當(dāng)前汽車車身焊裝的工藝設(shè)計及工裝設(shè)計探析

閆淑亮

（天津福臻工業(yè)裝備有限公司，天津 300350）

伴隨人們的生活水平提高，在城市里汽車的保有量不斷上升。作為汽車生產(chǎn)一個主要工藝的焊裝，會對汽車整體美觀與外形產(chǎn)生直接影響。所以需要汽車生產(chǎn)廠家高度重視，將汽車車身焊裝水平與焊裝工藝設(shè)計水平提高。

1 汽車車身的焊裝工藝設(shè)計

1.1 焊裝工藝的設(shè)計所遵循原則

通常情況下，汽車車身主要采取點焊方式進(jìn)行焊裝，優(yōu)先選取固定的電焊機(jī)作為電阻點焊的接頭，如果車身相對較長，且是采取平坦大件焊裝加強(qiáng)板、小件與螺母板等零件時，需要選取固定的電焊機(jī)。另外，如果是小件，可以在夾具上實施定位的焊裝，僅需要手持夾具或是采取大力鉗夾緊固定，即可經(jīng)固定點的電焊機(jī)進(jìn)行焊裝，防止焊裝夾具上出現(xiàn)過多定位，造成整個空間過度密集，加大作業(yè)的強(qiáng)度，將勞動效率降低。

1.2 焊裝工藝的設(shè)計內(nèi)容

在汽車車身的焊裝過程中，主要是把零件進(jìn)行拼裝與焊裝，形成部件或是組合件，再把不同部件與組合件構(gòu)成一個整體。在汽車車身的焊裝構(gòu)件之中，有幾個構(gòu)件，也有可能有上百個構(gòu)件，其焊裝過程比較復(fù)雜。進(jìn)行焊裝以前，需要制定詳細(xì)焊裝工藝的方案，確保焊裝結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提升焊裝工作的效率。還需要編制每個部件裝配焊裝的工藝卡，擬定具體焊裝的工藝，根據(jù)所需要的時間，對焊裝所需設(shè)備與工藝進(jìn)行確定，明確工藝設(shè)備數(shù)量、自動化的程度以及輸送線長短，同時制定物流的運(yùn)輸方案與相應(yīng)的設(shè)計書。

1.3 柔性的生產(chǎn)線技術(shù)

柔性的生產(chǎn)線技屬于智能化、自動化生產(chǎn)的技術(shù)，其與微電子學(xué)、計算機(jī)、控制的技術(shù)及信息技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)，在生產(chǎn)汽車的過程中，經(jīng)這種系統(tǒng)可以使得生產(chǎn)過程管理、規(guī)劃、生產(chǎn)以及動作等環(huán)節(jié)達(dá)到自動化生產(chǎn)，將生產(chǎn)效率大幅度提高。該系統(tǒng)組成部分包含多臺的機(jī)床或是一臺機(jī)床構(gòu)成，如果出現(xiàn)故障，相關(guān)物料傳輸?shù)南到y(tǒng)可以自動避開故障的機(jī)床，保證物料運(yùn)輸可以正常進(jìn)行。近來很多汽車的生產(chǎn)廠家都開始采取柔性生產(chǎn)的技術(shù)，從零件上料一直到下料，均是經(jīng)物流系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的控制，并且為將物流的運(yùn)輸效率提高，將排空、單機(jī)以及聯(lián)機(jī)三類狀態(tài)設(shè)置于機(jī)床控制的面板上。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，進(jìn)行零件加工或是運(yùn)輸時，可以對不同工作狀態(tài)進(jìn)行顯示，例如機(jī)床是聯(lián)機(jī)運(yùn)作還是單機(jī)作用，有沒有零件等，再按照系統(tǒng)的狀態(tài)，對程序指令進(jìn)行發(fā)布，這樣不僅可以將工人的勞動強(qiáng)度降低，而且可以將生產(chǎn)效率提高。

2 汽車車身的焊裝工裝設(shè)計

2.1 車身焊裝的工裝設(shè)計側(cè)重點

通常情況下，車身焊裝的工裝重點主要包含以下幾點：其一是頂蓋、前后風(fēng)的門與窗口總成件洞口的尺寸；其二是后燈、發(fā)動機(jī)與懸架等裝配件尺寸與位置；其三是儀表臺、座椅與操縱系統(tǒng)等內(nèi)飾裝配的尺寸；其四是對手件的搭接接頭位置貼合度、位置以及形狀需要高度一致；其五是車聲關(guān)鍵輪廓與尺寸需要和生產(chǎn)要求相符；其六是車身總拼與門蓋總成裝配尺寸的控制。

2.2 車身工裝的設(shè)計所遵循原則

在設(shè)計車身工裝過程中，需要重視以下原則的落實。若是汽車的單個零件，采用二孔二型的夾緊定位原則；若零件比較大，在進(jìn)行加工時比較容易發(fā)生彈性的變形，所以需要增設(shè)型面和定位銷定位夾緊，根據(jù)基準(zhǔn)一致性原則，確保定位尺寸的基準(zhǔn)和汽車車身裝配基準(zhǔn)符合車身設(shè)計的基準(zhǔn)，防止發(fā)生原始的誤差，各種工序和夾具定位尺寸同樣應(yīng)該維持一致。先對相對復(fù)雜與大尺寸零件進(jìn)行設(shè)計，再對相關(guān)配件與小零件進(jìn)行設(shè)計，把這些零件裝于夾具上，進(jìn)行定位夾緊。焊裝夾具的定位夾緊工具有著開放性的功能，可以和空間操作需求相符，并且各種裝配的工作不會出現(xiàn)互相影響的情況，可以將生產(chǎn)效率提高。各個夾緊機(jī)構(gòu)以及定位需要具有三維、二維可調(diào)控的功能，方便及時調(diào)整。

2.3 車身焊裝工裝

通常情況下，汽車車身的焊裝工裝即為焊裝的夾具，而焊裝夾具是指夾緊件、定位塊、支座以及導(dǎo)向支架等附件組成工作的平臺，一般是用來夾緊與定位結(jié)構(gòu)零件機(jī)械的裝置，屬于汽車車身焊裝整個過程之中比較中的一個基礎(chǔ)性工藝。就目前而言，伴隨國內(nèi)汽車行業(yè)飛速發(fā)展，各種汽車種類與型號不斷涌現(xiàn)，使得汽車裝配的零件焊裝時所用夾具出現(xiàn)了差異。因此，為保證生產(chǎn)夾具都與汽車型號相符，很多汽車的生產(chǎn)廠家需要按照汽車類型對焊裝夾具進(jìn)行自行設(shè)計及其制作。此外，由于汽車市場上并沒有標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的焊裝夾具，其只是非標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計以及制造工藝技術(shù)。伴隨汽車行業(yè)進(jìn)步與完善，推動汽車焊裝的夾具向著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展與進(jìn)步。在設(shè)計夾具結(jié)構(gòu)機(jī)械傳動裝置時，需要與產(chǎn)品自身特點相結(jié)合，確保所設(shè)計定位夾緊的結(jié)構(gòu)操作方便以及結(jié)構(gòu)簡單，同時還需要重視工裝設(shè)計中常用翻轉(zhuǎn)架、胎具以及包邊模等。

2.4 車身焊裝的工裝特殊性

很大一部分汽車焊裝的構(gòu)件均是通過薄板沖壓件組成，這種構(gòu)件的穩(wěn)定性、大小、強(qiáng)度以及剛性和材質(zhì)沖壓工藝存在密切聯(lián)系。基于汽車外形的構(gòu)件比較復(fù)雜，汽車的零件存在諸多不規(guī)則形狀曲面件，所以會采取三維坐標(biāo)對尺寸關(guān)系進(jìn)行確定。在設(shè)計焊裝夾具過程中，會對型面規(guī)則零件進(jìn)行有限選取，一些不規(guī)則形狀曲面通常不考慮，同時經(jīng)鈑金仿型進(jìn)行定位，在確保定位可靠的基礎(chǔ)上，將零件和定位工裝實際接觸的面積縮小。因為不少焊裝零件需要在薄板的沖壓下進(jìn)行制作，但在薄板沖壓過程中，容易發(fā)生彎曲變形的情況，因此，需要相關(guān)人員及時矯正。現(xiàn)階段，不少焊裝夾具的結(jié)構(gòu)都相對復(fù)雜，并且夾具定位的元件有著定位夾緊功能，可以使得已經(jīng)變形的零件尺寸恢復(fù)至原來尺寸。另外，批量沖壓件如果尺寸缺乏穩(wěn)定性，需要采取定位夾緊的機(jī)構(gòu)，同時進(jìn)行三維或是二維方向調(diào)節(jié)。

3 汽車車身焊裝技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 走向柔性化的發(fā)展方向

隨著人們對焊裝自動化的研究不斷深入，當(dāng)前人們把更多的目光放在電、光以及機(jī)器方面，而且將三者之間的融合則可以逐漸提升焊裝精確化以及柔性化效率，同時也可以更好地提升焊裝綜合實力。此外，結(jié)合目前微電子技術(shù)發(fā)展，對焊裝水平提升帶來良好的輔助作用，即可以推進(jìn)數(shù)控焊裝在實踐工作中實現(xiàn)柔性化的發(fā)展目標(biāo)，而且該發(fā)展方向也更好地適應(yīng)我國自動化焊裝的發(fā)展方向。

3.2 減少環(huán)境污染

為了可以更好地提升焊裝自動化發(fā)展的綜合效率，人們還需要注重今后焊裝發(fā)展的環(huán)保性以及可持續(xù)發(fā)展性。焊裝行業(yè)要得到長久的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為一個必然選擇。因此，在今后的發(fā)展過程中，焊裝方面需要大力度推廣一些清潔化的生產(chǎn)工藝，尤其是針對噪聲情況、高溫情況、有害氣體和弧光等給環(huán)境帶來的不良影響，都需要在焊裝生產(chǎn)中給予減少甚至消除。此外，自動化技術(shù)的發(fā)展還需要積極利用其他外部良好的條件，如積極總結(jié)發(fā)展經(jīng)驗，注重創(chuàng)新一方面使得焊裝自動化的系統(tǒng)可以得到不斷更新?lián)Q代，另一方面逐漸培養(yǎng)本國焊裝自動化技術(shù)產(chǎn)權(quán)，充分保障工業(yè)發(fā)展。

3.3 走向智能化發(fā)展方向

從焊裝過程分析，在今后的發(fā)展過程中需要逐漸在智能化的方面給予良好的控制，如在焊裝控制系統(tǒng)方面，焊裝自動化如果實現(xiàn)智能化，則可以很好地減少許多資源投入，同時也可以很好地保障汽車焊裝工藝的質(zhì)量。因此，在未來的發(fā)展方向上，科研專家需要開展多向性研究，如對線性和多種非線性系統(tǒng)控制等，尤其是焊裝中出現(xiàn)模糊性控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等方面的研究，逐漸提升焊裝質(zhì)量以及效率。

4 結(jié)語

由于汽車車身的焊裝工藝比較特殊，進(jìn)行設(shè)計的時候，需要嚴(yán)格落實設(shè)計原則，不僅需要保證設(shè)計方案合理性以及科學(xué)性，還需要保證汽車焊裝的工藝遵循標(biāo)準(zhǔn)化的流程，將焊裝夾具的設(shè)計生產(chǎn)時間縮短，控制設(shè)計生產(chǎn)的成本。通常情況下，超過80%標(biāo)準(zhǔn)化夾具能夠重復(fù)的制用，方便進(jìn)行更換與改型，這樣既可以將設(shè)計人員勞動的強(qiáng)度降低，又可以將設(shè)計的問題從根本上解決，提升夾具設(shè)計的質(zhì)量。