(shù)；工藝設(shè)計(jì)；工裝設(shè)計(jì)

前言

焊裝是汽車四大工藝之一，焊裝工藝的質(zhì)量直接影響到汽車的外形以及整體美觀，近年來(lái)，隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)汽車車身工藝有了更高的要求。因此，生產(chǎn)廠家必須引起重視，不斷提高汽車車身焊裝工藝的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

1.1 工藝設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)

工藝設(shè)計(jì)，是產(chǎn)品生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件，是為了整個(gè)車身焊裝工藝的科學(xué)性、合理性，讓生產(chǎn)效率達(dá)到最高。工藝設(shè)計(jì)必須在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，讓產(chǎn)品符合生產(chǎn)客觀規(guī)律，讓企業(yè)用較小的投資獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。汽車車身焊裝工藝，首先要了解材料和設(shè)備的特點(diǎn)，并在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。這就要求我們的設(shè)計(jì)者必須具備足夠的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，掌握焊裝工藝的規(guī)律，在這個(gè)基礎(chǔ)上，才能設(shè)計(jì)出好的工藝流程。其次，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡量要用客觀、全面的觀點(diǎn)去看待問(wèn)題，避免個(gè)人意識(shí)的主觀性和片面性。還要及時(shí)與車身設(shè)計(jì)人員、生產(chǎn)人員以及內(nèi)飾設(shè)計(jì)人員 進(jìn)行溝通，了解車身的特性，探討汽車車身焊裝設(shè)計(jì)的可行性方案，從而確保工藝設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、合理性。

1.2 焊裝工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容

汽車車身焊接過(guò)程，其實(shí)就是將零件拼裝焊接成組合件或者部件，然后，若干個(gè)零件組合件和部件組成一個(gè)總結(jié)構(gòu)。汽車車身焊接構(gòu)件少則幾個(gè)，多則成百上千個(gè)零件，焊裝的過(guò)程很復(fù)雜。在焊裝之前，必須制定詳細(xì)的焊裝工藝文件，以保證焊接結(jié)構(gòu)和較高的工作效率。然后，編制各個(gè)部件的裝配—焊接工藝卡，制定相應(yīng)的銜接工序，按照所需時(shí)間，確定焊接工藝以及所需設(shè)備，制定工藝設(shè)備的自動(dòng)化程度、輸送線的長(zhǎng)短、設(shè)備數(shù)量，并在此基礎(chǔ)上制定設(shè)備設(shè)計(jì)書(shū)以及物流運(yùn)輸方案。

1.3 焊裝工藝設(shè)計(jì)遵循的原則

汽車車身一般都是點(diǎn)焊焊接，電阻點(diǎn)焊接頭優(yōu)先選擇固定電焊機(jī)，車身組件相對(duì)比較長(zhǎng)且平坦的大件焊接小件、螺母板以及加強(qiáng)板等零件選擇固定電焊機(jī)。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(diǎn)焊機(jī)焊接，以免造成焊接夾具上定位太多，讓整個(gè)操作空間看起來(lái)太密集，增加了作業(yè)強(qiáng)度，降低了勞動(dòng)效率。由于汽車車身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以大部分都是會(huì)用“夾具+懸掛電焊機(jī)”。

1.4 柔性生產(chǎn)線技術(shù)

柔性生產(chǎn)線技術(shù)是一種高度自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)技術(shù)，它結(jié)合了計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)、控制技術(shù)以及微電子學(xué)等眾多學(xué)科，汽車生產(chǎn)過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的規(guī)劃、動(dòng)作、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，極大地提高了生產(chǎn)效率，自動(dòng)加工系統(tǒng)由1臺(tái)或者多臺(tái)機(jī)床組成，一旦發(fā)生故障，物料傳輸系統(tǒng)能夠自 動(dòng)繞過(guò)故障機(jī)床，從而確保物料運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。國(guó)內(nèi)的不少生產(chǎn)汽車廠家已經(jīng)開(kāi)始使用柔性生產(chǎn)技術(shù)。零件從上料到下料，各個(gè)工位傳輸，都是由物流系統(tǒng)統(tǒng)一控制，為了提高物流運(yùn)輸效率，在機(jī)床控制面板上設(shè)置了單機(jī)、聯(lián)機(jī)和排空三種狀態(tài)。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，零件在傳輸或者加工過(guò)程中，會(huì)顯示不同的工作狀態(tài)，如機(jī)床是單機(jī)還是聯(lián)機(jī)，是否有零件等，然后，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)，發(fā)布下一道程序的指令。降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。

2、汽車車身焊裝的工裝設(shè)計(jì)

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(dǎo)向支架、支座以及夾緊件等附件構(gòu)成的工作平臺(tái)，主要用來(lái)定位、夾緊結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械裝置，它是整個(gè)車身焊接生產(chǎn)過(guò)程中最重要的基礎(chǔ)工藝裝備。近年來(lái)，隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車的型號(hào)和種類越來(lái)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(chǎn)夾具符合汽車型號(hào)，大部分汽車生產(chǎn)廠家根據(jù)汽車的類型自行設(shè)計(jì)和制作焊接夾具。所以，整個(gè)汽車市場(chǎng)還沒(méi)有將焊裝夾具標(biāo)準(zhǔn)化，它隸屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造的生產(chǎn)工藝，但是近年來(lái)，隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車焊裝夾具也在逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。夾具結(jié)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)要結(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)，保持結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的定位加緊結(jié)構(gòu)。其次，工裝設(shè)計(jì)還包括焊裝過(guò)程中所使用的胎具、檢具、包邊模、翻轉(zhuǎn)架等。

2.2 車身焊裝工裝設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)

車身焊裝工裝側(cè)重點(diǎn)主要在以下幾個(gè)方面：第一，前后風(fēng)窗口、門(mén)、頂蓋總成件的洞口 尺寸。第二，發(fā)動(dòng)機(jī)、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(tǒng)以及儀表臺(tái)等內(nèi)飾件的裝配尺寸。第四，對(duì)手件搭接接頭處的相對(duì)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(chǎn)要求。第六，門(mén)、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(gòu)件大部分都是薄板沖壓件構(gòu)成的，構(gòu)件的大小、剛性、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等性能與材質(zhì)的沖壓工藝有很大關(guān)系。汽車是外形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，汽車零件有很多形狀不規(guī)則的曲面件。一般用三維坐標(biāo)確定其尺寸關(guān)系。所以，焊裝夾具設(shè)計(jì)的時(shí)候，優(yōu)先選擇那些型面規(guī)則的零件，少用那些形狀不規(guī)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(guò)程中很容易出現(xiàn)變形彎曲等現(xiàn)象，所以需要對(duì)其進(jìn)行校正。目前，大部分焊裝夾具結(jié)構(gòu)比較復(fù)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(lái)的尺寸。此外，對(duì)于沖壓件成批量的尺寸其尺寸不穩(wěn)定，其應(yīng)用的定位、夾緊機(jī)構(gòu)，應(yīng)有二維或者三維方向上的調(diào)節(jié)。

2.4 車身工裝設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

車身工裝在設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須遵守以下幾個(gè)原則：第一，汽車單個(gè)零件采取二孔二型夾緊—定位原則。比較大的零件在加工過(guò)程中很容易出現(xiàn)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(wěn)定性。第二，定位尺寸一致性原則。按照基準(zhǔn)一致的原則，定位尺寸基準(zhǔn)與汽車車身裝配的基準(zhǔn)以及車身設(shè)計(jì)基準(zhǔn)應(yīng)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(yīng)該保持一致。第三，先設(shè)計(jì)大尺寸、比較復(fù)雜的零件，然后，再設(shè)計(jì)小件以及相關(guān)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(jī)構(gòu)具有開(kāi)放功能，能夠滿足空間操作的需求，各項(xiàng)裝配工作不會(huì)相互影響，提高夾具生產(chǎn)效率。第五，各定位、夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備二維或三維可調(diào)功能。

結(jié)語(yǔ)

汽車車身焊裝工藝具有其特殊性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須遵守相關(guān)原則，確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、合理性。同時(shí)，要形成汽車焊裝工藝的標(biāo)準(zhǔn)化流程，降低焊裝夾具設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。標(biāo)準(zhǔn)化的夾具80%以上的機(jī)構(gòu)還可以重復(fù)制用，便于改型和更換，從而降低設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使其專心解決夾具設(shè)計(jì)問(wèn)題，提高夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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（作者單位：長(zhǎng)城汽車股份有限公司）