浅析汽车车身的焊接工艺设计

2016-10-19王增柱张博

文化产业 2016年7期

王增柱张博

摘要：目前，汽车的焊接工艺对制造业来说显得尤为重要，焊接工艺可以称得上生产线的“灵魂”，从宏观上决定车间的工藝水平、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、物流工位器具形式、机械化输送方式及控制模式等。焊接工艺对于全新设计的车身来说，通过对总布置断面的正确理解，将车身按照焊接总成顺序分解，确定焊接装配关系进行设计，这是结构设计的先行条件。而对于改型和逆向的车身来说，追溯其原型车的焊接装配关系，并在此基础上进行设计尤为必要。原型车的工艺往往是经过实践检验的成熟工艺，焊接关系的正确确定和理解，可以很大程度上提高原型车已有生产条件的利用效率，降低开发成本和周期，如工艺路线的延用，工艺师和操作工对工艺的熟悉和掌握，焊装夹具的调试和延用，焊接生产线的共线生产等。

关键词：焊接工艺；汽车；车身；设计

一、焊接工艺的设计要素

为了顺利开展焊接工艺设计工作，必须具备以下要素：1、车身数模。数模是提供车身零部件位置关系及结构尺寸等设计参数的基本资料，同时利用车身数模还能够制作各类剖面图及轴测图。2、车身各个零部件的具体明细表，如标准件数量、规格，冲压件编号及名称等。此外，样车、样件及全套图纸也是工艺设计中不可缺少的要素。样车指的是车身分总成、各大总成及整车总成等，样件则主要指冲压件。以上三种要素是保证工艺设计具备合理性的前提，因此必须加以重视。

二、汽车车身的焊接工艺分析

（一）凸焊工艺

在焊接汽车车身时通常会使用到凸焊工艺，凸焊一般被应用于焊接低碳钢型汽车冲压件或车身。为了避免凸焊质量受到影响，在焊接汽车车身时应注意以下事项。1、凸焊的焊接时间主要由三种因素决定，即薄板厚度、凸点刚度及焊接电流。在焊接施工时应将板件凸焊厚度控制在0.5mm～4mm之间，并在同一接头处焊接多个熔核，以提高焊接质量。如车身薄板厚度<0.5mm，则凸焊机的电极嵌块应为钨材料或铜-钨烧结材料，以便使平板一侧散热量得以减少，从而确保不同薄板间实现热平衡。此外，还应在车身薄板上焊接凸焊螺母及凸焊螺栓，以便于在拧紧螺栓或螺母的情况下就可以进行车身装配工作。2、利用凸焊机将螺母及螺栓焊接好之后，应检查上一级车身零部件与车身整体是否匹配，同时利用定位销对螺母焊接位置进行定位。3、为了顺利进行凸焊，在焊接汽车车身时应确保螺母板底孔孔径与凸焊螺母大小相适应，就一般情况而言，底板孔径与螺母公称直径的差值应为1mm左右。此外。应确保螺栓的公称直径比钣金底孔的孔径小0.5mm左右，以保证凸焊螺栓能够发挥良好的定位作用。

三、车身焊接工艺设计的前提条件

（一）产品资料

1、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 、Solidworks、Alias等三维软件均能打开数模，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。

2、全套产品图纸

3、样车、样件（包括整车车身总成、各大总成、分总成和冲压件）。

4、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）。件的各种视图（包括轴测图），以及可以输出剖面图。

工艺设计时，业主必须提供上述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。

四、汽车焊接工艺设计的主要注意事项

（一）车在装焊过程中，合理分块非常重要，而车总成的分块大体相同，但往往对头接缝处有所变化，要认真分析。分块决定夹具的套数、工艺流程，是工艺设计的第一步。

（二）工艺设计不能只顾眼前，应该远近结合、滚动发展，做到近期合理、远期可行。

（三）要充分考虑混线生产的可能性，在夹具设计任务书和工艺设备选型上尽可能柔性化。

（四）生产方式尽可能精益，尽量减少在制品存放，大型外覆盖件的物流尽量短；灵活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衔接尽量短捷、顺畅，提高生产效率。

（五）小件生产尽量集中布置，提高设备利用率。按照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可取的。

（六）要进行三维焊钳与夹具的焊接过程动态模拟，提高选型准确性。

（七）将以往设计中不宜发现的问题经过计算机仿真，较早地被发现和解决，提高设计方案、图纸的准确性和节拍平衡。