浅析汽车车身的焊接工艺设计.docx

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1、浅析汽车车身的焊接工艺设计浅析汽车车身的焊接工艺设计 本文关键词：浅析，车身，焊接工艺，汽车，设计浅析汽车车身的焊接工艺设计 本文简介：浅析汽车车身的焊接工艺设计长城汽车股份有限公司蒋俊飞简介：在汽车厂中，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品种车型的通用性差，每更新换代一种车型，均须要更新车间大量专用设备和生产工艺。焊接工艺设计可以称得上是焊接生产线的“灵魂”。在汽车厂中，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品浅析汽车车身的焊接工艺设计 本文内容：浅析汽车车身的焊接工艺设计长城汽车股份有限公司蒋俊飞简介：在汽车厂中，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品种车型的

2、通用性差，每更新换代一种车型，均须要更新车间大量专用设备和生产工艺。焊接工艺设计可以称得上是焊接生产线的“灵魂”。在汽车厂中，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品种车型的通用性差，每更新换代一种车型，均须要更新车间大量专用设备和生产工艺。焊接工艺设计可以称得上是焊接生产线的“灵魂”，涉及的专业学问较多，如机械化、电控、非标设备、建筑、结构、水道、暖通、动力、电气、计算机、环保和通讯等，从宏观上确定车间的工艺水平、物流、投资和预留发展，详细确定着生产线的工艺设备种类和数量、夹具形式、物流工位器具形式、机械化输送方式及限制模式等。因此，焊接工艺设计在焊接生产线的开发中占有举足轻重的地位

3、，是产生高性价比焊接生产线的关键。1、车身焊接工艺设计的前提条件1.1产品资料a.产品的数学模型（简称数模）。在汽车制造行业中，一般状况下用UG,Catia,ProE等三维软件均能打开数模（如图1），并在其中获得数据或进行深人的工作。在工艺设计过程中，将全部数模装配在一起就构成了一个整车数模，从数模中可以获得零部件的结构尺寸、位置关系。由数模还可以生成整车、分总成、冲压件的各种视图（包括轴测图），以及可以输出剖面图。b.全套产品图纸。c.样车、样件（包括整车车身总成、各大总成、分总成和冲压件）。d.产品零部件明细表（包括各部件的名称、编号，冲压件的名称、编号、数量，标准件的规格、数量）。工艺设

4、计时，业主必需供应上述a、b、c中至少1项，d项可以从前3项中分析出来，正常状态下d项（如图2）早在汽车设计结束时就已经确定了。假如仅供应b项，那么须要增加大量的车身拆解、分析工作。1.2工厂设计的参数工厂设计的参数包括以下几方面：a.生产纲领即年产量；b.年时基数即生产班次、生产线的利用率等；c.生产线的自动化程度（机器人自动焊钳焊点数全车身焊点数x101%=自动化率）；d.生产线的工艺水平要求（如主要设备选用原则、生产线的输送方式，电气限制水同等）；e.各种材料、外购件的选用原则（如型材、限制元件、气动元件、电机、减速器）；f.各种公用动力介质的供应方式、实力、品质等参数，建厂所在地的环境

5、状况如温度、湿度等；g.当生产线布置在原有厂房内时，应收集原有房的土建、公用有关资料，如厂房柱顶标高、屋架承载实力、电力和动力介质的余富程度等。2、工艺分析2.1工艺线路分析依据业主供应的产品资料进行产品工艺线路分析（如业主仅供应样车及样件则需经过样车分析样车拆解样车测量样车再装配过程），完成装焊工艺线路图或爆炸图设计。2.1.1产品分块同类型车身的分块基本相同（一般车身均由地板、侧围、前后围、门、顶盖等大总成组成），但各总成之间的连接方式及依次往往有较大区分，合理的分块才能保证车身的装配和焊接。例如，解放平头驾驶室的装配依次就比较特别，先形成侧后围焊接总成（左右侧围与后围形成焊接总成），而后

6、形成驾驶室总成。2.1.2确定基准整个车身的设计、制造、检验均建立在同一坐标系上，在车身设计时一般已经考虑到装配、焊接、总装配和搬运过程中所需的基准（孔、面），车身装焊的整个过程必需建立在肯定的基准上才能保证整车的几何形态和尺寸，同时这些基准也是夹具设计、制造、调整、检测和修理的基准。确定基准时应留意以下几个方面：a.基准的统一性，在焊接过程中基准是逐步传递的；b.基准应便于测量；c.基准应保证零件的精确定位；d.基准应考虑便于焊接操作。2.1.3确定车身装配的几何精度及检测的基准面几何基准是零件或部件的某个明显部位，用来确定该零部件在X,Y,Z坐标系统内的理论位置；精确的部件基准位置用以保证

7、装配的几何形态的精确性，因此基准位置对装配工作特别重要，在探讨焊接过程之前须要细致分析部件的基准，必需与用户一起完成几何形态的分析，由用户确定其基准位置、或由设计人员确定后再取得用户同意。为了使这些基准能始终保持精确，在夹具制造与安装调试过程中必需严格限制以下几方面。a.在制造焊装夹具时进行调整（检测）；b.在生产时，对装配好的部件的最终几何尺寸进行校核；C在修理装焊夹具时进行检测。2.1.4确定装配依次车身的每个冲压件、分总成和总成都是根据严格的依次进行组装、焊接从而完成整个车身焊接的，每个零件的装配依次必需保证能完成全部焊接工作且便于焊接。2.1.5焊点分析表明焊点的主要参数（焊点的数量、

8、位置、幅度、重要程度）是产品设计时确定的，但目前部分业主仅供应产品数模而没有产品图纸。这时，焊点的主要参数须要工艺设计人员确定。2.1.5.1定形焊点的确定相对困难的工件之间的焊接，往往需经过组装、补焊的过程完成。在组装工位，由于生产节拍限制、设备数量布置空间须要和夹具有效空间占用等缘由，不行能完成全部焊接工作，但必需完成部分焊点，这些焊点应能保证工件离开夹具时的形态尺寸，这部分焊点称为定形焊点，一般状况下定形焊点占总焊接点数的1/3左右。2.1.5.2焊点分组车身每个总成上都要完成很多焊点，在编制工艺时必需对焊点进行分组，即将1把焊钳在1个工作节拍内完成的焊点分为1个焊点组。2.1.5.3焊

9、钳初步选型焊点分组工作完成后即可进行焊钳选型，确定焊点组的数量即焊钳的最小数量，依据工件的形态及尺寸确定焊钳的形式（X形,C形）及喉深、开档、行程、电极形态，焊钳的吊挂形式（横吊、纵吊、转环）依据焊点位置和操作位置确定。焊钳型号的确定要在夹具总图设计完成之后，依据选定的焊钳制造商供应的型谱进行焊钳型号的选择，对于在型谱中找不到合适焊钳焊接的焊点，须要重新设计焊钳与之匹配。2.2编制工艺过程卡在具备前提条件下，经过工艺分析，就可以起先编制装焊工艺过程卡。工艺过程卡是装焊线设计、制造和调试整个过程的指导性文件，是装焊线全部工作的基础，装焊工艺过程卡的编制深度和质量对装焊线设计、制造。调试整个过程的

10、质量甚至成败起确定性作用。2.2.1生产节拍一般生产节拍可按式（1)计算：T节全年工作日x每日班次x每班工时xK1xK2/年纲领（1）式中，K1为工时利用率，一般取0.9；K2为设备利用率，一般取0.8-0.9。2.2.2工位设置及工位生产周期工位是构成生产线的基本单元，工位生产周期必需小于或等于生产线节拍。工位生产周期是从待焊接零部件上料（装件）起先到完成本工位全部作业并将工件取出的整个过程时间，同时应考虑工时利用率及设备利用率。工位生产周期与操作工人的娴熟程度有很大关系，一般精确的工位生产周期需由实测确定，工艺设计旧寸应使全部工位的工位生产周期尽可能相等并接近生产节拍。2.2.3工作密度工

11、作密度是指一个工位上设置的焊接设备数量及操作工人数量，主要由工件外形尺寸、焊接工艺方法和焊接工作量确定。a.按工件外形尺寸确定工作密度。外形尺寸小于1010mmxl500mm，工作密度取1；外形尺寸小于2000mmxl500mm，工作密度取1-2；外形尺寸小于3000mmx1500mm，工作密度取2-3；外形尺寸小于6000mmx1500mm，工作密度取3-4.b.根据焊接工作量和生产节拍确定工作密度。2.2.4工时定额估算工时定额焊接工作时间协助工作时间每一工位或工序的时间定额一般由装件、夹具动作夹紧、焊接、松开夹具和将工件送至下一工位的时间累计构成，也可用焊接时间放大而得出，即概算定额，工

12、序时间定额（工时）焊接工作量焊接速度xK。以下是几种焊接方法焊接速度的一般状况估算值，其焊接速度与焊点及焊缝的间距、分布、焊钳及焊枪的接近性、工人操作难易程度等有肯定的关系，故仅供工艺编制参考。a.手工焊钳点焊15点/min;b机械手焊钳点焊20点/min;c.C02半自动焊300mm/min;d.机械手C02自动焊400mm/min;e.螺柱焊（手工8个/min;f.凸焊螺母（手工）3个/min;g.铜钎焊101mm/min。2.2:5工艺卡的内容a.焊件（总成或合件）简图一般为轴测图（立体图），图中：应标出进入装配冲压零件的名称、图号及数量；同时要标出焊点的位置、数量，甚至施焊的依次；各种

13、标准件如螺母、螺柱、支架等位置、数量及焊接方法。b二工艺过程描述：从工件（零、合件）的装入、定位夹紧、焊接及焊后将合件送往下工序的整个过程，按先后依次既简洁又全面的描述。c.工序所采纳的夹具、设备、辅具及工具的名称、编号及数量作定性及定量分析。d.给出工序的时间定额，甚至分每一工步给出，而工时的确定有如下几种方法：凭阅历；采纳人工仿照，秒表测定；计算机仿真。2.2.6工艺卡的格式工艺卡格式见焊接工艺卡附表（如表1）。2.2.7工艺卡编制的工作量以迪尔皮卡为例估算：简图约101张，工艺卡约200张，须要3个有阅历的能够独立工作的技术人员花两个月的时间完成。3、工艺设计工艺设计是焊接生产线设计的基

14、础，其他专业（机械化、非标设备、土建、公用、电控）设计均以工艺设计文件为指导，工艺设计文件的深度必需满意相关专业的设计须要。工艺设计文件一般包括以下内容。3.1工艺设备安装图标明工艺设备安装位置、设备外形、编号，原材料、半成品、成品存放地及通道，工人操作位置，预留面积（假如有），起重设备质量、跨度、轨道线，机械化运输悬链、单轨等的范围轨迹，水、电、气供应点及局部通风位置的坐标等。3.2设备明细表3.3焊机、时控箱布置图表示焊机、时控箱及相关设备的型号、数量、安装位置、安装方式、接管尺寸等内容，供公用各专业设计支管线和焊机、时控箱安装时运用。简洁的装焊线可干脆在车间工艺设备安装图中表示。3.4焊

15、钳、平衡器布置图表示焊钳、平衡器的型号、数量、安装位置、吊挂方式，供焊钳安装运用。简洁的装焊线可干脆在车间工艺平面图中表示。3.5滑轨、滑车布置图表示滑轨型号、长度位置，滑车形式、尺寸、位置、数量，供机械化专业设计滑轨、滑车安装图运用。简洁的装焊线可干脆在车间工艺设备安装图中表示。3.6标准设备订货任务书3.7非标设备设计任务书说明对机械化运输方式的要求，与机械化相关的吊挂要求，设备长、宽、高及其技术要求，工艺参数，最大工件尺寸、面积和质量等。3.8夹具设计任务书夹具设计任务书是夹具设计的指导文件，也是夹具最终验收的依据，所以夹具任务书肯定要得到甲方的认可并签字。3.8.1编制的前提条件a.已

16、编好的工艺卡，认为的确可行并得到用户的认可。b.按合同与业主商定的技术条件，如手动或气动，外购件的来源等。3.8.2编制步骤a.依据工艺卡了解装配依次、焊接依次、焊钳类型、操作位置来确定工件的位置，以及工作台面的高度，同时确定台面是固定或是可旋转（水平或垂直），是否须要带举升取件的装置。b.确定进人装配的零部件定位及夹紧点，并表示出来，给出序号。c.确定定位销及支承夹紧器的形式，并将断面图画出。d.确定测量点及计算出其数据（理论数据）。3.9检具设计任务书3.10工位器具设计任务书工位器具设计任务书是工位器具设计的指导文件，也是工位器具最终验收的依据；工位器具任务书必需符合设计深度要求，必需经

17、业主签字确认后方可进行工位器具设计。说明放置工件的名称、编号、数量，工件放置形式、运输形式，必要时画出简图及注明尺寸。3.11公用管道司令图用以指导厂房管线设计的管线总体布置：规划图，避开管线之间或管线与建筑物构筑物之间干脆相碰或不满意规定的平安距离要求。3.12车间土建资料3.13车间公用资料4、工艺设计的主要留意事项a.汽车车身在装焊过程中，合理分块特别重要，而车身总成的分块大体相同，但往往对头接缝处有所改变，要仔细分析。分块确定夹具的套数、工艺流程，是工艺设计的第一步。b.工艺设计不能只顾眼前，应当远近结合、滚动发展，做到近期合理、远期可行。c.要充分考虑混线生产的可能性，在夹具设计任务

18、书和工艺设备选型上尽可能柔性化。d.生产方式尽可能精益，尽量削减在制品存放，大型外覆盖件的物流尽量短；敏捷布局车间内的各条生产线，使各生产线之间工件输送及与其他车间的连接尽量短捷、顺畅，提高生产效率。e.生产线的布置要考虑空中机械化运输设备和水、电、气管线布置流畅。f.小件生产尽量集中布置，提高设备利用率。根据工艺流程在线旁布置小件的模式，从节约成本的角度看是不行取的。g.焊钳的选型不简单做好，在焊接生产线调试过程中更换5%的焊钳是比较低的，故须要进行三维焊钳与夹具的焊接过程动态模拟，提高选型精确性。h.有条件的项目建议应用数字化工厂软件虚拟焊接车间，将以往设计中不宜发觉的问题经过计算机仿真，

19、较早地被发觉和解决，提高设计方案、图纸的精确性和节拍平衡。i:工艺设计不能脱离生产管理系统，计算机系统在那些工位取得生产信息，就要求在设备定货技术任务书明确功能及接口条件。5、结束语焊接工艺设计涉及的学问领域宽，受到制约同样比较多，比如产品系列、用户观念、工艺水平、质量精度要求、周边物流状况、投资限制、原有厂房及厂区等，因此要求工艺设计人员见多识广。生产线技术水平和自动化率不是越高越好，也不是生产线投资越低越好，在保证产品质量的前提下，高性价比的焊接生产线是工艺设计永恒的追求目标。随着我国汽车行业自主品牌的不断增加，焊接工艺设计也必实现由国外设计多而转变成国内设计多，将会有更多的自主品牌焊接生产线得到广泛应用第8页共8页第15页 共15页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页