汽車車身焊裝生成線研究

汽車車身焊裝被國內汽車製造企業視為車輛製造的四大工藝之一而倍受關注。上世紀以來車身焊裝技術發展迅速，而國內存在著兩個突出的問題。從車身焊裝技術本身來講，焊裝的各個環節都可能產生焊裝誤差而影響汽車質量，因此必須把握好從汽車設計到出成品的各個環節，以提高汽車質量。

汽車是我國重要的交通運輸工具之一，是我國科學技術發展水平的標誌。汽車的研發、生產、銷售影響著國民經濟的各個部門，在世界上大部分國家，汽車製造業已成為國民經濟的支柱產業之一。而在汽車製造過程中，汽車車身的綜合質量既是衡量汽車整體質量的重要指標之一，也是評價汽車設計質量、工藝水平的重要指標。車身的綜合質量通常包括衝壓成型質量、焊裝質量、塗裝質量和內飾質量。其中焊裝質量起著橋樑的作用，將直接或間接影響其他三個因素。由此可見汽車車身焊裝在汽車製造過程中起著舉足輕重的作用。

01汽車車身焊裝生產線的組成

汽車車身焊裝生產線是指通過焊裝工藝完成完整產品的綜合生產線，通常包括輔助設備、傳輸設備、焊接設備等。具體包括以下部分：車身焊裝夾具，傳輸裝置，焊接設備。

02汽車車身焊裝生產線的發展

從汽車工業的發展歷史來看，車身焊裝線經歷了從20世紀50~60年代的手工焊接線到20世紀70年代的自動化剛性焊裝線，再到20世紀80年代以後的機器人柔性焊裝線的發展過程。

在汽車發展的初級階段，主要應用直通式生產線。到了上世紀六七十年代，曾較多的使用隨行夾具生產線，但由於隨行夾具體積大、結構複雜、運動慣性大、難以實現多品種生產及機器人配套使用等缺點，因而到了七十年代中後期，各主要汽車廠家又改進了貫通式生產線。目前，世界汽車發展的趨勢是由大批量生產向多品種、小批量生產轉化，為了滿足汽車消費者廣泛而多樣化的需要，適應汽車市場的激烈競爭，世界各大汽車生產廠家不斷縮短車型變換週期，加快車種的更新，因此現代汽車焊裝線在功能上逐步趨於柔性化。柔性生產線從狹義上講，指多種車型混線生產，各種車型能夠依據市場需求的變化而在總產量不變的前提下，任意調整整個車型的比例。

03國內汽車車身焊裝生產線現狀

3.1 主料選用

目前，國內汽車生產所採用的焊接鋼板有雙面鍍鋅鋼板、普通冷軋鋼板以及其他特種鋼板等。鋼板厚度從0.5mm至1.2mm不等。在現代汽車設計當中，車身鋼板正在向薄的方向發展。由於技術的進步，在採用薄鋼板後，車身剛度以及在碰撞時的保護能力並沒有下降。另外，在車身的不同地方，根據作用的不同使用厚度和強度不同的鋼板。例如前後翼子板、車頂蓋、車頭蓋等一些不需要受力很大的部位通常使用薄鋼板，而一些承受力較大的部位則使用較厚的特製鋼板。

3.2 主要生產工藝

國內焊接車間主要生產工藝有：電阻點焊、CO2氣體保護焊、螺柱焊、釺焊、MIG焊、激光焊、塗膠、衝鉚、裝配、修磨等。

3.2.1 電阻焊

電阻焊一般是使工件處在一定電極壓力作用下並利用電流通過工件時所產生的電阻熱將兩工件之間的接觸表面熔化而實現連接的焊接方法。電阻焊是國內車身焊接所採用的主要的焊接方式。在車身焊接生產中大量採用了電阻點焊，焊點數多達數千個。

3.2.2 熔化極氣體保護電弧焊

這種焊接方法是利用連續送進的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源，由焊炬噴嘴噴出的氣體保護電弧來進行焊接的。熔化極氣體保護電弧焊通常用的保護氣體有：氬氣、氦氣、CO2氣或這些氣體的混合氣。這種方法的主要優點是可以方便地進行各種位置的焊接，同時也具有焊接速度較快、熔敷率高等優點。

3.2.3 激光焊

激光焊是指利用大功率相干單色光子流聚焦而成的激光束為熱源進行的焊接，是汽車工業上應用的新技術。激光焊接又分為激光熔焊及激光釺焊。

激光熔焊是採用偏光鏡反射激光產生的光束,使其集中在聚焦裝置中，產生具有巨大能量的光束，當焦點接近工件，工件表面會產生極高溫度，在幾毫秒內熔化，達到熔化結合的物理變化。激光熔焊的特點是被焊接工件變形小，幾乎沒有連接間隙，焊接深度/寬度比高，例如焊縫寬1mm，深可達5mm，因此焊接極為牢固，表面焊縫寬度很小，連接間隙實際為零，焊接質量比傳統方法高。採用激光熔焊技術，既提高了工件表面的美觀，又降低了板材使用量，由於零件焊接部位幾乎沒有變形，不需要焊後熱處理，還提高了車身的剛度。

激光釺焊是指激光束照射在釺料上，通過釺料的液相對母材的固相表面潤溼和鋪展實現連接的方法，釺焊過程中焊絲熔化而工件不熔化。因此在釺料上和工件上須保持適當的激光能量分配，它將直接影響釺焊過程中母材金屬和釺料熔融金屬的溫度。

3.2.4 塗膠

塗膠工藝多用於車頂天窗、地板、側圍、四門兩蓋及總拼調整工位。包括點焊膠、減振膠、折邊膠、密封膠、強度膠及支持膠。大大提高車身強度,同時增加了車身的柔性,有助於增加密封性及降低噪音。

04國內汽車車身焊裝生產線存在的問題

焊裝作為汽車生產的四大工藝之一，其技術、自動化水平對汽車生產的作用至關重要。然而，目前我國國內焊裝線的水平參差不齊，直接或間接影響著汽車產業的發展。問題突出表現在兩點：

4.1 缺少公用的技術水平

我國汽車工業自主開發能力較弱，落後於發達國家二、三十年，在產品公用技術平臺方面研究的比較少。目前大多數汽車產品是從國外引進的或者是請國外設計的。我國汽車製造廠數量多分佈分散，缺少產品更新換代規劃，存在著盲目看市場的情況。

市場大趨勢客觀上要求汽車製造廠建立產品間的共用技術平臺，不斷以最少的投入推出新的車身，滿足市場需要。如德國大眾汽車集團，實現了不同車型共用一個車身下部，其衝壓件的數量和焊接工作量佔整車的比例相當高，通過改變車身前、後部和側面形狀實現更新換代。同一技術平臺的系列產品，其車身下部和其他部位有許多通用的焊接總成，在生產線的設計和製造方面能都達到混線，這樣不僅可以降低不同品種的汽車在建立焊裝生產線上的投入，同時還可以降低衝壓模具的投入，從而降低生產成本。

4.2 盲目追求自動化

在汽車製造業發達的國家，其勞動力較少，價格高昂。通過實現自動化可以降低生產成本，提高勞動效率。而在我國人口眾多，勞動力成本低且工業基礎薄弱，自主生產的元氣件達不到自動化的要求，這是我們的國情，與發達國家有著本質的區別。可是一些汽車廠的高層領導，到國外一些大汽車集團參觀回來，多數要求焊裝生產線要提高水平，增加自動化程度和機器人數量，盲目向發達國家汽車業學習。由於國內技術達不到自動化的水平，這種盲目追求自動化的結果是花大量的外匯引進生產線，同時對生產線的維護和保養提出更高的要求，增加了維修難度。

05焊裝誤差產生的原因及控制

汽車車身焊裝誤差產生的原因很多，主要涉及到產品設計、焊接夾具、零件、焊接變形和操作過程變形五個方面。對產生焊裝誤差的各個方面因素來進行合理、綜合地控制，即可有效地減小焊裝誤差。

5.1 產品設計

涉及質量決定了產品的固有質量，保證產品質量必須從產品設計開始。從工藝角度來講，產品的工藝性藥好，包括衝壓工藝性、焊裝工藝性、裝配工藝性及外觀或形工藝性等。它們是相互聯繫又相互制約的，要綜合起來考慮。評價一個產品的工藝性時，首選藥分析該產品結構是否有足夠可進行分解裝配焊接的工藝分離面；其次，在衝壓工藝允許的情況下，應儘可能減小零件的分塊，儘量採用整體結構，特別是對不易保證結構或尺寸要求較高的焊接結構要儘量採用整體壓件。如整體門檻、整體後風窗框可採用整體衝壓工藝，以減小裝配誤差的焊接變形。此外，衝壓件的結構和形面設計、裝配孔、工藝孔的安排佈置及焊接接頭的設計也要合理，這樣可以很好地進行定位和焊裝，從而減小焊裝誤差。

5.2 焊接夾具

產品設計完成後，焊接夾具是保證車身焊裝精度的最重要因素，焊接夾具的租用時保證所要焊接零件之間的相對位置和焊接件的尺寸精度，減小焊裝過程中的變形，提高焊裝效率。焊接夾具主要由定位裝置、夾緊裝置以及夾具底構成，裝夾焊接和去除構成整個焊裝的過程。在焊接夾具設計、製造、調整、使用和維護等各個環節都存在產生焊裝誤差的因素。

5.3 零件

零件尺寸不合格也是造成焊裝誤差的一個原因，所謂零件尺寸不合格是指零件尺寸不符合產品圖紙要求，即通常說的零件尺寸超差。

有些情況下零件的某些尺寸誤差對焊裝所造成的影響也可以通過調整夾具來消除。但在很多情況下，零件尺寸不合格，特別是主要尺寸不合格都會產生焊裝誤差，主要表現為零件無法再夾具上裝夾，或其它零件之間不貼合、或過渡不協調，從而造成無法焊裝。有些雖然不影響在夾具上焊裝，但由於零件之間不協調，即使在夾具較大的壓緊力作用下強行貼合壓制點焊在一起了，但由於產生了強制變形，從而產生焊裝誤差。故零件的尺寸是應該保證的，特別是一些主要的裝配孔、裝配面和孔尺寸是必須控制的。零件的尺寸誤差主要取決於衝壓模具的設計和製作水平。

5.4 焊接變形

焊接變形引起的焊裝誤差一般比較難於定量計算。焊接變形量的確定應通過理論分析與實際測量相結合。理論分析師對各部位的變形情況進行大致的定性分析，具體數值大小還要進行實際測量或試驗測量。焊接變形的測量所需要的檢測手段比較複雜，而且對不同部位、不同的焊接方法、焊接規範和不同的操作順序等都要具體分析。通過對夾具的調整在夾具上進行反變形，也可以抵消一部分焊接變形的影響，但有時也不可能完全依靠夾具來解決。汽車焊裝時應選擇合理的焊接方法和焊接工藝，控制穩定的焊接規範，以減少焊接變形。

5.5 防止焊接變形措施

焊接過程中發出大量熱量是焊接變形產生的重要原因。另外，施工過程中各部件相互錯位是變形的次要因素。對這兩個因素進行分析可以採取以下可行措施進行預防：

剛性固定方法之一：採用絲槓緊固車架大梁。車架大梁在胎具內的定位除了定位塊之外，還要由拉絲槓製作的夾具將型鋼壓住，使之靠近定位塊的一側，目的是利於脫模起胎及將組焊前的車架大梁強制校正。

剛性固定法之二：採用快速推拉夾具將車架前、後段槽鋼靠近和脫離定位。由於車架中斷總成與前、後段形成一定高度的空間體，在左右方向上要有一定的寬度空隙，既利於起胎時不碰撞地位塊，又要夾緊時方便迅速，快速推拉夾具就能解決這一難題。

反變形法之一：採用5mm的工藝墊片，在施焊前墊在車架大梁中間部位，再用絲槓夾具強制將大梁向下壓。根據物料熱膨脹冷收縮原理，結合封閉結構件同一部位加熱時產生的伸長量小於該部位收縮量的實際情況，為防止在焊接行李艙骨架後，車架大梁向上彎，在施工前，有意將大梁中間上抬5mm，以消除焊接變形。

反變形法之二：在焊完車架的焊縫後，將車架從胎具內吊出，正放在支撐胎架上，開始焊接前、後連接板。這時產生的焊接熱量，使車架中間部分變軟，加上本身重力的因素，使底盤車架中部下彎，也起到了焊接反變形的目的。

THE END

從汽車焊裝的發展來看，車身焊裝生產線是汽車產業前進過程中的必然產物。它滿足了批量化生產的要求，符合汽車產業發展的趨勢。20世紀以來，汽車焊裝技術發展迅速一大批新型工藝湧現出來，推動著汽車產業的進步與發展。然而目前我國汽車產業存在著兩個突出的問題。

對於汽車車身焊裝本身而言，焊裝誤差普遍存在著焊裝中的每一個環節。整個車身焊裝是一個既有動態也有靜態的複雜系統，要保證良好的焊裝質量必須注重從產品設計到產出成品的所有環節和過程。通過採取先進的技術、規範的管理、嚴格的檢測技術有效的控制汽車焊裝誤差，才能提高產品質量。