汽車與車身焊接工藝

1、汽車車身焊裝工藝汽車車身裝配主要采用焊接方式，在汽車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮零部件的裝配工藝性。焊裝工藝設(shè)計(jì)與車身產(chǎn)品設(shè)計(jì)及沖壓工藝設(shè)計(jì)是互相聯(lián)系、互相制約的，必須進(jìn)行綜合考慮，它是影響車身制造質(zhì)量的重要因素。第一節(jié) 焊裝工藝分析工藝性好壞的客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)就是在一定的生產(chǎn)條件和規(guī)模下，能否保證以最少的原材料和加工勞動(dòng)量，最經(jīng)濟(jì)地獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。影響車身焊裝工藝性的主要因素有生產(chǎn)批量、車身產(chǎn)品分塊、焊接結(jié)構(gòu)、焊點(diǎn)布置等。一生產(chǎn)批量車身的焊裝工藝主要由生產(chǎn)批量的大小確定的。一般來(lái)說(shuō)，批量越小，夾具的數(shù)量越少，自動(dòng)化程度越低，每臺(tái)夾具上所焊的車身產(chǎn)品件數(shù)量越多；反之，批量越大，焊裝工位越多，夾具數(shù)量

2、越多，自動(dòng)化程度越高，每臺(tái)夾具上所焊的車身產(chǎn)品件數(shù)量越少。1 生產(chǎn)節(jié)拍的計(jì)算生產(chǎn)節(jié)拍是指設(shè)備正常運(yùn)行過(guò)程中，單位產(chǎn)品生產(chǎn)所需要的時(shí)間。假設(shè)某車年生產(chǎn)綱領(lǐng)是30000輛份 / 年 工作制：雙班，250個(gè)工作日，每個(gè)工作日時(shí)間為8小時(shí) 設(shè)備開(kāi)工率：85則生產(chǎn)節(jié)拍的計(jì)算為： 2時(shí)序圖設(shè)計(jì)時(shí)序圖（TIME CHART）是指一個(gè)工位從零部件上料到焊好后合件取料的整個(gè)過(guò)程中所有動(dòng)作順序、時(shí)間分配以及相互間互鎖關(guān)系，這些動(dòng)作包括上下料（手動(dòng)或自動(dòng)），夾具夾緊松開(kāi)，自動(dòng)焊槍到位、焊接、退回以及傳送裝置的運(yùn)動(dòng)等。生產(chǎn)線上每個(gè)工位的時(shí)序圖設(shè)計(jì)總時(shí)間以滿足生產(chǎn)節(jié)拍為依據(jù)，同時(shí)時(shí)序圖也是焊裝線電氣控制設(shè)計(jì)的技術(shù)文件和

3、依據(jù)，是機(jī)電的交互接口。如圖41所示為一張時(shí)序圖，它的內(nèi)容包括：（1）設(shè)備名稱，它是以完成動(dòng)作的單元來(lái)劃分。例如移動(dòng)裝置，夾具單元1，焊接，車身零部件名稱等。其中車身零件名稱表示上料動(dòng)作，組件名稱表示取料動(dòng)作。 2）相應(yīng)設(shè)備的動(dòng)作名稱，它是以動(dòng)力源的動(dòng)作來(lái)劃分的。例如移動(dòng)裝置是由氣缸驅(qū)動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)工位間前后運(yùn)動(dòng)組成，它的動(dòng)作名稱分別為上升，下降，前進(jìn)，后退；再例如夾具是由夾緊氣缸驅(qū)動(dòng)夾緊，它的動(dòng)作名稱分為夾緊，打開(kāi)等。（3）各動(dòng)作順序及時(shí)間分配，動(dòng)作時(shí)間表分配是以坐標(biāo)網(wǎng)格的形式標(biāo)記，每格單位為5秒，一個(gè)循環(huán)總時(shí)間為生產(chǎn)節(jié)拍，各動(dòng)作之間的前后順序關(guān)系圖用箭頭線標(biāo)識(shí)。一般氣缸夾緊動(dòng)作時(shí)間為

4、23秒；焊接時(shí)間與焊點(diǎn)的數(shù)量有關(guān)，常以一個(gè)焊點(diǎn)3秒的時(shí)間估算。合理分配調(diào)整各個(gè)動(dòng)作的時(shí)間，滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求是車身焊裝工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。（4）行程開(kāi)關(guān)（L/S）和電磁控制閥（V/V）編號(hào)，它標(biāo)明了各個(gè)動(dòng)作之間的順序及互鎖關(guān)系，其編號(hào)與相應(yīng)氣路控制圖上的編號(hào)應(yīng)該一致。時(shí)序圖的設(shè)計(jì)在工藝方案總設(shè)計(jì)完成后就可以進(jìn)行，通過(guò)計(jì)算各動(dòng)作的順序時(shí)間，可以得出本工位的時(shí)間節(jié)奏，比較能否滿足生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，并作相應(yīng)調(diào)整，甚至改變工藝設(shè)計(jì)。由于每個(gè)車身裝焊的零部件數(shù)量一定，焊點(diǎn)數(shù)量一定，焊接時(shí)間一定，要達(dá)到一定生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)完成所有焊接，就必須將工序分開(kāi)，分工位上料、焊接。二車身產(chǎn)品分塊分塊是將車身外殼體分成若干

5、塊便于沖壓和焊裝的零部件、組合件、分總成和總成。合理的分塊不僅有利于形成良好的裝配質(zhì)量，并可有效地簡(jiǎn)化和優(yōu)化制造工藝。汽車白車身是一個(gè)尺寸很大的復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)件，設(shè)計(jì)制造時(shí)常常是將車身總成合理地劃分為若干個(gè)部件和組合件，分別進(jìn)行裝配焊接成分總成件，然后再裝配焊接成總成結(jié)構(gòu)，這樣化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，化大為小，可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善結(jié)構(gòu)的焊接工藝性。1 結(jié)構(gòu)分離面將白車身總成分解為若干個(gè)分總成，相鄰兩個(gè)分總成的結(jié)合面稱為分離面。分離面可以分為兩類：（1）設(shè)計(jì)分離面根據(jù)使用上和構(gòu)造上的特點(diǎn)，將汽車車身分成為可以單獨(dú)進(jìn)行裝配的分總成，如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李廂蓋、車門(mén)、車身本體等，這些分總成之間的結(jié)合面，稱為

6、設(shè)計(jì)分離面。設(shè)計(jì)分離面一般采用可拆卸的連接，如鉸鏈連接，以便在使用和維修過(guò)程中迅速拆卸和重新安裝，而不損壞整體結(jié)構(gòu)。（2）工藝分離面在生產(chǎn)制造過(guò)程中，為了適應(yīng)制造裝配的工藝要求，需要進(jìn)一步將上級(jí)分總成分解為下一級(jí)分總成，甚至小組件，進(jìn)行單獨(dú)裝配焊接，這些下一級(jí)分總成或組件之間的結(jié)合面，稱為工藝分離面。例如車身本體總成分解為前圍、后圍、地板、左/右側(cè)圍、頂蓋六大分總成，這六大分總成分別平行進(jìn)行單獨(dú)裝焊，而后總裝在一起進(jìn)行焊接，這些分總成之間的結(jié)合面就是工藝分離面。工藝分離面一般采用不可拆卸的連接方法，如焊接、鉚接等。它們最終構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的剛性整體。2 裝配焊接方法根據(jù)工藝分離面的劃分情況，將汽車

7、車身裝配焊接方法分為兩類：（1）集中裝配焊接法將車身產(chǎn)品的裝配焊接工作集中在較少的工位上，使用較少的工裝夾具來(lái)完成裝焊工作，稱為集中裝配焊接法2）分散裝配焊接法將車身產(chǎn)品的裝配焊接工作，分散在較多的工位和工裝夾具上來(lái)完成，稱為分散裝配焊接法。它分散的依據(jù)是工藝分離面的確定。如表41為某一轎車車身側(cè)圍總成分散焊裝流程圖。3 分散裝配焊接法的優(yōu)越性在車身制造中，要根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、工廠的設(shè)備情況和技術(shù)水平，合理地劃分組合件，分總成進(jìn)行裝配焊接，這種方法有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）可以提高焊裝質(zhì)量，改善工人的勞動(dòng)條件把整體車身結(jié)構(gòu)劃分成若干組合件、分總成后，它們就變得重量較輕、尺寸較小、形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易保證焊裝

8、精度。因?yàn)橛泻芏喑叽?、形狀和技術(shù)要求等在部件上保證比在整車上保證要容易的多。例如側(cè)圍窗框尺寸及外輪廓曲線的形狀等都是在側(cè)圍總成的焊裝線上得到保證。從焊接角度來(lái)講，分散裝配焊接可以把一些需要全位置操作的工序改變?yōu)樵谡Ｎ恢玫牟僮?，使焊點(diǎn)盡量處于有利于焊接的位置,可盡量避免立焊、仰焊、橫焊，這樣有利于提高裝配焊接質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。例如車身的頂蓋、側(cè)圍及前、后圍在整車總成焊裝中分別為仰焊和立焊，而在分總成焊裝中可變成俯焊。隨著零件分散程度提高，操作工人分工更加細(xì)化和專一，更容易掌握操作技術(shù)和提高技術(shù)的熟練程度，從而迅速提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和焊裝質(zhì)量（2）縮短產(chǎn)品的制造周期組合件、分總

9、成的焊裝生產(chǎn)可以并行進(jìn)行，擴(kuò)大了工作面，增加了同時(shí)工作的人數(shù)，避免各工序之間的相互影響和等待。有的組合件或分總成具有相同或相似的形狀和尺寸，可以組織連續(xù)性流水作業(yè)以縮短制造時(shí)間。例如車身左右側(cè)圍焊裝線的布置。（3）容易控制和減少焊接應(yīng)力和焊接變形焊接應(yīng)力和焊接變形與焊縫在結(jié)構(gòu)中所處的位置及數(shù)量有著密切的關(guān)系。在劃分組合件時(shí)，要充分地考慮到將組合件的焊接應(yīng)力與焊接變形控制到最小，使總成裝配時(shí)的焊接量減少到最小，以減少可能引起的焊接變形。而且，在組合件焊裝時(shí)，結(jié)構(gòu)剛性降低，可以比較容易地采用夾具或其他措施來(lái)防止變形。即使已經(jīng)產(chǎn)生了較大的變形，也比較容易修整和矯正。（4）可以降低焊裝夾具的成本分組件

10、裝配焊接法以后可以大大簡(jiǎn)化焊裝夾具的復(fù)雜程度，有利于夾具的設(shè)計(jì)和制造，從而使焊裝夾具的成本降低。（5）可以提高生產(chǎn)面積的利用率分組件裝配焊接可以減少和簡(jiǎn)化總裝時(shí)的工位數(shù)，增加平行進(jìn)行作業(yè)的地點(diǎn)，大大擴(kuò)大了裝配焊接的工作面，提高了生產(chǎn)面積的利用率。4 工藝分離面確定原則工藝分離面的合理確定是發(fā)揮上述優(yōu)越性的關(guān)鍵。劃分組件進(jìn)行裝配焊接時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)綜合考慮：（1）盡可能使各組件本身的結(jié)構(gòu)形式是一個(gè)完整的構(gòu)件要考慮到結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，便于組件、分總成的最后總裝和結(jié)構(gòu)尺寸精度的保證。工藝分離面要避開(kāi)結(jié)構(gòu)上應(yīng)力最大的地方，保證不因劃分工藝組件而損害結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。（2）保證組件的強(qiáng)度和剛度所劃分的組件、分總成

11、結(jié)構(gòu)要有一定的剛度和強(qiáng)度，即在白車身重量的作用下，不能產(chǎn)生永久性變形，同時(shí)也要考慮吊裝方便。（3）工藝上的合理性工藝上主要考慮劃分組件后焊點(diǎn)數(shù)量和位置的合理布置，要有利于采用自動(dòng)化和機(jī)械化設(shè)備，也有利于減小焊接變形，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。（4）現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)能力和條件的限制分組件裝配焊接中，由于采用較多的專用夾具，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)，各工序之間的協(xié)調(diào)關(guān)系復(fù)雜，給生產(chǎn)管理帶來(lái)困難。同時(shí)隨著焊裝工位數(shù)量的增加，要求有較大的生產(chǎn)面積和較多的技術(shù)工人。（5）生產(chǎn)節(jié)拍的要求在大批量的生產(chǎn)中，采用分組件裝配焊接法進(jìn)行生產(chǎn)，能顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本。雖然此時(shí)由于分組件裝配

12、焊接增加了工序及專用夾具的數(shù)量，使其費(fèi)用增多，但產(chǎn)量大而分?jǐn)偟矫總€(gè)產(chǎn)品上的費(fèi)用不會(huì)增加，仍然可以得到顯著的經(jīng)濟(jì)效果。當(dāng)單件生產(chǎn)、試制和少量生產(chǎn)時(shí)，為了縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少專用夾具費(fèi)用，減少工件在夾具上的裝卸次數(shù)，減少輔助工時(shí)，宜采用集中裝配焊接的方法。三 焊接結(jié)構(gòu)由于汽車車身除某些加強(qiáng)構(gòu)件外，主要都是由低碳鋼薄板沖壓零件焊接而成，其厚度在0.6mm1.5mm范圍之內(nèi)。采用最多的焊接方法是電阻點(diǎn)焊，它將工件(PANEL)以200300kgf程度加壓至焊槍的銅電極，并瞬間（0.160.2秒）通過(guò)大約1萬(wàn)安培的高電流，以電極接觸點(diǎn)發(fā)生的電阻熱熔融結(jié)合的焊接方法。在一輛小車的車體中大約有3000個(gè)焊

13、點(diǎn)，其大部分為兩層焊，根據(jù)結(jié)構(gòu)也有34層焊。當(dāng)生產(chǎn)批量不大和具有密封要求的連接處，以及開(kāi)敞性差的焊縫，一般采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。1焊接接頭型式焊接連接處稱為焊接接頭。因電阻點(diǎn)焊的要求，車身結(jié)構(gòu)的基本焊接接頭型式主要是搭接接頭和彎邊接頭，如圖4-2所示。其中4-2(a)(b)為搭接接頭，4-2(c)(d)(e)為彎邊角接，4-2(f)為彎邊對(duì)接。彎邊接頭的焊點(diǎn)操作性優(yōu)于搭接接頭，因?yàn)閺澾吔宇^焊點(diǎn)直接暴露在操作臺(tái)面一側(cè)，選用小型“X” (a) (d)型焊鉗就能很方便地進(jìn)行焊接?？紤]焊接強(qiáng)度，彎邊接頭起到相當(dāng)于加強(qiáng)梁的作用，可增大結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但翻邊因受沖壓工藝的限制，導(dǎo)致貼合不理想，易產(chǎn)生焊接缺陷，

14、而且彎邊接頭的 (b) (e)焊點(diǎn)抗正應(yīng)力能力比抗剪切能力差，總的對(duì)焊接強(qiáng)度增大不大?？紤]焊接精度，搭接接頭焊點(diǎn)質(zhì)量主要決定于工 (c) (f)裝的精度。而彎邊接頭焊接質(zhì)量除了與工裝精度有關(guān) 圖42 焊接接頭型式外，還與零件翻邊精度有關(guān)，而受沖壓工藝和儲(chǔ)運(yùn)方式的影響，翻邊是零件質(zhì)量最不穩(wěn)定的地方，它容易導(dǎo)致兩零件因貼合不好產(chǎn)生焊接變形，而且彎邊接頭的零件不利于利用工藝孔對(duì)零件作精確定位。2接頭開(kāi)敞性封閉接頭是不可能用作點(diǎn)焊的，半封閉接頭如車身底部和內(nèi)部接頭也會(huì)給制造帶來(lái)一定麻煩。如圖4-2(b)所示為封閉斷面結(jié)構(gòu)，不易直接采用點(diǎn)焊。因?yàn)橄码姌O無(wú)法設(shè)置，需要采取間接導(dǎo)電型式或改用其它焊接方法來(lái)解

15、決。由于車身各連接部位不同，組成零件的形狀不一樣，雖然都采用搭接或彎邊接頭，但其結(jié)構(gòu)的斷面形狀有很大差別。如圖4-3為車身側(cè)圍典型斷面示意圖。其中(a)與(e)中焊點(diǎn)A的開(kāi)敞性差，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如果將(a)斷面形狀改為圖(b)的型式，就大大提高了焊點(diǎn)的可達(dá)性；同樣(e)結(jié)構(gòu)也是如此。若在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不能避免封閉式斷面，則可以通過(guò)結(jié)構(gòu)分解來(lái)實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)的焊接，如將(a)中結(jié)構(gòu)分解為件1和件2的組合件，先焊完點(diǎn)A后，再裝焊件3，這樣不僅達(dá)到了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，而且改善了結(jié)構(gòu)的開(kāi)敞性。同樣(e)中也可以先將件2和件3在A點(diǎn)焊好后再裝焊件1。沖壓件結(jié)構(gòu)型式要考慮點(diǎn)焊工 藝性。由于電阻點(diǎn)焊方法本身可達(dá)性差，在車

16、身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免采用狹窄而深的或上、下電極難以接近的焊接結(jié)構(gòu)和焊接接頭。如圖44所示,(a)中由于上電極伸入深窄的焊件中，增加了點(diǎn)焊機(jī)的二次回路的感抗，使焊接電流不穩(wěn)定而降低焊點(diǎn)強(qiáng)度和質(zhì)量；圖44(b)結(jié)構(gòu)中必須采用特殊彎電極，這種電極的冷卻條件不好，降低了焊接表面質(zhì)量和電極的使用壽命。 (a) (b)3接頭的強(qiáng)度 圖44 不合理的點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)點(diǎn)焊焊縫適宜在剪切力下工作，而不適宜在拉伸力下工作。設(shè)計(jì)汽車車身點(diǎn)焊焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量使焊縫在剪切力而不是在拉力下工作。如圖4-5所示，(a)為焊點(diǎn)受拉伸力狀態(tài)，(b)為焊點(diǎn)受剪切力狀態(tài)。點(diǎn)焊焊縫的強(qiáng)度與母材的種類及焊接工藝有關(guān)。例如，低碳鋼的剪切容

17、許應(yīng)力可取為母材的65，而拉伸容許應(yīng)力可取為母材的40，焊點(diǎn)布置方案 (a) (b)不同，焊點(diǎn)中所受應(yīng)力的種類也不相同。另外，要 圖45 焊點(diǎn)受力狀態(tài)盡量避免焊點(diǎn)密集布置或交匯在一起，否則金屬易由于過(guò)熱而產(chǎn)生嚴(yán)重應(yīng)力集中及變形，影響焊接質(zhì)量。車身外板的焊接，由于焊接熱應(yīng)力會(huì)使表面局部變形而影響外觀質(zhì)量，這時(shí)可通過(guò)改變車身零件形狀來(lái)消除或減輕這類缺陷。如圖4-6(a)是輕型汽車門(mén)板的點(diǎn)焊接頭，在門(mén)外板表面1區(qū)會(huì)出現(xiàn)凹凸不平，若將門(mén)外板此處設(shè)計(jì)成帶斜凸梗的棱線（如圖46b），就可以起筋條的作用而減 圖46 車身外板形狀小變形。假如外部造型不允許這樣，也可將門(mén)外板制成曲面形狀（如圖46c）。4焊接厚

18、度點(diǎn)焊通常用于兩層薄板之間的連接，有時(shí)也用于連接疊在一起的三層薄板。為了保證焊點(diǎn)的焊透率，兩層焊件厚度宜相等或相近，厚度相差應(yīng)不大于3倍。連接三層板時(shí)，如板厚有差別，厚板應(yīng)置于中間，有利于熔核在三層板上形成。四 焊點(diǎn)布置車身焊接中焊點(diǎn)的數(shù)量以及焊點(diǎn)間距的確定是焊裝工藝性的一項(xiàng)重要內(nèi)容。焊點(diǎn)間距越小，焊點(diǎn)數(shù)越多，焊接強(qiáng)度也就越高，但分流越大，它會(huì)給產(chǎn)品的強(qiáng)度帶來(lái)不利影響。焊接質(zhì)量也會(huì)因分流的影響而不易保證。根據(jù)車身焊接接頭的特點(diǎn)以及車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)接頭的搭邊寬度和焊點(diǎn)布置等，焊點(diǎn)布置應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：1 在滿足接頭強(qiáng)度和技術(shù)要求條件下，盡量減小搭邊寬度，以減輕結(jié)構(gòu)重量。為保證焊點(diǎn)質(zhì)量，對(duì)焊點(diǎn)

19、中心離板邊的最小尺寸要求，可參考表4-2。表42 焊點(diǎn)中心到板邊的最小距離 焊件厚度（mm） 1 2 3 4 6焊點(diǎn)中心到板邊最小距離（mm） 8 12 18 25 302在實(shí)際車身制造中，由于設(shè)置焊裝夾具的需要，對(duì)彎邊接頭的寬度（如圖47）應(yīng)保證a至少為2025mm，其根部尺寸一般等于板厚。3焊點(diǎn)的距離應(yīng)選擇適當(dāng)，在保證接頭強(qiáng)度和技術(shù)要求的前提下，焊點(diǎn)距離應(yīng)盡可能大些。因?yàn)樵诤缚p長(zhǎng)度一定的范圍內(nèi)，焊點(diǎn)布置越多，點(diǎn)距越小，分流越大，焊點(diǎn)熔核尺寸減小，反而降低了焊縫強(qiáng)度。車身焊裝的合理點(diǎn)距如表4-3所示。焊接大零件或組合件時(shí)，點(diǎn)距可以適當(dāng)加大，一般不小于3540mm，在 圖47 彎邊寬度有些非受

20、力的部位，則焊點(diǎn)的距離還可以加大到7080mm。在多點(diǎn)焊機(jī)上焊接，焊點(diǎn)之間的距離要求不小于50mm。表43 車身焊裝合理點(diǎn)距一個(gè)焊件厚度(mm) 1 2 3 4 6二層板焊接的最小點(diǎn)距(mm) 15 25 30 40 60三層板焊接的最小點(diǎn)距(mm) 20 30 40 50 804三層板焊接時(shí)，其點(diǎn)距比二層板焊接時(shí)要適當(dāng)大些，如表4-3所示?？紤]焊點(diǎn)強(qiáng)度的穩(wěn)定性，盡可能少采用三層板的焊接結(jié)構(gòu)。焊點(diǎn)的合理布置并不能完全彌補(bǔ)由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)本身設(shè)計(jì)不合理所造成的強(qiáng)度不足的缺陷。因此，為了提高產(chǎn)品的使用壽命，必須在設(shè)計(jì)合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，來(lái)考慮焊點(diǎn)的合理布置。五 焊裝工藝規(guī)程的編制汽車車身焊裝工藝過(guò)程

21、是指各種零部件裝配成組合件和分總成，然后在進(jìn)一步焊裝成總成件的過(guò)程。指導(dǎo)這一過(guò)程的工藝性文件就稱為焊裝工藝規(guī)程。它是車身生產(chǎn)中重要的指導(dǎo)性文件，其內(nèi)容包括要焊接的零部件名稱，裝配焊接順序，裝配焊接方法，質(zhì)量要求，檢驗(yàn)方法，焊點(diǎn)數(shù)量、布置等，有利于生產(chǎn)組織和管理工作。1 裝配工藝方案裝配工藝方案是對(duì)車身產(chǎn)品焊裝過(guò)程中的主要問(wèn)題，作出原則性的規(guī)定。一般在立項(xiàng)時(shí)開(kāi)始編制。其編制內(nèi)容包括：（1）產(chǎn)品對(duì)象總成件及零部件、組合件的數(shù)量、名稱和結(jié)構(gòu)。（2）設(shè)備描述確定產(chǎn)品分散裝配焊接方法，所需工位總數(shù)，各工位焊接方法，上料方式，工裝設(shè)備，工位間距，工位間的傳輸方式等。（3）設(shè)計(jì)依據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)，工裝設(shè)備定位

22、精度，工作區(qū)大小，設(shè)備開(kāi)工率，水、電、氣參數(shù)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和圖紙等。（4）工藝方案各工位上料順序，焊點(diǎn)數(shù)量，工裝夾具方式，焊接方法，作業(yè)方式，作業(yè)時(shí)間等。（5）技術(shù)質(zhì)量要求工裝設(shè)備技術(shù)制造、操作要求，焊接質(zhì)量要求，產(chǎn)品尺寸要求，焊接設(shè)備要求等。焊裝工藝方案不僅在工藝原則上規(guī)定了工藝過(guò)程本身，同時(shí)也決定了生產(chǎn)組織和計(jì)劃工作、廠房和車間的布置、各種設(shè)備和裝備的配備，它直接影響到生產(chǎn)的周期、勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本，它是各種設(shè)備和裝備選購(gòu)的技術(shù)依據(jù)。2工作工藝規(guī)程工作工藝規(guī)程是裝配工藝方案中每一個(gè)工序內(nèi)容的詳細(xì)具體說(shuō)明，它是根據(jù)裝配工藝方案進(jìn)行編制的，也稱工序卡。它規(guī)定了本工序各裝配零件在夾具中的安裝順序、

23、定位和焊接方法、焊接規(guī)范、時(shí)間定額、所用工具設(shè)備以及耗材等等。如表44為一張典型的工序卡片。第二節(jié) 焊裝夾具的工藝方案設(shè)計(jì)轎車車身是由上千個(gè)沖壓件、近5000個(gè)焊點(diǎn)焊裝成一個(gè)整體，每個(gè)零件之間的連接必須在三維空間中依靠焊裝夾具定位，零件與零件連接形成一個(gè)整體車身。每一個(gè)零件的連接精度，都是由焊裝夾具來(lái)保證，它直接影響到功能部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器、變速器等的安裝精度和性能。重要的外形部件，如保險(xiǎn)杠、車門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、后箱蓋、前后燈等的安裝平順性，都與車身焊裝形位精度有直接的關(guān)系。在進(jìn)行焊裝夾具設(shè)計(jì)之前，首先需要根據(jù)車身零件的形狀、焊裝工藝、焊點(diǎn)位置及數(shù)量來(lái)設(shè)計(jì)夾具的工藝方案，即設(shè)定焊裝過(guò)程中夾具的

24、定位基準(zhǔn)及定位基準(zhǔn)的形態(tài)。一 定位基準(zhǔn)的基本概念基準(zhǔn)是指某些特定（參考）點(diǎn)、線、面的組合，借以確定零部件中相關(guān)點(diǎn)、線、面的位置。按其用途不同，可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是指在產(chǎn)品圖樣上，設(shè)計(jì)者所選定的參考點(diǎn)、線、面的組合，用以確定零件輪廓、尺寸及形位公差等。工藝基準(zhǔn)是指在加工過(guò)程中，直接用于測(cè)量、定位、安裝零部件時(shí)的實(shí)際點(diǎn)、線、面的組合，它分為定位基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)。夾具的定位基準(zhǔn)是為了使焊好的車身組件、分總成件、總成件的位置與車身產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙、沖壓成形零件的形狀尺寸、車身測(cè)量數(shù)據(jù)在X、Y、Z方向上一致，所設(shè)定的焊裝夾具的位置。合理選擇夾具的定位基準(zhǔn)，可以簡(jiǎn)化焊接工藝和夾具結(jié)構(gòu)，

25、并且容易保證車身零件的裝配焊接精度和質(zhì)量。選擇夾具定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量使其與車身零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相統(tǒng)一，減少因基準(zhǔn)不重合帶來(lái)的誤差。1定位基準(zhǔn)的種類和功能（1）定位基準(zhǔn)面定位基準(zhǔn)面有主基準(zhǔn)和副基準(zhǔn)兩種。主基準(zhǔn)面是為了保證被焊零件的準(zhǔn)確定位。主基準(zhǔn)面應(yīng)該盡量設(shè)定在保證零件形狀精度和剛性的位置上，而且數(shù)量盡可能少，一般主基準(zhǔn)面為不可調(diào)整的形式。副基準(zhǔn)面是為了校正零件、輔助焊接過(guò)程或輔助焊接設(shè)備而設(shè)定的，它能約束零件的扭曲和回彈、使零件保持形狀不變、校正和約束焊接變形，是焊接工裝結(jié)構(gòu)上必要的基準(zhǔn)，它設(shè)計(jì)成可調(diào)整的形式。（2） 定位基準(zhǔn)孔定位基準(zhǔn)孔也有主基準(zhǔn)和副基準(zhǔn)兩種。主基準(zhǔn)孔的作用是固定被焊零件，它用圓

26、柱銷約束零件的兩個(gè)方向，在保證可靠定位的前提下主基準(zhǔn)孔的數(shù)量應(yīng)盡可能少。副基準(zhǔn)孔的作用是防止被焊零件的回轉(zhuǎn)，它可以用圓柱銷或菱形銷定位，一般選擇零件上的長(zhǎng)孔作為副基準(zhǔn)孔，用菱形銷約束零件的一個(gè)方向。（3）定位基準(zhǔn)端定位基準(zhǔn)端也有主基準(zhǔn)和副基準(zhǔn)兩種。主基準(zhǔn)端使被焊零件準(zhǔn)確定位，它確定一個(gè)方向的位置，不可調(diào)整。副基準(zhǔn)端是為了輔助焊接過(guò)程或焊接設(shè)備而設(shè)定的，它是約束焊接變形和焊接時(shí)兩個(gè)零件錯(cuò)位的基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)成可調(diào)整的形式。2定位基準(zhǔn)選擇的優(yōu)先順序（1）考慮車身零件的制造工藝，定位基準(zhǔn)確定的先后順序?yàn)榭偝?#174;分總成®組件®零件。因?yàn)槿绻b配件的定位基準(zhǔn)不確定，則不可能對(duì)零部件

27、的精度確定及正確評(píng)價(jià)，也無(wú)法決定零部件的準(zhǔn)確修正方向。同時(shí)為了使車身零件在制造過(guò)程中的變化要素最小，需要把含有更多變化要素的裝配件上的定位基準(zhǔn)首先確定。（2）為了確定車身零部件的位置，需要基準(zhǔn)孔、基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)端的組合，但是在同一方向上約束時(shí)，采用基準(zhǔn)面、孔、端的順序不同?？紤]車身零件的形狀，定位基準(zhǔn)選擇的先后順序?yàn)榛鶞?zhǔn)面®基準(zhǔn)孔®基準(zhǔn)端。這與沖壓零件的成形順序一致，即先拉延后沖孔。優(yōu)先選用基準(zhǔn)面可以使相鄰零件的貼合面累積誤差最小，也容易補(bǔ)償剛性不足的零件形狀，而且如果基準(zhǔn)孔的位置和孔間距不準(zhǔn)確會(huì)造成被焊零件的位置不穩(wěn)定。3定位基準(zhǔn)位置的選定方法夾具定位基準(zhǔn)的選定必須以沖壓件

28、零件圖、裝配焊接后的組件圖、車身焊裝工藝流程和工藝方案、車身裝配公差要求以及基本車型的相關(guān)資料為依據(jù)。其選用方法為：（1）夾具定位基準(zhǔn)面的厚度一般為16mm，只有地板框架處夾具定位基準(zhǔn)面的厚度選為19mm。為了便于夾具設(shè)計(jì)與檢測(cè)，定位基準(zhǔn)面盡量選在與車線平行的位置，且與車線之間的距離為整數(shù)；若定位基準(zhǔn)的位置與車線傾斜，則從車線處標(biāo)注尺寸和角度。如圖48所示。（2）定位基準(zhǔn)面要盡可能選在斷面形狀一致的位置，盡量避免斷面發(fā)生變化的位置，如圖49所示。因?yàn)閿嗝姘l(fā)生變化的位置容易造成零件變形，很難精確定位。（3）定位基準(zhǔn)孔要盡可能與定位基準(zhǔn)面不重合。這是因?yàn)榛鶞?zhǔn)孔與基準(zhǔn)面的定位方向不同，當(dāng)零件定位基準(zhǔn)

29、面發(fā)生變化時(shí)，定位基準(zhǔn)孔的位置也發(fā)生變化。如圖410所示。（4）分析整條生產(chǎn)線上各工位零件的構(gòu)成以及各構(gòu)成零件的位置，使定位基準(zhǔn)的位置盡量選在能貫穿整條生產(chǎn)線的位置上，即生產(chǎn)線上各工位的定位基準(zhǔn)盡量保持一致，以減小工位間的定位偏差。例如：前立柱組件 ® 側(cè)圍總成 ® 車身總成前后相互關(guān)聯(lián)的工位盡量選擇相同的定位基準(zhǔn)。（5）定位基準(zhǔn)盡量選在被焊零件有貼合要求或功能要求的位置，如有裝配關(guān)系要求的面或孔，有位置尺寸要求的端部或孔等。（6）定位基準(zhǔn)盡量選在容易上件取料的位置，容易實(shí)現(xiàn)焊裝自動(dòng)化的位置，以及使裝配累積誤差最小化的位置上。（7）對(duì)于相同零件的定位，其定位基準(zhǔn)位置盡量要統(tǒng)

30、一。（8）定位基準(zhǔn)要選在可以減小焊接變形的位置上。當(dāng)焊接面的長(zhǎng)度足夠時(shí)，可以將定位基準(zhǔn)面直接選在焊接面上。（9）各被焊零件要盡可能單獨(dú)定位，不能只依靠相鄰零件型面的貼合來(lái)定位。第三節(jié) 車身焊裝生產(chǎn)線焊裝生產(chǎn)線（production line of welding），是指必須經(jīng)過(guò)焊接工藝才能完成完整產(chǎn)品的綜合生產(chǎn)線，它包括專用焊接設(shè)備、輔助工藝設(shè)備以及各種傳輸設(shè)備等。一 車身焊裝生產(chǎn)線的發(fā)展過(guò)程汽車車身焊裝生產(chǎn)線的發(fā)展過(guò)程大體可分為三個(gè)階段：1 固定式單工位焊裝臺(tái)的小型焊接方式這種在發(fā)達(dá)國(guó)家50年代以前全靠手工操作組焊車身的方式，在國(guó)內(nèi)的小汽車廠家中應(yīng)用較多。它是各工位獨(dú)立操作，被焊接車身零件主

31、要依靠人工搬運(yùn)，它的生產(chǎn)能力只能依靠工人操作的熟練程度，對(duì)設(shè)備自動(dòng)化程度的要求幾乎沒(méi)有。由于單靠工人的熟練程度而提高生產(chǎn)能力是有限制的，所以以提高生產(chǎn)能力為目標(biāo)進(jìn)行了傳送裝置及專用焊接設(shè)備的開(kāi)發(fā)研究工作。這樣很快滿足了提高生產(chǎn)能力的要求。但這種設(shè)備無(wú)法滿足混流車型的生產(chǎn)。2 剛性焊接生產(chǎn)階段1965年左右開(kāi)發(fā)出利用機(jī)械控制系統(tǒng)來(lái)滿足23種車型的生產(chǎn)。剛性焊接生產(chǎn)線屬于傳統(tǒng)制造系統(tǒng)，它具有以下特點(diǎn)：（1） 通常把作業(yè)劃分為較多個(gè)簡(jiǎn)單工序；（2） 按分批投入的方式，順序完成各簡(jiǎn)單工序；（3） 完成工序時(shí)間很短；（4） 單個(gè)工序自動(dòng)化。目前這種剛性焊裝生產(chǎn)線仍然有一定的應(yīng)用，但隨著先進(jìn)制造技術(shù)的蓬勃

32、發(fā)展，這類生產(chǎn)線正在面臨著技術(shù)改造的艱巨任務(wù)，處于淘汰之中，在轎車生產(chǎn)中所占份額正急劇減少。處于這個(gè)階段的我國(guó)汽車焊裝線以一汽大眾汽車有限公司捷達(dá)轎車車身焊裝設(shè)備與上海大眾汽車公司車身焊裝線為代表，前者總成工位及車身主焊線采用焊裝自動(dòng)線，廣泛采用各種類型的多點(diǎn)焊機(jī)和焊接機(jī)器人，工藝先進(jìn)，自動(dòng)化程度高；后者由于采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，工藝先進(jìn)，但自動(dòng)化程度較前者低，采用懸掛式點(diǎn)焊機(jī)等設(shè)備，手工焊接仍占較大比例。3 柔性焊裝生產(chǎn)階段世界汽車發(fā)展的趨勢(shì)是由大批量生產(chǎn)向多品種、小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，為了滿足汽車消費(fèi)者廣泛而多樣化的需求，適應(yīng)汽車市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，必須不斷縮短車型變換周期、加快車型的更新，柔性焊裝生產(chǎn)

33、線就是適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)而設(shè)計(jì)制造的。由于計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展以及控制領(lǐng)域的技術(shù)提高、機(jī)器人的發(fā)展、工具的柔性化，1975年正式開(kāi)始了汽車焊裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化研究，且研究出為滿足消費(fèi)者多樣化需求的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)。柔性焊裝生產(chǎn)線的特征是大量使用工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控焊鉗、可快速更換的工裝設(shè)備和非同步輸送帶、可編程控制的自導(dǎo)車，它能方便地適應(yīng)幾個(gè)基本車型及若干變型車的同時(shí)生產(chǎn)并易于適應(yīng)以后的改型。柔性焊裝生產(chǎn)線屬于柔性制造系統(tǒng)（FMS），F(xiàn)MS的柔性是指對(duì)產(chǎn)品的柔性，即系統(tǒng)為不同的產(chǎn)品和產(chǎn)品變化而進(jìn)行設(shè)置，以達(dá)到高的設(shè)備利用率，減少制造過(guò)程中零件的中間存儲(chǔ)，對(duì)于顧客需求具有快速響應(yīng)的能力。與剛性焊裝生產(chǎn)線相比，柔

34、性焊裝生產(chǎn)線主要特點(diǎn)為：（1） 把作業(yè)僅分為幾個(gè)工序；（2） 不同批次的不同工序可以重疊投入；（3） 完成工序加工時(shí)間快和不變；（4） 全部加工工序自動(dòng)化；（5） 產(chǎn)品的焊接主要由焊接柔性制造系統(tǒng)完成。在德國(guó)的大眾、寶瑪格、日本的本田、瑞典的沃爾沃、美國(guó)的卡特比勒等公司均大量使用車身柔性焊裝生產(chǎn)線。德國(guó)Benz的Sindelfingen工廠布置有三條車身焊接總裝線，三條地板總成線及相應(yīng)的中地板、前后地板線等，共有焊接機(jī)器人1000余臺(tái)，自動(dòng)化率為95，生產(chǎn)約10個(gè)車型，二班制時(shí)日產(chǎn)16001700輛。在車身制造中，選擇哪種型式的車身焊裝生產(chǎn)線和需要多少焊裝設(shè)備，取決于生產(chǎn)批量的大小，車身質(zhì)量的

35、要求以及工廠的場(chǎng)地和投資情況。在我國(guó)，經(jīng)過(guò)近15年的大力發(fā)展，汽車制造業(yè)取得了很大進(jìn)步，從國(guó)外引進(jìn)了輕型車、面包車、轎車等各種類型的汽車，各主要汽車廠家形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模，基本上具備了一整套較為完善的生產(chǎn)、管理及技術(shù)保證體系。但車身焊裝生產(chǎn)線還是主要依賴從國(guó)外全套引進(jìn)，缺乏自主獨(dú)立開(kāi)發(fā)能力。引進(jìn)的焊裝生產(chǎn)線大都是國(guó)外80年代的產(chǎn)品，屬于剛性焊裝生產(chǎn)線，自動(dòng)化水平不高。二 車身焊裝生產(chǎn)線的組成車身焊裝生產(chǎn)線是轎車、微型客車等車型生產(chǎn)過(guò)程中的幾個(gè)主要生產(chǎn)線之一，其空間作業(yè)內(nèi)容復(fù)雜且自動(dòng)化程度較高。車身焊裝生產(chǎn)線是汽車白車身（BODY IN WHITE）全部成型工位的總稱，它由車身總成線和許多分總

36、成線組成，每一條總成線或分總成線又由許多工位組成。線間、工位間通過(guò)搬送機(jī)、機(jī)器人等搬送設(shè)備實(shí)現(xiàn)上下料和零部件的傳送，以保證生產(chǎn)線內(nèi)各工位工作的連貫性。分總成線又包括許多獨(dú)立的組件焊裝工位，每個(gè)工位由許多定位夾緊夾具、自動(dòng)焊接裝置及檢測(cè)裝置等設(shè)備以及供電供氣供水裝置組成。1 車身完成線（SLAT LINE）車身完成線是一條車身裝配生產(chǎn)線，它通過(guò)鉸鏈連接方式分別將焊裝好的前后車門(mén)，翼子板，發(fā)動(dòng)機(jī)罩，行李廂蓋或背門(mén)與車身本體連接裝配，形成白車身（Body In White），同時(shí)對(duì)車身焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和修磨。如圖4所示為一條車身完成線的組成。圖4 車身完成線示意圖車身完成線的特點(diǎn)是整條生產(chǎn)線不需要焊

37、接，是機(jī)械鉸鏈連接，屬于可拆卸連接，無(wú)任何焊接設(shè)備；基本上是手工作業(yè)；是整個(gè)車身焊裝生產(chǎn)線的最后一道工序，完成后的產(chǎn)品即為白車身，將輸送到涂裝車間進(jìn)行表面處理。2 主焊線（MAIN LINE）主焊線是車身焊裝車間最重要的一條焊裝生產(chǎn)線，它完成車身六大分總成（地板，左右側(cè)圍，頂蓋，通風(fēng)罩及儀表板，后行李臺(tái)）的焊接，有時(shí)也叫車身總成生產(chǎn)線。車身總成工位是主焊線上的一個(gè)核心工位，在這個(gè)工位上，實(shí)現(xiàn)六大總成的裝配。其中地板總成的上料是通過(guò)地板傳送機(jī)構(gòu)（UNDER SHUTTLE）直接傳送到總成工位；側(cè)圍總成的自動(dòng)上料方式有移動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)式、移動(dòng)翻轉(zhuǎn)式和24位翻轉(zhuǎn)基座式；頂蓋、通風(fēng)罩、后行李臺(tái)是利用自動(dòng)輸

38、送機(jī)械（AUTO FEEDING MACHINE）上料。在主焊線上一般還設(shè)置有若干個(gè)補(bǔ)焊工位，完成車身本體的補(bǔ)焊（RESPOT WELDING）。從主焊線上生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品通過(guò)升降機(jī)設(shè)備傳送到車身完成線上。如圖4為一條典型主焊線的組成示意圖。圖4 車身主焊線示意圖3 地板總成線（UNDER BODY LINE）地板總成線完成發(fā)動(dòng)機(jī)室、前地板和后地板的裝配焊接。地板是車身結(jié)構(gòu)中強(qiáng)度相對(duì)較大的部分，常常需要布置有二氧化碳焊機(jī)進(jìn)行補(bǔ)焊。根據(jù)自動(dòng)化程度不同，地板總成線上設(shè)置有工位間傳送機(jī)構(gòu)，焊裝夾具，機(jī)器人點(diǎn)焊系統(tǒng)，涂膠設(shè)備，升降機(jī)等等。4 側(cè)圍總成線（SIDE FRAME LINE）側(cè)圍總成線完成側(cè)圍

39、內(nèi)外板的結(jié)合，一般它有左右對(duì)稱布置的兩條生產(chǎn)線。在側(cè)圍總成線上布置有工位間傳送機(jī)構(gòu)，焊裝夾具，機(jī)器人點(diǎn)焊系統(tǒng)，涂膠設(shè)備，自動(dòng)輸送機(jī)械等等。如圖為典型側(cè)圍總成線布置示意圖。圖 側(cè)圍總成線示意圖5 移動(dòng)線（MOVING LINE）移動(dòng)線主要是指車門(mén)焊裝線，發(fā)動(dòng)機(jī)罩&行李廂蓋焊裝線，翼子板焊裝線。車門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李廂蓋焊裝線都是經(jīng)過(guò)涂膠、折邊、焊接、完成等工序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外板的結(jié)合。它的主要設(shè)備有內(nèi)外板焊裝夾具，折邊機(jī)，轉(zhuǎn)換壓模，輸入輸出設(shè)備，涂膠設(shè)備，鉸鏈裝配夾具，二氧化碳焊機(jī)等等。如圖為一條車門(mén)總成線布置示意圖。6 子線（SUB LINE）子線主要是指車身中的一些組合件、分總成件的簡(jiǎn)單小型焊

40、裝線，如頂蓋焊裝線，通風(fēng)罩焊裝線，后行李臺(tái)焊裝線，發(fā)動(dòng)機(jī)室焊裝線，前地板焊裝線，后地板焊裝線，前立柱焊裝線，中立柱焊裝線等等。根據(jù)自動(dòng)化程度不同，子線可以設(shè)計(jì)成單工位獨(dú)立操作形式，也可以設(shè)計(jì)成幾個(gè)工位流水線操作方式；被焊零件在各工位之間可以應(yīng)用手工或者自動(dòng)傳送。三 柔性焊裝線上的組成單元柔性焊裝生產(chǎn)線是為了適應(yīng)用戶不同產(chǎn)量、不同生產(chǎn)率、不同自動(dòng)化程度、不同工廠環(huán)境的要求而設(shè)計(jì)的。柔性生產(chǎn)系統(tǒng)是車身焊裝線的全球發(fā)展趨勢(shì)。柔性組成單元主要包括：柔性焊裝夾具，自動(dòng)焊接裝置，點(diǎn)焊設(shè)備，車身總成工位，自動(dòng)輸送機(jī)械，傳送機(jī)構(gòu)，升降機(jī)，折邊機(jī)，機(jī)器人系統(tǒng)，電控系統(tǒng)，其它機(jī)構(gòu)等等。1 柔性焊裝夾具 （JIG）

41、為了適應(yīng)不同車型，柔性?shī)A具一般采用兩種結(jié)構(gòu)型式：一是固定式，它設(shè)置在各種車型斷面相同或相似的位置；二是切換式，在不同車型斷面相差很大的情況下，利用切換式夾具分別適應(yīng)不同車型的定位夾緊，有旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)兩種方式。如圖所示。a.上下移動(dòng)切換夾具 b.旋轉(zhuǎn)切換夾具圖4 柔性焊裝夾具2 自動(dòng)焊接裝置（AUTO GUN）由于手工焊接勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，且焊接質(zhì)量難以保證。隨著焊裝生產(chǎn)線自動(dòng)化程度的提高，它逐漸被自動(dòng)焊接裝置所代替。自動(dòng)焊接裝置是由自動(dòng)焊鉗及其附屬設(shè)備組成，相比焊接機(jī)器人而言，它的投資少且焊接接近性好，是我國(guó)汽車車身焊接的發(fā)展方向。根據(jù)沖壓件上要求焊接的焊點(diǎn)數(shù)目和位置不同，其自動(dòng)焊鉗的布置方

42、式也不相同。當(dāng)只需要焊接一個(gè)點(diǎn)且焊鉗與焊件之間不會(huì)發(fā)生干涉時(shí)，可將焊鉗簡(jiǎn)單布置成固定形式，但在大多數(shù)場(chǎng)合下為了避免焊鉗與焊件的運(yùn)動(dòng)發(fā)生干涉，需將它設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)動(dòng)式或平移式，而且平移式的自動(dòng)焊接裝置還適用于焊接一條直線上的多個(gè)焊點(diǎn)。如圖 所示。a. 固定式 b. 旋轉(zhuǎn)式 c. 平移式 圖4- 自動(dòng)焊接裝置3點(diǎn)焊設(shè)備（SPOT WELDER）為了滿足不同用戶的要求，根據(jù)成本以及焊接自動(dòng)化程度的不同，可以選擇不同的焊接方式，主要有手工點(diǎn)焊PSW（Portable Spot Welding），自動(dòng)點(diǎn)焊ASW（Auto Spot Welding），機(jī)器人點(diǎn)焊RSW（Robot Spot Welding）。如

43、圖4- 所示.4車身總成工位（MAIN BUCK）車身總成工位是主焊線上的核心工位，它是將地板總成、左右側(cè)圍總成、頂蓋總成、通風(fēng)罩及儀表板和后行李臺(tái)總裝焊接，形成車身焊接本體。其側(cè)圍上料方式主要有移動(dòng)式，旋轉(zhuǎn)式，移動(dòng)翻轉(zhuǎn)式，24位翻轉(zhuǎn)基座式。a. 手工點(diǎn)焊 b.機(jī)器人點(diǎn)焊圖4- 點(diǎn) 焊 設(shè) 備如圖 所示。它的特點(diǎn)是利用伺服電機(jī)和齒輪馬達(dá)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，而移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)一般依靠氣缸或液壓缸提供動(dòng)力。a.移動(dòng)式 b. 旋轉(zhuǎn)式c. 移動(dòng)翻轉(zhuǎn)式d. 4位翻轉(zhuǎn)基座式圖4- 車身總成工位5自動(dòng)輸送機(jī)械（AUTO FEEDING MACHINE）自動(dòng)輸送機(jī)械主要用于被焊零件在線與線或工位與工位之間的移動(dòng)。它主要有

44、兩種結(jié)構(gòu)型式：連桿型和氣缸型。連桿型結(jié)構(gòu)是以電葫蘆作為驅(qū)動(dòng)力，伸縮連桿用鉸支銷連接，它可用于比較大的行程要求，而且安裝時(shí)高度空間占用少。如圖a所示。氣缸型結(jié)構(gòu)是以氣缸作為驅(qū)動(dòng)力，它能夠高速準(zhǔn)確定位，并且簡(jiǎn)單、可靠，但在安裝時(shí)要求有足夠的高度空間。如圖ba.連桿型結(jié)構(gòu) b.氣缸型結(jié)構(gòu)圖4- 自動(dòng)輸送機(jī)械6.傳送機(jī)構(gòu)（SHUTTLE）傳送機(jī)構(gòu)可以設(shè)置在主焊線、移動(dòng)線、地板線和側(cè)圍線中，用于將零件快速準(zhǔn)確地移送到要求的位置。根據(jù)傳送機(jī)構(gòu)相對(duì)于被焊零件的空間位置可以分為底置傳送機(jī)構(gòu)（UNDER BODY SHUTTLE），頂置傳送機(jī)構(gòu)（OVER HEAD SHUTTLE）和側(cè)置傳送機(jī)構(gòu)（SIDE SH

45、UTTLE）。傳送機(jī)構(gòu)的工作原理如圖4所示，一個(gè)循環(huán)包括上升®前進(jìn)®下降®后退四個(gè)動(dòng)作環(huán)節(jié)，每往復(fù)運(yùn)行一次，工件隨之向前傳送一個(gè)工位。因而它主要由升降機(jī)構(gòu)和送進(jìn)機(jī)構(gòu)組成。升降機(jī)構(gòu)有自頂升方式和同步頂升方式兩種。自頂升方式是導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，氣缸直接頂升，它結(jié)構(gòu) 圖4- 傳送結(jié)構(gòu)工作原理簡(jiǎn)單，成本低，適用于中小件的分總成焊裝線。同步頂升方式主要有四連桿機(jī)構(gòu)和齒輪齒條結(jié)構(gòu)，其工作原理分別如圖4-a，b所示，氣缸為動(dòng)力源。送進(jìn)機(jī)構(gòu)大多由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其安裝方式有兩種，一種是將電機(jī)安裝在被舉升的托架平臺(tái)上，電機(jī)通過(guò)減速機(jī)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)連接，直接控制托架的平移運(yùn)動(dòng)；另一種則是將電機(jī)

46、安裝在固定的平臺(tái)上，通過(guò)萬(wàn)向連接扭桿連接齒輪齒條機(jī)構(gòu)，它可以減輕舉升重量，但萬(wàn)向桿要傳送扭矩，同時(shí)又要上下擺動(dòng)，有較大的功率損耗。如圖4-所示.a.電機(jī)安裝在升降平臺(tái)上 b.電機(jī)固定安裝圖4- 送 進(jìn) 機(jī) 構(gòu)7.升降機(jī)（DROP LIFTER）升降機(jī)用于上下方向?qū)⒘慵?、小車或零件物架裝載（或卸載）到傳送機(jī)構(gòu)中。它主要有兩種型式：一種是將臺(tái)車或物架裝載（或卸載）到焊裝線的（a） .臺(tái)車裝卸升降機(jī) （b）.零件裝卸升降機(jī)圖4- 升 降 機(jī)起始或終止工位；另一種是用于上料或卸料，它適用于任何傳送系統(tǒng)中。如圖 所示。8折邊機(jī)（HEMMING PRESS）折邊機(jī)是一種液壓控制的壓力設(shè)備，它的壓力大于10

47、0噸，用于車門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李廂蓋焊裝線上內(nèi)外板的包邊。根據(jù)不同的車型，可通過(guò)更換模具進(jìn)行生產(chǎn)。9機(jī)器人系統(tǒng)在白車身焊裝生產(chǎn)線中利用多軸機(jī)器人進(jìn)行二氧化碳焊接、點(diǎn)焊、涂膠和上下料，大大提高了焊裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。10電控系統(tǒng)隨著焊裝生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化水平的不斷提高，要求在高效生產(chǎn)的同時(shí)能保持穩(wěn)定的焊點(diǎn)質(zhì)量，并能通過(guò)報(bào)警及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊裝線在生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障，立即予以排除。為此，需要建立一套控制系統(tǒng)，能夠及時(shí)了解整條焊裝線上各工位的工作情況，并能對(duì)點(diǎn)焊過(guò)程出現(xiàn)的一些外界影響因素自動(dòng)補(bǔ)償。在汽車焊裝線的控制中廣泛應(yīng)用可編程控制器PLC（Programmable Logic Controll

48、er），它具有響應(yīng)時(shí)間快、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝而改變、易與計(jì)算機(jī)接口、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，而且體積小、壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)。四 車身焊裝線的型式根據(jù)焊裝夾具的工位布置以及與傳送機(jī)構(gòu)是否分離，可將焊裝生產(chǎn)線分為以下幾種型式：1 獨(dú)立工位各工位獨(dú)立操作，相互無(wú)關(guān)聯(lián)，零部件采用人工搬運(yùn)、儲(chǔ)存。它一般用于批量不大且裝配件數(shù)量少的組合件焊接中，如頂蓋工位的焊接。2 流水線方式將各工位有序地排列起來(lái)，工位間的工件采用電動(dòng)或手動(dòng)搬運(yùn)工具搬運(yùn)，基本上無(wú)中間儲(chǔ)存環(huán)節(jié)。它一般用于批量不大，但裝配件數(shù)量多，需要采用分散裝配焊接方法進(jìn)行操作的分總成焊接中。如哈飛HFJ6330A的側(cè)圍焊裝生產(chǎn)線，北汽福田

49、BJ6480地板焊裝線都是采用這種方式。3 貫通式焊裝線將各工位等距離排列，工位間的工件采用自動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳輸，焊裝夾具與工件傳送機(jī)構(gòu)呈分離狀態(tài)，焊裝夾具處于靜態(tài)，工件在靜態(tài)下裝夾和施焊，容易保證定位精度。這種焊裝線在國(guó)內(nèi)外汽車車身制造中使用普遍，適合于專用焊機(jī)的配置和懸掛點(diǎn)焊機(jī)的手工操作等工藝方法。長(zhǎng)春一汽原CA-10B駕駛室總成裝配線是一條比較典型的貫通式焊裝線，是由固定焊裝臺(tái)、懸掛式點(diǎn)焊機(jī)及間隙式雙輪鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)組成。如圖所示。圖4- CA-10B駕駛室總成裝配線全線共有六個(gè)工位，其中有四個(gè)焊裝臺(tái)，一個(gè)電弧焊轉(zhuǎn)臺(tái)及一個(gè)翻轉(zhuǎn)電弧焊臺(tái)。線上配有16臺(tái)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)和兩臺(tái)直流弧焊機(jī)。生產(chǎn)節(jié)奏為

50、4min/輛，全線共1820人。工序內(nèi)容如下。（1） 第一工位：將地板總成、前圍骨架總成（前圍內(nèi)蓋板及發(fā)動(dòng)機(jī)擋板總成）及后圍骨架總成裝配在一起，以地板及門(mén)洞夾具定位，點(diǎn)焊10處。點(diǎn)完后再裝配四個(gè)門(mén)鉸鏈。（2） 第二工位：是電弧焊工位，設(shè)有頂起及回轉(zhuǎn)夾具。主要是焊接駕駛室骨架總成的加強(qiáng)處。（3） 第三工位：是焊接工位，焊接地板和發(fā)動(dòng)機(jī)擋板連接處。（4） 第四工位：是覆蓋件裝配焊接工位，將前圍（上蓋板及左右蓋板總成）、頂蓋總成、下后圍及風(fēng)窗支柱等裝配到駕駛室骨架總成上，并焊接門(mén)洞及前風(fēng)窗口的焊點(diǎn)。（5） 第五工位：裝配焊接左、右門(mén)檻總成，并焊接后風(fēng)窗口，前圍蓋板和發(fā)動(dòng)機(jī)擋板連接處，下后圍和地板連接

51、處。（6） 第六工位：將駕駛室翻轉(zhuǎn)90，焊接門(mén)檻和前、后圍連接處，并以電弧焊加固地板連接板、發(fā)動(dòng)機(jī)擋板和地板處。隨著產(chǎn)量的增加，還可適當(dāng)增加工位，將裝配和焊接工作量進(jìn)行調(diào)整。圖4所示為東風(fēng)汽車公司EQ1141駕駛室焊裝線。該線采用抬起步伐式往復(fù)輸送方式，這種焊裝線輸送平穩(wěn)，定位精度高，占地面積小，分總成上線方便，可適用于懸點(diǎn)、多點(diǎn)、機(jī)器人以及氣體保護(hù)焊的焊接，是國(guó)內(nèi)外汽車廠家普遍采用的新型焊裝線。該線傳送裝置的升降采用凸輪鉸鏈?zhǔn)?，用雙向氣缸推動(dòng)升降臂，可將傳送裝置抬起810mm，前后輸送采用往復(fù)式輸 圖4EQ1141駕駛室焊裝線送方式，用變頻電機(jī)作為動(dòng)力帶動(dòng)齒輪，使與其嚙合的齒條前后運(yùn)動(dòng)，來(lái)完

52、成駕駛室的輸送工作。電控系統(tǒng)采用了可編程序控制器，可控制裝配線的同步抬起和落下、輸送裝置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)、車型的識(shí)別、駕駛室固定位置的檢測(cè)以及故障診斷等。該焊裝線有11個(gè)工位，工位間距5m，傳送速度20m/min，重復(fù)傳送精度為±0.5mm，傳送時(shí)可低速起動(dòng)，高速輸送，低速接近終點(diǎn)?？缮a(chǎn)各種系列的駕駛室。圖4-所示是濟(jì)南重汽斯太爾駕駛室地板帶骨架總成焊裝生產(chǎn)線，由煙臺(tái)宇信科技公司設(shè)計(jì)制造。年生產(chǎn)能力為12500輛份，生產(chǎn)節(jié)拍為8.16分/輛份。左右地板總成線各一條，這兩條線的布置和結(jié)構(gòu)完全一樣，焊裝線全長(zhǎng)14米，三個(gè)工位，工位間距為3米。圖4 濟(jì)南重汽斯太爾駕駛室地板焊裝線一工位左右地板

53、共用一臺(tái)機(jī)器人焊接，并設(shè)計(jì)有自動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，將一工位焊接好的零件旋轉(zhuǎn)180°后傳送到二工位進(jìn)行上料焊接；二工位左右地板也共用一臺(tái)機(jī)器人焊接，一二工位采用人工輔助上料；三工位為人工補(bǔ)焊及下料工位，一二工位未焊的熔焊縫在三工位用二氧化碳焊接，三工位設(shè)置頂升裝置，以方便操作工人將焊完的地板總成懸掛于人工輸送鏈上。兩臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人是ABB公司的IRB6400R/150/M2000垂直多關(guān)節(jié)6軸機(jī)器人，由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，重復(fù)定位精度為±0.1mm，各軸的自由度分別為：±180°，70°85°，110°28°，±360°，±120°，±300°。為了防止機(jī)器人誤傷操作者，一二工位設(shè)置有光柵傳感安全裝置。三個(gè)工位之間工件傳輸采用升降往復(fù)桿機(jī)構(gòu)自動(dòng)傳送，其動(dòng)作順序?yàn)樯仙?#174;前進(jìn)®下降®后退。上升下降采用氣缸直接驅(qū)動(dòng)方式，前進(jìn)后退采用馬達(dá)齒輪齒條機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，并采用變頻器調(diào)整速度，且設(shè)有前后進(jìn)鎖定機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)、緩沖機(jī)構(gòu)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)。往復(fù)桿機(jī)構(gòu)的功能為在三個(gè)工位之間自動(dòng)傳輸已焊接