当前汽车车身焊装的工艺设计及工装设计探析李雪莲

当前汽车车身焊装的工艺设计及工装设计探析李雪莲

李雪莲

安徽省合肥市江淮汽车集团股份有限公司技术中心安徽省合肥市230601

摘要：焊装是汽车生产中重要的基本过程之一。焊装工艺的质量对汽车的外形和整体美感有直接影响。近几来，随着汽车工业的发展，对车身技术的需求不断增加。因此，制造商有必要在焊装车身的过程中不断提高设计水平和焊装水平，以满足现代人的需求。根据作者在焊装技术领域多年的经验，在车身的设计和工装设计中应以以下原则为基础。

关键词：汽车车身；焊装；工艺设计；工装设计

1车体的焊接设计

1.1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。

1.2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。

1.3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。

1.4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。

2车身焊接技术发展现状

2.1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。

2.2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CO2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。

2.3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。

3车身焊装的工装设计

汽车车身焊接工作的顺利开展，离不开焊接所需要的工装设备。一般主要指导向支架和定位块、夹具以及支架等加工部件组成的焊装工作台。其主要作用是保证车身焊装时不同结构件机械部分的牢固固定与精确定位，与汽车焊装工艺质量关系密切，也是汽车生产的基础工艺设备之一。焊接工位排布、焊点位置分布和冲压件的形状尺寸是焊装夹具设计必须考虑的因素，焊装夹具设计应遵循的基本原则如下：一是夹具设计的首要原则应保证加工产品加工精度与形状和尺寸精度符合与设计图纸、技术要求相一致。特别是零部件在夹具定位必须准确，才能保证加工精度。同时应压紧可靠，在焊接时应尽可能防止焊接变形。二是定位基准一致性原则。依据机械加工基准一致原则，为避免焊装时出现原始误差，定位尺寸基准必须与车身设计基准、汽车车身装配的基准相互保持一致，焊装工序中定位尺寸也应该保持一致。三是对于单个工件，应采用二孔、二型面的“定位—夹紧”原则。对外形尺寸较大的工件，考虑到钣金件的弹性，为了使工件局部定位稳定，宜适当增加多孔与型面“定位一夹紧”。四是在对工件进行定位时，工装单元应稳定、动作迅速，方便操作人员夹紧工件和取出工件，尽可能简化焊装过程，保持操作流程科学性。五是复杂部件以及大尺寸部件应优先装件，随后装入其余零件。六是各定位单元需满足二维或三维可调原则。夹具调整可通过“垫片组”的中间过渡装配组合来实施。七是当焊缝位置处于上下平面均要施焊时，夹具结构应设计成可翻转的结构，以满足操作人员焊接作业的可行性。同时，设计翻转夹具时需设计止动机构，保证在某一工作状态下，夹具装置不能自由转动。八是夹具结构应有足够的刚度，且重量应尽可能轻。此外，在保证夹具强度和刚度的前提下，夹具应尽可能轻巧灵便。九是以降低夹具的制造成本为原则。夹具结构应在满足使用要求的前提下，尽可能简单，应易于制造和维修，易损件应便于更换，应尽量少用可拆卸的活动夹具元件，而尽量采用标准化夹具元件。

结语

汽车车身焊接自动化与智能化是汽车行业未来的发展趋势，为此企业应当加强对焊接机器人等新技术的研究，积极推广应用，全面提高汽车生产能力，保证质量，提高自身市场竞争力。

参考文献

[1]闫淑亮.当前汽车车身焊装的工艺设计及工装设计探析[J].中国设备工程，2019（01）：152-153.

[2]江志元.汽车车身焊装的工艺设计与工装设计[J].企业技术开发，2017，36（07）：50-51，54.