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

肖鑫 

小鹏汽车华中（武汉）有限公司   湖北武汉  430000

摘要：焊接是汽车生产中重要的基础工序之一。焊接工艺的好坏直接影响到汽车的外观和整体美感。近年来，随着汽车工业的发展，对车身技术的需求越来越大。因此，制造商需要在车身焊接过程中不断提高设计水平和焊接水平，以满足现代人的需求。

关键词：汽车车身焊接；工艺分析；工装设计

生产一辆汽车需要很多工艺流程，其中比较关键且重要的一个步骤就是车身的焊接工作。新时期下汽车工业的发展前景十分良好，对于汽车焊接的要求也越来越高，因此相关汽车制造企业对其车身焊接工艺技术不断进行改进和提升，以满足消费者对于汽车日益增长的要求。对当前汽车车身焊接线设计以及汽车焊接工艺需要遵循的原则进行详细研究，并对汽车焊接技术的未来发展方向进行分析，以期我国汽车质量能够得到有效提高。

一、 汽车车身焊接的工艺设计

1. 工艺设计的实质。工艺设计，是产品生产的指导性文件，是为了整个车身焊接工艺的科学性、合理性，让生产效率达到最高。工艺设计必须在确保产品质量的前提下，让产品符合生产客观规律，让企业用较小的投资获取最大的经济效益。汽车车身焊接工艺，首先要了解材料和设备的特点，并在这个基础上进行设计。这就要求我们的设计者必须具备足够的理论知识和实践经验，掌握焊接工艺的规律，在这个基础上，才能设计出好的工艺流程。其次，设计者在设计过程中，尽量要用客观、全面的观点去看待问题，避免个人意识的主观性和片面性。还要及时与车身设计人员、生产人员以及内饰设计人员进行沟通，了解车身的特性，探讨汽车车身焊接设计的可行性方案，从而确保工艺设计的先进性、合理性。

2. 焊接工艺设计的内容。汽车车身焊接过程，其实就是将零件拼装焊接成组合件或者部件，然后，若干个零件组合件和部件组成一个总结构。汽车车身焊接构件少则几个，多则成百上千个零件，焊接的过程很复杂。在焊接之前，必须制定详细的焊接工艺文件，以保证焊接结构和较高的工作效率。然后，编制各个部件的装配—焊接工艺卡，制定相应的衔接工序，按照所需时间，确定焊接工艺以及所需设备，制定工艺设备的自动化程度、输送线的长短、设备数量，并在此基础上制定设备设计书以及物流运输方案。

3. 焊接工艺设计遵循的原则。汽车车身一般都是点焊焊接，电阻点焊接头优先选择固定电焊机，车身组件相对比较长且平坦的大件焊接小件、螺母板以及加强板等零件选择固定电焊机。此外一些小件，不便在夹具上定位焊接，只需要用大力钳或手持夹具夹紧固定就可用固定点焊机焊接，以免造成焊接夹具上定位太多，让整个操作空间看起来太密集，增加了作业强度，降低了劳动效率。由于汽车车身结构复杂，所以大部分都是会用“夹具+悬挂电焊机”。

4. 柔性生产线技术。柔性生产线技术是一种高度自动化、智能化的生产技术，它结合了计算机、信息技术、控制技术以及微电子学等众多学科，汽车生产过程中，系统对生产过程的规划、动作、生产、管理等环节实现自动化，极大地提高了生产效率，自动加工系统由1台或者多台机床组成，一旦发生故障，物料传输系统能够自动绕过故障机床，从而确保物料运转持续运转。国内的不少生产汽车厂家已经开始使用柔性生产技术。零件从上料到下料，各个工位传输，都是由物流系统统一控制，为了提高物流运输效率，在机床控制面板上设置了单机、联机和排空三种状态。系统在运行过程中，零件在传输或者加工过程中，会显示不同的工作状态，如机床是单机还是联机，是否有零件等，然后，根据系统状态，发布下一道程序的指令。降低工人劳动强度的同时，提高了生产效率。

二、车体的焊接设计

1.车身焊接工具设计关键点。在正常情况下，车身焊接工具的关键点主要有以下几点：①车身的相关尺寸大小，如顶盖、前后风门和车窗组件等；②车身相关配件的尺寸大小和位置，如发动机、后灯和悬架等；③车内饰装配的尺寸大小，如仪表板，座椅和控制系统的内部组件等；④对手的元件和搭接位置的配合、位置和形状必须高度一致；⑤汽车车身的轮廓和大小必须符合生产要求；⑥控制车身总成和车门总成的尺寸。

2.车身工具设计的原理。在设计车身工具的过程中，有必要注意以下原则。在汽车单个零件的情况下，应用二孔二型的夹紧定位的原理；如果是较大部件，则在加工过程中，弹性变形的可能性增加，因此根据图案一致性原则需要额外的夹具定位和定位销的固定。确保定位尺寸标准和车身组件标准与车身结构设计标准一致，以防止发生初始误差，并且不同工序和安装位置尺寸也应保持一致。首先，设计相对复杂和较大的零件，然后设计相关配件和小零件，并将这些零件放在夹具夹紧定位。焊接夹具的定位夹具具有开放功能，可以满足空间操作的要求，各部件的操作不会相互影响，提高了生产效率。每个夹紧机构和定位应具有三维和二维的可调功能，便于及时调整。

3.车身焊接工具。通常，车身焊接工具是焊接夹具，焊接夹具指的是夹紧元件，定位块，支撑件和引导支架等构成的平台，通常用于夹紧和定位零部件。当整个车身焊接过程中，结构元件的机械部件都需要焊接夹具来固定。目前，随着国内汽车工业的快速发展，各种类型和型号的汽车的生产，也出现了各种用于组装汽车装配件的夹具。因此，为了确保生产夹具适合汽车模型，许多汽车制造商需要根据汽车类型设计来制造焊接夹具。此外，由于汽车市场上焊接夹具没有统一的标准，这只是一种非标准的设计和生产技术。随着不断进步和改进的汽车行业，也在不断的改进和发展标准化的汽车焊接夹具。在设计夹具机械传动装置时，必须结合产品的特性，设计简单、易于操作的夹具定位和夹紧结构。同时，在设计工具时，还需要对常用的翻转架，轮胎工具和包边模的设计要加强重视。

4.车身焊接的专业工具。大多数汽车焊接部件都是由金属板冲压而成，该部件的稳定性，尺寸，强度和刚性与材料冲压工艺关系很大。基于相对复杂的汽车外形部件，并且有许多不规则的弯曲零部件，因此尺寸比需要三维坐标来确定。在焊接夹具的设计过程中，选择有限的轮廓规则的零件，通常不考虑一些不规则的轮廓。同时，定位时选用金属板型材来进行，在确保零件和定位工具的可靠定位的基础上，减少了其实际的接触面积。由于许多冲压件需要冲压薄板来制造，在薄板冲压过程中，有弯曲变形的可能性，因此相关人员需要及时纠正。在这个阶段，有许多较复杂的焊接夹具结构，具有定位夹紧功能的定位夹具的部件，可以恢复变形部件的尺寸。另外，如果批量冲压件的尺寸不稳定，则需要使用定位夹紧机构并进行三维或二维调节。

5.车身焊接工装的特殊性。汽车焊接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，焊接夹具设计的时候，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。 目前，大部分焊接夹具结构比较复杂，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。

总之，汽车车身是一辆汽车的主体部分，倘若车身出现问题、汽车在使用的过程中将会存在很大的安全隐患，因此一定要重视汽车车身焊接工艺和工装的设计，进而保障汽车的安全性和稳定性。另外，汽车车身焊接工艺与一些普通工艺不同，因此在对焊接工艺进行规划设计时，一定要从原则出发，保障其工艺流程的合理性和安全性，同时还要确保汽车车身的焊接的标准化和规范化。

参考文献：

[1]刘亮.当前汽车车身焊接的工艺设计及工装设计探析.2021.

[2]张志元.汽车车身焊接的工艺设计与工装设计分析.2022.