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(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展，則應(yīng)深入研究焊接工藝設(shè)計方面的問題。本文主要闡述了汽車車身焊裝工藝設(shè)計的實質(zhì)、設(shè)計內(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。

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

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，隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，對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

1.1 工藝設(shè)計的實質(zhì)

工藝設(shè)計，是產(chǎn)品生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件，是為了整個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)濟效益。汽車車身焊裝工藝，首先要了解材料和設(shè)備的特點，并在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計。這就要求我們的設(shè)計者必須具備足夠的理論知識和實踐經(jīng)驗，掌握焊裝工藝的規(guī)律，在這個基礎(chǔ)上，才能設(shè)計出好的工藝流程。其次，設(shè)計者在設(shè)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(shè)計人員、生產(chǎn)人員以及內(nèi)飾設(shè)計人員 進(jìn)行溝通，了解車身的特性，探討汽車車身焊裝設(shè)計的可行性方案，從而確保工藝設(shè)計的先進(jìn)性、合理性。

1.2 焊裝工藝設(shè)計的內(nèi)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(jié)構(gòu)。汽車車身焊接構(gòu)件少則幾個，多則成百上千個零件，焊裝的過程很復(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，按照所需時間，確定焊接工藝以及所需設(shè)備，制定工藝設(shè)備的自動化程度、輸送線的長短、設(shè)備數(shù)量，并在此基礎(chǔ)上制定設(shè)備設(shè)計書以及物流運輸方案。

1.3 焊裝工藝設(shè)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(yōu)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(yè)強度，降低了勞動效率。由于汽車車身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以大部分都是會用“夾具+懸掛電焊機”。

1.4 柔性生產(chǎn)線技術(shù)

柔性生產(chǎn)線技術(shù)是一種高度自動化、智能化的生產(chǎn)技術(shù)，它結(jié)合了計算機、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)過程中，系統(tǒng)對生產(chǎn)過程的規(guī)劃、動作、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化，極大地提高了生產(chǎn)效率，自動加工系統(tǒng)由1臺或者多臺機床組成，一旦發(fā)生故障，物料傳輸系統(tǒng)能夠自 動繞過故障機床，從而確保物料運轉(zhuǎn)持續(xù)運轉(zhuǎn)。國內(nèi)的不少生產(chǎn)汽車廠家已經(jīng)開始使用柔性生產(chǎn)技術(shù)。零件從上料到下料，各個工位傳輸，都是由物流系統(tǒng)統(tǒng)一控制，為了提高物流運輸效率，在機床控制面板上設(shè)置了單機、聯(lián)機和排空三種狀態(tài)。系統(tǒng)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(tài)，如機床是單機還是聯(lián)機，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。降低工人勞動強度的同時，提高了生產(chǎn)效率。

2、汽車車身焊裝的工裝設(shè)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(dǎo)向支架、支座以及夾緊件等附件構(gòu)成的工作平臺，主要用來定位、夾緊結(jié)構(gòu)零件的機械裝置，它是整個車身焊接生產(chǎn)過程中最重要的基礎(chǔ)工藝裝備。近年來，隨著汽車行業(yè)的發(fā)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(chǎn)夾具符合汽車型號，大部分汽車生產(chǎn)廠家根據(jù)汽車的類型自行設(shè)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(biāo)準(zhǔn)化，它隸屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和制造的生產(chǎn)工藝，但是近年來，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)的機械傳動設(shè)計要結(jié)合產(chǎn)品的特點，在設(shè)計時，保持結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的定位加緊結(jié)構(gòu)。其次，工裝設(shè)計還包括焊裝過程中所使用的胎具、檢具、包邊模、翻轉(zhuǎn)架等。

2.2 車身焊裝工裝設(shè)計的側(cè)重點

車身焊裝工裝側(cè)重點主要在以下幾個方面：第一，前后風(fēng)窗口、門、頂蓋總成件的洞口 尺寸。第二，發(fā)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(tǒng)以及儀表臺等內(nèi)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(chǎn)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(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)計的時候，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，而薄板在沖壓過程中很容易出現(xiàn)變形彎曲等現(xiàn)象，所以需要對其進(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的尺寸。此外，對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)計應(yīng)遵循的原則

車身工裝在設(shè)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(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)計大尺寸、比較復(fù)雜的零件，然后，再設(shè)計小件以及相關(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構(gòu)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(chǎn)效率。第五，各定位、夾緊機構(gòu)應(yīng)具備二維或三維可調(diào)功能。

結(jié)語

汽車車身焊裝工藝具有其特殊性，在設(shè)計過程中，必須遵守相關(guān)原則，確保設(shè)計方案的科學(xué)性、合理性。同時，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%以上的機構(gòu)還可以重復(fù)制用，便于改型和更換，從而降低設(shè)計人員的勞動強度，使其專心解決夾具設(shè)計問題，提高夾具設(shè)計質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉堯銘.汽車車身裝焊技術(shù)中的工藝設(shè)計與工裝設(shè)計[J].焊接技術(shù)，2006，35（4）：32-34.

[2] 劉麗斌.汽車車架焊接工藝分析及工裝設(shè)計[J].工業(yè)技術(shù)，2013，04（02）：95-96.

[3] 婁建國.汽車車身制造中的焊接技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（22）：8413-8414

（作者單位：長城汽車股份有限公司）