汽车车身焊接工艺分析及工装设计

汽车车身焊接工艺分析及工装设计

闫旭 王建东

长城汽车股份有限公司徐水分公司 河北保定 072550

摘要：汽车车身的焊装技术是决定汽车质量的重要工艺，随着我国的汽车行业的不断的发展，汽车产业的竞争压力过大，人们对于汽车自身的质量也有了更高的要求，为了满足人们对于汽车质量的要求，就必须改革当前的车身焊装工艺，从而提升汽车车身的焊装质量，汽车的车身焊装工艺的设计对于汽车的车身质量和整个焊接工艺都有促进作用，其次做好焊装工艺的设计能够降低生产成本，提升焊装速度，本文就汽车车身的焊装工艺和设计内容进行简要的分析说明，进而提升汽车产业的健康发展。

关键词：汽车车身，焊装工艺，工艺设计，工装设计

一、设计车身焊接工艺

1.1焊接工艺设计原则

在正常情况下，车体主要通过点焊焊接，并且对电阻点焊的接头优选固定电焊机。如果是较长的车身，则需要选择固定电焊机来焊接它的大平焊板、小零件和螺母等零件。此外，如果它是一个小件，它可以定位焊接在夹具上，固定时只需要用手动夹具或用夹子夹紧，对它焊接时可以通过定点焊机进行，以防止在夹具上过度焊接定位，导致整个空间的密度过大，这增加了工作强度并降低了生产率。

1.2焊接过程的设计内容

在汽车车身焊接过程中，组装和焊接零件以形成部件或组件，并且各种部件和组件被组合在一起。在车身的焊接部件中，存在多个部件，并且可能存在数百个部件，并且焊接过程复杂。在焊接之前，有必要制定详细的焊接工艺计划，以确保焊接结构的质量，并提高焊接工作的效率。还需要为每个组成部件焊接准备流程图，以制定特定的焊接过程并根据所需的时间确定焊接所需的设备和工艺过程，便指定工艺过程设备的数量，自动化程度和输送线的长度，同时，编制物流计划和相应的项目手册。

1.3技术灵活的生产线

智能和自动化生产技术属于灵活生产线技术，其系统与微电子，计算机，控制技术和信息技术相结合，允许在汽车生产过程中通过系统管理和规划生产以达到自动化生产，有效的提高了生产效率。该系统由多台机器或一台机器组成，在发生故障的情况下，相关物料的运输系统可以自动避开故障机器并确保物料的正常运输。最近，许多汽车制造商已开始应用这种灵活的生产技术，从装载零件到切削材料，所有这些都由物流系统控制，并将提高物流运输的效率，并在机床控制面板上设置排空，单机以及联机这三种生产状态。在系统操作期间，当加工或运输零件时，可以显示各种操作状态。例如，机器是联机状态还是单机工作，有无零件等，然后根据系统状态设置程序指令，这不仅降低工人的劳动强度，还有效的提高生产率。

二、汽车车身焊装的工装设计

　　2.1车身焊装的工装

　　汽车车身焊装的工装，就是焊装夹具，焊装夹具指定位块、导向支架、支座以及夹紧件等附件构成的工作平台，主要用来定位、夹紧结构零件的机械装置，它是整个车身焊接生产过程中最重要的基础工艺装备。近年来，随着汽车行业的发展，汽车的型号和种类越来越丰富，所以汽车装配零件焊接所使用的夹具要求也各不相同。为了让生产夹具符合汽车型号，大部分汽车生产厂家根据汽车的类型自行设计和制作焊接夹具。所以，整个汽车市场还没有将焊装夹具标准化，它隶属于非标准设计和制造的生产工艺，但是近年来，随着汽车行业的发展，汽车焊装夹具也在逐渐向标准化方向发展。夹具结构的机械传动设计要结合产品的特点，在设计时，保持结构简单、操作方便的定位加紧结构。其次，工装设计还包括焊装过程中所使用的胎具、检具、包边模、翻转架等。

2.2车身焊装工装设计的侧重点

　　车身焊装工装侧重点主要在以下几个方面：第一，前后风窗口、门、顶盖总成件的洞口 尺寸。第二，发动机、悬架以及车前、后灯等装配件的位置和尺寸。第三，座椅、操纵系统以及仪表台等内饰件的装配尺寸。第四，对手件搭接接头处的相对位置、形状、贴合度必须保持一致性。第五，车身的主要轮廓尺寸符合生产要求。

　2.3车身焊装工装的特殊性

汽车焊装构件大部分都是薄板冲压件构成的，构件的大小、刚性、强度、稳定性等性能与材质的冲压工艺有很大关系。汽车是外形复杂的结构件，汽车零件有很多形状不规则的曲面件。一般用三维坐标确定其尺寸关系。所以，焊装夹具设计的时候，优先选择那些型面规则的零件，少用那些形状不规则的曲面，并用钣金仿型定位，在保证定位可靠的前提下，减少零件与定位工装的接触面面积。由于大部分的焊装零件都是在薄板冲压下完成的，而薄板在冲压过程中很容易出现变形弯曲等现象，所以需要对其进行校正。目前，大部分焊装夹具结构比较复杂，夹具定位元件有“定位—夹紧”的功能，能够让变形的零件尺寸校正到原来的尺寸。此外，对于冲压件成批量的尺寸其尺寸不稳定，其应用的定位、夹紧机构，应有二维或者三维方向上的调节。

三、 车身焊接技术发展现状

3.1 电阻焊技术

电阻焊技术是指被焊接零部件在两个电极之间，以电流熔炼零部件实现车身融合的技术。此类车身零部件在焊接中的电阻值相对较大，当电流经过此零部件的时候都会造成焊接部位临近区域产生电阻热。从而融化两个零部件，将其牢固地结合在一起。当前，电阻焊主要包含了点焊、凸焊、缝焊和对焊四种类型。在汽车车身焊接领域中通常运用最多的是点焊和凸焊技术。

3.2 电弧焊技术

电弧焊技术相对于电阻焊技术的运用相对较少，主要因为运用电弧焊技术实现焊接的时候往往会导致零部件出现变形的情况，一旦造成车身焊接零部件变形是很难把控车身的尺寸，做到精准控制的目的，难以达到预期的车身焊接技术要求。因此，电弧焊技术的使用一般是在电阻焊使用存在困难的时候才会加以选择。为了保护车身造型，在电弧焊使用的时候应用比较多的是融化极气体保护焊。融化极气体保护焊氛围 CO 2 气体保护焊、MAG 焊和 MIG 焊三种类型。其工作原理是将融化的焊丝与被焊接的零部件和工件之间作为电弧的热源，利用焊丝与焊接部件的融化形成熔池和焊缝，冷却凝固后形成有效地焊接连接工作。但是在焊接的时候，必须加入保护气体实现工件有效保护，根据车身焊接不同的要求采取不同气体的零部件焊接保护工作。

3.3 激光焊技术

此种汽车车身焊接技术是当前使用相对较多的一种技术，此种焊接技术属于一种新兴的技术，出现时间不长，但是与电阻焊技术和电弧焊技术相比具有明显的优势。济钢韩技术的运用能量和密度都给常高，能够极大的减少焊接零部件变形进的情形下对车身有效焊接，焊接进程中所产生的热量对于周边的区域影响都较小，重要的是激光焊接技术的速度相对以上两种技术的焊接速度更快，容易实现焊接自动化控制的目的。在使用激光焊技术完成车身零部件焊接工作以后，往往都是不需要再次进行后续的加工和处理，能够实现一次性完工的目的。此种技术具备诸多优势，在车身焊接技术中运用相对广泛。

结束语

汽车车身的焊装工艺整体而言有着其自身的独特性，这就要求我们在进行设计的过程中，严格按照要求和实际情况进行设计，进而保证所设计的方案能够顺利的应用，其次我国的汽车车身焊装工艺必须向流程化转变，从而降低焊装过程中所需要的设备的时间，提升汽车的生产效率，降低生产成本，同时也能使得更多的夹具可以重复利用，进而提升夹具的设计质量，提升汽车产业的综合竞争力。

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