汽車車身焊裝的工藝設(shè)計(jì)與工裝設(shè)計(jì)探究

蔡璐

摘 要：當(dāng)今汽車作為主要交通工具的同時(shí)進(jìn)一步發(fā)展為代步工具，其發(fā)展形勢(shì)日益迅猛。汽車車身是由數(shù)百件沖壓件組成，這些組件通過(guò)焊接、鉚接或機(jī)械聯(lián)接等方式的加工，最后成為完整車體。在汽車加工技術(shù)中，焊裝是主要加工方法，其工藝質(zhì)量的高低直接影響到汽車的外形以及整體美觀。合理的焊裝工裝，可有效地提升汽車整體產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)一步提高裝焊工藝水平，同時(shí)，也可以大大降低生產(chǎn)者勞動(dòng)強(qiáng)度，提升企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率。所以，汽車生產(chǎn)企業(yè)提高汽車制造工藝水平，就必須重視汽車焊裝工藝設(shè)計(jì)與工裝設(shè)計(jì)水平，通過(guò)提高客戶對(duì)汽車產(chǎn)品滿意度，增加產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：汽車車身焊裝 工藝設(shè)計(jì) 工裝設(shè)計(jì)

1導(dǎo)言

由于汽車車身的焊裝工藝比較特殊，進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要嚴(yán)格落實(shí)設(shè)計(jì)原則，不僅需要保證設(shè)計(jì)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(jì)生產(chǎn)時(shí)間縮短，控制設(shè)計(jì)生產(chǎn)的成本。通常情況下，超過(guò)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(jì)人員勞動(dòng)的強(qiáng)度降低，又可以將設(shè)計(jì)的問(wèn)題從根本上解決，提升夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

2汽車車身的焊裝工藝設(shè)計(jì)

2.1車身焊裝的工藝設(shè)計(jì)。在汽車制造的四大工藝（沖壓工藝、焊裝工藝、涂裝工藝、總裝工藝）中，每一道工藝都汽車制造質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。而其中焊裝工藝對(duì)于汽車產(chǎn)品的外觀美觀與否有著直接關(guān)聯(lián)，這也是用戶接觸汽車產(chǎn)品最直接的印象。因此，必須重視車身焊裝工藝的合理性與科學(xué)性，在有限的資源背景下，提高焊接工作質(zhì)量，提升焊接工作效率。這就需要工藝設(shè)計(jì)人員熟悉和了解不同車體車身特性，加強(qiáng)與車身設(shè)計(jì)人員、內(nèi)飾設(shè)計(jì)人員、焊接生產(chǎn)人員的多方溝通，為車身焊裝工藝設(shè)計(jì)科學(xué)的可行性方案，保證焊裝工藝設(shè)計(jì)的科學(xué)性與先進(jìn)性。

車身的焊裝過(guò)程實(shí)際上是零件的組合或部件組裝，然后幾個(gè)組件或零件形成一個(gè)整體。在焊裝工作之前，應(yīng)有詳細(xì)焊裝工藝文件來(lái)指導(dǎo)焊裝工藝開展，保證每一批次焊裝工藝質(zhì)量，提高焊裝效率。焊裝工藝設(shè)計(jì)的焊裝工藝卡，是指導(dǎo)焊裝工藝裝配與焊接的工作依據(jù)，同時(shí)，針對(duì)不同零部件焊裝銜接工作，就根據(jù)焊裝工藝要求、生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度、輸送距離等，確定焊接每一道工序的生產(chǎn)時(shí)間，從而確保焊接工序科學(xué)有序地開展。汽車車身焊裝工藝設(shè)計(jì)的要點(diǎn)主要有：一是焊裝工序卡制定：根據(jù)車身設(shè)計(jì)要求，對(duì)焊裝工藝的每一道工序提出詳細(xì)要求，并對(duì)整個(gè)工藝流程中每個(gè)部件的裝配與焊接順序提出要求。二是提出滿足一中規(guī)定的工序內(nèi)容所需的通用焊接設(shè)備清單，清單應(yīng)包含設(shè)備規(guī)格、型號(hào)和臺(tái)數(shù)等。三是為完成滿足產(chǎn)品特殊要求的工序、工步，確定專用設(shè)備儀器清單及其規(guī)格型號(hào)，提出相應(yīng)的技術(shù)條件。四是為了保證焊裝工藝滿足要求，需重視監(jiān)督檢查，通常情況下，應(yīng)設(shè)立首末件檢驗(yàn)，檢查和驗(yàn)證焊裝工作質(zhì)量，保證下一工藝或生產(chǎn)工序順利進(jìn)行。五是基于上述工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容，可繪制出裝焊車間的初步平面布局規(guī)劃。

3車身焊裝的工裝設(shè)計(jì)

3.1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(guò)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?；谄囃庑蔚臉?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(huì)采取三維坐標(biāo)對(duì)尺寸關(guān)系進(jìn)行確定。在設(shè)計(jì)焊裝夾具過(guò)程中，會(huì)對(duì)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(shí)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(shí)際接觸的面積縮小。因?yàn)椴簧俸秆b零件需要在薄板的沖壓下進(jìn)行制作，但在薄板沖壓過(guò)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(shí)矯正?，F(xiàn)階段，不少焊裝夾具的結(jié)構(gòu)都相對(duì)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(lái)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(shí)進(jìn)行三維或是二維方向調(diào)節(jié)。

3.2車身工裝的設(shè)計(jì)所遵循原則。焊裝夾具設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則如下：一是夾具設(shè)計(jì)的首要原則應(yīng)保證加工產(chǎn)品加工精度與形狀和尺寸精度符合與設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)要求相一致。特別是零部件在夾具定位必須準(zhǔn)確，才能保證加工精度。同時(shí)應(yīng)壓緊可靠，在焊接時(shí)應(yīng)盡可能防止焊接變形。二是定位基準(zhǔn)一致性原則。依據(jù)機(jī)械加工基準(zhǔn)一致原則，為避免焊裝時(shí)出現(xiàn)原始誤差，定位尺寸基準(zhǔn)必須與車身設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、汽車車身裝配的基準(zhǔn)相互保持一致，焊裝工序中定位尺寸也應(yīng)該保持一致。三是對(duì)于單個(gè)工件，應(yīng)采用二孔、二型面的“定位—夾緊”原則。對(duì)外形尺寸較大的工件，考慮到鈑金件的彈性，為了使工件局部定位穩(wěn)定，宜適當(dāng)增加多孔與型面“定位一夾緊”。四是在對(duì)工件進(jìn)行定位時(shí)，工裝單元應(yīng)穩(wěn)定、動(dòng)作迅速，方便操作人員夾緊工件和取出工件，盡可能簡(jiǎn)化焊裝過(guò)程，保持操作流程科學(xué)性。五是復(fù)雜部件以及大尺寸部件應(yīng)優(yōu)先裝件，隨后裝入其余零件。六是各定位單元需滿足二維或三維可調(diào)原則。夾具調(diào)整可通過(guò)“墊片組”的中間過(guò)渡裝配組合來(lái)實(shí)施。七是當(dāng)焊縫位置處于上下平面均要施焊時(shí)，夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成可翻轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，以滿足操作人員焊接作業(yè)的可行性。

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(tái)，一般是用來(lái)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(gè)過(guò)程之中比較中的一個(gè)基礎(chǔ)性工藝。就目前而言，伴隨國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)飛速發(fā)展，各種汽車種類與型號(hào)不斷涌現(xiàn)，使得汽車裝配的零件焊裝時(shí)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(hào)相符，很多汽車的生產(chǎn)廠家需要按照汽車類型對(duì)焊裝夾具進(jìn)行自行設(shè)計(jì)及其制作。此外，由于汽車市場(chǎng)上并沒(méi)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(jì)以及制造工藝技術(shù)。伴隨汽車行業(yè)進(jìn)步與完善，推動(dòng)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(jì)夾具結(jié)構(gòu)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，需要與產(chǎn)品自身特點(diǎn)相結(jié)合，確保所設(shè)計(jì)定位夾緊的結(jié)構(gòu)操作方便以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)還需要重視工裝設(shè)計(jì)中常用翻轉(zhuǎn)架、胎具以及包邊模等。

4汽車車身焊裝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

4.1減少環(huán)境污染。為了可以更好地提升焊裝自動(dòng)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(zhǎng)久的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)必然選擇。因此，在今后的發(fā)展過(guò)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(duì)噪聲情況、高溫情況、有害氣體和弧光等給環(huán)境帶來(lái)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(dòng)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(yàn)，注重創(chuàng)新一方面使得焊裝自動(dòng)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(guó)焊裝自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)權(quán)，充分保障工業(yè)發(fā)展。

4.2走向智能化發(fā)展方向。從焊裝過(guò)程分析，在今后的發(fā)展過(guò)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(dòng)化如果實(shí)現(xiàn)智能化，則可以很好地減少許多資源投入，同時(shí)也可以很好地保障汽車焊裝工藝的質(zhì)量。因此，在未來(lái)的發(fā)展方向上，科研專家需要開展多向性研究，如對(duì)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。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鑒于汽車車身焊裝工裝的特殊性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須遵守相關(guān)原則，汽車生產(chǎn)企業(yè)也需要增加汽車焊接工藝環(huán)節(jié)投入，通過(guò)滿足人們對(duì)汽車焊裝工藝的需求，提高本企業(yè)汽車產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

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