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1、浅析汽车车身的焊接工艺设计在 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，均需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”，涉及的专业知识较多，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 观上决 定车间的工艺水平、物流、投资和预留发展，具体决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、机械化输送方式及控制模式等。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，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
2、 产品资料a. 产品的数学模型（简称数模）。在汽车制造行业中，一般情况下用UG,Catia,ProE 等三维软件均能打开数模（如图1），并在其中获取数据或进行深人的工作。在工艺设 计 过程中，将所有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）。工艺设计时，业主必须提供上述a、b、c中至少1项，d项
3、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。如果仅提供b项， 那么需要增加大量的车身拆解、分析工作。白车身骨挺总咸50101006100100/200顶蛊蝕诫5701010口卒身分总成5000050顶誥57010115701013左/右岳側门总成6ZOOIW/2CO背门較殛釉矽右后尼灯時限忖更架组件6110100/200 车身总成左?右吕尾灯外取位立架组件衣馆启足灯外隈位支架50000106120100/2006120101/105枝功机草总感凸焊第毎Q37106岌动矶甲左/杆諛捲总感前照灯国定桢总鷹S4022507rrS40I02J左妬前烝汀丄支舉1Q3
4、41068401022/023前黑灯固定板总旷左7右祈朋灯下京架恿就一S401020S431Q70/0S0背门左/右灯支架630SI28/L29-背630Hir昭012鞋|后背门外底总应背訂左ZS灯転111强罠KCHB17I33盘门左彷密坯上更姜630CJ70/13054014 U牵引挂钩5010072背门左丿右撇肝血壅50192/2 尼背门思感方背广内虫总感6301L2U630! Iff)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 x 100%=自动化 率）
5、；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，电气控制水 平等）；e. 各种材料、外购件的选用原则（如型材、控制元件、气动元件、电机、减速器）f. 各种公用动力介质的供应方式、能力、品质等参数，建厂所在地的环境状况如温 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、屋架承载能力、电力和动力介质的余富程度等。2、工艺分析2.1 工艺线路分析根据业主提供的产品资料进行产品工艺线路分析（如业主仅提供样车及样件则需经 过样车分析一样车拆解一样车测量一样车再装配过程），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
6、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顺序往往有较大区别，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顺序就比较特殊，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 的整个过程必须建立在一定的基准上 才能保证整车的几何形状和尺寸，同时这 些基准也是夹具设计、制造、调整、检测和维修的基准。确定基准时应注意以下 几个方面：a. 基准的
7、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. 基准应保证零件的准确定位；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；准确的部件基准位置用以保证装配的几何形状的准确性，因此 基准位置对装配工作非常重要，在研究焊接过程之前需要仔细分析部件的基准， 必须与用户一起完成几何形状的分析，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。为了使这些基准能一直保持准确，在夹具制造与安装调试过程中必须严格控 制以下几方面。a.在制造焊装夹具时进行调整（检测）；b
8、.在生产时，对装配好 的部件的最后几何尺寸进行校核；C.在维修装焊夹具时进行检测。2.1.4 确定装配顺序车身的每个冲压件、分总成和总成都是按照严格的顺序进行组装、焊接从而 完成整个车身焊接的，每个零件的装配顺序必须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、位置、幅度、重要程度）是产品设计时 决定的，但目前部分业主仅提供产品数模而没有产品图纸。这时，焊点的主要参 数需要工艺设计人员确定。2.1.5.1 定形焊点的确定相对复杂的工件之间的焊 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、设备数量布置空间需要和夹具有效空间占用等原
9、因， 不可能完成全部焊接工作，但必须完 成部分焊点，这些焊点应能保证工件离开 夹具时的形状尺寸，这部分焊点称为定形焊点，一般情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许多焊点，在编制工艺时必须对焊点进行分组，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，根据工件的形状及尺寸确定焊钳的形式（X形,C形）及喉深、开档、行程、 电极形状，焊钳的吊挂形式（横吊、纵吊、转环）根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
10、成之后，根 据选定的焊钳制造商提供的型 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，需要重新设 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，就可以开始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 质量甚至成败起决定性作用。2.2.1 生产节拍一般生产节拍可按式（ 1）计算：T =全年工作日x每日班次x每班工时xK x节1K/年纲领（1）式中，K为工时利用率，一般取0.9； K为设备利用率，一2 1 2般取 0.8-0.9。2.2.
11、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，工位生产周期必须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）开始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 与操作工人的熟练程度有很大关系，一般准确的工位生产周期需由实测确定，工 艺设计旧寸应使所有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决定。a. 按工件外形尺寸决定工作密度。外形尺寸小于1000 mmxl 500 mm工作密度取1;外形尺
12、寸小于2 000 mmxl 500 mm,工作密度取1-2；外形尺寸小于3 000 mmx 1500 mm,工作密度取2-3； 外形尺寸小于6 000 mmx 1 500 mm,工作密度取3-4.b. 按照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二焊接工作时间+辅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, 工序时间定额（工时）二焊接工作量三焊接速度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
13、难易程度等有一定的关系,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300 mm/min ; d.机械手C02自动焊400 mm/min; e.螺柱焊（手2工8个/min; f.凸焊螺母（手工）3个/min; g.铜钎焊100 mm/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,甚至施焊的顺 序；各种标准件如螺母、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
14、合件送往下工序的整个过程,按先后顺序既简单又全面的描述。c. 工序所采用的夹具、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：凭经验；采用人工模仿,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）。工岂崗圈工岸内窖輝掘谡备工艺装 备名林 嗣号埠篠理祖电询 /1A炸崔 时阿TMTaZM1电柚宜径 AnmtM H）耳也林mS#珂圍靈希常 逢吟W笔井吿面筋20虫烬氐焊6点-强怛工艺需朗X3O-25：OLI54CLJQ)Gfl-20：评虑遵质无製 & .越穿.Sitil :即 件无幵製現象”E 区按坐乔旳合度不 K T 1 5 nV总礼式讯誓 机1台DM605KA-035S-S.51-10鼻(M蝴电惟dS.S-7.0脾 CUH&380 V30柘毒卡眉找工艺此垠檢15(1-0.点 fSKWM 醴甘、吋建魄抚 IQOK帕劉捷他礦自段青
