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JAC现场工程师质量管理焊装专业篇现场工程师培训实务之四 现场工程师质量管理焊接专业篇教师讲义负责人：陶中华二七年六月主讲教师简介 陶中华，男，1994年毕业于南昌航空工业学院焊接工艺及设备专业，同年进入江汽公司，先后在原科技管理部、技术中心汽车研究所、工艺研究所工作。2001年11月，因工作需要调入乘用车制造公司，先后在技术部、三现办从事技术质量工作，目前任冲焊一厂厂长。前 言汽车被称为“改变世界的机器”由于汽车工业具有很强的产业关键度，因而被视为一个国家经济发展水平的重要标志。近10年来，我国汽车工业快速而稳步的发展，汽车产销量均增长15，是同期世界汽车产量的10倍。汽车工业正在成为拉动我国经济增长的发动机。汽车工业的繁荣，使汽车及其相关产业的人才需求量大幅增长。与此相应地，作为人才培养主要基地的汽车工业高等教育也得到了长足发展。据不完全统计，迄今我国开办汽车类专业的高等院校已达到百余所。从未来发展趋势看，打造我国自主品牌、开发核心技术是我国汽车工业的必然选择。这就要在人才培养时即要具有前瞻性，又要与实际情况相结合。要在注重培养具有自主开发能力的研究型人才同时，大力培养知识、能力、素质结构具有鲜明的“理论基础扎实，专业知识面广，实践能力强，综合素质高”特点的现场管理人员。为了满足新形式下公司对人才的需求，在培训中心的带领下，成立了教材编委会，希望通过教材能让每一个现场工艺人员都能在各方面有全面的提高，以便更好的适应公司快速的发展。由于时间仓促，缺乏经验，不足之处及错误在所难免，恳切希望使用本书的广大师生提出宝贵意见和建议。编者二00七年五月课时结构单元一：产品知识模块一、车身结构知识及工艺流程二、ERP管理知识三、造型设计知识四、产品开发流程五、焊接专业知识单元二：工艺知识模块一、工艺定额篇1、工时定额编制方法2、材料定额编制方法二、工艺验证篇三、工艺装备篇1、工艺装备概述2、工艺装备的检定管理五、工艺管理篇1、工艺纪律检查2、关特工序管理单元三：设备知识模块一、焊装相关设备知识1、悬挂点焊机相关知识2、凸焊机相关知识3、螺柱焊机相关知识4、CO2焊机维护及保养5、定扭工具相关知识6、油压机相关知识7、量具相关知识二、四大工装相关知识三、设备常见故障及解决措施单元四：现场问题解决模块一、质量管理篇1、质量目标分解2、相关质量制度编制（举例）二、质量控制篇1、标准文件2、过程监控3、正负激励措施4、质量问题档案的建立（1）人为质量问题档案建立（2）警示牌运用（3）重大质量问题档案建立5、车身三坐标检测6、白车身和完成车AUDIT评审三、质量整改篇1、质量改善与质量改善工序（1）车身正确性（2）焊接质量（3）外表件质量（4）间隙、面差（5）内件/外件质量2、三座标检测数据分析及运用3、IQG值分析及运用4、AUDIT评审验证四、重大质量整改介绍1、瑞鹰质量提升项目2、瑞风180秒提速项目3、现代达标项目（尾门间隙问题）4、重卡半高顶顶盖整改单元一：产品知识模块单元目标：1、掌握车身结构知识及工艺流程2、掌握焊装ERP管理知识3、了解汽车造型相关知识4、掌握焊接相关知识一、车身结构知识及工艺流程车身客体是一个复杂的薄板结构件。一辆轿车由数百个薄板冲压件，经焊点、凸焊CO2（MIG）气体保护焊、钎焊、铆接、机械连接以及粘接等工艺连接成一个完整的车体。设计和冲压的车身客体结构都是按照装焊的要求进行的。汽车车身装焊技术是汽车生产制造技术的重要组成部分，车身的装焊面几乎都是沿空间分布的，施焊难度相当大，这就要求使用装焊夹具定位要迅速而准确，质量控制手段要完善，要应用先进的自动化生产线和大量焊接机器人才能满足大批量生产的要求。装焊工艺的操作对象是车身本体（也称为白车身，Body in White）一般是由底板、前围、后围、左右侧围、顶盖和车门等分总成组成，而分总成又由很多合件、组件及零件组成。汽车车身在装焊过程中最重要的特点是具有明显的程序性，即车身覆盖件焊装存在先后顺序。车身按照位置的不同通常分为上下、左右合前后六大部分，车身客体为惟一的总成。按照装焊的需要，总成由若干个分总成组成，各分总成又划分为若干个合件，各合件又由若干个零件组件组成。装焊的一般程序是：零件 组件 合件 分总成 总成。轿车车身的装焊程序为：实施装焊工艺时，先将底板分总成在装焊夹具上定位焊接，作为焊接其他总成的基准，然后焊接车前钣金件、侧围、车身后部、最后焊接顶盖。为减少焊接工作量以及模夹具和检具的使用量，要求对车身进行工艺分块时要尽量大，如现代轿车侧围都是经整体冲压而成的。除了在冲压中要保证车身的刚性外，合理的焊接工艺也是保证车身整体刚度的重要手段。先进的焊接工艺同时也能保证车身的安全性。二、ERP管理知识ERP（企业计划资源）系统即将在分公司内全面应用。焊装车间作为四大生产车间的中间环节，对整个生产的联动性产生至关重要的影响。ERP是将与车间生产经营有关的物料、采购、物流、仓储、设备、质量、人力资源、外部供应链等资源纳入计算机管理范围，以流程化的方式在计算机系统中实现。1、焊装车间部门工作职责及主要业务现状焊装车间作为商务车分公司的车身生产制造的直接承担单位，主要是根据车间内外部可利用的各种资源（包括：冲压件、外协总成件、外协冲压件、外购配套件、在制品、等），以及现有生产工艺条件、设备资源、人员资源等条件来组织生产。1）部门职责及流程：依据生产部的生产计划（年度、月度、日滚动计划）组织车间日、月、年度生产秩序正常进行达到各时期的生产经营目标。通过日常的生产组织、协调、控制及时督促、联系相关部门解决生产中出现的技术、质量、物料、设备等影响生产各类问题。作好车间内部质量管理工作，逐步实施，达到分公司年度质量目标。根据月度生产计划预定月度主辅材料并督促实施，保证生产正常进行。根据分公司年度成本管理目标，实施车间内部成本控制。工作流程：提前两天接受生产订单-核查物料库存-确定生产次序-完工报表-物料反冲2）主要业务现状：生产部对焊装车间日滚动生产计划从总装上线开始，根据提前期编排焊装车间日滚动下线计划，对上线的要求没有在计划中体现。也就是说，对上线车辆何时上线及对物料的准备具体的时间、数量要求，不能很好预测。对于采购、冲压带来一定滞后效应。对于冲压库、外协外购件库库存情况了解不到相应信息，对于生产组织带来很大困难，500多品种清库是一件非常庞大的工作任务。所以缺件时常造成停线。工艺的定额不准对生产组织带来相当大的困难，对物料的准备有直接的影响。有时甚至造成停线。各种车型的共用件、专用件模糊不清。多种车型混线生产，生产组织、物料准备带来很多不便。要么缺件停线，要么每一种件有库存，库存物资太大。2、ERP/CRM系统对焊装车间生产制造、仓储方面的作用1）生产计划是车间生产经营的核心，ERP/CRM的实施根本上改变了原有的计划模式。焊装、冲压车间根据提前期有独立的生产计划，便于相应部门车间做好相应物料准备、辅材准备。2）工艺流程更加明确，物料清单比较清楚，特别是几种基本型物料清单明确，能区分共用件、专用件。3）对库存信息了解及时，充分掌握资源，不至于缺件停线。同时节约了大量人力物力清点库存通过系统运行，在下达生产订单前已经提前与物料库存相比较，短缺物料给予提示，并生成短缺物料的采购计划，在生产计划执行时物料会及时供应。变事后解决为事前控制。3、焊装车间生产管理流程（RPR023）三、造型设计知识1、汽车造型设计概念汽车造型设计是根据汽车整体设计的多方面要求来塑造最理想的车身形状。汽车造型设计是汽车外部和车厢内部造型设计的总和。它不是对汽车的简单装饰，而是运用艺术的手法科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构特点。汽车造型的目的是以其的美去吸引和打动观者，使其产生拥有这种车的欲望。汽车造型设计虽然是车身设计的最初步骤，是整车设计最初阶段的一项综合构思，但却是决定产品命运的关键。汽车的造型已成为汽车产品竞争最有力的手段之一。2、汽车造型设计师应该掌握的技能汽车造型主要涉及科学和艺术两大方面。设计师需要懂得车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、机械制图学、声学和光学知识。同时，设计师更需要有高雅的艺术品味和丰富的艺术知识，如造型的视觉规律原理、绘画、雕塑、图案学、色彩学等等。另外，汽车作为一种商品，设计师还要考虑成本和顾客的心理需求。设计师在精通这些知识的基础上，不断推陈出新（这是最重要的），创作更富魅力的汽车形体。 1）富于创造性2）卓越的实施表现力3）较宽的知识面4）良好的合作精神3、现代汽车的造型设计 过去，新型轿车从构思到试产一般要经历四至五年，现在运用了计算机，仅需要二年或更少的时间。其中，轿车的车身造型设计是整个设计工作最重要的内容，越是现代化的大批量流水生产的产品，对其设计的内容要求更严密，要经过一步步可靠的技术验证，否则设计中的错误或缺陷将会在批量生产中造成严重的后果。那么，轿车的外貌是怎样诞生出来呢？下面首先将传统的设计过程展示出来。1）收集资料信息形成造型设计概念 任何新型轿车的构思，都是建立在旧款车或者其它车辆的基础上借鉴、继承和改进而形成的，这里面包括消费者对汽车的意见和期望。每年在世界各地举办的汽车展览会、市场的信息反馈，都是设计开发部门资料信息来源的“源泉”。例如我国第一辆概念车“麒麟”，就从五个城市的汽车用户做过调查，汇集了各地不同人群对汽车的需求信息，才着手进行图纸设计。目前流行的品牌轿车“四位一体”的专营销售中，其中一项是“信息反馈”，作用之一就是做厂家开发新产品的依据。2）造型构思效果图 现在一些人请装修公司搞房屋装修，装修公司也会出一份效果图给客户评审。同样，汽车造型的设计也要有效果图，将设计师对新车形状的构思反映在图画上，这里面的内容有整车的形状，色彩，材料质感及反光效果等，作为开发人员表述造型的构思和初步选型的参考。效果图由具有工业造型技术能力的开发人员完成，采用水彩、彩铅或者素描等方式绘制。效果图分为车身造型效果图和车身内饰效果图两种，车身造型效果图要表现出车型前面、侧面和后面三者的关系，同时也要表现出车门拉手，倒后镜、刮水臂、车牌位置等结构细节。车身内饰的效果图主要表现出仪表板、中控台、门护板、座椅及相互之间的空间位置。由于车厢内部难以用一面图表达清楚，所以有些效果图是针对某些位置而单独绘制的。效果图是“纸上谈兵”的操作，可以有多种方案供选择，换句话讲要有许多幅效果图供选择，边修改边完善。3）模型制作 从“纸上谈兵”到实物实体的第一步，就是将设计构思实物化，将纸面的东西用形体表现出来，让设计人员进行更细致和具体的探讨。第一步就是选择确定几幅效果图，依图做缩小比例的汽车油泥模型或石膏模型，比例为3:8（美、英等英制国）或者1:10、1:5等。小比例模型的好处就是可以反复修改，成本低廉，如果一开始就做全尺寸模型，并在大模型上反复修改，就会消耗大量的时间和人力。由于现代轿车生产的规模化，任何设计上的错误都会导致巨大的损失和浪费，因此设计师在缩小比例车模上进行研制是必不可少的一环工作。4）胶带图 当缩小比例车模的形状确定后，就将模型的轮廓曲线放大至1:1，用胶带图的形式表现出来。所谓胶带图是指用不同宽度和不同颜色的胶带在标有坐标网络的白色图板上，粘贴上模型轮廓的曲线和线条，将汽车整个轮廓、布置尺寸、发动机位置、车架布置及人体样板都可以显示出来。胶带可以随时粘贴或撕下，因此胶带图也可以随时修改，十分方便。设计人员根据胶带图进行修改和调整后，轿车的轮廓曲线已经基本确立。 5）全尺寸油泥模型 全尺寸是指1:1比例，全尺寸油泥模型就是指与真车尺寸一样，模型的轮廓曲线和尺寸都是按照严格的要求制作出来，设计人员可以对车身表面的细节部分进行比较和修改，设计的检验已进入“模拟作战”阶段。全尺寸油泥模型分为外部模型和内部模型，是车身造型设计中最关键的阶段，要求以极其认真的细致的态度去工作，任何一项细部的造型都不能马虎，因为这个全尺寸油泥模型是今后正式产品的依据。全尺寸油泥模型是高仿真产物，例如车轮一般会用上真轮胎和真车圈，因为车轮对整个车型有十分重要的影响。车身附件，大灯小灯、刷水臂都会安置在各自的位置上，有些模型表面还喷涂油漆，与真车相似。因此，车厂对新产品的检测，也就从全尺寸油泥模型正式开始。检测中最重点的一项，就是车身外部模型进行风洞试验，试验的主要内容是模拟车速在100200公里小时的状态下，测试阻力、升力、侧向力、俯仰力矩、侧翻力矩和偏航力矩等数据，设计人员对车身模型的空气动力状态进行研究和分析，以取得对整个车身空气动力性能进行最优化的设计。6）主图板 全尺寸油泥模型完成之后，车身模型表面轮廓经过测量之后转化为数据，然后将数据绘制成平面图形。主图板表示出整车的轮廓线及关键部位与部件之间的配合作用，使设计人员可以对主图板上的车身表面线条做光滑平顺的修改。至此，汽车的造型设计工作基本结束了。此后就会进入样车的制造与检验。7）样车 样车是一辆具有试制性质，能够驾驶运行的汽车。样车试制仍是一个不断修改的过程，但这种修改是为今后正式投产做铺路的。在样车试制阶段，很多在造型设计过程中的不足之处会更真实地反映出来。例如在绘图或在模型上能够制造的东西，可能在实际生产中会有工艺上的困难；也可能会耗费过大，成本降下不来；也可能在装配上会产生干涉，安装困难，等等。造型设计人员仍然要跟踪工作，对样车的造型设计进行全面的检查，并根据设计要求进行修改。只有经过多次的反复修改，一辆经得起实际考验的造型方案才能实现，并做为今后生产的依据。不难看出，汽车造型设计的过程是一个不断探讨不断修改不断完善的过程，最后拿到生产线的图纸很可能与最初的构思有很多不一样的地方，甚至大相径庭，这是一种很正常的现象。以上介绍的内容是传统的汽车造型设计，这种传统的造型设计过程的最大缺陷是车身曲线需要依靠人力经过绘画模型图板等多次反复测量反复修改才能确定，耗费大量的劳动和时间，而且设计精度也难以保证，因此，用计算机代替部分人的劳动，是必然的趋势。从七十年代起，计算机辅助设计已经进入了汽车外形设计这一领域，今天更是普遍应用，并已成为目前国内外车厂进行汽车造型设计的常规手段。现在常见的过程始于模型制作阶段，通过三坐标测量机测量，得到模型上离散的点集，将点集数据输入计算机，运用CAD将其连成光顺的曲线，建立数字化模型，进行初步设计和可行性分析，即相当于胶带图效果；然后通过专门的CAD设计软件，用曲线建立起整个车身的表面数学模型，设计人员在电脑前可以进行任意的修改，再通过数控铣床制造1:1全尺寸模型，供设计人员进行修改和定型；然后再通过测量机对全尺寸模型进行测量，将数据输入计算机建立汽车外形数学模型，并用图形显示终端显示出来，模型的三维曲面视图可以旋转,在不同的角度观察不同地方，十分直观。在这里，CAD的运用不但使人从繁重的劳动解脱出来，缩短了设计周期，而且能够保证设计精度，降低了设计开发的成本。四、产品开发流程五、焊接专业知识1、焊接的基本概念焊接就是通过加热或加压，或两者并用，使用或不使用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。随着焊接技术的出现和发展，铆接工艺在许多方面已被焊接工艺所替代，它既能节约金属材料、减轻结构重量，还具有加工方便、致密性好、强度高、经济效益好等优点。2、 焊接的分类3、各种焊接基本知识1）CO2气体保护焊利用CO2作保护气体的熔化极气体保护电弧焊为CO2气体保护焊，简称CO2焊。是目前焊接黑色金属材料重要的熔焊方式之一，在许多金属结构的生产中已逐渐取代了焊条电弧焊和埋弧焊。CO2气体保护焊过程示意图：CO2焊的焊接过程如图所示。电源的两端分别接在焊枪和焊件上。盘状焊丝由送丝机构带动，经软管和导电嘴不断地向电弧区域送给; 通过喷嘴后，形成一股保护气流，使熔池和电弧不受空气的侵入。随着焊枪的移动，熔池金属冷却凝固而成焊缝，从而将被焊的焊件连成一体。CO2焊焊接设备 电源CO2气体保护焊所用电源用于细丝短路过度，要求电弧电压为1723V，电弧电压分级调节时，每级不能大于1V；焊接电流能在50250A范围内均匀调节。用于熔滴过度的焊接电压，要求电弧电压能在2540V范围内调节。 供气系统供气系统的作用是使钢瓶内的CO2液体变成符合质量要求，具有一定流量的CO2气体，并均匀地从焊枪喷嘴中喷出，以便有效的保护焊接区。其主要由CO2气瓶及预热器、干燥器以及气体流量计、减压器、气阀等部件组成。预热器一般安装在靠近气瓶出口处，采用电阻丝加热，用36V交流电供电。 送丝系统半自动焊的送丝方式有推进式、拉丝式、推拉式和长推丝式四种，目前应用最多的是推进式送丝系统，它由送丝电动机、减速装置、送丝滚轮、压紧机构及调速器、送丝软管等组成。焊枪 焊枪用于传导焊接电流，导送焊丝和CO2气体。主要零件有喷嘴和导电嘴。CO2气体保护焊的工艺特点生产效率高CO2气体保护焊采用的电流密度比焊条电弧焊和埋弧焊大的多，焊丝的熔敷速度大，母材的熔深大。CO2气体保护焊采用整盘焊丝，焊接过程中不必要更换焊丝。对油锈不敏感。因为CO2具有较强的氧化性。焊接变形小。因为焊接过程中电流密度大热量集中。冷裂倾向小。由于CO2气体保护，焊锋中扩散氢较少。采用明弧焊。易对准焊缝和观察控制焊接过程。操作简单。成本低。CO2气体来源广，价格低廉。飞溅较大，弧光强、抗风力弱，不够灵活。CO2气体保护焊焊接规范的选择 焊接规范参数包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量、电流极性以及回路电感等。这些规范参数对焊接过程的稳定，焊接质量及焊接生产效率，都有不同程度的影响，而且有些规范参数是互有联系的，必须配合适当才能得到满意的结果。焊丝直径焊丝直径应根据焊件厚度、施焊位置及对生产效率的要求等条件来选择。当焊接薄板或中厚板的立、横、仰焊时，多采用直径1.6mm以下的焊丝。当在平焊位置焊接中厚板时，可以采用直径1.2mm的焊丝。焊丝直径的选择可参。 焊丝直径（mm）板厚（mm）施焊位置熔滴过度形式0813各种位置短路过渡10156各种位置短路过渡12212各种位置短路过渡中、厚平焊、平角焊粗滴过度16625各种位置短路过渡中、厚平焊、平角焊粗滴过度1.6中、厚平焊、平角焊粗滴过度焊接电流CO2气体保护焊时，焊接电流是最重要的规范参数。因为焊接电流的大小，决定了焊接过程的熔点过渡形式，从而对飞溅的大小、焊接过程的稳定性有很大影响。焊接电流的大小，应根据焊件的厚度、焊丝直径、施焊的位置和所要求的熔点过渡形渡焊接时，焊接电流在50230A范围内选择。粗滴过渡焊接时，焊接电流可在250500A范围内选择对齐。弧电压 焊接电流大，所选用的电弧电压也必须相应加大，通常电弧电压在1724V范围内。但是对于一定的焊接电流，其适宜的电弧电压调节范围是很窄的，为23V，电压过高，短路频率显著减少，飞溅增加，甚至丧失短路过渡的特点，电压过低，则出现“顶丝”现象，电弧不稳定。粗滴过渡形式焊接时，电弧电压也应随焊接电流的增大而增大。焊接速度 当焊接电流和电弧电压确定以后，焊接速度的快慢就决定了焊缝的热输入量，因而对焊缝的熔深、成形、机械性能，以及抗裂缝，抗气孔的能力等，都有一定的影响。焊接速度增高，焊缝的熔宽及熔深都有所减小，如焊接速度过高，则坑产生咬边及未熔合的缺陷。另外焊接速度过快时没，气体保护效果变坏，可能产生气孔；焊接速度变慢，生产率低，焊缝变形增大。通常半自动焊时，焊接速度在1540M/H范围内；自动焊时可采用更快的焊接速度，但必须使电流和电压相适应。焊丝伸出长度焊丝伸出导电嘴的一端长度，对焊接结果也有一定影响，当焊丝伸出长太长时，焊丝内产生的电阻热增加，在同一送丝速度下，焊接电流减小，因此熔深减小，而焊缝高度增加，成形不好，同时气体保护效果也可能变坏，容易产生气孔。当焊丝伸出长度太短时，则喷嘴黏附的飞溅物增多，容易堵塞，甚至可能造成焊丝与导电嘴烧在一起的情况。据实践经验，焊丝伸出长度约等于焊丝直径的10倍，即L=10d。L为焊丝伸出长度，d为焊丝直径（mm）随着焊接电流的增大，焊丝伸出长度可以适当大一些。2）电阻焊电阻焊的概念电阻焊是利用电流通过工件及焊接接触面间所产生的电阻热，将焊件加热至塑性或局部熔化状态，再施加压力形成焊接接头的焊接方法。电阻焊分为点焊、缝焊、对焊和凸焊四种形式。 电阻焊有以下特点：接头质量容易保证，焊接热量集中、利用率高。不需要焊丝、焊剂，成本低。焊接效率高。 电阻焊的分类：点焊电阻点焊是焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。点焊接头质量主要取决于熔核尺寸、熔核本身及其周围热影响区的金属显微组织及缺陷情况。点焊的主要焊接参数包括电极压力、焊接时间、焊接电流、电极工作端面的形状及尺寸等。点焊的焊接参数主要按以下两种配合选择。焊接电流和焊接时间的适当配合。这种配合以反映焊接区加热速度快慢为主要特征，分为硬规范（采用大焊接电流、小焊接时间参数）和软规范（采用小焊接电流、适当长焊接时间参数）。焊接电流和电极压力的适当选择。凸焊凸焊的的工艺特点凸焊是在一焊件的结合面上预先加工出一个或多个凸起点，使其与另一焊件表面接触、加压，并通电加热，凸起点压溃后，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法。它可以代替点焊将小零件互相焊接或将小零件焊到大工件上。凸焊的优缺点优点a、在焊机的一个焊接循环内可同时焊接多个焊点，一次能焊多少焊点，取决于焊机对每个凸点能施加的均匀电极力和焊接电流大小。b、由于焊接电流集中在凸点上，并且不存在通过相邻焊点的分流问题，所以可以采用较小的搭接量和较小的点距。c、凸焊点的位置比点焊焊点的位置个精确，而且由于凸点大小均匀，左翼凸焊焊点质量更稳定。d、由于可以将凸点设置于一个零件上，所以可以最大限度地减轻另一零件外露表面的压痕。e、凸焊采用的平面大电极，其受热和磨损程度比点焊电极小得多，延长了使用寿命因而节省了修整和拆换电极时间，并降低了电极保养费用。f、由于能用较小的凸点同时焊接多点，故可获得变形的焊接构件。g、凸焊可以有效地克服熔核偏移，因而可焊厚度比大的零件。 缺点a、有时为了预制一个或多个凸点而需要额外工序；b、在用同一电极同时焊数个焊点时，工件的对准和凸点的尺寸必须保持高精度公差，以保证均匀的电极力和焊接电流，才能使各焊点质量均匀一致。c、同时焊接多个焊点，需使用高电极压力、高机械精度的大功率焊机，其加工机构应有较高的随动性。3）手工电弧焊（1） 工作原理手工电弧焊是利用焊条与工件之间燃烧的电弧热熔化焊条端部和工件局部，在焊条端部迅速熔化的金属以细小熔滴经弧柱过渡到工件已经局部化的熔化金属中，并与之融合一起形成熔池，随着电弧向前移动，熔池的液态金属逐步冷却结晶而形成焊缝。焊接过程中，焊条芯是焊接电弧的一个极，并作为填充金属熔化后就成为焊缝的组成部分；焊条的药皮经电弧高温分解和熔化后生成气体和熔渣。（2） 工艺特点及使用范围 工艺特点a操作方便，使用灵活，适应性强。适用于各种钢种、各种厚度、各种位置和各种结构的焊接。特别是对不规则的焊缝、短焊缝、仰焊缝、高空和位置狭窄的焊缝，均能灵活运用，操作自如。b质量好。因电弧温度高，焊接速度较快，热影响区小，焊接接头的机械性能较为理想。另外，由于焊条和电焊机的不断改进，在常用的低碳钢和低合金钢的焊接结构中，焊缝的机械性能能够有效地控制，达到与母材等强的要求。对于焊缝缺陷，在一定范围内可以通过提高焊工水平、改进工艺措施得到克服。c手工电弧焊易于分散应力和控制变形。所有焊接结构中，因受热应力的作用，都存在着焊接残余应力和变形，外形复杂的焊缝、长焊缝和大工件上的焊缝，共残余应力和变形问题更为突出。采用手工电弧焊，可以通过工艺调整，如跳焊、逆向分段焊、对称焊等方法，来减少变形和改善应力分布。d设备简单，使用维护方便。无论交流电焊机还是直流电焊机，焊工都容易掌握，使用可靠，维护方便。不象埋弧焊、电渣焊设备那样复杂。e由于手工操作，生产效率低，焊工的劳动强度也比较大。f焊接质量不稳定。手工电弧焊的焊接质量，与焊工的技能有关，培训焊工技能的难度较大，也由于手工操作的随意性比较大，使焊接质量不稳定，这是手工电弧焊的最大缺点。 适用范围与局限性a可焊工件厚度范围 1mm以下的薄板不宜用焊条电弧焊；采取坡多曾焊的厚度虽不受限制，但效率低，填充金属大，其经济性下降，所以一般用在3-40mm之间。b金属范围 能焊接的金属有：碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、铜、铝及其合金；能焊但可能需预热、后热或两者兼有的金属有：铸铁、高强度钢、淬火钢等；不能焊的金属主要有：低熔点金属如锌、铅、锡及其合金。（3） 手工电弧焊常用接头的基本形式及坡口形式 焊条电弧焊接头的基本形式有4种：对接接头、角接接头、T形接头和搭接接头。 a对接接头受力较均匀，焊接质量易于保证，应用最广，应优先选用。 b角接接头和T形接头受力情况较对接接头复杂，但接头呈直角或一定角度时必须采用这两种接头形式。它们受外力时的应力状况相仿，可根据实际情况选用。 c搭接接头受力时，焊缝处易产生应力集中和附加弯矩，一般应避免选用。但因其不须开坡口，焊前装配方便，对受力不大的连接也可选用。常用接头形式（4）、手工电弧焊的设备焊条焊钳电缆焊机 4）钎焊钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。常用钎焊设备见下图。焊枪焊机7供气系统 钎焊后的焊缝钎焊的特点是：加热温度低，焊件本身不熔化，故接头组织与性能变化小，焊件的应力和变形也小，易保证焊件尺寸，接头光滑平整，外形美观，同种、异种金属均可焊接，设备简单、易于实现自动化。但接头强度低，耐热温度不高，焊前对焊件清理要求较严，不适于大型构件。 表示钎焊示意图。 a、放置钎料，并对钎料和母材加热；b、钎料熔化，并开始流入接头间隙；c、钎料填满间隙，凝固后形成钎焊接头。(1)钎焊的主要作用钎焊主要用于细小间隙的填充和连接，其接头一般不承受太大的应力。(2).焊接设备: a 氧气瓶:正常的氧气瓶压力为1.5MPa，容量为40公升。使用时不得将氧气全部用完，最少保留0.10.2MPa压力。b 乙炔瓶:正常满瓶压力为1.5MPa，使用时不得全部用完，最少保留0.10.2MPa压力。c 减压器:其作用是把贮存在气瓶内的高压气体减压到所需的工作压力，并保持稳定。d 焊炬: 焊炬用来使可燃气体与氧气以一定比例混合，并产生适合焊接要求燃烧稳定的火焰，焊炬在使用中应能方便地调节氧气与可燃气体的比例和热量大小。e 助焊剂混合器: 用来把助焊剂均匀地混合到可燃气体中，以使焊缝成形良好，保证焊接质量，工作前要检查混合器中助焊剂的保有量是否在1公斤以上，如不够，要添加满。(3)钎焊的主要缺陷未焊透、夹渣、咬边、焊瘤、裂纹、焊件变形、气孔和烧穿等5）焊接机器人（1）概述工业机器人作为现代制造技术发展的重要标志之一河新兴技术产业，已为世人所认同。并对现代高技术产业各领域以至人们的生活产生了重要影响。采用机器人焊接是焊接自动化的革命性进步，它突破了传统的焊接刚性自动化方式，开拓了一种柔性自动化新方式。刚性自动化焊接设备一般都是专用的，通常用于中、大批量焊接产品的自动化生产，因而在中、小批量产品焊接生产中，焊条电弧焊仍是主要的焊接方式，焊接机器人使小批量产品的自动化焊接生产成为可能。就目前的示教再现型焊接机器人而言，焊接机器人完成一项焊接任务，只需要给它做一次示教，它即可精确地再现示教的每一步操作，如要机器人去做另一项工作，无需改进任何硬件，只要对它再做一次示教即可。因此，在一条焊接机器人生产线上，可同时自动生产若干种焊件。 焊接机器人的主要优点如下：a、易于实现焊接产品质量的稳定河提高，保证其均一性；b、提高生产率，一天可24h连续生产；c、改善工人劳动条件，可在有害环境下长期工作；d、降低对工人操作技术难度的要求；e、缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资；f、可实现小批量产品焊接自动化；g、为焊接柔性生产线提供技术基础；（2）工业机器人主要名词术语：a、机械手也可称为操作机。具有和人臂相似的功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。b、驱动器 将电能或流体能转换成机械能的动力装置。c、末端操作器 位于机器人腕部末端、直接执行工作要求的装置如夹持器、焊枪、焊钳等。d、位姿 工业机器人末端操作器在指定坐标系中的位置和姿态。e、工作空间 工业机器人执行任务时，其腕轴交点能在空间活动的范围。f、机械原点 工业机器人各自由度共用的，机械坐标系中的基准点。g、工作原点 工业机器人工作空间的基准点。h、速度 机器人在额定条件下，均匀运动过程中，机器接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。i、额定负载 工业机器人在额定的操作条件下，其机械接口处能承受的最大负载，用质量或力矩表示。j、重复定位精度 工业机器人在同一条件下，用同一方法操作时，重复n吃所测得的位姿一致程度。k、轨迹重复精度 工业机器人机械接口中心沿同一轨迹跟随n次所测得的轨迹之间的一致程度。l、点位控制 控制机器人从一个位姿到另一个位姿，其路径不限。m、连续轨迹控制 控制机器人的机械接口，按编程规定的位姿和速度，在指定的轨迹上运动。n、存储容量 计算机存储装置中可存贮的位置、顺序、速度等信息的容量，通常用时间或位置点数来表示。o、外部检测功能 机器人所具备对外界物体状态和环境状况等的检测能力。P、内部检测功能 机器人对本身的位置、速度等状态的检测能力。q、自诊断功能 机器人判断本身全部或部分状态是否处于正常的能力。(3） 焊接机器人设备连杆第一臂转轴本体焊钳6）螺柱焊方法简介(1)焊接原理和过程开始时先将螺柱放入焊枪的夹头里并套上套圈，使螺柱端与工件（母材）接触（图1）按下开关接通电源，枪体中的电磁线圈通电而将螺柱从工件拉起，随即起弧（图2）。电弧热使柱端和母材熔化，由时间控制器自动控制燃弧时间。在断弧的同时，线圈也断电，靠压紧弹簧把螺柱压入母材熔池即完成焊接（图3）。最后形成焊接接头（图4）。螺柱焊的主要作用 螺柱焊主要用于螺柱、螺钉的焊接。(2)螺柱焊的重要参数 螺柱焊的主要参数有：螺柱提升高度、螺柱外伸长度和套圈夹头的同轴度、焊接电流、电弧电压、焊接时间等。(3)螺柱焊的主要缺陷有： 虚焊、开焊、焊偏等。(4）焊接设备4、焊接应力变形和焊接缺陷的产生和防止焊接结构在焊接后，往往会产生焊接应力和变形，有的经过处理，达到了要求，但浪费了人力、物力，有的会使产品质量下降甚至报废。下面将述焊接应力及变形产生的原因和防止措施。（一）、焊接应力与变形（1）焊接应力与变形的产生原因焊接的加热是在局部进行的，对整体来讲是极不均匀的加热过程，可以这样理解，焊接的应力和变形是由不均匀加热引起的。在焊接时，由于对某一处进行加热，这时被加热的部分膨胀，但由于周围的阻力大，无法自由膨胀，而在冷却时又不能自由收缩，结果在产生一定收缩货缩短变形的同时，还会产生一定的焊接残余应力，并在焊件内部产生了应力，这种力不受外界力的作用，我们把这种存在于物体内部的力叫做内应力，而由焊接过程引起的应力，称作焊接应力，由焊接热过程引起的变形就称为焊接变形。焊接变形的因素有以下这些。1）焊缝在结构中的位置2）刚性的影响3）装配与焊接顺序对变形的影响4）焊接方法的影响5）焊接方向的影响6）线膨胀系数的影响（2）焊接变形的形式焊接变形的基本形式主要有纵向和横向缩短、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形几类。1）纵向和横向缩短纵向缩短一般随焊缝长度的增加而增大，母材线膨胀系数大的纵向收缩量也大。如铬和不锈钢的线膨胀系数比钢大，所以收缩量也大。横向收缩受材料厚度、坡口角度等因素影响，材料厚度越大、坡口角度越大，收缩量也越大。2）角变形角变形是由于加热温度不均匀引起的变形3）弯曲变形由纵向收缩造成的弯曲变形，这种变形是由于加热件在加热时受阻小，加热的一侧膨胀，冷却时，由于收缩受阻也小，就造成了弯曲变形。由横向收缩的弯曲变形，横向收缩量越大，焊缝数量越多，变形越大。4）波浪变形波浪变形在焊接内应力的压应力作用下产生。薄板极易产生波浪变形，压应力越大，薄板的宽度越大、厚度越小，变形也就越容易。5）扭曲变形扭曲变形情况比较复杂，其原因与角焊缝所造成的角度变形沿焊接方向逐渐增大有关。装配质量不好、搁置不好、不合理的焊接顺序和方向均会引起扭曲变形。（二）防止焊接应力与变形的措施(1)防止和减少应力的工艺措施在焊接开始前，对工件整体或局部进行加热，减小焊接处与增体的温度差，使他们的热量均匀分布，这对于中高碳钢、铸铁、合金结构钢很有易处。焊接时，收缩大的焊缝先焊，因为先焊的焊缝拘束度小，在焊接时受阻小，应力也就小。对接焊缝与角焊缝并存时，先焊对接焊缝，因为对接焊缝收缩量大。平面交叉焊缝先焊横向焊缝，在交点上应避开起弧和收尾。(2)防止焊缝变形的措施1）反变形法在实际工作中，人们往往先在工件与变形方向相反的方向进行反变形来抵消变形。2）才用合理的装焊顺序3）刚性固定法4）散热法散热法又叫强制冷却法，目的是将焊接处的热量迅速扩散，使焊缝附近的金属受热少。5）锤击法3、矫正焊接变形的方法1）机械矫正法2）火焰矫正法4、焊接残余应力的消除方法1）焊后热处理2）消除应力热处理方法（三）焊接缺陷的产生与防止 在实际生产中，由于种种原因，往往会有焊接缺陷产生，这些缺陷有些在外部，有些在内部，由于这些缺陷的存在，影响了焊接结构的安全使用。作为一名焊工，必须对这些缺陷的产生原因有个基本了解，并在实际工作中加以控制。A、主要质量问题及产生原因与预防措施.B、点焊的分流与控制(1) 点焊分流的影响因素1) 点距的影响 连续焊点时，点距愈小，板材愈厚，分流越大。如果材料是导电性良好的合金，分流将更严重，为此必须加大点距。2）焊接顺序的影响，已焊点分布在两侧时，由于向二侧分流比仅在一侧分流要大。3）焊件表面状态的影响 表面清理良好时，油污和氧化膜等是接触电阻增大，因而导致焊接区总电阻增加，分路电阻却相对减小，结果使分流增大。实践表明，表面仔细清理的钢筋网比表面有锈皮、氧化物的钢筋网点焊时分流要小的多。4) 电极与工件的非焊接区相接触，这种相碰而引起的分流有时不仅很大，而且由于易烧坏工件其后果往往很严重。5）焊件装配不良或装配过紧 由于非焊接部位的过分紧密接触引起较大的分流。（2） 分流的不良影响1)使焊点强度降低点距过小引起的分流使焊接区的电流密度减小，因而加热不足，熔核直径和焊透率随之降低，焊点承载能力下降，严重时产生未焊透。同时，由于形成分流的偶然因素很多，分流数值很不稳定，因而又造成焊点质量波动很大。2)单面点焊产生局部接触表面过热和喷溅单面点焊由于分流严重会使电极与工件局部接触表面过热，甚至熔化，严重时形成初期表面喷溅。同时，分流还会引起熔核歪斜并溢出焊件表面而形成晚期喷溅。(3) 减少分流的措施1) 合理的焊点点距 在点焊接头设计时，应在保证强度的前提下尽量加大焊点的间距。常用几种金属材料生产中推荐的参考点距见下表。板件厚度/mm最小点距/mm结构钢不锈钢及高温合金轻合金0.5108150.81210151.01210151.21412151.51412202.01614252.51816253.02018303.52220354.02422352）严格清理被焊工件表面。3）注意结构设计的合理性 分流过大的结构必须改变设计。4）对开敞性差的焊件，应采用专用电极和电极握杆。在某些情况下，也可以在电极或工件易于相碰的部位临时敷以绝缘布或套管。5）连续点焊时，可适当提高焊接电流。对于不锈钢和耐热合金增大510%；对于铝合金增大1020%。6） 单面多点焊时，采用调幅焊接电流波形，调幅电流对上焊件的预热作用分解使分路电阻提高，因而分流减小。3、电阻焊前的工件清理无论是点焊、缝焊或凸焊，在焊前必须进行工件表面清理，以保证接头质量稳定。 清理方法分机械清理和化学清理两种。常用的机械清理方法有喷砂、喷丸、抛光以及用纱布或钢丝刷等。低碳钢和低合金钢在大气中的抗腐蚀能力较低。因之，这些金属在运输、存放和加工过程中常常用抗蚀油保护。如果涂油表面未被车间的赃物或其它不良导电材料所污染，在电极的压力下，油膜很容易被挤开，不会影响接头质量。 钢的供货状态有：热轧，不酸洗；热轧，酸洗并涂油；冷轧。未酸洗的热轧钢焊接时，必须用喷砂、喷丸，或者用化学腐蚀的方法清除氧化皮，可在硫酸及盐酸溶液中，或者在以磷酸为主但含有硫脲的溶液中进行腐蚀，后一种成份可有效地同时进行涂油和腐蚀。有镀层的钢板，除了少数例外，一般不用特殊清理就可以进行焊接，镀铝钢板则需要用钢丝刷或化学腐蚀清理。带有磷酸盐涂层的钢板，其表面电阻会高到在地电极压力下，焊接电流无法通过的程度。只有采用较高的压力才能进行焊接。（4） 电弧焊焊接缺陷的产生与防止在实际生产中，由于种种原因，往往会有焊接缺陷产生，这些缺陷有些在外部，有些在内部，由于这些缺陷的存在，影响了焊接结构的安全使用。作为一名一线管理人员，必须对这些缺陷的产生原因有个基本的了解，并在实际工作中加以控制。缺 陷产生原因 预防措施裂纹热裂纹 加热时焊缝要向外膨胀，受拉应力的作用不能自由膨胀。冷却时焊缝要向内收缩，受拉应力的作用不能自由收缩。内部含硫物质的熔点与钢的熔点差距较大。对焊接材料的含硫量应控制在规定范围内，控制含碳量。工艺措施 合理的焊接顺序、方向、成形系数、焊前预热和焊后缓冷都可有效防止热裂纹。冷裂纹焊接接头冷却到较低温度下产生。内部出现有富氢带来的应力使局部产生很大的压力。预热和缓冷。材料选择 尽可能选择碱性焊条。工艺措施 尽量清除工件上产生氢的来源，特别是清除接头处的油、污、锈等。气孔焊接冷却速度很快而空气上浮速度小于冷却速度，气孔便残留在焊缝中。外界阻碍气孔长大的压力，气泡无法脱离也会产生气孔。清除产生气孔的杂质、工件的污染物。焊接电弧应短，一般控制在焊条直径的1/2到1倍。采用碱性焊条，电源采用直流反接。尺寸和形状不合要求焊接方法不当。坡口形式选择不当，装配间隙过大或过小。采用正确的焊接方法。咬边电流选择不当，弧长过长或在焊缝两侧停留时间不当。始终保持弧长一定。 夹渣焊体本身的原因、坡口加工不好、工件污染物。打底时两边停留时间不均匀、产生咬边，而使焊渣不易清除。每层焊缝之间的清渣不干净，以及焊接电流过小，焊速过快，使焊渣不能上浮。无论何种位置的焊缝都要注意两边的停留时间，保持填充金属与母材的光滑过渡。注意运条时渣与铁水的流动。 焊瘤装配间隙过大、焊接电流过大、弧长太大、焊速太慢。操作不当。选择适当的焊缝间隙，并注意打底焊缝不要过多冲击出熔池，保证焊缝的反面成形。立焊打底时要注意两边的停留时间，也要注意选择适当的运条速度。凹陷和弧坑运条速度不当，不能正确的控制好熔池，未掌握好正确的收弧方法。进行手工电弧焊工艺内容训练。未熔合与未焊透未熔合是因为焊接电流过小，焊速过快，或停留时间不当引起。未焊透是因为坡口的角度过小，间隙过小，电流与焊速的配比不当，钝边的过厚等引起的。正确的选择好工艺参数，一般原则是小间隙大电流，大间隙小电流。控制好坡口两侧的停留时间。烧穿加热温度过高、电流过大。在某处停留的时间过长。控制好电弧温度、停留时间、选择合适的焊接电流；同时对于材料性能要有一定的了解。