汽車焊裝生產(chǎn)線研究之歐陽主創(chuàng)編

1、歐陽主創(chuàng)編2021.02.17汽車車身焊裝生產(chǎn)線研究時間：2021.02. 17創(chuàng)作：歐陽主蘇江湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系汽運0701班學(xué)號2007I2SS0II9摘 要：汽車車身焊裝被國內(nèi)汽車制造企業(yè)視為車輛制造的 四大工藝之一而倍受關(guān)注。上世紀(jì)以來車身焊裝技術(shù)發(fā)展 迅速，而國內(nèi)存在著兩個突出的問題。從車身焊裝技術(shù)本 身來講，焊裝的各個環(huán)節(jié)都可能產(chǎn)生焊裝誤差而影響汽車 質(zhì)量，因此必須把握好從汽車設(shè)計到出成品的各個壞節(jié)， 以提高汽車質(zhì)量。關(guān)鍵詞：汽車焊裝；焊裝生產(chǎn)線；焊裝誤差引言：汽車是我國重要的交通運輸工具之一，是我國科學(xué)技 術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。汽車的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售影響著國民 經(jīng)濟的各個

2、部門，在世界上大部分國家，汽車制造業(yè)已成 為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。而在汽車制造過程中，汽車 車身的綜合質(zhì)量既是衡量汽車整體質(zhì)量的重要指標(biāo)之一， 也是評價汽車設(shè)計質(zhì)量、工藝水平的重要指標(biāo)。車身的綜 合質(zhì)量通常包括沖壓成型質(zhì)量、焊裝質(zhì)量、涂裝質(zhì)量和內(nèi) 飾質(zhì)量。其中焊裝質(zhì)量起著橋梁的作用，將直接或間接影 響其他三個因素。由此可見汽車車身焊裝在汽車制造過程 中起著舉足輕重的作用。I汽車車身焊裝生產(chǎn)線的組成汽車車身焊裝生產(chǎn)線是指通過焊裝工藝完成完整產(chǎn)品 的綜合生產(chǎn)線，通常包括輔助設(shè)備、傳輸設(shè)備、焊接設(shè)備 等。具體包括以下部分：1.1車身焊裝夾具焊裝夾具主要對焊接薄板沖壓件進行可靠定位與夾 緊，保證車身

3、各部分有正確的相互位置及幾何形狀、保證 車身裝配焊接工藝的正常進行。汽車車身焊裝夾具是隨汽 車的大規(guī)模生產(chǎn)而發(fā)展起來的，是汽車焊裝的必須裝備。 隨著汽車性能和生產(chǎn)自動化水平的提高，對汽車車身焊裝 夾具的要求也越來越高。車身焊裝夾具根據(jù)自動化程度和 使用的要求，主要有手動夾具和氣動夾具兩種，根據(jù)控制 方式的不同，氣動夾具又可分為氣控、電控兩種形式。一 般情況下，焊裝夾具由定位元件、夾緊元件及支撐機構(gòu)等 部分組成。1.2傳輸裝置傳輸裝置在車身生產(chǎn)線中負(fù)責(zé)各組合部件的對接，是 實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的必不可少的設(shè)備。傳輸裝置的種類很 多，根據(jù)車間情況可以采取不同的方式。大致可以分為： 空中運輸式如連續(xù)式懸掛

4、鏈、用于間歇生產(chǎn)的自行葫蘆懸歐陽主創(chuàng)編2021.02.17掛線等；地而運輸式如地而鏈、板式鏈等；機器手等。由 于傳輸裝置在生產(chǎn)中的重要作用,它的工作效率直接影響著整個生產(chǎn)線。因此，傳輸裝置自動化程度將直接代表著 整個焊裝線的自動化程度。1.3焊接設(shè)備焊接設(shè)備主要負(fù)責(zé)對整個車身覆蓋件進行分塊連接的 作用。目前，汽車生產(chǎn)過程中所使用的焊接設(shè)備主要包括 點焊焊槍，凸焊設(shè)備，縫焊設(shè)備等。就整個汽車車身焊裝 線而言，它大體包括車身側(cè)圍總成線、車身門蓋總成線、 底板總成線、車身焊裝主線等。其中每部分又有相應(yīng)的主 線、子線、左右對稱線和獨立島。根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍、自動化 程度及生產(chǎn)方式等的不同，每條線又分為若干個

5、工位；各 工位間通過傳輸裝置連為一體，每工位負(fù)責(zé)完成一部分工 作。后國焊接總成左、右側(cè)圍總成前國焊接總成地板焊接總成 S<其它零部件左右縱梁焊接地板橫梁焊接苴它零部件頂棚組件錢鏈及門組件圖I焊裝主工藝流程2汽車車身焊裝生產(chǎn)線的發(fā)展從汽車工業(yè)的發(fā)展歷史來看，車身焊裝線經(jīng)歷了從20 世紀(jì)50*60年代的手工焊接線到20世紀(jì)70年代的自動化 剛性焊裝線，再到20世紀(jì)80年代以后的機器人柔性焊裝 線的發(fā)展過程。在汽車發(fā)展的初級階段，主要應(yīng)用直通式生產(chǎn)線。到 了上世紀(jì)六七十年代，曾較多的使用隨行夾具生產(chǎn)線，但 由于隨行夾具體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運動慣性大、難以實現(xiàn) 多品種生產(chǎn)及機器人配套使用等缺點，因

6、而到了七十年代 中后期，各主要汽車廠家又改進了貫通式生產(chǎn)線。目前， 世界汽車發(fā)展的趨勢是由大批量生產(chǎn)向多品種、小批量生 產(chǎn)轉(zhuǎn)化，為了滿足汽車消費者廣泛而多樣化的需要，適應(yīng) 汽車市場的激烈競爭，世界各大汽車生產(chǎn)廠家不斷縮短車 型變換周期，加快車種的更新，因此現(xiàn)代汽車焊裝線在功 能上逐步趨于柔性化。柔性生產(chǎn)線從狹義上講，指多種車 型混線生產(chǎn)，各種車型能夠依據(jù)市場需求的變化而在總產(chǎn) 量不變的前提下，任意調(diào)整整個車型的比例。3國內(nèi)汽車車身焊裝生產(chǎn)線現(xiàn)狀3.1主料選用目前，國內(nèi)汽車生產(chǎn)所采用的焊接鋼板有雙面鍍鋅鋼 板、普通冷軋鋼板以及其他特種鋼板等。鋼板厚度從0.5mm至l2(mn不等。在現(xiàn)代汽車設(shè)計當(dāng)

7、中，車身鋼板正 在向薄的方向發(fā)展。由于技術(shù)的進步，在采用薄鋼板后， 車身剛度以及在碰撞時的保護能力并沒有下降。另外，在 車身的不同地方，根據(jù)作用的不同使用厚度和強度不同的 鋼板。例如前后翼子板、車頂蓋、車頭蓋等一些不需要受 力很大的部位通常使用薄鋼板，而一些承受力較大的部位 則使用較厚的特制鋼板。1.2主要生產(chǎn)工藝國內(nèi)焊接車間主要生產(chǎn)工藝有：電阻點焊、CO2氣體 保護焊、螺柱焊、釬焊、miG焊、激光焊、涂膠、沖釧、 裝配、修磨等。I. 2.1電阻焊電阻焊一般是使工件處在一定電極壓力作用下并利用 電流通過工件時所產(chǎn)生的電阻熱將兩工件之間的接觸表面 熔化而實現(xiàn)連接的焊接方法。電阻焊是國內(nèi)車身焊接所

8、采 用的主要的焊接方式。在車身焊接生產(chǎn)中大量采用了電阻 點焊，焊點數(shù)多達(dá)數(shù)千個。J.2.2熔化極氣體保護電弧焊這種焊接方法是利用連續(xù)送進的焊絲與工件之間燃燒的 電弧作熱源，由焊炬噴嘴噴出的氣體保護電弧來進行焊接 的。熔化極氣體保護電弧焊通常用的保護氣體有：氮氣、 氨氣、CO2氣或這些氣體的混合氣。這種方法的主要優(yōu)點是可以方便地進行各種位置的焊接，同時也具有焊接速度 較快、熔敷率高等優(yōu)點。激光焊激光焊是指利用大功率相干單色光子流聚焦而成的激 光束為熱源進行的焊接，是汽車工業(yè)上應(yīng)用的新技術(shù)。激 光焊接又分為激光熔焊及激光釬焊。 激光熔焊是采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束使其集中 在聚焦裝置中，產(chǎn)生具有

9、巨大能量的光束，當(dāng)焦點接近工 件，工件表面會產(chǎn)生極高溫度，在幾毫秒內(nèi)熔化，達(dá)到熔 化結(jié)合的物理變化。激光熔焊的特點是被焊接工件變形 小，幾乎沒有連接間隙，焊接深度/寬度比高，例如焊縫寬 Imm,深可達(dá)5mm,因此焊接極為牢固，表面焊縫寬度很 小，連接間隙實際為零，焊接質(zhì)量比傳統(tǒng)方法高。采用激 光熔焊技術(shù)，既提高了工件表面的美觀，又降低了板材使 用量，由于零件焊接部位幾乎沒有變形，不需要焊后熱處 理，還提高了車身的剛度。激光釬焊是指激光束照射在釬料上，通過釬料的液相 對母材的固相表面潤濕和鋪展實現(xiàn)連接的方法，釬焊過程 中焊絲熔化而工件不熔化。因此在釬料上和工件上須保持 適當(dāng)?shù)募す饽芰糠峙?，它將?/p>

10、接影響釬焊過程中母材金屬 和釬料熔融金屬的溫度。涂膠工藝多用于車頂天窗、地板、側(cè)圍、四門兩蓋及 總拼調(diào)整工位。包括點焊膠、減振膠、折邊膠、密封膠、 強度膠及支持膠。大大提高車身強度同時增加了車身的柔 性有助于增加密封性及降低噪音。4國內(nèi)汽車車身焊裝生產(chǎn)線存在的問題焊裝作為汽車生產(chǎn)的四大工藝之一，其技術(shù)、自動化 水平對汽車生產(chǎn)的作用至關(guān)重要。然而，目前我國國內(nèi)焊 裝線的水平參差不齊，直接或間接影響著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展。問題突岀表現(xiàn)在兩點：4.1缺少公用的技術(shù)水平我國汽車工業(yè)自主開發(fā)能力較弱，落后于發(fā)達(dá)國家 二、三十年，在產(chǎn)品公用技術(shù)平臺方面研究的比較少。目 前大多數(shù)汽車產(chǎn)品是從國外引進的或者是請國

11、外設(shè)計的。 我國汽車制造廠數(shù)量多分布分散，缺少產(chǎn)品更新?lián)Q代規(guī) 劃，存在著盲目看市場的情況。市場大趨勢客觀上要求汽車制造廠建立產(chǎn)品間的共用 技術(shù)平臺，不斷以最少的投入推出新的車身，滿足市場需 要。如德國大眾汽車集團，實現(xiàn)了不同車型共用一個車身 下部，其沖壓件的數(shù)量和焊接工作量占整車的比例相當(dāng) 高，通過改變車身前、后部和側(cè)面形狀實現(xiàn)更新?lián)Q代。同 一技術(shù)平臺的系列產(chǎn)品，其車身下部和其他部位有許多通 用的焊接總成，在生產(chǎn)線的設(shè)計和制造方面能都達(dá)到混 線，這樣不僅可以降低不同品種的汽車在建立焊裝生產(chǎn)線 上的投入，同時還可以降低沖壓模具的投入，從而降低生 產(chǎn)成本。4.2盲目追求自動化在汽車制造業(yè)發(fā)達(dá)的國家

12、，其勞動力較少，價格高 昂。通過實現(xiàn)自動化可以降低生產(chǎn)成本，提高勞動效率。 而在我國人口眾多，勞動力成本低且工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，自主 生產(chǎn)的元氣件達(dá)不到自動化的要求，這是我們的國情，與 發(fā)達(dá)國家有著本質(zhì)的區(qū)別?？墒且恍┢噺S的高層領(lǐng)導(dǎo)， 到國外一些大汽車集團參觀回來，多數(shù)要求焊裝生產(chǎn)線要 提高水平，增加自動化程度和機器人數(shù)量，盲目向發(fā)達(dá)國 家汽車業(yè)學(xué)習(xí)。由于國內(nèi)技術(shù)達(dá)不到自動化的水平，這種 盲目追求自動化的結(jié)果是花大量的外匯引進生產(chǎn)線，同時 對生產(chǎn)線的維護和保養(yǎng)提出更高的要求，增加了維修難 度。5焊裝誤差產(chǎn)生的原因及控制汽車車身焊裝誤差產(chǎn)生的原因很多，主要涉及到產(chǎn)品 設(shè)計、焊接夾具、零件、焊接變形和

13、操作過程變形五個方 面。對產(chǎn)生焊裝誤差的各個方面因素來進行合理、綜合地 控制，即可有效地減小焊裝誤差。5.1產(chǎn)品設(shè)計涉及質(zhì)量決定了產(chǎn)品的固有質(zhì)量，保證產(chǎn)品質(zhì)量必須 從產(chǎn)品設(shè)計開始。從工藝角度來講，產(chǎn)品的工藝性藥好， 包括沖壓工藝性、焊裝工藝性、裝配工藝性及外觀或形工 藝性等。它們是相互聯(lián)系又相互制約的，要綜合起來考 慮。評價一個產(chǎn)品的工藝性時，首選藥分析該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是 否有足夠可進行分解裝配焊接的工藝分離面；其次，在沖 壓工藝允許的情況下，應(yīng)盡可能減小零件的分塊，盡量采 用整體結(jié)構(gòu)，特別是對不易保證結(jié)構(gòu)或尺寸要求較高的焊 接結(jié)構(gòu)要盡量采用整體壓件。如整體門檻、整體后風(fēng)窗框 可采用整體沖壓工藝，以

14、減小裝配誤差的焊接變形。此 外，沖壓件的結(jié)構(gòu)和形面設(shè)計、裝配孔、工藝孔的安排布 置及焊接接頭的設(shè)計也要合理，這樣可以很好地進行定位 和焊裝，從而減小焊裝誤差。5.2焊接夾具產(chǎn)品設(shè)計完成后，焊接夾具是保證車身焊裝精度的最 重要因素，焊接夾具的租用時保證所要焊接零件之間的相 對位置和焊接件的尺寸精度，減小焊裝過程中的變形，提 高焊裝效率。焊接夾具主要由定位裝置、夾緊裝置以及夾 具底構(gòu)成，裝夾焊接和去除構(gòu)成整個焊裝的過程。在焊接 夾具設(shè)計、制造、調(diào)整、使用和維護等各個環(huán)節(jié)都存在產(chǎn) 生焊裝誤差的因素。5.3零件零件尺寸不合格也是造成焊裝誤差的一個原因，所謂 零件尺寸不合格是指零件尺寸不符合產(chǎn)品圖紙要求

15、，即通 常說的零件尺寸超差。有些情況下零件的某些尺寸誤差對焊裝所造成的影響也 可以通過調(diào)整夾具來消除。但在很多情況下，零件尺寸不 合格，特別是主要尺寸不合格都會產(chǎn)生焊裝誤差，主要表 現(xiàn)為零件無法再夾具上裝夾，或其它零件之間不貼合、或 過渡不協(xié)調(diào)，從而造成無法焊裝。有些雖然不影響在夾具 上焊裝，但由于零件之間不協(xié)調(diào)，即使在夾具較大的壓緊 力作用下強行貼合壓制點焊在一起了，但由于產(chǎn)生了強制 變形，從而產(chǎn)生焊裝誤差。故零件的尺寸是應(yīng)該保證的， 特別是一些主要的裝配孔、裝配面和孔尺寸是必須控制 的。零件的尺寸誤差主要取決于沖壓模具的設(shè)計和制作水 平。5.4焊接變形焊接變形引起的焊裝誤差一般比較難于定量

16、計算。焊 接變形量的確定應(yīng)通過理論分析與實際測量相結(jié)合。理論 分析師對各部位的變形情況進行大致的定性分析，具體數(shù) 值大小還要進行實際測量或試驗測量。焊接變形的測量所 需要的檢測手段比較復(fù)雜，而且對不同部位、不同的焊接 方法、焊接規(guī)范和不同的操作順序等都要具體分析。通過 對夾具的調(diào)整在夾具上進行反變形，也可以抵消一部分焊 接變形的影響，但有時也不可能完全依靠夾具來解決。汽 車焊裝時應(yīng)選擇合理的焊接方法和焊接工藝，控制穩(wěn)定的 焊接規(guī)范，以減少焊接變形。5.5防止焊接變形措施焊接過程中發(fā)岀大量熱量是焊接變形產(chǎn)生的重要原 因。另外，施工過程中各部件相互錯位是變形的次要因 素。對這兩個因素進行分析可以采

17、取以下可行措施進行預(yù) 防：剛性固定方法之一：采用絲杠緊固車架大梁。車架大 梁在胎具內(nèi)的定位除了定位塊之外，還要由拉絲杠制作的 夾具將型鋼壓住，使之靠近定位塊的一側(cè)，目的是利于脫 模起胎及將組焊前的車架大梁強制校正。剛性固定法之二：采用快速推拉夾具將車架前、后段 槽鋼靠近和脫離定位。由于車架中斷總成與前、后段形成 一定高度的空間體，在左右方向上要有一定的寬度空隙， 既利于起胎時不碰撞地位塊，又要夾緊時方便迅速，快速 推拉夾具就能解決這一難題。反變形法之一：采用5mm的工藝墊片，在施焊前墊在 車架大梁中間部位，再用絲杠夾具強制將大梁向下壓。根 據(jù)物料熱膨脹冷收縮原理，結(jié)合封閉結(jié)構(gòu)件同一部位加熱 時

18、產(chǎn)生的伸長量小于該部位收縮量的實際情況，為防止在 焊接行李艙骨架后，車架大梁向上彎，在施工前，有意將 大梁中間上抬5mm,以消除焊接變形。反變形法之二：在焊完車架的焊縫后，將車架從胎具 內(nèi)吊出，正放在支撐胎架上，開始焊接前、后連接板。這 時產(chǎn)生的焊接熱量，使車架中間部分變軟，加上本身重力 的因素，使底盤車架中部下彎，也起到了焊接反變形的目 的。6結(jié)論從汽車焊裝的發(fā)展來看，車身焊裝生產(chǎn)線是汽車產(chǎn)業(yè) 前進過程中的必然產(chǎn)物。它滿足了批量化生產(chǎn)的要求，符 合汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。20世紀(jì)以來，汽車焊裝技術(shù)發(fā)展 迅速一大批新型工藝涌現(xiàn)出來，推動著汽車產(chǎn)業(yè)的進步與 發(fā)展。然而目前我國汽車產(chǎn)業(yè)存在著兩個突出的問題。對于汽車車身焊裝本身而言，焊裝誤差普遍存在著焊 裝中的每一個環(huán)節(jié)。整個車身焊裝是一個既有動態(tài)也有靜 態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng)，要保證良好的焊裝質(zhì)量必須注重從產(chǎn)品設(shè) 計到產(chǎn)出成品的所有環(huán)節(jié)和過程。通過采取先進的技術(shù)、 規(guī)范的管理、嚴(yán)格的檢測技術(shù)有效的控制汽車焊裝誤差， 才能提高產(chǎn)品質(zhì)量。致謝：在本次論文設(shè)計過程中，易波老師對該論文從選 題，構(gòu)思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo)使我 得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計。在學(xué)習(xí)中老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài) 度、豐富淵博的知識、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作 態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，導(dǎo)師 們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)