張正舉 李福貴 李林桂 張惠立

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

汽車制造工藝中，主要包含四大工藝：沖壓工藝、焊裝工藝、涂裝工藝、總裝工藝。其中焊裝工藝是指將沖壓好的車身零件，按一定的工藝順序裝配并用夾具定位固定后，采用焊接方法將其焊接合成車身總成。焊裝工藝在汽車制造工藝中占有重要作用，焊裝后的白車身質(zhì)量會影響到涂裝質(zhì)量、總裝質(zhì)量，進(jìn)而關(guān)系到整車質(zhì)量。在樣車試制過程中，同樣包含這四大工藝，為節(jié)省樣車試制開發(fā)成本，工藝方法有所簡化，合理的焊裝工藝是保證樣車試制白車身質(zhì)量的前提，這就需要前期進(jìn)行車身焊接工藝設(shè)計和工裝設(shè)計，本文主要探討樣車試制中的車身焊接工藝設(shè)計。

1 產(chǎn)品信息輸入

1、車身數(shù)模。三維軟件設(shè)計的三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，對某車型進(jìn)行樣車試制時，需提供該車型的車身的三維數(shù)模，通過數(shù)?？梢粤私廛嚿淼慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)成，便于焊接工藝方案設(shè)計。一般情況下用UG,Catia,ProE 等三維軟件均能打開數(shù)模，并在其中獲取數(shù)據(jù)開展相關(guān)工作。

圖1 某車型局部數(shù)模圖片

2、BOM 表。即該車型的造車零件清單，該表包含了白車身的所需00 級零件號和零件名稱、產(chǎn)品負(fù)責(zé)PE 工程師、車身配置信息、材料信息等，這些內(nèi)容對焊接工藝設(shè)計息息相關(guān)。

3、造車策略。造車策略是針對某車型某階段造車提出的需求，焊接工藝設(shè)計需根據(jù)造車需求進(jìn)行開展，避免不必要的工藝設(shè)計浪費(fèi)和工藝設(shè)計缺損。

4、焊接信息。了解該車型焊接類型，電阻點(diǎn)焊、二保焊、釬焊等，需提前采購或準(zhǔn)備對應(yīng)的焊接設(shè)備，清楚車身焊接的關(guān)鍵控制點(diǎn)。

5、其它。涂膠示意圖、隔斷塊示意圖、螺栓裝配示意圖等對白車身制造質(zhì)量都起到重要作用。

2 焊接工藝方案設(shè)計

2.1 BOP 設(shè)計

BOP 是零件裝焊工序流程圖的縮寫，對整個焊接工藝設(shè)計起指導(dǎo)作用。樣車試制中，根據(jù)某車型某階段的產(chǎn)品信息輸入內(nèi)容，設(shè)計BOP。BOP 一般按前車體工位、下車體工位、側(cè)圍工位、總拼工位、門蓋工位、頂蓋分拼工位、調(diào)整工位等7 個工位編制。每個工位的BOP 都應(yīng)包含該工位下線零件或車身總成的零件裝焊順序與流轉(zhuǎn)位置、零件號和零件名稱、工序等，如圖2 所示。

圖2 某車型下車體BOP

2.2 焊接工藝方案

2.2.1 BOP。工藝方案包含BOP（零件焊裝工序流程圖），便于查看和了解該車型的整體工序，BOP 內(nèi)容如上所述。

2.2.2 工藝布局。根據(jù)造車需求和現(xiàn)有場地設(shè)備進(jìn)行工藝布局。樣車白車身制造一般采用手工線焊接，主要是BOP 羅列的7 個工位的工藝布局，工藝布局應(yīng)包含如下信息：工位名稱、焊接設(shè)備等，如圖3所示。

圖3 某樣車下車體和總拼工藝布局

2.2.3 焊接工藝方案。根據(jù)車身數(shù)模和焊點(diǎn)數(shù)模在三維軟件里用焊鉗模擬仿真，按BOP 編制出每個工位焊點(diǎn)焊接時的先后順序和焊鉗選型。并結(jié)合工裝及焊接要求，確定定位焊點(diǎn)和補(bǔ)焊焊點(diǎn)。為后續(xù)的焊接工藝指導(dǎo)書編制提供依據(jù)。

2.2.4 焊鉗選型。焊接工藝方案制定后，需進(jìn)行焊鉗選型，確認(rèn)焊點(diǎn)的焊鉗型號、焊鉗可達(dá)性，根據(jù)產(chǎn)品的形狀及尺寸確定焊鉗的形式（X 形,C 形）及喉深、開檔、行程、電極形狀，焊鉗的吊掛形式（橫吊、縱吊、轉(zhuǎn)環(huán)）根據(jù)焊點(diǎn)位置和操作位置確定。焊鉗型號的確定要在夾具總圖設(shè)計完成之后，樣車試制中，一般焊接線已有，根據(jù)現(xiàn)有焊鉗布局和工裝定位情況，確認(rèn)焊點(diǎn)的焊鉗型號和焊接可達(dá)性，如果現(xiàn)有焊鉗布局不滿足的，需考慮重新設(shè)計焊鉗或更換焊鉗與之匹配。樣車制造中，常用的手工懸掛焊機(jī)示意圖如圖4 所示。

圖4 懸掛焊機(jī)示意圖

3 焊接工藝指導(dǎo)書編制

焊接工藝指導(dǎo)書是直接指導(dǎo)生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行裝配焊接的工藝，根據(jù)工藝方案進(jìn)行編制。焊接工藝指導(dǎo)書包含以下信息：

1、焊裝工藝流程圖。指導(dǎo)工人熟悉整個工藝流程及相應(yīng)零件信息。

2、打碼工藝。指導(dǎo)操作人員按要求進(jìn)行打碼。

3、涂膠工藝。指導(dǎo)操作人員按零件裝焊順序?qū)τ行枰M(jìn)行涂膠的位置涂膠，并按涂膠要求進(jìn)行涂膠。

4、隔斷塊工藝。指導(dǎo)操作人員按零件裝焊順序?qū)τ行枰魯鄩K的位置進(jìn)行安裝。

5、螺栓連接工藝。指導(dǎo)操作人員按零件裝焊順序?qū)τ行枰菟ɑ蜚T釘?shù)奈恢眠M(jìn)行安裝。

6、焊點(diǎn)工藝。指導(dǎo)操作人員按零件裝焊順序進(jìn)行焊接。車身主要是通過電阻點(diǎn)焊焊接固定，按照焊接的先后順序，需要標(biāo)出焊點(diǎn)編號、焊接零件編號、焊鉗型號、焊接順序、焊接參數(shù)、是否關(guān)鍵焊點(diǎn)等信息，如圖4 所示。

7、其它焊接工藝。個別裝配位置需要使用二保焊和釬焊等焊接工藝時，指導(dǎo)操作人員按對應(yīng)的焊接工藝要求和設(shè)備進(jìn)行焊接。

圖5 某車型零件焊點(diǎn)工藝示意圖

8、焊接參數(shù)。電阻點(diǎn)焊的焊接參數(shù)主要考慮電流、壓力、焊接時間等，根據(jù)每個焊點(diǎn)搭接的板材材質(zhì)、厚度、層數(shù)等確定該點(diǎn)的焊接參數(shù)。具體要根據(jù)實(shí)際焊接質(zhì)量效果進(jìn)行更改驗證。

4 車身制造質(zhì)量控制

樣車試制的白車身焊接質(zhì)量，主要包含車身零件質(zhì)量、車身裝配質(zhì)量、焊接質(zhì)量等。在編制焊接工藝時，也需要準(zhǔn)備質(zhì)量檢查和控制表，以便現(xiàn)場造車質(zhì)量控制和解決。車身焊接質(zhì)量控制主要包含以下內(nèi)容：

1、零件質(zhì)量檢查。使用正確的和質(zhì)量合格的零件來用于焊接。制定相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)操作人員進(jìn)行零件質(zhì)量檢查。

2、車身裝配質(zhì)量。車身裝配質(zhì)量受零件質(zhì)量、工裝定位方案、工藝方案等因素影響，合理的工藝方案可以指導(dǎo)工裝設(shè)計，提升車身裝配質(zhì)量。

3、焊點(diǎn)質(zhì)量控制。焊點(diǎn)控制方法主要有：焊接參數(shù)控制、零件匹配質(zhì)量控制、人員操作培訓(xùn)等，合適的焊接參數(shù)是保證焊點(diǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)，零件匹配尺寸差和人員操作不當(dāng)，都會影響焊點(diǎn)焊接質(zhì)量。焊點(diǎn)檢測方法主要有：破壞性檢測、非破壞性檢測、無損檢測。常用非破壞性檢測方法和超聲波無損檢測分析儀檢查焊點(diǎn)質(zhì)量。

圖6 超聲波檢測儀檢測焊點(diǎn)質(zhì)量

4.白車身三坐標(biāo)檢測。應(yīng)用三坐標(biāo)檢測設(shè)備對白車身進(jìn)行形位公差的檢驗與測量，白車身的尺寸精度是是保證整車零部件裝配精度的基礎(chǔ)，白車身焊接精度關(guān)系著整車裝配的匹配性、整車的安全性，所以有效的控制、提高白車身的焊接精度，是整車質(zhì)量的重要保證，也是產(chǎn)品能否具有市場競爭力的重要基礎(chǔ)之一。對于白車身，常見的測量元素主要包括曲面點(diǎn)、邊界點(diǎn)、包邊點(diǎn)、長圓槽、圓孔、方孔、長方孔、六邊形孔、直線、平面等，通過構(gòu)建這些元素，最終體現(xiàn)為白車身間隙面差的測量。

圖7 雙懸臂&橋式三坐標(biāo)測量機(jī)

5 車身常用焊接方法

樣車試制的白車身焊接過程中，常使用以下幾種焊接方法。

5.1 電阻點(diǎn)焊

電阻點(diǎn)焊原理是兩個焊件壓緊在兩個電極間通入較大電流，運(yùn)用電阻熱把焊接區(qū)域加熱，直至加熱到可以達(dá)到預(yù)計尺寸的熔化點(diǎn)，再切斷電源，熔化中心受壓力影響冷卻后會變成焊點(diǎn)。汽車車身焊接中應(yīng)用最廣的是電阻點(diǎn)焊，每個車型一般有幾千個焊點(diǎn)。

5.2 二保焊

二保焊既CO氣體保護(hù)焊。它是用CO作為保護(hù)氣體，通過連續(xù)等速送進(jìn)可熔化的焊絲與被焊工件之間的電弧作為熱源來熔化焊絲和母材金屬，形成熔池和焊縫的焊接方法。主要用于車身部分點(diǎn)焊不容易焊接的位置和需要額外加強(qiáng)的部位。

5.3 釬焊

釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作為釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料的熔點(diǎn)，低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)的連接方法。主要用在車身外觀質(zhì)量要求和密封要求高的部位，先釬焊然后再打磨。