汽车车身焊装的工艺设计与工装设计探究

摘 要：当今汽车作为主要交通工具的同时进一步发展为代步工具，其发展形势日益迅猛。汽车车身是由数百件冲压件组成，这些组件通过焊接、铆接或机械联接等方式的加工，最后成为完整车體。在汽车加工技术中，焊装是主要加工方法，其工艺质量的高低直接影响到汽车的外形以及整体美观。合理的焊装工装，可有效地提升汽车整体产品质量，进一步提高装焊工艺水平，同时，也可以大大降低生产者劳动强度，提升企业劳动生产率。所以，汽车生产企业提高汽车制造工艺水平，就必须重视汽车焊装工艺设计与工装设计水平，通过提高客户对汽车产品满意度，增加产品市场竞争力。

关键词：汽车车身焊装 工艺设计 工装设计

1导言

由于汽车车身的焊装工艺比较特殊，进行设计的时候，需要严格落实设计原则，不仅需要保证设计方案合理性以及科学性，还需要保证汽车焊装的工艺遵循标准化的流程，将焊装夹具的设计生产时间缩短，控制设计生产的成本。通常情况下，超过80%标准化夹具能够重复的制用，方便进行更换与改型，这样既可以将设计人员劳动的强度降低，又可以将设计的问题从根本上解决，提升夹具设计的质量。

2汽车车身的焊装工艺设计

2.1车身焊装的工艺设计。在汽车制造的四大工艺（冲压工艺、焊装工艺、涂装工艺、总装工艺）中，每一道工艺都汽车制造质量产生重要的影响。而其中焊装工艺对于汽车产品的外观美观与否有着直接关联，这也是用户接触汽车产品最直接的印象。因此，必须重视车身焊装工艺的合理性与科学性，在有限的资源背景下，提高焊接工作质量，提升焊接工作效率。这就需要工艺设计人员熟悉和了解不同车体车身特性，加强与车身设计人员、内饰设计人员、焊接生产人员的多方沟通，为车身焊装工艺设计科学的可行性方案，保证焊装工艺设计的科学性与先进性。

车身的焊装过程实际上是零件的组合或部件组装，然后几个组件或零件形成一个整体。在焊装工作之前，应有详细焊装工艺文件来指导焊装工艺开展，保证每一批次焊装工艺质量，提高焊装效率。焊装工艺设计的焊装工艺卡，是指导焊装工艺装配与焊接的工作依据，同时，针对不同零部件焊装衔接工作，就根据焊装工艺要求、生产设备自动化程度、输送距离等，确定焊接每一道工序的生产时间，从而确保焊接工序科学有序地开展。汽车车身焊装工艺设计的要点主要有：一是焊装工序卡制定：根据车身设计要求，对焊装工艺的每一道工序提出详细要求，并对整个工艺流程中每个部件的装配与焊接顺序提出要求。二是提出满足一中规定的工序内容所需的通用焊接设备清单，清单应包含设备规格、型号和台数等。三是为完成满足产品特殊要求的工序、工步，确定专用设备仪器清单及其规格型号，提出相应的技术条件。四是为了保证焊装工艺满足要求，需重视监督检查，通常情况下，应设立首末件检验，检查和验证焊装工作质量，保证下一工艺或生产工序顺利进行。五是基于上述工艺设计的内容，可绘制出装焊车间的初步平面布局规划。

3车身焊装的工装设计

3.1车身焊装的工装特殊性。很大一部分汽车焊装的构件均是通过薄板冲压件组成，这种构件的稳定性、大小、强度以及刚性和材质冲压工艺存在密切联系。基于汽车外形的构件比较复杂，汽车的零件存在诸多不规则形状曲面件，所以会采取三维坐标对尺寸关系进行确定。在设计焊装夹具过程中，会对型面规则零件进行有限选取，一些不规则形状曲面通常不考虑，同时经钣金仿型进行定位，在确保定位可靠的基础上，将零件和定位工装实际接触的面积缩小。因为不少焊装零件需要在薄板的冲压下进行制作，但在薄板冲压过程中，容易发生弯曲变形的情况，因此，需要相关人员及时矫正。现阶段，不少焊装夹具的结构都相对复杂，并且夹具定位的元件有着定位夹紧功能，可以使得已经变形的零件尺寸恢复至原来尺寸。另外，批量冲压件如果尺寸缺乏稳定性，需要采取定位夹紧的机构，同时进行三维或是二维方向调节。

3.2车身工装的设计所遵循原则。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。

2.3 车身焊装工装。通常情况下，汽车车身的焊装工装即为焊装的夹具，而焊装夹具是指夹紧件、定位块、支座以及导向支架等附件组成工作的平台，一般是用来夹紧与定位结构零件机械的装置，属于汽车车身焊装整个过程之中比较中的一个基础性工艺。就目前而言，伴随国内汽车行业飞速发展，各种汽车种类与型号不断涌现，使得汽车装配的零件焊装时所用夹具出现了差异。因此，为保证生产夹具都与汽车型号相符，很多汽车的生产厂家需要按照汽车类型对焊装夹具进行自行设计及其制作。此外，由于汽车市场上并没有标准、统一的焊装夹具，其只是非标准化的设计以及制造工艺技术。伴随汽车行业进步与完善，推动汽车焊装的夹具向着标准化的方向发展与进步。在设计夹具结构机械传动装置时，需要与产品自身特点相结合，确保所设计定位夹紧的结构操作方便以及结构简单，同时还需要重视工装设计中常用翻转架、胎具以及包边模等。

4汽车车身焊装技术发展趋势

4.1减少环境污染。为了可以更好地提升焊装自动化发展的综合效率，人们还需要注重今后焊装发展的环保性以及可持续发展性。焊装行业要得到长久的发展，可持续发展已经成为一个必然选择。因此，在今后的发展过程中，焊装方面需要大力度推广一些清洁化的生产工艺，尤其是针对噪声情况、高温情况、有害气体和弧光等给环境带来的不良影响，都需要在焊装生产中给予减少甚至消除。此外，自动化技术的发展还需要积极利用其他外部良好的条件，如积极总结发展经验，注重创新一方面使得焊装自动化的系统可以得到不断更新换代，另一方面逐渐培养本国焊装自动化技术产权，充分保障工业发展。

4.2走向智能化发展方向。从焊装过程分析，在今后的发展过程中需要逐渐在智能化的方面给予良好的控制，如在焊装控制系统方面，焊装自动化如果实现智能化，则可以很好地减少许多资源投入，同时也可以很好地保障汽车焊装工艺的质量。因此，在未来的发展方向上，科研专家需要开展多向性研究，如对线性和多种非线性系统控制等，尤其是焊装中出现模糊性控制以及神经网络控制等方面的研究，逐渐提升焊装质量以及效率。

5结束语

综上所述，鉴于汽车车身焊装工装的特殊性，在设计过程中，设计人员必须遵守相关原则，汽车生产企业也需要增加汽车焊接工艺环节投入，通过满足人们对汽车焊装工艺的需求，提高本企业汽车产品竞争力。

参考文献：

[1] 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.

[2] 李国林，姜春晓，张俊华.汽车车身焊装夹具的结构优化及设计规则提取的研究[J].焊接技术，2014，43（06）：42-46.

[3] 张志盛.车身焊装夹具设计方法的研究[J].山东工业技术，2015（12）：53+93.

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