2023年車身焊裝工藝設(shè)計

汽車車身焊裝工藝

汽車車身裝配主要采用焊接方式，在汽車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計時就

必須考慮零部件的裝配工藝性。焊裝工藝設(shè)計與車身產(chǎn)品設(shè)

計及沖壓工藝設(shè)計是互相聯(lián)系、互相制約的，必須進行綜合

考慮，它是影響車身制造質(zhì)量的重要因素。

第一節(jié)焊裝工藝分析

工藝性好壞的客觀評價標準就是在一定的生產(chǎn)條件和規(guī)模

下，能否保證以最少的原材料和加工勞動量，最經(jīng)濟地獲得

高質(zhì)量的產(chǎn)品。影響車身焊裝工藝性的主要因素有生產(chǎn)批量、

車身產(chǎn)品分塊、焊接結(jié)構(gòu)、焊點布置等。

一.生產(chǎn)批量

車身的焊裝工藝主要由生產(chǎn)批量的大小確定的。一般來說，

批量越小，夾具的數(shù)量越少，自動化程度越低，每臺夾具上

所焊的車身產(chǎn)品件數(shù)量越多；反之，批量越大，焊裝工位越

多，夾具數(shù)量越多，自動化程度越高，每臺夾具上所焊的車

身產(chǎn)品件數(shù)量越少。

1.生產(chǎn)節(jié)拍的計算

生產(chǎn)節(jié)拍是指設(shè)備正常運行過程中，單位產(chǎn)品生產(chǎn)所需要的

時間。

假設(shè)某車年生產(chǎn)綱領(lǐng)是30000輛份/年

工作制：雙班，250個工作日，每個工作日時間為8小時

設(shè)備開工率：85%

則生產(chǎn)節(jié)拍的計算為：

2.時序圖設(shè)計

時序圖（TIMECHART）是指一個工位從零部件上料到焊好

后合件取料的整個過程中所有動作順序、時間分配以及相互

間互鎖關(guān)系，這些動作包括上下料（手動或自動），夾具夾

緊松開，自動焊槍到位、焊接、退回以及傳送裝置的運動等。

生產(chǎn)線上每個工位的時序圖設(shè)計總時間以滿足生產(chǎn)節(jié)拍為

依據(jù)，同時時序圖也是焊裝線電氣控制設(shè)計的技術(shù)文件和依

據(jù)，是機電的交互接口。

如圖4—1所示為一張時序圖，它的內(nèi)容包括：

（1）設(shè)備名稱，它是以完成動作的單元來劃分。例如移動

裝置，夾具單元1,焊接，車身零部件名稱等。其中車身零

件名稱表示上料動作，組件名稱表示取料動作。

2）相應(yīng)設(shè)備的動作名稱，它是以動力源的動作來劃分的。

例如移動裝置是由氣缸驅(qū)動上下運動和電機驅(qū)動工位間前

后運動組成，它的動作名稱分別為上升，下降，前進，后退；

再例如夾具是由夾緊氣缸驅(qū)動夾緊，它的動作名稱分為夾緊,

打開等。

（3）各動作順序及時間分配，動作時間表分配是以坐標網(wǎng)

格的形式標記，每格單位為5秒,一個循環(huán)總時間為生產(chǎn)節(jié)

拍，各動作之間的前后順序關(guān)系圖用箭頭線標識。一般氣缸

夾緊動作時間為2?3秒;焊接時間與焊點的數(shù)量有關(guān)，賞

以一個焊點3秒的時間估算。合理分配調(diào)整各個動作的時間，

滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求是車身焊裝工藝設(shè)計的關(guān)鍵。

（4）行程開關(guān)（L/S）和電磁控制閥（V/V）編號，它標明

了各個動作之間的順序及互鎖關(guān)系，其編號與相應(yīng)氣路控制

圖上的編號應(yīng)該一致。

時序圖的設(shè)計在工藝方案總設(shè)計完成后就可以進行，通過計

算各動作的順序時間，可以得出本工位的時間節(jié)奏，比較能

否滿足生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，并作相應(yīng)調(diào)整，甚至改變

工藝設(shè)計。由于每個車身裝焊的零部件數(shù)量一定，焊點數(shù)量

一定，焊接時間一定，要達到一定生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)完成所有焊接,

就必須將工序分開，分工位上料、焊接。

二.車身產(chǎn)品分塊

分塊是將車身外殼體分成若干塊便于沖壓和焊裝的零部件、

組合件、分總成和總成。合理的分塊不僅有利于形成良好的

裝配質(zhì)量，并可有效地簡化和優(yōu)化制造工藝。

汽車白車身是一個尺寸很大的復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)件，設(shè)計制造

時常常是將車身總成合理地劃分為若干個部件和組合件，分

別進行裝配焊接成分總成件，然后再裝配焊接成總成結(jié)構(gòu)，

這樣化復(fù)雜為簡單，化大為小，可以大大提高勞動生產(chǎn)率，

改善結(jié)構(gòu)的焊接工藝性。

1.結(jié)構(gòu)分離面

將白車身總成分解為若干個分總成，相鄰兩個分總成的結(jié)合

面稱為分離面。分離面可以分為兩類：

（1）設(shè)計分離面

根據(jù)使用上和構(gòu)造上的特點，將汽車車身分成為可以單獨進

行裝配的分總成，如發(fā)動機罩、行李廂蓋、車門、車身本體

等，這些分總成之間的結(jié)合面，稱為設(shè)計分離面。

設(shè)計分離面一般采用可拆卸的連接，如較鏈連接，以便在使

用和維修過程中迅速拆卸和重新安裝，而不損壞整體結(jié)構(gòu)。

（2）工藝分離面

在生產(chǎn)制造過程中，為了適應(yīng)制造裝配的工藝要求，需要進

一步將上級分總成分解為下一級分總成，甚至小組件，進行

單獨裝配焊接，這些下一級分總成或組件之間的結(jié)合面，稱

為工藝分離面。例如車身本體總成分解為前圍、后圍、地板、

左/右側(cè)圍、頂蓋六大分總成,這六大分總成分別平行進行單

獨裝焊，而后總裝在一起進行焊接，這些分總成之間的結(jié)合

面就是工藝分離面。

工藝分離面一般采用不可拆卸的連接方法，如焊接、鉀接等。

它們最終構(gòu)成一個統(tǒng)一的剛性整體。

2.裝配焊接方法

根據(jù)工藝分離面的劃分情況，將汽車車身裝配焊接方法分為

兩類：

（1）集中裝配焊接法

將車身產(chǎn)品的裝配焊接工作集中在較少的工位上，使用較少

的工裝夾具來完成裝焊工作，稱為集中裝配焊接法

2）分散裝配焊接法

將車身產(chǎn)品的裝配焊接工作，分散在較多的工位和工裝夾具

上來完成，稱為分散裝配焊接法。它分散的依據(jù)是工藝分離

面的確定。

如表4—1為某一轎車車身側(cè)圍總成分散焊裝流程圖。

3.分散裝配焊接法的優(yōu)越性

在車身制造中，要根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、工廠的設(shè)備情況和技術(shù)水

平，合理地劃分組合件，分總成進行裝配焊接，這種方法有

很多優(yōu)點：

（1）可以提高焊裝質(zhì)量，改善工人的勞動條件

把整體車身結(jié)構(gòu)劃分成若干組合件、分總成后，它們就變得

重量較輕、尺寸較小、形狀結(jié)構(gòu)簡單，容易保證焊裝精度。

因為有很多尺寸、形狀和技術(shù)要求等在部件上保證比在整車

上保證要容易的多。例如側(cè)圍窗框尺寸及外輪廓曲線的形狀

等都是在側(cè)圍總成的焊裝線上得到保證。

從焊接角度來講，分散裝配焊接可以把一些需要全位置操作

的工序改變?yōu)樵谡Ｎ恢玫牟僮?，使焊點盡量處于有利于焊

接的位置，可盡量避免立焊、仰焊、橫焊，這樣有利于提高裝

配焊接質(zhì)量，改善勞動條件，也提高了勞動生產(chǎn)率。例如車

身的頂蓋、側(cè)圍及前、后圍在整車總成焊裝中分別為仰焊和

立焊，而在分總成焊裝中可變成俯焊。

隨著零件分散程度提高，操作工人分工更加細化和專一，更

容易掌握操作技術(shù)和提高技術(shù)的熟練程度，從而迅速提高勞

動生產(chǎn)率和焊裝質(zhì)量

（2）縮短產(chǎn)品的制造周期

組合件、分總成的焊裝生產(chǎn)可以并行進行，擴大了工作面，

增加了同時工作的人數(shù)，避免各工序之間的相互影響和等待。

有的組合件或分總成具有相同或相似的形狀和尺寸，可以組

織連續(xù)性流水作業(yè)以縮短制造時間。例如車身左右側(cè)圍焊裝

線的布置。

（3）容易控制和減少焊接應(yīng)力和焊接變形

焊接應(yīng)力和焊接變形與焊縫在結(jié)構(gòu)中所處的位置及數(shù)量有

著密切的關(guān)系。在劃分組合件時，要充分地考慮到將組合件

的焊接應(yīng)力與焊接變形控制到最小，使總成裝配時的焊接量

減少到最小，以減少可能引起的焊接變形。而且，在組合件

焊裝時，結(jié)構(gòu)剛性降低，可以比較容易地采用夾具或其他措

施來防止變形。即使已經(jīng)產(chǎn)生了較大的變形，也比較容易修

整和矯正。

（4）可以降低焊裝夾具的成本

分組件裝配焊接法以后可以大大簡化焊裝夾具的復(fù)雜程度，

有利于夾具的設(shè)計和制造，從而使焊裝夾具的成本降低。

(5)可以提高生產(chǎn)面積的利用率

分組件裝配焊接可以減少和簡化總裝時的工位數(shù)，增加平行

進行作業(yè)的地點，大大擴大了裝配焊接的工作面，提高了生

產(chǎn)面積的利用率。

4.工藝分離面確定原則

工藝分離面的合理確定是發(fā)揮上述優(yōu)越性的關(guān)鍵。劃分組件

進行裝配焊接時應(yīng)從以下幾個方面來綜合考慮：

(1)盡可能使各組件本身的結(jié)構(gòu)形式是一個完整的構(gòu)件

要考慮到結(jié)構(gòu)特點，便于組件、分總成的最后總裝和結(jié)構(gòu)尺

寸精度的保證。工藝分離面要避開結(jié)構(gòu)上應(yīng)力最大的地方,

保證不因劃分工藝組件而損害結(jié)構(gòu)的強度。

(2)保證組件的強度和剛度

所劃分的組件、分總成結(jié)構(gòu)要有一定的剛度和強度，即在白

車身重量的作用下，不能產(chǎn)生永久性變形，同時也要考慮吊

裝方便。

(3)工藝上的合理性

工藝上主要考慮劃分組件后焊點數(shù)量和位置的合理布置，要

有利于采用自動化和機械化設(shè)備，也有利于減小焊接變形,

可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。

(4)現(xiàn)場生產(chǎn)能力和條件的限制

分組件裝配焊接中，由于采用較多的專用夾具，生產(chǎn)準備周

期較長，各工序之間的協(xié)調(diào)關(guān)系復(fù)雜，給生產(chǎn)管理帶來困難。

同時隨著焊裝工位數(shù)量的增加，要求有較大的生產(chǎn)面積和較

多的技術(shù)工人。

(5)生產(chǎn)節(jié)拍的要求

在大批量的生產(chǎn)中，采用分組件裝配焊接法進行生產(chǎn)，能顯

著地提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品

成本。雖然此時由于分組件裝配焊接增加了工序及專用夾具

的數(shù)量，使其費用增多，但產(chǎn)量大而分攤到每個產(chǎn)品上的費

用不會增加，仍然可以得到顯著的經(jīng)濟效果。

當單件生產(chǎn)、試制和少量生產(chǎn)時，為了縮短生產(chǎn)準備周期,

減少專用夾具費用，減少工件在夾具上的裝卸次數(shù)，減少輔

助工時，宜采用集中裝配焊接的方法。

三.焊接結(jié)構(gòu)

由于汽車車身除某些加強構(gòu)件外，主要都是由低碳鋼薄板沖

壓零件焊接而成，其厚度在0.6mm?1.5mm范圍之內(nèi)。采用

最多的焊接方法是電阻點焊，它將工件(PANEL)以200?

300kgf程度加壓至焊槍的銅電極，并瞬間(0.16?0.2秒)通

過大約1萬安培的高電流，以電極接觸點發(fā)生的電阻熱熔融

結(jié)合的焊接方法。在一輛小車的車體中大約有3000個焊點，

其大部分為兩層焊，根據(jù)結(jié)構(gòu)也有3?4層焊。

當生產(chǎn)批量不大和具有密封要求的連接處，以及開敞性差的

焊縫，一般采用二氧化碳氣體保護焊。

1.焊接接頭型式

焊接連接處稱為焊接接頭。因電阻點焊的要求，車身結(jié)構(gòu)的

基本焊接接頭型式主要是搭接接頭和彎邊接頭，如圖4-2所

示。其中4-2(a)(b)為搭接接頭，4-2(c)(d)(e)為彎邊角接，4-2(f)

為彎邊對接。

彎邊接頭的焊點操作性優(yōu)于搭接接頭，因為彎邊

接頭焊點直接暴露在操作臺面一側(cè),選用小型“X”(a)

(d)

型焊鉗就能很方便地進行焊接。

考慮焊接強度，彎邊接頭起到相當于加強梁的作

用，可增大結(jié)構(gòu)強度，但翻邊因受沖壓工藝的限制，

導(dǎo)致貼合不理想，易產(chǎn)生焊接缺陷，而且彎邊接頭的(b)

(e)

焊點抗正應(yīng)力能力比抗剪切能力差，總的對焊接強度

增大不大。

考慮焊接精度，搭接接頭焊點質(zhì)量主要決定于工(c)

⑴

裝的精度。而彎邊接頭焊接質(zhì)量除了與工裝精度有關(guān)

圖4—2焊接接頭型式

外，還與零件翻邊精度有關(guān)，而受沖壓工藝和儲運方式的影

響，翻邊是零件質(zhì)量最不穩(wěn)定的地方，它容易導(dǎo)致兩零件因

貼合不好產(chǎn)生焊接變形，而且彎邊接頭的零件不利于利用工

藝孔對零件作精確定位。

2.接頭開敞性

封閉接頭是不可能用作點焊的，半封閉接頭如車身底部和內(nèi)

部接頭也會給制造帶來一定麻煩。如圖4-2(b)所示為封閉斷

面結(jié)構(gòu)，不易直接采用點焊。因為下電極無法設(shè)置，需要采

取間接導(dǎo)電型式或改用其它焊接方法來解決。

由于車身各連接部位不同，組成零件的形狀不一樣，雖然都

采用搭接或彎邊接頭，但其結(jié)構(gòu)的斷面形狀有很大差別。如

圖4-3為車身側(cè)圍典型斷面示意圖。其中(a)與(e)中焊點A的

開敞性差，結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，如果將(a)斷面形狀改為圖(b)

的型式，就大大提高了焊點的可達性；同樣(e)結(jié)構(gòu)也是如此。

若在結(jié)構(gòu)設(shè)計上不能避免封閉式斷面，則可以通過結(jié)構(gòu)分解

來實現(xiàn)

焊點的焊接，如將(a)中結(jié)構(gòu)分解

為件1和件2的組合件，先焊完點

A后，再裝焊件3,這樣不僅達到了

結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，而且改善了結(jié)構(gòu)的

開敞性。同樣(e)中也可以先將件2

和件3在A點焊好后再裝焊件lo

沖壓件結(jié)構(gòu)型式要考慮點焊工

藝性。由于電阻點焊方法本身可達性

差，在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量避免采用狹窄而深的或上、

下電極難以接近的焊接結(jié)構(gòu)和焊接接頭。如圖4—4所示,(a)

中由于上電極伸入深窄的焊件中，增加了點焊機的二次回路

的感抗，使焊接電流不穩(wěn)定而降低焊點強

度和質(zhì)量；圖4—4(b)結(jié)構(gòu)中必須采用特殊彎電極，

這種電極的冷卻條件不好，降低了焊接表面質(zhì)量和

電極的使用壽命。

(a)(b)

3.接頭的強度圖4

-4不合理的點焊結(jié)構(gòu)

點焊焊縫適宜在剪切力下工作，而不適宜在拉伸力下工作。

設(shè)計汽車車身點焊焊接結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡量使焊縫在剪切力而不

是在拉力下工作。如圖4-5所示，(a)為焊點受拉伸力狀態(tài)，

(b)為焊點受剪切力狀態(tài)。

點焊焊縫的強度與母材的種類及焊接工藝有關(guān)。

例如，低碳鋼的剪切容許應(yīng)力可取為母材的65%,

而拉伸容許應(yīng)力可取為母材的40%,焊點布置方案

(a)(b)

不同，焊點中所受應(yīng)力的種類也不相同。另外，要

圖4一5焊點受力狀態(tài)

盡量避免焊點密集布置或交匯在一起，否則金屬易由于過熱

而產(chǎn)生嚴重應(yīng)力集中及變形，影響焊接質(zhì)量。

車身外板的焊接，由于焊接熱應(yīng)力會

使表面局部變形而影響外觀質(zhì)量，這時可

通過改變車身零件形狀來消除或減輕這類

缺陷。如圖4-6（a）是輕型汽車門板的點焊

接頭，在門外板表面1區(qū)會出現(xiàn)凹凸不平，

若將門外板此處設(shè)計成帶斜凸梗的棱線

（如圖4—6b）,就可以起筋條的作用而減圖

4—6車身外板形狀

小變形。假如外部造型不允許這樣，也可將門外板制成曲面

形狀（如圖4—6c）。

4.焊接厚度

點焊通常用于兩層薄板之間的連接，有時也用于連接疊在一

起的三層薄板。為了保證焊點的焊透率，兩層焊件厚度宜相

等或相近，厚度相差應(yīng)不大于3倍。連接三層板時，如板厚

有差別，厚板應(yīng)置于中間，有利于熔核在三層板上形成。

四.焊點布置

車身焊接中焊點的數(shù)量以及焊點間距的確定是焊裝工藝性

的一項重要內(nèi)容。焊點間距越小，焊點數(shù)越多，焊接強度也

就越高，但分流越大，它會給產(chǎn)品的強度帶來不利影響。焊

接質(zhì)量也會因分流的影響而不易保證。

根據(jù)車身焊接接頭的特點以及車身結(jié)構(gòu)設(shè)計時接頭的搭邊

寬度和焊點布置等，焊點布置應(yīng)著重考慮以下幾個問題：

1.在滿足接頭強度和技術(shù)要求條件下，盡量減小

搭邊寬度，以減輕結(jié)構(gòu)重量。為保證焊點質(zhì)量，對焊點中心

離板邊的最小尺寸要求，可參考表4-2。

表4—2焊點中心到板邊的最小距離

焊件厚度（mm）1234

6

焊點中心到板邊最小距離（mm）812

182530

2.在實際車身制造中，由于設(shè)置焊裝夾具的需要，對彎邊

接頭的寬度（如圖4—7）應(yīng)保證a至少為20?25mm,其根

部尺寸一般等于板厚。

3.焊點的距離應(yīng)選擇適當，在保證接頭強度和技術(shù)要求的

前提下，

焊點距離應(yīng)盡可能大些。因為在焊縫長度一定的范圍內(nèi)，焊

八占、、

布置越多，點距越小，分流越大，焊點熔核尺寸減小，反而

降

低了焊縫強度。車身焊裝的合理點距如表4-3所示。焊接大

零

件或組合件時，點距可以適當加大，一般不小于35?40mm,

在圖4—7彎邊寬度

有些非受力的部位，則焊點的距離還可以加大到70-80mmo

在

多點焊機上焊接，焊點之間的距離要求不小于50mm。

表4-3車身焊裝合理點距

一個焊件厚度(mm)123

46

二層板焊接的最小點距(mm)1525

304060

三層板焊接的最小點距(mm)2030

405080

4.三層板焊接時，其點距比二層板焊接時要適當大些，如

表4-3所示?？紤]焊點強度的穩(wěn)定性，盡可能少采用三層板

的焊接結(jié)構(gòu)。

焊點的合理布置并不能完全彌補由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)本身設(shè)計不

合理所造成的強度不足的缺陷。因此，為了提高產(chǎn)品的使用

壽命，必須在設(shè)計合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，來考慮焊點的合

理布置。

五.焊裝工藝規(guī)程的編制

汽車車身焊裝工藝過程是指各種零部件裝配成組合件和分

總成，然后在進一步焊裝成總成件的過程。指導(dǎo)這一過程的

工藝性文件就稱為焊裝工藝規(guī)程。它是車身生產(chǎn)中重要的指

導(dǎo)性文件，其內(nèi)容包括要焊接的零部件名稱，裝配焊接順序,

裝配焊接方法，質(zhì)量要求，檢驗方法，焊點數(shù)量、布置等,

有利于生產(chǎn)組織和管理工作。

1.裝配工藝方案

裝配工藝方案是對車身產(chǎn)品焊裝過程中的主要問題，作出原

則性的規(guī)定。一般在立項時開始編制。其編制內(nèi)容包括：

(1)產(chǎn)品對象

總成件及零部件、組合件的數(shù)量、名稱和結(jié)構(gòu)。

(2)設(shè)備描述

確定產(chǎn)品分散裝配焊接方法，所需工位總數(shù)，各工位焊接方

法，上料方式，工裝設(shè)備，工位間距，工位間的傳輸方式等。

(3)設(shè)計依據(jù)

產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)，工裝設(shè)備定位精度，工作區(qū)大小，設(shè)備開工

率，水、電、氣參數(shù)，設(shè)計數(shù)據(jù)和圖紙等。

(4)工藝方案

各工位上料順序，焊點數(shù)量，工裝夾具方式，焊接方法，作

業(yè)方式，作業(yè)時間等。

(5)技術(shù)質(zhì)量要求

工裝設(shè)備技術(shù)制造、操作要求，焊接質(zhì)量要求，產(chǎn)品尺寸要

求，焊接設(shè)備要求等。

焊裝工藝方案不僅在工藝原則上規(guī)定了工藝過程本身，同時

也決定了生產(chǎn)組織和計劃工作、廠房和車間的布置、各種設(shè)

備和裝備的配備，它直接影響到生產(chǎn)的周期、勞動生產(chǎn)率和

生產(chǎn)成本，它是各種設(shè)備和裝備選購的技術(shù)依據(jù)。

2.工作工藝規(guī)程

工作工藝規(guī)程是裝配工藝方案中每一個工序內(nèi)容的詳細具

體說明，它是根據(jù)裝配工藝方案進行編制的，也稱工序卡。

它規(guī)定了本工序各裝配零件在夾具中的安裝順序、定位和焊

接方法、焊接規(guī)范、時間定額、所用工具設(shè)備以及耗材等等。

如表4-4為一張典型的工序卡片。

第二節(jié)焊裝夾具的工藝方案設(shè)計

轎車車身是由上千個沖壓件、近5000個焊點焊裝成一個整

體，每個零件之間的連接必須在三維空間中依靠焊裝夾具定

位，零件與零件連接形成一個整體車身。每一個零件的連接

精度，都是由焊裝夾具來保證，它直接影響到功能部件，如

發(fā)動機、轉(zhuǎn)向器、變速器等的安裝精度和性能。重要的外形

部件，如保險杠、車門、發(fā)動機蓋、后箱蓋、前后燈等的安

裝平順性，都與車身焊裝形位精度有直接的關(guān)系。

在進行焊裝夾具設(shè)計之前，首先需要根據(jù)車身零件的形狀、

焊裝工藝、焊點位置及數(shù)量來設(shè)計夾具的工藝方案，即設(shè)定

焊裝過程中夾具的定位基準及定位基準的形態(tài)。

一.定位基準的基本概念

基準是指某些特定(參考)點、線、面的組合，借以確定零

部件中相關(guān)點、線、面的位置。按其用途不同，可分為設(shè)計

基準和工藝基準。設(shè)計基準是指在產(chǎn)品圖樣上，設(shè)計者所選

定的參考點、線、面的組合，用以確定零件輪廓、尺寸及形

位公差等。工藝基準是指在加工過程中，直接用于測量、定

位、安裝零部件時的實際點、線、面的組合，它分為定位基

準、裝配基準和測量基準。

夾具的定位基準是為了使焊好的車身組件、分總成件、總成

件的位置與車身產(chǎn)品設(shè)計圖紙、沖壓成形零件的形狀尺寸、

車身測量數(shù)據(jù)在X、Y、Z方向上一致，所設(shè)定的焊裝夾具

的位置。合理選擇夾具的定位基準，可以簡化焊接工藝和夾

具結(jié)構(gòu)，并且容易保證車身零件的裝配焊接精度和質(zhì)量。選

擇夾具定位基準時，應(yīng)盡量使其與車身零件設(shè)計基準相統(tǒng)一

減少因基準不重合帶來的誤差。

1.定位基準的種類和功能

(1)定位基準面

定位基準面有主基準和副基準兩種。主基準面是為了保證被

焊零件的準確定位。主基準面應(yīng)該盡量設(shè)定在保證零件形狀

精度和剛性的位置上，而且數(shù)量盡可能少，一般主基準面為

不可調(diào)整的形式。副基準面是為了校正零件、輔助焊接過程

或輔助焊接設(shè)備而設(shè)定的，它能約束零件的扭曲和回彈、使

零件保持形狀不變、校正和約束焊接變形，是焊接工裝結(jié)構(gòu)

上必要的基準，它設(shè)計成可調(diào)整的形式。

(2)定位基準孔

定位基準孔也有主基準和副基準兩種。主基準孔的作用是固

定被焊零件，它用圓柱銷約束零件的兩個方向，在保證可靠

定位的前提下主基準孔的數(shù)量應(yīng)盡可能少。副基準孔的作用

是防止被焊零件的回轉(zhuǎn)，它可以用圓柱銷或菱形銷定位，一

般選擇零件上的長孔作為副基準孔，用菱形銷約束零件的一

個方向。

(3)定位基準端

定位基準端也有主基準和副基準兩種。主基準端使被焊零件

準確定位，它確定一個方向的位置，不可調(diào)整。副基準端是

為了輔助焊接過程或焊接設(shè)備而設(shè)定的，它是約束焊接變形

和焊接時兩個零件錯位的基準，設(shè)計成可調(diào)整的形式。

2.定位基準選擇的優(yōu)先順序

(1)考慮車身零件的制造工藝，定位基準確定的先后順序

為總成分總成組件零件。因為如果裝配件的定位基準

不確定，則不可能對零部件的精度確定及正確評價，也無法

決定零部件的準確修正方向。同時為了使車身零件在制造過

程中的變化要素最小，需要把含有更多變化要素的裝配件上

的定位基準首先確定。

(2)為了確定車身零部件的位置，需要基準孔、基準面和

基準端的組合，但是在同一方向上約束時，采用基準面、孔、

端的順序不同?？紤]車身零件的形狀，定位基準選擇的先后

順序為基準面基準孔基準端。這與沖壓零件的成形順序

一致，即先拉延后沖孔。優(yōu)先選用基準面可以使相鄰零件的

貼合面累積誤差最小，也容易補償剛性不足的零件形狀，而

且如果基準孔的位置和孔間距不準確會造成被焊零件的位

置不穩(wěn)定。

3.定位基準位置的選定方法

夾具定位基準的選定必須以沖壓件零件圖、裝配焊接后的組

件圖、車身焊裝工藝流程和工藝方案、車身裝配公差要求以

及基本車型的相關(guān)資料為依據(jù)。其選用方法為：

(1)夾具定位基準面的厚度一般為16mm,只有地板框架處

夾具定位基準面的厚度選為19mm。為了便于夾具設(shè)計與檢

測，定位基準面盡量選在與車線平行的位置，且與車線之間

的距離為整數(shù)；若定位基準的位置與車線傾斜，則從車線處

標注尺寸和角度。如圖4—8所示。

(2)定位基準面要盡可能選在斷面形狀一致的位置，盡量

避免斷面發(fā)生變化的位置，如圖4-9所示。因為斷面發(fā)生

變化的位置容易造成零件變形，很難精確定位。

(3)定位基準孔要盡可能與定位基準面不重合。這是因為

基準孔與基準面的定位方向不同，當零件定位基準面發(fā)生變

化時，定位基準孔的位置也發(fā)生變化。如圖4—10所示。

(4)分析整條生產(chǎn)線上各工位零件的構(gòu)成以及各構(gòu)成零件

的位置，使定位基準的位置盡量選在能貫穿整條生產(chǎn)線的位

置上，即生產(chǎn)線上各工位的定位基準盡量保持一致，以減小

工位間的定位偏差。

例如：前立柱組件側(cè)圍總成車身總成前后相互關(guān)聯(lián)

的工位盡量選擇相同的定位基準。

(5)定位基準盡量選在被焊零件有貼合要求或功能要求的

位置，如有裝配關(guān)系要求的面或孔，有位置尺寸要求的端部

或孔等。

(6)定位基準盡量選在容易上件取料的位置，容易實現(xiàn)焊

裝自動化的位置，以及使裝配累積誤差最小化的位置上。

(7)對于相同零件的定位，其定位基準位置盡量要統(tǒng)一。

(8)定位基準要選在可以減小焊接變形的位置上。當焊接

面的長度足夠時，可以將定位基準面直接選在焊接面上。

(9)各被焊零件要盡可能單獨定位，不能只依靠相鄰零件

型面的貼合來定位。

第三節(jié)車身焊裝生產(chǎn)線

焊裝生產(chǎn)線（productionlineofwelding）,是指必須經(jīng)過焊

接工藝才能完成完整產(chǎn)品的綜合生產(chǎn)線，它包括專用焊接設(shè)

備、輔助工藝設(shè)備以及各種傳輸設(shè)備等。

一.車身焊裝生產(chǎn)線的發(fā)展過程

汽車車身焊裝生產(chǎn)線的發(fā)展過程大體可分為三個階段：

1.固定式單工位焊裝臺的小型焊接方式

這種在發(fā)達國家50年代以前全靠手工操作組焊車身的方式,

在國內(nèi)的小汽車廠家中應(yīng)用較多。它是各工位獨立操作，被

焊接車身零件主要依靠人工搬運，它的生產(chǎn)能力只能依靠工

人操作的熟練程度，對設(shè)備自動化程度的要求幾乎沒有。由

于單靠工人的熟練程度而提高生產(chǎn)能力是有限制的，所以以

提高生產(chǎn)能力為目標進行了傳送裝置及專用焊接設(shè)備的開

發(fā)研究工作。這樣很快滿足了提高生產(chǎn)能力的要求。但這種

設(shè)備無法滿足混流車型的生產(chǎn)。

2.剛性焊接生產(chǎn)階段

1965年左右開發(fā)出利用機械控制系統(tǒng)來滿足2—3種車型的

生產(chǎn)。剛性焊接生產(chǎn)線屬于傳統(tǒng)制造系統(tǒng)，它具有以下特點:

（1）通常把作業(yè)劃分為較多個簡單工序；

（2）按分批投入的方式，順序完成各簡單工序；

(3)完成工序時間很短；

(4)單個工序自動化。

目前這種剛性焊裝生產(chǎn)線仍然有一定的應(yīng)用，但隨著先進制

造技術(shù)的蓬勃發(fā)展，這類生產(chǎn)線正在面臨著技術(shù)改造的艱巨

任務(wù)，處于淘汰之中，在轎車生產(chǎn)中所占份額正急劇減少。

處于這個階段的我國汽車焊裝線以一汽大眾汽車有限公司

捷達轎車車身焊裝設(shè)備與上海大眾汽車公司車身焊裝線為

代表，前者總成工位及車身主焊線采用焊裝自動線，廣泛采

用各種類型的多點焊機和焊接機器人，工藝先進，自動化程

度高；后者由于采用國外先進技術(shù)，工藝先進，但自動化程

度較前者低，采用懸掛式點焊機等設(shè)備，手工焊接仍占較大

比例O

3.柔性焊裝生產(chǎn)階段

世界汽車發(fā)展的趨勢是由大批量生產(chǎn)向多品種、小批量生產(chǎn)

轉(zhuǎn)化，為了滿足汽車消費者廣泛而多樣化的需求，適應(yīng)汽車

市場的激烈競爭，必須不斷縮短車型變換周期、加快車型的

更新，柔性焊裝生產(chǎn)線就是適應(yīng)這一發(fā)展趨勢而設(shè)計制造的。

由于計算機的飛速發(fā)展以及控制領(lǐng)域的技術(shù)提高、機器人的

發(fā)展、工具的柔性化，1975年正式開始了汽車焊裝生產(chǎn)線的

自動化研究，且研究出為滿足消費者多樣化需求的柔性生產(chǎn)

系統(tǒng)。柔性焊裝生產(chǎn)線的特征是大量使用工業(yè)機器人、數(shù)控

焊鉗、可快速更換的工裝設(shè)備和非同步輸送帶、可編程控制

的自導(dǎo)車，它能方便地適應(yīng)幾個基本車型及若干變型車的同

時生產(chǎn)并易于適應(yīng)以后的改型。

柔性焊裝生產(chǎn)線屬于柔性制造系統(tǒng)(FMS),FMS的柔性是

指對產(chǎn)品的柔性，即系統(tǒng)為不同的產(chǎn)品和產(chǎn)品變化而進行設(shè)

置，以達到高的設(shè)備利用率，減少制造過程中零件的中間存

儲，對于顧客需求具有快速響應(yīng)的能力。

與剛性焊裝生產(chǎn)線相比，柔性焊裝生產(chǎn)線主要特點為：

(1)把作業(yè)僅分為幾個工序；

(2)不同批次的不同工序可以重疊投入；

(3)完成工序加工時間快和不變；

(4)全部加工工序自動化；

(5)產(chǎn)品的焊接主要由焊接柔性制造系統(tǒng)完成。

在德國的大眾、寶瑪格、日本的本田、瑞典的沃爾沃、美國

的卡特比勒等公司均大量使用車身柔性焊裝生產(chǎn)線。德國

Benz的Sindelfingen工廠布置有三條車身焊接總裝線，三條

地板總成線及相應(yīng)的中地板、前后地板線等，共有焊接機器

人1000余臺，自動化率為95%,生產(chǎn)約10個車型，二班制

時日產(chǎn)1600?1700輛。

在車身制造中，選擇哪種型式的車身焊裝生產(chǎn)線和需要多少

焊裝設(shè)備，取決于生產(chǎn)批量的大小，車身質(zhì)量的要求以及工

廠的場地和投資情況。在我國，經(jīng)過近15年的大力發(fā)展，

汽車制造業(yè)取得了很大進步，從國外引進了輕型車、面包車、

轎車等各種類型的汽車，各主要汽車廠家形成了一定的生產(chǎn)

規(guī)模，基本上具備了一整套較為完善的生產(chǎn)、管理及技術(shù)保

證體系。但車身焊裝生產(chǎn)線還是主要依賴從國外全套引進,

缺乏自主獨立開發(fā)能力。引進的焊裝生產(chǎn)線大都是國外80

年代的產(chǎn)品，屬于剛性焊裝生產(chǎn)線，自動化水平不高。

二.車身焊裝生產(chǎn)線的組成

車身焊裝生產(chǎn)線是轎車、微型客車等車型生產(chǎn)過程中的幾個

主要生產(chǎn)線之一，其空間作業(yè)內(nèi)容復(fù)雜且自動化程度較高。

車身焊裝生產(chǎn)線是汽車白車身(BODYINWHITE)全部成

型工位的總稱，它由車身總成線和許多分總成線組成，每一

條總成線或分總成線又由許多工位組成。線間、工位間通過

搬送機、機器人等搬送設(shè)備實現(xiàn)上下料和零部件的傳送，以

保證生產(chǎn)線內(nèi)各工位工作的連貫性。分總成線又包括許多獨

立的組件焊裝工位，每個工位由許多定位夾緊夾具、自動焊

接裝置及檢測裝置等設(shè)備以及供電供氣供水裝置組成。

1.車身完成線(SLATLINE)

車身完成線是一條車身裝配生產(chǎn)線，它通過較鏈連接方式分

別將焊裝好的前后車門，翼子板，發(fā)動機罩，行李廂蓋或背

門與車身本體連接裝配，形成白車身(BodyInWhite),同

時對車身焊接質(zhì)量進行檢測和修磨。如圖4—所示為一條車

身完成線的組成。

圖4一車身完成線示意圖

車身完成線的特點是整條生產(chǎn)線不需要焊接，是機械較鏈連

接，屬于可拆卸連接，無任何焊接設(shè)備；基本上是手工作業(yè)；

是整個車身焊裝生產(chǎn)線的最后一道工序，完成后的產(chǎn)品即為

白車身，將輸送到涂裝車間進行表面處理。

2.主焊線(MAINLINE)

主焊線是車身焊裝車間最重要的一條焊裝生產(chǎn)線，它完成車

身六大分總成(地板，左右側(cè)圍，頂蓋，通風罩及儀表板,

后行李臺)的焊接，有時也叫車身總成生產(chǎn)線。

車身總成工位是主焊線上的一個核心工位，在這個工位上,

實現(xiàn)六大總成的裝配。其中地板總成的上料是通過地板傳送

機構(gòu)(UNDERSHUTTLE)直接傳送到總成工位；側(cè)圍總成

的自動上料方式有移動式、旋轉(zhuǎn)式、移動翻轉(zhuǎn)式和2-4位

翻轉(zhuǎn)基座式；頂蓋、通風罩、后行李臺是利用自動輸送機械

(AUTOFEEDINGMACHINE)上料。

在主焊線上一般還設(shè)置有若干個補焊工位，完成車身本體的

補焊(RESPOTWELDING)o從主焊線上生產(chǎn)出來的產(chǎn)品

通過升降機設(shè)備傳送到車身完成線上。

如圖4一為一條典型主焊線的組成示意圖。

圖4一車身主焊線示意圖

3.地板總成線(UNDERBODYLINE)

地板總成線完成發(fā)動機室、前地板和后地板的裝配焊接。地

板是車身結(jié)構(gòu)中強度相對較大的部分，常常需要布置有二氧

化碳焊機進行補焊。

根據(jù)自動化程度不同，地板總成線上設(shè)置有工位間傳送機構(gòu),

焊裝夾具，機器人點焊系統(tǒng)，涂膠設(shè)備，升降機等等。

4.側(cè)圍總成線(SIDEFRAMELINE)

側(cè)圍總成線完成側(cè)圍內(nèi)外板的結(jié)合，一般它有左右對稱布置

的兩條生產(chǎn)線。在側(cè)圍總成線上布置有工位間傳送機構(gòu)，焊

裝夾具，機器人點焊系統(tǒng)，涂膠設(shè)備，自動輸送機械等等。

如圖為典型側(cè)圍總成線布置示意圖。

圖側(cè)圍總成線示意圖

5.移動線(MOVINGLINE)

移動線主要是指車門焊裝線，發(fā)動機罩&行李廂蓋焊裝線，

翼子板焊裝線。

車門、發(fā)動機罩、行李廂蓋焊裝線都是經(jīng)過涂膠、折邊、焊

接、完成等工序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外板的結(jié)合。它的主要設(shè)備有內(nèi)外板

焊裝夾具，折邊機，轉(zhuǎn)換壓模，輸入輸出設(shè)備，涂膠設(shè)備,

較鏈裝配夾具，二氧化碳焊機等等。

如圖為一條車門總成線布置示意圖。

6.子線（SUBLINE）

子線主要是指車身中的一些組合件、分總成件的簡單小型焊

裝線，如頂蓋焊裝線，通風罩焊裝線，后行李臺焊裝線，發(fā)

動機室焊裝線，前地板焊裝線，后地板焊裝線，前立柱焊裝

線，中立柱焊裝線等等。

根據(jù)自動化程度不同，子線可以設(shè)計成單工位獨立操作形式,

也可以設(shè)計成幾個工位流水線操作方式；被焊零件在各工位

之間可以應(yīng)用手工或者自動傳送。

三.柔性焊裝線上的組成單元

柔性焊裝生產(chǎn)線是為了適應(yīng)用戶不同產(chǎn)量、不同生產(chǎn)率、不

同自動化程度、不同工廠環(huán)境的要求而設(shè)計的。柔性生產(chǎn)系

統(tǒng)是車身焊裝線的全球發(fā)展趨勢。

柔性組成單元主要包括：柔性焊裝夾具，自動焊接裝置，點

焊設(shè)備，車身總成工位，自動輸送機械，傳送機構(gòu)，升降機，

折邊機，機器人系統(tǒng)，電控系統(tǒng)，其它機構(gòu)等等。

1.柔性焊裝夾具（JIG）

為了適應(yīng)不同車型，柔性夾具一般采用兩種結(jié)構(gòu)型式：一是

固定式，它設(shè)置在各種車型斷面相同或相似的位置；二是切

換式，在不同車型斷面相差很大的情況下，利用切換式夾具

分別適應(yīng)不同車型的定位夾緊，有旋轉(zhuǎn)和移動兩種方式。如

圖所示。

a.上下移動切換夾具

b.旋轉(zhuǎn)切換夾具

圖4一柔性焊裝夾具

2.自動焊接裝置(AUTOGUN)

由于手工焊接勞動強度大，生產(chǎn)率低，且焊接質(zhì)量難以保證。

隨著焊裝生產(chǎn)線自動化程度的提高，它逐漸被自動焊接裝置

所代替。自動焊接裝置是由自動焊鉗及其附屬設(shè)備組成，相

比焊接機器人而言，它的投資少且焊接接近性好，是我國汽

車車身焊接的發(fā)展方向。

根據(jù)沖壓件上要求焊接的焊點數(shù)目和位置不同，其自動焊鉗

的布置方式也不相同。當只需要焊接一個點且焊鉗與焊件之

間不會發(fā)生干涉時，可將焊鉗簡單布置成固定形式，但在大

多數(shù)場合下為了避免焊鉗與焊件的運動發(fā)生干涉，需將它設(shè)

計成轉(zhuǎn)動式或平移式，而且平移式的自動焊接裝置還適用于

焊接一條直線上的多個焊點。如圖所示。

a.固定式

b.旋轉(zhuǎn)式c.

平移式

圖4-自動焊接裝置

3.點焊設(shè)備(SPOTWELDER)

為了滿足不同用戶的要求，根據(jù)成本以及焊接自動化程度的

不同，可以選擇不同的焊接方式，主要有手工點焊PSW

(PortableSpotWelding),自動點焊ASW(AutoSpot

Welding),機器人點焊RSW(RobotSpotWelding)。如圖

4-所示.

4.車身總成工位(MAINBUCK)

車身總成工位是主焊線上的核心工位，它是將地板總成、左

右側(cè)圍總成、頂蓋總成、通風罩及儀表板和后行李臺總裝焊

接，形成車身焊接本體。其側(cè)圍上料方式主要有移動式，旋

轉(zhuǎn)式，移動翻轉(zhuǎn)式，2—4位翻轉(zhuǎn)基座式。

a.手工點焊

b.機器人點焊

圖4-點焊設(shè)備

如圖所示。它的特點是利用伺服電機和齒輪馬達驅(qū)動實現(xiàn)

翻轉(zhuǎn)，而移動和旋轉(zhuǎn)一般依靠氣缸或液壓缸提供動力。

a.移動式

b.旋轉(zhuǎn)式

c.移動翻轉(zhuǎn)式

d.4位翻轉(zhuǎn)基座式

圖4-車身總成工位

5.自動輸送機械(AUTOFEEDINGMACHINE)

自動輸送機械主要用于被焊零件在線與線或工位與工位之

間的移動。它主要有兩種結(jié)構(gòu)型式：連桿型和氣缸型。

連桿型結(jié)構(gòu)是以電葫蘆作為驅(qū)動力，伸縮連桿用錢支銷連接,

它可用于比較大的行程要求，而且安裝時高度空間占用少。

如圖一a所示。氣缸型結(jié)構(gòu)是以氣缸作為驅(qū)動力，它能夠高

速準確定位，并且簡單、可靠，但在安裝時要求有足夠的高

度空間。如圖一b

a.連桿型結(jié)構(gòu)

b.氣缸型結(jié)構(gòu)

圖4-自動輸送機械

6.傳送機構(gòu)(SHUTTLE)

傳送機構(gòu)可以設(shè)置在主焊線、移動線、地板線和側(cè)圍線中，

用于將零件快速準確地移送到要求的位置。根據(jù)傳送機構(gòu)相

對于被焊零件的空間位置可以分為底置傳送機構(gòu)(UNDER

BODYSHUTTLE),頂置傳送機構(gòu)(OVERHEADSHUTTLE)

和側(cè)置傳送機構(gòu)(SIDESHUTTLE)。

傳送機構(gòu)的工作原理如圖4-

所示，一個循環(huán)包括上升前進

下降后退四個動作環(huán)節(jié)，每往復(fù)

運行一次，工件隨之向前傳送一

個工位。因而它主要由升降機構(gòu)

和送進機構(gòu)組成。

升降機構(gòu)有自頂升方式和同步

頂升方式兩種。自頂升方式是導(dǎo)柱

導(dǎo)套導(dǎo)向，氣缸直接頂升，它結(jié)構(gòu)

圖4-傳送結(jié)構(gòu)工作原理

簡單，成本低，適用于中小件的分總成焊裝線。同步頂升方

式主要有四連桿機構(gòu)和齒輪齒條結(jié)構(gòu)，其工作原理分別如圖

4-a,b所示，氣缸為動力源。

送進機構(gòu)大多由電機驅(qū)動，其安裝方式有兩種，一種是將電

機安裝在被舉升的托架平臺上，電機通過減速機與齒輪齒條

機構(gòu)連接，直接控制托架的平移運動；另一種則是將電機安

裝在固定的平臺上，通過萬向連接扭桿連接齒輪齒條機構(gòu),

它可以減輕舉升重量，但萬向桿要傳送扭矩，同時又要上下

擺動，有較大的功率損耗。如圖4-所示.

a.電機安裝在升降平臺上b.

電機固定安裝

圖4-送進機構(gòu)

7.升降機(DROPLIFTER)

升降機用于上下方向?qū)⒘慵⑿≤嚮蛄慵锛苎b載(或卸載)

到傳送機構(gòu)中。它主要有兩種型式：一種是將臺車或物架裝

載(或卸載)到焊裝線的

(a).臺車裝卸升降機

(b).零件裝卸升降機

圖4-升降機

起始或終止工位；另一種是用于上料或卸料，它適用于任何

傳送系統(tǒng)中。如圖所示。

8.折邊機(HEMMINGPRESS)

折邊機是一種液壓控制的壓力設(shè)備，它的壓力大于100噸，

用于車門、發(fā)動機罩、行李廂蓋焊裝線上內(nèi)外板的包邊。根

據(jù)不同的車型，可通過更換模具進行生產(chǎn)。

9.機器人系統(tǒng)

在白車身焊裝生產(chǎn)線中利用多軸機器人進行二氧化碳焊接、

點焊、涂膠和上下料，大大提高了焊裝生產(chǎn)線的自動化程度

和生產(chǎn)效率。

10.電控系統(tǒng)

隨著焊裝生產(chǎn)的機械化和自動化水平的不斷提高，要求在高

效生產(chǎn)的同時能保持穩(wěn)定的焊點質(zhì)量，并能通過報警及時發(fā)

現(xiàn)焊裝線在生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障，立即予以排除。為此，需要

建立一套控制系統(tǒng)，能夠及時了解整條焊裝線上各工位的工

作情況，并能對點焊過程出現(xiàn)的一些外界影響因素自動補償。

在汽車焊裝線的控制中廣泛應(yīng)用可編程控制器PLC

(ProgrammableLogicController),它具有響應(yīng)時間快、控

制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝而改變、易與計算

機接口、維修方便等優(yōu)點，而且體積小、壽命長，抗干擾能

力強。

四.車身焊裝線的型式

根據(jù)焊裝夾具的工位布置以及與傳送機構(gòu)是否分離，可將焊

裝生產(chǎn)線分為以下幾種型式：

1.獨立工位

各工位獨立操作，相互無關(guān)聯(lián)，零部件采用人工搬運、儲存。

它一般用于批量不大且裝配件數(shù)量少的組合件焊接中，如頂

蓋工位的焊接。

2.流水線方式

將各工位有序地排列起來，工位間的工件采用電動或手動搬

運工具搬運，基本上無中間儲存環(huán)節(jié)。它一般用于批量不大,

但裝配件數(shù)量多，需要采用分散裝配焊接方法進行操作的分

總成焊接中。如哈飛HFJ6330A的側(cè)圍焊裝生產(chǎn)線，北汽福

田BJ6480地板焊裝線都是采用這種方式。

3.貫通式焊裝線

將各工位等距離排列，工位間的工件采用自動傳送機構(gòu)進行

傳輸，焊裝夾具與工件傳送機構(gòu)呈分離狀態(tài)，焊裝夾具處于

靜態(tài)，工件在靜態(tài)下裝夾和施焊，容易保證定位精度。

這種焊裝線在國內(nèi)外汽車車身制造中使用普遍，適合于專用

焊機的配置和懸掛點焊機的手工操作等工藝方法。

長春一汽原CA-10B駕駛室總成裝配線是一條比較典型的貫

通式焊裝線，是由固定焊裝臺、懸掛式點焊機及間隙式雙輪

鏈式傳動機構(gòu)組成。如圖所示。

圖4-CA-10B駕駛室總成裝配線

全線共有六個工位，其中有四個焊裝臺，一個電弧焊轉(zhuǎn)臺及

一個翻轉(zhuǎn)電弧焊臺。線上配有16臺懸掛式點焊機和兩臺直

流弧焊機。生產(chǎn)節(jié)奏為4min/輛，全線共18?20人。工序內(nèi)

容如下。

（1）第一工位：將地板總成、前圍骨架總成（前

圍內(nèi)蓋板及發(fā)動機擋板總成）及后圍骨架總成裝配在一起，

以地板及門洞夾具定位，點焊10處。點完后再裝配四個門

錢鏈。

（2）第二工位：是電弧焊工位，設(shè)有頂起及回轉(zhuǎn)

夾具。主要是焊接駕駛室骨架總成的加強處。

（3）第三工位：是焊接工位，焊接地板和發(fā)動機

擋板連接處。

（4）第四工位：是覆蓋件裝配焊接工位，將前圍

（上蓋板及左右蓋板總成）、頂蓋總成、下后圍及風窗支柱

等裝配到駕駛室骨架總成上，并焊接門洞及前風窗口的焊點。

（5）第五工位：裝配焊接左、右門檻總成，并焊

接后風窗口，前圍蓋板和發(fā)動機擋板連接處，下后圍和地板

連接處。

（6）第六工位：將駕駛室翻轉(zhuǎn)90,焊接門檻和前、

后圍連接處，并以電弧焊加固地板連接板、發(fā)動機擋板和地

板處。

隨著產(chǎn)量的增加，還可適當增加工位，將裝配和焊接工作量

進行調(diào)整。

圖4一所示為東風汽車公司EQ1141駕駛室焊裝線。該線采

用抬起步伐式往復(fù)輸送方式，這種焊裝線輸送平穩(wěn)，定位精

度高，占地面積小，分總成上線方便，可適用于懸點、多點、

機器人以及氣體保護焊的焊接，

是國內(nèi)外汽車廠家普遍采用的新

型焊裝線。該線傳送裝置的升降

采用凸輪較鏈式，用雙向氣缸推

動升降臂，可將傳送裝置抬起

810mm,前后輸送采用往復(fù)式輸圖4

-EQ1141駕駛室焊裝線

送方式，用變頻電機作為動力帶動齒輪，使與其嚙合的齒條

前后運動，來完成駕駛室的輸送工作。電控系統(tǒng)采用了可編

程序控制器，可控制裝配線的同步抬起和落下、輸送裝置的

往復(fù)運動、車型的識別、駕駛室固定位置的檢測以及故障診

斷等。

該焊裝線有11個工位，工位間距5m,傳送速度20mzmin,

重復(fù)傳送精度為0.5mm,傳送時可低速起動，高速輸送，

低速接近終點。可生產(chǎn)各種系列的駕駛室。

圖4-所示是濟南重汽斯太爾駕駛室地板帶骨架總成焊裝生

產(chǎn)線，由煙臺宇信科技公司設(shè)計制造。年生產(chǎn)能力為12500

輛份，生產(chǎn)節(jié)拍為8.16分/輛份。左右地板總成線各一條，

這兩條線的布置和結(jié)構(gòu)完全一樣，焊裝線全長14米，三個

工位，工位間距為3米。

圖4-濟南重汽斯太爾駕駛室地板焊裝線

一工位左右地板共用一臺機器人焊接，并設(shè)計有自動旋轉(zhuǎn)工

作臺，將一工位焊接好的零件旋轉(zhuǎn)180后傳送到二工位進

行上料焊接；二工位左右地板也共用一臺機器人焊接，一二

工位采用人工輔助上料；三工位為人工補焊及下料工位，一

二工位未焊的熔焊縫在三工位用二氧化碳焊接，三工位設(shè)置

頂升裝置，以方便操作工人將焊完的地板總成懸掛于人工輸

送鏈上。

兩臺點焊機器人是ABB公司的IRB6400R/150/M2000垂直多

關(guān)節(jié)6軸機器人，由交流伺服電機驅(qū)動，重復(fù)定位精度為

0.1mm,各軸的自由度分別為：180,-70?+85,

+110?一28,360,120,300。為了防止

機器人誤傷操作者，一二工位設(shè)置有光柵傳感安全裝置。

三個工位之間工件傳輸采用升降往復(fù)桿機構(gòu)自動傳送，其動

作順序為上升前進下降后退。上升下降采用氣缸直接

驅(qū)動方式，前進后退采用馬達齒輪齒條機構(gòu)驅(qū)動，并采用變

頻器調(diào)整速度，且設(shè)有前后進鎖定機構(gòu)、限位機構(gòu)、緩沖機

構(gòu)和檢測機構(gòu)。往復(fù)桿機構(gòu)的功能為在三個工位之間自動傳

輸已焊接好的工件，其重復(fù)定位精度為1mm。

焊裝流程是：工位1——裝入輪罩總成、地板總成、縱梁總

成、輪罩支撐梁、踏板支架，機器人焊接150個焊點；工位

2——裝入門檻下?lián)醢蹇偝?、前?nèi)橫梁總成，機器人焊接146

個焊點；工位3——人工二氧化碳補焊8處，半自動下料。

這條焊裝線通過各工位的柔性夾具可實現(xiàn)三種車型的駕駛

室地板生產(chǎn)。

圖4一所示是法國雷諾汽車公司R16轎車側(cè)圍焊裝線，由法

國西雅基電焊機廠設(shè)計制造。

圖4—雷諾R16轎車右側(cè)圍焊裝線

左右側(cè)圍總成各一條，這兩條線的布置及結(jié)構(gòu)完全一樣，焊

裝線全長20m,5個工位，操作工人7人，生產(chǎn)節(jié)奏Imin。

全線布置有四立柱式多點焊機1臺，懸掛式點焊機9臺，焊

點250點。工件用往復(fù)桿傳送。焊裝時，側(cè)圍外表面朝下。

第一工位一一將整體的側(cè)圍外板裝入，同時裝上后柱下段和

中柱的厚加強板，3人用懸掛焊鉗點定后，焊裝臺下降，把

工件留在往復(fù)桿上，傳送至第二工位。

第二工位一一焊裝臺托起工件，并回轉(zhuǎn)到接近垂直位置，由

1人用2臺懸掛焊鉗將內(nèi)部焊點全部補齊，焊后臺面回至水

平位置并下降，以便工件傳送。

第三工位一一將后內(nèi)擋泥板及其加強板合件裝入（此合件是

在附近的三臺轉(zhuǎn)臺式焊裝臺上用焊鉗預(yù)先焊裝好，并在后內(nèi)

擋泥板搭邊處涂上密封膠），再將上框內(nèi)板裝入，然后用兩

把焊鉗自動點焊，另有兩人用焊鉗手工點焊。

第四工位一一多點焊。分四次點焊140點。

第五工位一一由1人用兩臺懸掛點焊機進行補焊，焊好的側(cè)

圍總成下線。

圖所示為日本日產(chǎn)轎車車身焊裝線。全線有7個工位，7個

操作工人，生產(chǎn)節(jié)奏為L2min,月生產(chǎn)能力為16000臺。每

臺焊點280點。

圖4—日本日產(chǎn)轎車車身焊裝線

該車身總成由底板帶前端總成、左右側(cè)圍總成、頂蓋及一些

上下窗框、外板等組成，如圖所示。

焊裝流程是：工位1——裝入底板。工位2——空位。工位3

——預(yù)裝。將左右側(cè)圍總成，前風窗上、下框，后圍上、下

外板裝入并點定。工位4——多點焊，焊點166點。工位5

——補點焊。工位6——裝頂蓋及補點焊。共補焊114點。

工位7——下線。

圖4—日本日產(chǎn)轎車車身焊裝流程

這條貫通式焊裝線的特點是將構(gòu)成車身殼體所需的底板一

一前端總成、左右側(cè)圍總成、前后風窗的上下框等所有零部

件，在一個工位上一次預(yù)裝定位，然后進行多點焊及補點焊。

這樣可節(jié)省人力。

4.臺車式焊裝生產(chǎn)線

臺車式焊裝生產(chǎn)線中焊裝夾具處于動態(tài)，它設(shè)置在臺車上隨

其一起運動。根據(jù)臺車上夾具的布置不同適合于生產(chǎn)不同的

車型，是典型柔性車身焊裝線的型式。

如圖為臺車結(jié)構(gòu)，它是由臺車座、焊裝夾具、供電供氣裝置、

運動滾輪和定位制動裝置組成。根據(jù)臺車驅(qū)動方式不同可以

分為牽引式臺車和自驅(qū)動臺車，牽引式臺車是通過移動裝置

來實現(xiàn)臺車的橫向和縱向移送；自驅(qū)動臺車則是通過臺車上

的電拾取裝置與自驅(qū)動系統(tǒng)來完成臺車的環(huán)線移送。

圖4一臺車結(jié)構(gòu)

臺車式焊裝線是由主焊線和儲存線連成的閉環(huán)線，其儲存線

連接主焊線的首尾，完成空臺車循環(huán)輸送和備用臺車的存放,

多個車型的臺車可以并行存放。

臺車式焊裝線的布局型式主要有以下幾種：

(1)橢圓形地面環(huán)形線

如圖所示，臺車行走的導(dǎo)軌首尾相連，臺車可連續(xù)循環(huán)使用，

傳送位置最簡單，但是設(shè)備占地面積較大。

(2)矩形地面環(huán)形線

如圖所示，臺車可通過兩端的橫向移動裝置前進或返回到原

始位置，設(shè)備占地面積較小，但移動裝置復(fù)雜。

圖4—橢圓形地面環(huán)形線

圖4-矩形地面環(huán)形線

(3)上下環(huán)形線

如圖所示，有高架式和地坑式兩種。高架式臺車線是通過兩

端的升降裝置從空中臺車儲存線回到地面進入主焊線；地坑

式臺車線將臺車儲存線放入地坑中，由提升裝置將臺車提到

地面進入主焊線。這種臺車線占地面積小，但傳動裝置比較

復(fù)雜。

圖4—高架式上下環(huán)形線圖4

-地坑式上下環(huán)形線

（4）門框式焊裝線

門框式焊裝線實際上是一條閉式循環(huán)的懸鏈，懸鏈下懸吊著

一個個“門框”，一個“門框”就是一臺懸吊式的焊裝夾具。

在英國利蘭汽車公司的莫里斯―瑪麗娜牌轎車車身焊裝線

上應(yīng)用了這種焊裝線，設(shè)計產(chǎn)量是每周5000輛，左右側(cè)圍

總成各有一條焊裝線，每條裝有44臺“門框”，如圖4—所

示。以右側(cè)圍為例，AB段共有20個工位，將右側(cè)圍零件依

次裝入“門框”

圖4—“門框”式焊裝線

內(nèi)，定位夾緊后用懸掛式點焊鉗進行點焊。AB段安排在正

對車身環(huán)形焊裝線EF的直線段的閣樓上。焊好的右側(cè)圍總

成隨同“門框”從閣樓沿懸鏈的BC段下降到C處，開始靠

近車身環(huán)形焊裝線的臺車，這時“門框”上線。在CD段“門

框”的移動與車身環(huán)形焊裝線臺車同步，把“門框”夾緊于

車身臺車上，并將側(cè)圍總成焊于地板上，再經(jīng)一系列的車身

焊裝工作后，空的“門框”在D處與車身線脫離，并沿懸鏈

的DA段上升，返回到原來A處繼續(xù)進行右側(cè)圍的焊裝。左

側(cè)圍的焊裝線和右側(cè)圍焊裝線一致。

五.車身焊裝生產(chǎn)線中的先進技術(shù)

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車生產(chǎn)的效率越來越高，汽車的改

型、變型也越來越快，因而無論是對車身設(shè)計還是焊裝生產(chǎn)

線都提出了更多更高的要求。為了適應(yīng)世界汽車由大批量生

產(chǎn)向多品種、小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的發(fā)展趨勢，在車身焊裝生產(chǎn)

線上運用了許多先進技術(shù)。

1.柔性制造系統(tǒng)FMS(FlexibleManufactureSystem)

小批量多品種的生產(chǎn)方式對于滿足需求的多樣化和減少庫

存量有益，但不利于降低成本和縮短交貨期。為了解決這個

矛盾，要求在同一條焊裝生產(chǎn)線上裝配焊接不同型號的車身

產(chǎn)品，即進行柔性設(shè)計和制造。盡管它一次性投入的資金比

較大，但它具有換型生產(chǎn)簡單快捷、開發(fā)時間短、二次投入

費用少和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，從長遠來看能縮短設(shè)備制造周

期，能更加適應(yīng)市場對各種汽車的需求，更能體現(xiàn)經(jīng)濟效益。

2.并行工程CE(ConcurrentEngineering)

傳統(tǒng)的串行開發(fā)模式是市場設(shè)計生產(chǎn)，各階段工作按順

序進行，一個階段工作完成后，下一階段的工作才開始，尤

其是設(shè)計工作獨立于生產(chǎn)過程，設(shè)計錯誤往往要在設(shè)計后期,

甚至在制造階段才被發(fā)現(xiàn)，這就形成了設(shè)計制造修改設(shè)

計重新制造的大循環(huán)，導(dǎo)致產(chǎn)品制造周期較長，成本過高，

質(zhì)量無法保證。

并行工程則是設(shè)計、制造、裝配重疊并行進行，這種工作模

式使產(chǎn)品在開發(fā)的全過程中，各部門相互協(xié)調(diào)，緊密聯(lián)系，

使開發(fā)者一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期的所有因素，包括

質(zhì)量、成本、進度與用戶要求。

汽車焊裝線是由許多焊裝工位及焊接設(shè)備、工裝、傳輸設(shè)備

組成，根據(jù)設(shè)備制造、購買周期不同，以及裝配順序不同進

行項目設(shè)計制造管理，使設(shè)計、制造、裝配過程重疊進行，

縮短整個產(chǎn)品制造周期。

3.虛擬設(shè)計VD(VirtualDesign)

在電子計算機技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的推動下，虛擬設(shè)計迅速

地發(fā)展起來，它不僅能提高設(shè)計效率，而且有助于開拓新的

設(shè)計思路，對于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計和常規(guī)設(shè)計都具有非常重要的

意義。虛擬設(shè)計系統(tǒng)不再使用傳統(tǒng)的二維交互手段進行建模,

而是直接進行三維設(shè)計。

傳統(tǒng)的二維焊裝夾具設(shè)計是將三維車身數(shù)據(jù)的二維斷面作

出，再在二維CAD中設(shè)計，最后組裝在一起進行裝配干涉

焊接基礎(chǔ)知識問答

1.什么叫焊接？

答：兩種或兩種以上材質(zhì)(同種或異種)，通過加熱或加壓或

二者并用,來達到原子之間的結(jié)合而形成永久性連接的工藝

過程叫焊接.

2.什么叫電??？

答：由焊接電源供給的，在兩極間產(chǎn)生強烈而持久的氣體放

電現(xiàn)象一叫電弧。

<1）按電流種類可分為：交流電弧、直流電弧和脈沖電弧。

<2>按電弧的狀態(tài)可分為：自由電弧和壓縮電弧（如等離

子?。?。

〈3〉按電極材料可分為：熔化極電弧和不熔化極電弧。

3.什么叫母材？

答：被焊接的金屬一叫做母材。

4.什么叫熔滴？

答：焊絲先端受熱后熔化，并向熔池過渡的液態(tài)金屬滴一

叫做熔滴。

5.什么叫熔池？

答：熔焊時焊件上所形成的具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬部

分一叫做熔池。

6.什么叫焊縫？

答：焊接后焊件中所形成的結(jié)合部分。

7.什么叫焊縫金屬？

答：由熔化的母材和填充金屬（焊絲、焊條等）凝固后形成

的那部分金屬。

8.什么叫保護氣體？

答：焊接中用于保護金屬熔滴以及熔池免受外界有害氣體

（氫、氧、氮）侵入的氣體一保護氣體。

9.什么叫焊接技術(shù)？

答：各種焊接方法、焊接材料、焊接工藝以及焊接設(shè)備等及

其基礎(chǔ)理論的總稱一叫焊接技術(shù)。

10.什么叫焊接工藝？它有哪些內(nèi)容？

答：焊接過程中的一整套工藝程序及其技術(shù)規(guī)定。內(nèi)容包括:

焊接方法、焊前準備加工、裝配、焊接材料、焊接設(shè)備、焊

接順序、焊接操作、焊接工藝參數(shù)以及焊后處理等。

11.什么叫CO2焊接？

答：用純度>99.98%的CO2做保護氣體的熔化極氣體保護

焊一稱為CO2焊。

12.什么叫MAG焊接？

答：用混合氣體75—95%Ar+25—5%CO2,（標準配比：

80%Ar+20%CO2）做保護氣體的熔化極氣體保護焊一稱為

MAG焊。

13.什么叫MIG焊接？

答：〈1〉用高純度氨氣Ar>99.99%做保護氣體的熔化極

氣體保護焊接鋁及鋁合金、銅及銅合金等有色金屬；

〈2〉用98%Ar+2%02或95%Ar+5%CO2做保護氣體的

熔化極氣體保護焊接實心不銹鋼焊絲的工藝方法-稱為MIG

焊。

<3）用氮+氤惰性混合氣做保護的熔化極氣體保護焊。

14.什么叫TIG（鴇極氤弧焊）焊接？

答：用純鴇或活化鴇（鈕鴇、鈍鴇、錯鴇、錮鴇）作為不熔

化電極的惰性氣體保護電弧焊，簡稱TIG焊。

15.什么叫SMAW（焊條電弧焊）焊接？

答：用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法。

16.什么叫碳弧氣刨？

答：使用碳棒作為電極，與工件間產(chǎn)生電弧，用壓縮空氣（壓

力0.5—0.7Mpa）將熔化金屬吹除的一種表面加工的方法。

常用來焊縫清根、刨坡口、返修缺陷等。

17.為什么CO2焊比焊條電弧焊效率高？

答：〈1〉CO2焊比焊條電弧焊熔化速度和熔化系數(shù)高1-3

倍；

〈2〉坡口截面比焊條減小50%,熔敷金屬量減少1/2；

〈3〉輔助時間是焊條電弧焊的50%。

三項合計：CO2焊的工效與焊條電弧焊相比提高倍數(shù)

2.02-3