薛清君 趙紅建 張會(huì)巖

摘要：白車(chē)身零件之間的連接主要通過(guò)點(diǎn)焊實(shí)現(xiàn)，焊點(diǎn)數(shù)量直接影響到焊裝生產(chǎn)線體的工藝流程、生產(chǎn)節(jié)拍、平面布置、工裝設(shè)備清單及人員定額等工藝設(shè)計(jì)規(guī)劃工作。焊點(diǎn)優(yōu)化是一種重要的產(chǎn)品和制造降本方式，歸納出相應(yīng)的焊點(diǎn)優(yōu)化方法，并進(jìn)行分類(lèi)介紹。

關(guān)鍵詞：白車(chē)身；同步工程；焊裝工藝；焊點(diǎn)優(yōu)化；焊點(diǎn)數(shù)量；降低成本；方法

焊裝工藝專(zhuān)業(yè)開(kāi)展的焊裝同步工程（SE）活動(dòng)不僅提出制造可行性問(wèn)題，對(duì)于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和降低工藝成本的需求，也應(yīng)在工程數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)階段及時(shí)提出。目前白車(chē)身上應(yīng)用較典型的連接工藝是點(diǎn)焊連接，其焊點(diǎn)數(shù)量的多少與生產(chǎn)線體成本的高低有直接的關(guān)系，焊點(diǎn)越多導(dǎo)致工序、工裝、設(shè)備、人員及焊接能耗等成本越高。但焊點(diǎn)數(shù)量并不是越少越好，焊點(diǎn)的設(shè)計(jì)與車(chē)身屬性等要求息息相關(guān)，故車(chē)身上焊點(diǎn)應(yīng)當(dāng)合理分布，針對(duì)不同的連接位置制定不同的優(yōu)化方法，以降低生產(chǎn)線體工藝開(kāi)發(fā)的投入成本。

焊點(diǎn)間距

焊點(diǎn)間距越小，焊點(diǎn)越密集，焊點(diǎn)數(shù)量就會(huì)越多。對(duì)于不同連接部位的焊點(diǎn)，可提出不同的焊點(diǎn)間距優(yōu)化需求。

1.一般焊點(diǎn)間距要求

一般情況下，車(chē)身坐標(biāo)X方向上焊點(diǎn)間距SX建議為40mm，車(chē)身坐標(biāo)Y方向上焊點(diǎn)間距SY建議為60mm，如圖1所示。

2.最小焊點(diǎn)間距要求

考慮焊點(diǎn)熱影響區(qū)、焊接分流、位置公差等因素，焊點(diǎn)間距需設(shè)定最小要求，如圖2所示。對(duì)于零件的抗拉強(qiáng)度均＜600MPa的搭接組合，最小間距s≥25mm；搭接組合若包含有抗拉強(qiáng)度＞600MPa的零件，推薦間距s≥40mm。

3.特殊區(qū)域焊點(diǎn)間距

針對(duì)焊點(diǎn)優(yōu)化的位置，若存在車(chē)身屬性如剛度、安全、NVH及耐久屬性等需求，應(yīng)聯(lián)合相關(guān)屬性專(zhuān)業(yè)進(jìn)行評(píng)估驗(yàn)證，在性能的敏感區(qū)和非敏感區(qū)位置合理優(yōu)化焊點(diǎn)數(shù)量，保證關(guān)鍵焊點(diǎn)。可在性能滿足情況下，盡量增大焊點(diǎn)間距。如圖3所示，門(mén)蓋區(qū)域、頂蓋區(qū)域焊點(diǎn)的間距s可以調(diào)整為80mm。

4. 定位焊點(diǎn)合理分布

定位焊點(diǎn)是在滿足生產(chǎn)節(jié)拍前提下，使零件在工裝定位狀態(tài)下通過(guò)一定數(shù)量的點(diǎn)焊，并在點(diǎn)焊后能夠形成穩(wěn)定的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總成的焊點(diǎn)集合。定位焊點(diǎn)并不是越多越好，過(guò)多的焊點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致該工序生產(chǎn)工時(shí)超出節(jié)拍要求，甚至增加工序及工裝設(shè)備，故應(yīng)基于零件結(jié)構(gòu)、焊接節(jié)拍、工藝路線及定位點(diǎn)等因素來(lái)合理確定。

定位焊點(diǎn)布置時(shí)也要考慮板件整體尺寸，盡可能分布均勻；每個(gè)零件通常至少需要有兩個(gè)定位焊點(diǎn)；定位焊點(diǎn)的選取可依據(jù)定位焊點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)，以便統(tǒng)一，避免不必要的成本浪費(fèi)，如圖4所示。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化

汽車(chē)白車(chē)身通常由幾百個(gè)零件通過(guò)點(diǎn)焊工藝連接而成，零件數(shù)量的多少也關(guān)乎著焊點(diǎn)數(shù)量的數(shù)量。零件數(shù)量增多的同時(shí)，各零件之間連接的搭接邊長(zhǎng)度也會(huì)相應(yīng)增加，從而導(dǎo)致焊點(diǎn)數(shù)量的增加。

此外，通過(guò)零件搭接分縫位置調(diào)整、焊接面積減少、焊點(diǎn)板材組合修改等優(yōu)化方法，也可以?xún)?yōu)化焊點(diǎn)。

1.零件合并

將不同零件合并為一個(gè)零件，減少原有零件的搭接邊，可以有效減少焊點(diǎn)數(shù)量和零件數(shù)量。如圖5所示，門(mén)環(huán)加強(qiáng)板總成修改一體式門(mén)環(huán)結(jié)構(gòu)后，會(huì)使左右側(cè)車(chē)身共減少了120個(gè)焊點(diǎn)。如圖6所示，A柱上邊梁內(nèi)板合并會(huì)使左右側(cè)車(chē)身共減少8個(gè)焊點(diǎn)。

2.零件取消

在滿足產(chǎn)品屬性的條件下，某些零件通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可以取消，從而減少焊點(diǎn)數(shù)量。如圖7所示，小支架的安裝功能屬性通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化在其他零件上實(shí)現(xiàn)，取消此支架后使車(chē)身減少4個(gè)焊點(diǎn)。

3.零件搭接分縫位置優(yōu)化

搭接分縫指的是零件之間的搭接邊，在搭接邊上存在多個(gè)焊點(diǎn)，不同零件之間的搭接位置，對(duì)于焊點(diǎn)的分布有著直接影響。如兩個(gè)不同位置搭接邊合并為一個(gè)搭接邊，使產(chǎn)品在實(shí)現(xiàn)功能的前提下達(dá)到焊點(diǎn)減少和工序減少的目的。如圖8所示，側(cè)圍搭接分縫修改后，會(huì)使左右側(cè)車(chē)身共減少了108個(gè)焊點(diǎn)，且減少4個(gè)總成工序。

4.焊接搭接面積優(yōu)化

焊接邊寬度基于電極尺寸和產(chǎn)品邊界限制來(lái)確定，在滿足連接功能和屬性的情況下，焊接搭接面積應(yīng)當(dāng)減少，保證焊接寬度即可。過(guò)多的焊接搭接面積，需要增加焊點(diǎn)避免異響情況的發(fā)生，同時(shí)建議避免出現(xiàn)雙排焊點(diǎn)，單排焊點(diǎn)搭接寬度建議如圖9所示。

5.焊點(diǎn)板材組合修改

焊點(diǎn)板材組合的修改可以用于減少焊接工序數(shù)量，焊接總成上的二層焊點(diǎn)修改為三層焊點(diǎn)后，使關(guān)聯(lián)的零件可以在同一工序完成裝配，雖然焊點(diǎn)數(shù)量沒(méi)有變化，但避免了因增加工序而提高的生產(chǎn)成本。如圖10所示，后圍板鎖安裝螺母板與其他零件為二層焊連接，優(yōu)化為與其他零件直接三層焊連接后，實(shí)現(xiàn)了同一工序一次性裝配零件。

工藝方法

當(dāng)新產(chǎn)品投入現(xiàn)有生產(chǎn)線時(shí)可以充分考慮利用已有的其他連接工藝來(lái)代替點(diǎn)焊工藝，既提高了現(xiàn)有工藝方法的使用效率，也降低了焊點(diǎn)數(shù)量和線體工裝設(shè)備的投入。

1.激光焊代替點(diǎn)焊

如果線體已有激光焊工序，在生產(chǎn)節(jié)拍滿足的情況下，也可以在該工序?qū)⒉糠趾更c(diǎn)調(diào)整為激光焊接，提高激光焊設(shè)備利用率，避免再增加點(diǎn)焊工序、機(jī)器人以及焊接設(shè)備。如圖11所示，原天幕配置車(chē)身的前后頂橫梁連接方式為點(diǎn)焊，利用現(xiàn)有激光焊工藝代替點(diǎn)焊連接后，在前后頂橫梁位置共減少了36個(gè)焊點(diǎn)。

2.包邊代替點(diǎn)焊

使用包邊工藝代替部分點(diǎn)焊連接，尤其在規(guī)劃高節(jié)拍線體時(shí)，可以減少工序和焊接設(shè)備的投入。如圖12所示，點(diǎn)焊連接為包邊后，使背門(mén)總成減少了10個(gè)焊點(diǎn)。

3.焊接螺柱代替支架

線束或者電器模塊的安裝點(diǎn)在滿足力矩前提下，車(chē)身上提供焊接螺柱進(jìn)行安裝，將鈑金支架的點(diǎn)焊工藝修改為螺柱焊工藝，可以減少支架數(shù)量和連接焊點(diǎn)數(shù)量。如圖13所示，5個(gè)支架修改為螺柱后，使車(chē)身共減少了10個(gè)焊點(diǎn)。

4.安裝功能點(diǎn)代替點(diǎn)焊

車(chē)身上存在的安裝功能點(diǎn)，在螺接后的最終連接狀態(tài)可代替焊點(diǎn)連接。如圖14所示，門(mén)鎖體安裝面上存在螺接，使各車(chē)門(mén)總成共優(yōu)化減少了8個(gè)焊點(diǎn)。

5.結(jié)構(gòu)膠代替點(diǎn)焊

在現(xiàn)場(chǎng)具備涂膠工藝能力前提下，針對(duì)產(chǎn)品屬性提升要求，除了追加焊點(diǎn)方式，亦可考慮采取增加結(jié)構(gòu)膠，避免焊點(diǎn)布置過(guò)密的情況。

結(jié)語(yǔ)

在白車(chē)身產(chǎn)品數(shù)據(jù)凍結(jié)之前，結(jié)合現(xiàn)有工藝和制造水平，合理提出焊點(diǎn)優(yōu)化的方案，可以減少線體工裝設(shè)備甚至人工的投入。焊裝專(zhuān)業(yè)在保證產(chǎn)品可制造的同時(shí)，也要提出產(chǎn)品低成本制造的方案，與研發(fā)設(shè)計(jì)部門(mén)反復(fù)交流，到達(dá)產(chǎn)品功能、性能、制造質(zhì)量、制造成本的最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)降本收益。

焊點(diǎn)優(yōu)化的方法也可以被借鑒于其他連接工藝，如涂膠、弧焊、螺柱焊、SPR、FDS及螺接等，并結(jié)合不同類(lèi)型連接工藝的特點(diǎn)和成本，提出合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整或替代方法。

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