焊接順序?qū)嚿硌b焊工藝的影響

王洪濤，高琳琳，尚俊友，王守坤

（華晨汽車工程研究院裝焊工藝處，遼寧 沈陽 110141）

焊接順序?qū)嚿硌b焊工藝的影響

王洪濤，高琳琳，尚俊友，王守坤

（華晨汽車工程研究院裝焊工藝處，遼寧 沈陽 110141）

汽車車身的裝焊工藝不僅取決于鈑金件的結(jié)構(gòu)，焊接夾具的合理性及適當(dāng)?shù)暮附臃椒ê秃附右?guī)范，而且與焊接順序也密切相關(guān)，實(shí)踐證明：在一定條件下，焊接順序?qū)嚿淼暮附淤|(zhì)量、車身尺寸及工位節(jié)拍都起著至關(guān)重要的作用。

焊接順序；焊接質(zhì)量；車身尺寸；工位節(jié)拍

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.041

CLC NO.:U468.4 Document Code:B Article ID:1671-7988(2016)01-119-03

前言

所謂焊接順序，分為兩個方面的內(nèi)容，一個方面是鈑金件的裝配順序，另一個是施焊順序。無論是裝配順序還是施焊順序都對車身裝焊工藝有著一定的影響。

1、裝配順序?qū)Ψ挚偝删鹊挠绊?/h2>

某分總成由三個零件組成，零件1和零件2對接，零件2和零件3搭接。對于此分總成的裝焊可以運(yùn)用兩種裝配順序。第一種裝配順序?yàn)?-2-3，首先零件1與零件2裝配，然后再與零件3裝配，如圖1所示。第二種裝配順序?yàn)?-2-1，首先零件3和零件2裝配，然后再與零件1裝配，如圖2所示。對于兩種不同的裝配順序，可以得到兩種不同的分總成精度。就第一種來講，雖然零件1和零件2的對接方式會造成偏差的積累，但零件3和零件2的搭接方式會吸收這部分偏差，故最終關(guān)鍵尺寸的偏差為零。就第二種來講，雖然零件2和零件3的裝配不會積累偏差，但是零件1和零件2的裝配偏差卻無法消除，故最終關(guān)鍵尺寸的偏差為零件1的尺寸偏差。顯然第一種裝配順序要優(yōu)于第二種[1,2]。

圖1 第一種裝配順序

圖2 第二種裝配順序

2、施焊順序?qū)嚿砗附淤|(zhì)量的影響

汽車車身的鈑金件多屬于厚度約為1mm的薄板件，因此在裝焊時(shí)，若施焊順序選擇不當(dāng)，經(jīng)常會出現(xiàn)波浪變形或扭曲變形等現(xiàn)象。

2.1 波浪變形的產(chǎn)生及控制

波浪變形在汽車車身裝焊時(shí)產(chǎn)生幾率較高，無論是大型覆蓋件，還是小型鈑金件，如果施焊順序選擇的不當(dāng)，均會產(chǎn)生波浪變形。在地板前橫梁的點(diǎn)焊過程中，盡管已經(jīng)有定位預(yù)焊固定了鈑金件位置，且選取焊接規(guī)范比較合理，但在施焊時(shí)扔有波浪變形產(chǎn)生。經(jīng)分析，此變形是點(diǎn)焊順序不當(dāng)所致，點(diǎn)焊順序如圖3所示。最終通過改變點(diǎn)焊順序基本消除了波浪變形，達(dá)到了焊接工藝要求，優(yōu)化后的點(diǎn)焊順序如圖4所示。故此為了減小或消除波浪變形，從施焊順序角度考慮，可收到較好的效果。

圖3 從一端到另一端施焊示意圖

2.2 扭曲變形的產(chǎn)生及控制

汽車車身裝焊時(shí)，扭曲變形也時(shí)常產(chǎn)生，它主要出現(xiàn)在桿形件焊接的情形下，例如地板后橫梁組焊就屬于此類情形。后橫梁組焊需上下各一排焊點(diǎn)，原方法是操作者按照先焊一排，再焊另一排的焊點(diǎn)順序，并且在焊接每排焊點(diǎn)時(shí)，都采用從一端到另一端的施焊順序，施焊結(jié)果幾乎每一個焊接件都產(chǎn)生較嚴(yán)重的扭曲變形。為了消除施焊產(chǎn)生的扭曲變形，最終采用兩排同時(shí)焊接，且采用了由中間向兩端對稱點(diǎn)焊，如圖5所示。用該方法施焊使扭曲變形得到了很好地控制。

圖4 從中間向兩端施焊示意圖

因此，在施焊時(shí)盡量在夾具夾緊狀態(tài)下完成所有焊接且同時(shí)采用定位預(yù)焊進(jìn)行點(diǎn)定，在以上的情形下，配以合理的施焊順序，從而獲得較小且穩(wěn)定的焊接變形[3,4]。

3、施焊順序?qū)嚿沓叽绲挠绊?/h2>

3.1 對尺寸誤差的影響

施焊順序?qū)M焊件尺寸誤差的影響很大，施焊順序不當(dāng)可造成較大的累計(jì)誤差，使其集中于某一部位，導(dǎo)致組焊件尺寸超差，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致返修或報(bào)廢；反之可以使尺寸誤差沿焊縫方向均勻分布，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的尺寸要求。地板后橫梁施焊時(shí)，若采用從一端到另一端的點(diǎn)焊順序，就會使誤差集中于端部，地板尺寸累計(jì)誤差較大。如果采用由中間到兩端對稱點(diǎn)焊則可使誤差均布，各點(diǎn)的誤差均在設(shè)計(jì)所要求的公差范圍內(nèi)，從而保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

圖5 從中間向兩端對稱施焊示意圖

以近似線狀分布的長排焊點(diǎn)群為例，具體闡述施焊順序?qū)Τ叽缯`差的影響。

在使用兩把焊鉗同時(shí)焊接時(shí)，可以同時(shí)從中間向兩側(cè)焊接，也可以同時(shí)從兩側(cè)向中間焊接，機(jī)器人焊時(shí)還可以采用兩把焊鉗分段焊，如圖6所示。但操作空間小或者兩機(jī)器人焊鉗相互干擾時(shí)，就要考慮用一把焊鉗焊接長排焊點(diǎn)。

圖6 兩把焊鉗打點(diǎn)順序

在使用一把焊鉗時(shí)，可以先焊接最外側(cè)兩個焊點(diǎn)，然后從一端向另一端依次焊接。

也可以直接從一端向另一端依次焊接，如圖7所示的三種焊接順序。

圖7 一把焊鉗打點(diǎn)順序

表1 三種施焊順序

如表1所示，將三套地板后橫梁分總成分別用三種施焊順序進(jìn)行焊接，其測點(diǎn)偏差用圖表8的形式表示。

由圖表8所示，測點(diǎn)偏差最小的是分總成1，其次是分總成2，偏差最大的是分總成3。綜上所述：偏差累積最大的是從一端到另一端的施焊順序。雖然由三套分總成試驗(yàn)件得出結(jié)論不具有普遍性，但參考文獻(xiàn)[1]通過仿真分析的方法，在桑塔納轎車的轉(zhuǎn)向機(jī)橫梁總成和前圍上蓋板的焊接中，得出了同樣的從中間往兩邊的施焊順序所累積的偏差最小的結(jié)論。本課題通過真實(shí)焊接試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的這一規(guī)律更具有參考價(jià)值。

圖8 不同施焊順序產(chǎn)生的測點(diǎn)偏差

因此，在焊接中應(yīng)該考慮不同的施焊順序產(chǎn)生的焊接變形對車身尺寸誤差的影響。機(jī)器人焊時(shí)還要同時(shí)考慮機(jī)器人的干涉區(qū)和運(yùn)行軌跡問題，提高生產(chǎn)效率，減少設(shè)備故障率。

3.2 對車身位置度的影響

點(diǎn)焊順序?qū)ζ囓嚿斫M焊件的位置度也有一定的影響，焊序選取不當(dāng)，會造成焊件間位置度誤差，使焊件的相對位置達(dá)不到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，這樣會使相關(guān)裝配困難，產(chǎn)品外觀質(zhì)量變差，商品化程度變低。側(cè)圍與地板組焊時(shí)，由于點(diǎn)焊順序不當(dāng)，則不能保證二者的垂直度要求，造成車門間隙上下不均，嚴(yán)重的會導(dǎo)致車門裝配困難。

4、施焊順序?qū)の还?jié)拍的影響

4.1 對手工點(diǎn)焊工位節(jié)拍的影響

圖9 焊鉗行走示意圖

在人工打點(diǎn)過程中，有的焊點(diǎn)焊鉗要開大行程才能避開夾具或者車身結(jié)構(gòu)的干涉，因此不同的打點(diǎn)順序，就會導(dǎo)致開大行程的次數(shù)不同。在正常懸點(diǎn)焊接時(shí)，開一次大行程大概需要3s時(shí)間，故每多開一次行程就要增加3s，導(dǎo)致工位節(jié)拍整體增加。

4.2 對機(jī)器人工位節(jié)拍的影響

對機(jī)器人焊點(diǎn)，每個焊點(diǎn)都對應(yīng)著各自的參數(shù)，但為了讓機(jī)器人很好地?cái)[正姿態(tài)，在調(diào)試機(jī)器人時(shí)除了真正的焊點(diǎn)，還分布著一些過渡點(diǎn)，這些過渡點(diǎn)目的就是為了讓機(jī)器人更加順利地避開干涉區(qū)。過渡點(diǎn)在控制器上的形式如圖10所示。但是過渡點(diǎn)設(shè)的過多或者設(shè)置的不準(zhǔn)確就會導(dǎo)致機(jī)器人在過渡點(diǎn)位置停留的總時(shí)間增長，甚至機(jī)器人在經(jīng)過一些過渡點(diǎn)時(shí)，會表現(xiàn)出不斷停頓、晃腦袋現(xiàn)象。因此，機(jī)器人焊接時(shí)，為了節(jié)約工時(shí)，要更好地優(yōu)化機(jī)器人的程序。

圖10 控制器上過渡點(diǎn)形式

5、結(jié)論

綜上所述，焊接順序?qū)ζ囓嚿淼难b焊工藝本身有著很大的影響，焊接順序選取不當(dāng)，不但會造成焊接變形，而且會對車身尺寸及工位節(jié)拍產(chǎn)生極大的影響。因此，在制定焊接工藝時(shí)，決不能忽視焊接順序這一重要因素，要選擇合理可行的焊接順序，一般來說，采用中間向兩端對稱焊或?qū)ΨQ剛性點(diǎn)固的順序比較合理，但是對不同的車身組焊要具體分析，通過試驗(yàn)確定出正確的焊接順序，只有這樣才能保證各個焊接總成件的焊接質(zhì)量，從而達(dá)到優(yōu)化車身焊接工藝的目的。

[1] 胡敏.車身點(diǎn)焊裝配偏差分析的建模方法研究;[博士學(xué)位論文],上海:上海交通大學(xué),2000:87-88.

[2] 胡敏,來新民,陳關(guān)龍，等.轎車車身點(diǎn)焊裝配偏差分析模型的建立與研究[J],焊接技術(shù),2000,29(4):1-4.

[3] 鄔晴暉.車身點(diǎn)焊有限元結(jié)構(gòu)分析方法研究[J].機(jī)電工程技術(shù),2005,34(3):60-62.

[4] 陳衛(wèi)國.汽車車身焊裝夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)研究;[碩士學(xué)位論文],武漢:華中科技大學(xué),2007:18-19.

The influence of welding sequence of body welding technology

Wang Hongtao, Gao Linlin, Shang Junyou, Wang Shoukun
( Welding Process Section of Brilliance Auto R&D Center, LiaoningShenyang 110141 )

Car body welding process depends not only on the structure of sheet metal parts, reasonable and proper welding method of welding jig and welding specification, and is closely related to the welding sequence is, the practice proved:under certain conditions, the welding sequence of body welding quality, body size and location of beats plays a vital role.

Welding sequence; The welding quality; Body size; Station to the beat

U468.4

B

1671-7988(2016)01-119-03

王洪濤，就職于華晨汽車工程研究院裝焊工藝處。