大学毕业设计轿车后盖分装工艺与上料夹具设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除摘 要轿车后盖作为汽车车身的开启件，影响着整个车身外观的美观性。后盖的装配工艺在一定程度上影响着整车身的性能质量。本次毕业设计课题为ESU 7160轿车后盖分装工艺与上料夹具设计。通过对轿车后盖的结构及其特点的分析，确定装配过程中零件的相互位置关系和先后顺序，还包括零件定位基准的选择和定位方式。并且按照后盖工艺要求，参考和借鉴现代化装配工艺技术特征来制定方案，包括确定生产类型、装配的组织形式、装配设备、工艺路线以及工艺内容和装配线布局，主要采用了焊接装配的方法，半自动化的流水装配线。还进行了生产节拍和各工序工时的计算来检验此次设计的装配工艺是否平衡可靠。所设计的装配工艺特点是：采用可组合的工装夹具以及自动输送装配零部件、自动控制和机器人自动装焊的半自动化生产流水线进行装配，实现生产线的柔性化，减少装配的时间和提高装配的精度；工序划分合理，有效节约了装配的时间和空间，保证装配线生产流畅和产品质量可靠。同时对后盖外板的上料夹具进行了设计，实现了工装夹具的柔性化。关键词：后盖，装配工艺，方案设计，上料夹具ESU 7160 car decklid packing material on the process and fixture designABSTRACTCar cover on a vehicle body parts, affecting the aesthetics of the exterior, while the trunk is the item for protection. Back cover of the assembly process to a certain extent, affect the quality of the performance of the vehicle body.The graduation project for the ESU 7160 car cover packing material on the process and fixture design. The structure of the car through the rear cover and characteristics analysis of the assembly process to determine the positional relationship between the part and order, including parts locating datum selection and positioning. Cover and process in accordance with the requirements of reference for the technical features of modern assembly process to develop the program, including identifying the type of production, assembly, forms of organization, assembly equipment, process lines and process the content and layout of the assembly line, the main use of the welding assembly methods, semi-automated assembly line. Also conducted a production cycle and the process of working hours calculated to test the design of the assembly process is balanced and reliable. The design of the assembly process is characterized by: using a combination of available automatic transmission assembly fixtures and parts, automatic control and automatic assembly and welding of semi-automatic robot production line for assembly, production line of flexible, reduce assembly time and improve the accuracy of the assembly; process into reasonable and effective saving assembly time and space, to ensure smooth assembly line production and product quality and reliable. While the back cover material on the outer plate of the fixture has been designed, through the positioning error of analysis to verify and ensure the accuracy of the positioning of parts and assembly accuracy.Key words： decklid，assembly proces， program design，loading fixtureESU 7160轿车后盖分装工艺与上料夹具设计张文龙 0611088060 引言汽车装配是汽车全部制造工艺过程的最终环节，是把经过检验合格的数以千万计的各类零件，按规定的精度标准和技术要求组合成分总成，总成，整车，并经严格的检测程序，确认其是否合格的整个工艺过程。汽车装配的特点是零件种类多、数量大、作业内容复杂。汽车产品要求有好的动力性，经济性和耐久性，以实现在各种复杂环境中的运载功能，现代汽车产品更要求安全可靠，造型美观，乘坐舒适并满足环保要求。这些要求，最终是通过装配工艺来保证的。若装配不当，以昂贵的代价制造出的高精度的合格零件，不一定能装出合格的汽车。因此，装配是保证产品质量的重要环节。汽车后盖作为汽车车身的开启件，影响着整个车身外观的美观性，同时又是对后备箱中物品起保护作用。因此后盖的装配工艺在一定程度上影响着整车身的性能质量及品位，如果后盖装配不到位，可能会导致外观间隙不均匀、面差过大，影响外观；闭合力大影响闭合；漏风、漏雨等问题。后盖主要由外板和内板组成，中间夹以隔热材料，内板装有加强筋，起增强刚性的作用，内板的几何形状基本上是骨架形式。在后盖的装配生产中，主要还是由薄板冲压件焊接成组合件，然后由零件、组合件焊接成后盖总成。后盖的制造工艺中主要包括：冲压、焊装、涂装、总装配这几大工艺。其中焊装是制造中一项重要的环节。同时，由于后盖外板是薄壁板件，其刚性很差，所以在焊装过程中必须使用专用焊装夹具来定位夹紧，保证后盖各组件之间正确的装配关系，同时保证后盖焊接质量及焊接过程的顺利，保证装配精度。在装配生产中，由于后盖的结构复杂、生产批量大、焊装过程复杂和结构可分解的工艺分离面多，为获得高的装配效率和经济效益，采用机械化和自动化的生产形式才能与之适应。目前一般流水线的生产方式无论产量、质量和效率均不能合乎要求，所以逐渐被具有自动输送装配零部件、自动控制和机器人自动装焊的全自动化生产流水线所代替。采用工业机器人技术，不仅可以节约人力，降低成本，提高设备利用率，提高产品的质量与产量，更重要的是它可以保障工人安全。改善工作条件，减轻劳动强度，减少人员风险，提高工作效率。工业机器人在汽车生产中的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程中都有广泛应用，已经成为具有柔性制造系统、计算机集成制造系统的主要自动化工具。1 汽车车身装配工艺概况1.1汽车装配技术趋势近年来，随着汽车消费市场需求的个性化和多样化，汽车装配作业也从传统的单一品种、大批量生产向多品种、中小批量转化，装配生产的批量性特点趋于复杂，安装零件的品种、数量进一步增多，对零部件的接收、保管、供给、装配作业指导等都提出了新的要求。市场的变化，必将使装配生产方式产生新的变革。尤其是进入90年代以后，由于电子技术、计算机技术和机器人的迅速发展，使汽车装配技术进入一个新的发展极端。一、机器人在汽车装配中被广泛应用随着机器人的功能和控制技术的提到，机器人已经逐步进入到装配领域，并在国外各大汽车公司装配生产中被广泛采用，从而使汽车装配自动化水平大大提高。目前，国外大量生产的轿车装配自动化程度有的已达50%65%。另一方面，机器人的使用减轻了工人的劳动强度，使装配人员大为减少，减少了故障与事故的发生并大大提高了劳动生产率。在汽车整车装配中机器人不仅用于挡风玻璃的密封剂涂敷、安装，车轮、仪表板、后悬架、车门、蓄电池等部件的安装，也用于发动机动力总成等大件的安装。电子计算机的发展和应用范围的扩大，时装配自动化发展和提高的主要因素。二、采用柔性装配线随着汽车市场竞争的不断加剧，促使汽车生产厂依靠多品种来满足不同层次和越来越具个性化的用户需求，因此，汽车产品的生命周期逐渐缩短。如果每次更换产品，设备与工装必须全部更新的话，新产品就有可能因投入生产时间过程而失去市场。因此，要利用一次改造在相当长的时期内满足日益变化的多种车型混线生产的要求，同时又具有高的生产率，唯一的途径就是采用可以满足大量生产要求的柔性装配生产线。所谓柔性装配生产线就是指能够同时满足一个或多个系列汽车产品生产要求，可以灵活改变夹具及运行方式，以适应无法预知的产品更新变化后的同类汽车产品装配需要的生产线，它具有以下特点：具有灵活多变的运行速度以适应不同生产节拍的生产要求；具有积放功能，使装配工时具有弹性；被运输的产品能在任意位置停止，以满足不同产品、不同装配内容的不同操作要求；具有可编程序控制系统；随行夹具的装夹和支承形式能够灵活改变以适应多品种的装配要求。在汽车装配生产中柔性装配输送线的主要形式有：积放式悬挂输送机；自行葫芦输送机；滑橇式输送系统；RAMRUN输送系统，又称电动单轨输送机系统，按形式可分为悬挂式电动单轨输送机（OH型）和地面式电动单轨输送机（FL型），这种输送系统，在日本汽车装配生产线上被广泛应用。三、采用模块化装配所谓模块化就是零部件和子系统的组合。为了提高装配的自动化水平，人们越来越意识到必须加强产品开发设计、生产工艺、生产管理和产品制造的密切合作。从产品设计开始就应尽可能考虑简化总装配工序，使尽可能多的分总成在总装线外先进行预装配，构成整体后再上总装线安装到车体上，也就是采用模块化装配。这样不仅可大大减少总装线上的装配时间、降低成本、提高产品的可靠性，而且便于实现自动化装配。国外很早就开始采用模块化装配技术，德尔福是模块化供应的倡导者，德尔福公司首先提出了模块化供应的新概念，并率先向奔驰工时在美国生产的M级车供应前座舱模块。1.2装配生产组织形式对于整车和可以单独组织装配的大型总成(例如发动机等)其装配生产组织，可以分为固定式装配和流水式装配两大类。一、固定式装配装配对象的基础件安放在固定工位上，工人将零件和总成按次序逐一安装，最后形成成品的装配方式，称为固定式装配。这是原始的最简单的生产方式，在装配过程中允许对零件进行加工、修理和选配，零件不具有（或很少具有）互换性，装配以手工操作为主，一般不采用复杂的工艺设备，对工人的技术水平要求很高，而劳动生产率很低。这种生产方式只适用于个别品味极高、需求量很少的特种用车，批量生产较少采用。二、流水式装配产品随输送装置在多工位生产线上按装配顺序由一个工位向另一个工位移动，在每个工位按工艺规程完成一定的装配工序，最后完成整个产品的装配形式，称流水式装配。这种生产组织形式将整车各个零部件上线和装配动作划分为一个个工序，每个工位外城若干个工序内容，每个工人只需要熟悉某个或某几个工序即可上线操作，各工位配以必要的设备和工具，可大幅度提高劳动生产率，且保证产品质量。根据产品及生产批量不同的需要，产品在生产线上的移动可以是自由的，也可以是强制的。1.3装配工艺特征 随着现代化装配工艺技术的不断提升和进步，装配工艺也显露出了柔性化、模块化、精益化自动化等特征。柔性装配系统是由计算机控制的具有高度的装配自动化、装配柔性、生产率及较好的可靠性的自动装配系统。柔性装配单元是借助一台或多台机器人按程序完成各种装配工作，采用机械视觉系统、超声波阵列测零件位置及有关参数。柔性装配系统一种是柔性多工位同步系统，由传送机构组成的固定或专用装配线；另一种柔性装配系统是组合式结构，由装配机、工具和控制装置组合而成。柔性装配系统能在一条装配线上同时完成多个品种的安装工作。上海通用汽车采用精确无误的IT神经系统。柔性化生产的IT神经系统-IT柔性制造控制系统由柔性制造、自动车体识别、质量报交等系统组成。其中，柔性制造系统是组织生产制造的神经中枢，它依据源自营销部的客户个性化需求，自动安排车辆的生产计划。被存入电脑的除了客户对车型、配置等个性化需求外，还有这辆车的SGM生产编号，这个编号可以称作车辆在流水线上通行的身份证号。通过自动车体识别系统将制造信息自动读入电子标签内，制造信息跟随此车身经过每一生产工段直至进入总装车间。如此通过计算机的联网系统，“身份证号”同顾客个性化的需求被唯一对应地传送到各个工位。机器根据车辆的不同生产编号无误地执行不同的工作任务，而线旁的工人根据被粘贴至车身前左侧位上与生产编号一一对应的制造信息标签，正确完成不同的装配工作。质量报交系统则按照不同车型的不同检测标准进行测试，在每一个环节保证车的可靠质量，从细节处确保混线生产的可靠性。上海通用汽车也运用了C-Flex机器人。C-Flex是指车身车间使用同一种可编程设备与机器人共同焊接多种不同型号车身镶板（包括底板、车厢盖、引擎罩与发动机隔板）的可编程设备系统。通过对不同车型的程序编写和导入，便可实现在同一工位车型进行焊接，具有相当大的柔性，避免了机器人的重复购置，为新车的开发节约了资金，也能装配车间节约空间。同时，其可编程性运用还能有效节约时间，只要通过系统更换程序便可实现不同车型的焊接工艺，大大减少了生产准备的时间。运用了铝合金MIG 焊接，该系统可提供以5 m/min进行盖板焊接和以2 m/min进行盖板圆角焊接的能力。该系统运行于机器人，机器人的控制器不仅能控制机器人自身的运动，还能控制焊丝进给系统与波形程序，使焊丝进给速度、脉冲波形与机器人的运动保持同步，从而获得快速、高质量的弧焊。 荣威轿车发动机装配在车间内部的布局普遍采用主装配线+分装区（分装线）的形式，以解决大规模生产需求固定生产节拍与用户订单需求导致的产品差异大带来的矛盾。同时尽量缩短分装区与装配线的距离，减少物流倒运和物流输送时间。在厂房结构上，目前国内商用汽车企业普遍采用大跨度钢质网架架架构厂房，这样工艺布局以及设备安装灵活度高，柔性大。总装配线一般采用：地面单链牵引轨道小车式的配线，生产节拍无级变速；台车可以随时脱离装配线，以应对装配异常，生产的柔性大。模块化装配可大大降低装配成本，并使装配生产更容易组织。当今产业已经步人模块化技术快速发展时期，模块化是指把一个复杂系统或过程根据系统规则分解为能够独立设计的半自律性子系统的过程，或者是按照某种联系规则，将可进行独立设计的子系统统一起来构成更加复杂的系统或过程。模块化系统不受厂房尺寸和布局限制的，模块化系统更易于进行调整，例如生产周期的改变或新车型的加入等。另外，现有的总成装配生产线还可以通过移动或增加模块而达到扩产的需求。上海大众模块化生产模式主要是以发动机的布局为划分标准，根据不同的发动机位置衍生出4个不同的模块，即：MQP横置发动机模块平台；MLP纵置发动机模块平台；MHP后置发动机模块平台以及一款还未命名的中置发动机模块平台。MQP和MLP将是未来大众的两个主力平台。MQP横置发动机模块平台将会更多的被大众公司被采用来生产小型，中低级和中高级车辆。MLP纵置发动机模块平台将主要出现在奥迪品牌车型中。MQP模块化模式在产品开发和质量控制方面都具有明显的优势，模块可以用于多个产品，质量验证和改进的机会增多，而却成本却被摊薄。模块化生产模式能够更好地整合资源节约生产成本。MQP技术能够实现关键零部件总成共用、提升质量水平、节省在车身布局、实验试制、碰撞等方面节省大量成本，开发周期能够缩短一年，单车成本降低最多达40%。精益化装配其核心是消除一切无效劳动和浪费，它把目标确定在尽善尽美上，通过不断地降低成本、提高质量、增强生产灵活性、实现无废品和零库存等手段确保企业在市场竞争中的优势。 精益化装配要求消除检验和返工，把防错技术的思想贯穿到整个装配过程。从产品设计开始就把质量问题考虑进去，保证每种产品只能严格地按照正确的方式加工和安装，避免装配流程中可能发生的错误。精益化装配要求消除零件不必要的移动。装配布局不合理是造成零件往返搬动的根源，使得装配线长，装配周期长，占用很多在制品库存，增加装配成本。按加工顺序安排设备，尽可能紧凑，消除不必要的移动，节约装配时间。装配自动化水平影响着生产的效率和产品的质量。装配生产自动化程度的提高，能够进一步保证产品质量的一致性，还能够体现出生产线工艺装备的先进性。在汽车装配的生产中，有越来越多的自动装配机和自动装配线在运行，应用着机器人、机械手和自行导向小车等先进的、柔性的装配及运输自动化生产设备，他们能够完成复杂及繁重的装配作业，并且能够做到精确地定位及准确地安装。在宝马轿车的生产厂就采用了全自动的装配方式，将汽车的发动机与变速器安装在一起。装配过程中，共有6台摄像机被用来获取装配工作的生产情况，其中3台摄像机被安装在机器人的手臂上。在这些摄像数据的帮助下，机器人按照工艺文件规定的拧紧力矩将发动机与变速器精确、可靠地安装在一起，并保证安装误差不超过规定的0.15mm，在整个装配生产线中共有60多台机器人在工作。在车内安装座椅的装配工位，机器人首先对车架座椅的安装部位进行测量，以测量的数据为基础，将座椅放置到安装位置，以便精确地进行自动化安装。在装配过程的关键工序采用高精度的自动化设备进行装配，满足关键特性参数的要求，以保证产品的可靠性和安全性。但同时对于一些技术要求相对较低的工序，则采用操作工手动的方式来进行装配以减少设备开发的资金投入和维护的花费。由此形成半自动化的装配线具备了相当的装配精度和技术先进性，加强了产线的可靠性和可行性，同时也有效控制了成本保证了产线的经济性。为了适应多品种大批量的生产，可采取混线柔性化装配模式。由于产品结构相似，混线柔性化装配只要通过通用工装及机械设备柔性化的系统的相应调整便能达成对结构相似、装配过程相似的产品的混线装配。混线柔性化装配具有相当的技术先进性，是工艺布局合理化的体现，不仅节约了装配的时间和空间，而且省去了为不同产品开发不同产线的必要，节约了投入的成本。将装配动作分解后制成各种能完成不同动作的模块（如压装、旋铆、在线检测等），并通过专用设备与之配合形成装配模块。根据产品的要求选择不同的模块再综合考虑装配顺序装布局装配生产线，从而形成适应多品种混线生产柔性装配线。模块化的装配具有相当的柔性，对与新产品的开发和老产品的更替几乎不需过多改造装配线的结构，只需做模块相应的增加或调整。简化了产品工艺开发的周期，节约了装配的时间和空间，有效的节约了成本以及实现效益最大化。自动化集成技术主要通过集成的自动化设备来实现。自动化集成设备不仅是具有多高精度的装配能力，而且能将一些人工装配复杂装配耗时较多临近的工步集成在一起，比如三工位自动卷簧机就将带簧盖的压销、带黄的卷绕以及卡入工艺夹这三个工步集成在一个设备和工序当中，单就带黄卷绕言就比人工装配时间快了5倍，大大减少了装配时间，简化了装配过程，提高了装配效率，也更有利于各工序加工工时的平衡。自动化集成设备还可以通过PLC系统程序的编写、导入和切换，实现在不同产品的装配柔性变化。在工装通用的情况下，只需切换程序便可更换生产的产品。即使工装不通用，两个不同产品交替生产的间隙也只限于更换工装的时间。这样以来大大缩短了生产准备的时间，提高了生产装配的效率。自动化集成设备还配备了光屏设备，当员工离开光屏覆盖的装配工作区域时，设备才允许进行装配工作。这样设计一保证了员工不会干预到设备的自动装配而导致装配出错影响装配质量，二同时也保证了员工的人生安全不至于应为误操作而被设备造成伤害。防错技术主要是通过自动检测设备和工装防错点的设置来防止多品种混合装配线产品切换时零部件错装、漏装的情况。防错还能防止产品关键性能失控造成人为判断错误，确保轿车发动机产品安全性和可靠性。同时降低由于操作复杂而导致的操作人员劳动强度和压力，实现以最少的资金投入取得最大的经济效益。并且有效的控制了次品的产生的概率保证了产品的质量提高了产线的可靠性。自动检测设备采用显示与报警装置:使用电子看板和信号灯,当产生问题时发出警报以吸引操作人员注意。采用控制设备:设置停线控制装置,保证缺陷件不流向下一工序。传感器跟踪装配操作，一旦发现装配不符合要求或者尺寸出现超差，传感器会把信息传输给机器，并且自动停止设备，机械手自动把废品装入废物箱中。设备每个工位都有电子传感器来确定装配零件是否齐全且正确放置，任一零件缺少设备和装配定位不准确都无法启动，有效阻止了次品的产生，是实现“零”缺陷精益生产的必要措施。专用的视屏检测采用先进的影像技术，通过对检测产品的图像与设备内预存的产品样件做对比判断其是否达到装配要求满足产品质量。视屏检测的柔性极强并且相当可靠，检测功能功能还能随产品不断开发并且基本不需要增加额外的费用，是确保产品质量不可缺少的重要环节。而且大规模的集成视频检测设备减少了多工位检测的时间有效提高生产的效率降低反复检测设备的投资的成本。2 装配工艺方案设计装配工艺方案是指导装配的重要技术文件，是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据，是组织生产和计划管理的重要文件，是一切有关的生产人员应严格执行、认真贯彻的纪律性文件,是装配工艺设计中核心的过程。2.1装配工艺方案目标为了使ESU7160后盖的装配工艺方案能符合生产实际的情况，节约成本并发挥最大效绩，且保证具有能达到技术要求的装配能力。因此确定了下列工艺方案的目标：生产经济性，降低装配设备和工装的维护的成本；技术先进性，减少装配的时间和提高装配的精度；产品高效性，适应多品种大批量的生产类型；生产线可靠性，保证装配线生产流畅和产品质量可靠。弹性生产线，实现焊装线的柔性化。2.2实现工艺方案目标手段为了实现技术先进性目标，合理划分工序布置装配线来缩短装配的生产周期和空间，需以适当的方式将装配线上若干个相邻工序合并成一个大工序，并使这些大工序的作业时间接近或等于装配线的节拍，需要做的是，确定装配流水线节拍，计算装配线上需要的最后少工作地数，组织工作地，向工作地分配小工序。采用模块化的工装组合夹具以及可变更程序的装配设备进行装配，可以提高生产经济性，降低装配设备和工装的维护的成本。为了实现焊装线的柔性化，各分总成线之间的物料传送多采用自动化搬运设备一空中自行性移送小车系统、物料上下载装置。运行轨道采用高强度铝合金材料，电力、通信采用滑触式，其自行小车运行平稳、噪音小；并在运行轨道的两端分别设置取放工件有升降机。2.3装配工艺设计的原则一般来说，设计装配工艺应遵循下列原则：(1)按照产品结构、装配和场地条件，安排先后进入装配作业场地的零部件顺序，使作业场地保持整洁有序。(2)按照图纸的装配技术要求和尺寸要求结合实际装配条件和能力确定装配方法。(3)按照生产效率的要求，尽可能采用高效率的装配手段。(4)按照产品技术要求，选择合适的工艺和设备。(5)选择合适的装配基件，基件的外形和质量在所有零部件中占主要地位，并有较多的公共结合面。(6)装配工序的划分，应使各个工位完成的工序时间差别不大于15%(7)确定装配的先后次序应利于保证装配精度。一般是先下后上，先内后外，先难后易，先重大后轻小，线精密后一般。处于同方位的装配作业应集中安排，避免或减少装配过程中基件翻身或移动。使用同一工艺装备，或要求在特殊环境中的作业，应尽可能集中，以免重复安装或来回运输。装配工艺设计的过程为：(1)了解产品的装配图和零件图，以及该产品的性能特点、用途、使用环境等，认识各部件在产品中的位置和作用，找出装配过程的关键技术。(2)在充分理解产品设计的基础上，审查其结构的装配工艺性。(3)根据生产纲领、生产类型和经济条件，确定投入批量和装配工艺原则。(4)将产品全部零部件，按既定的装配工艺原则组合装配单元，变质装配工艺流程图。(5)按装配工艺流程图设计产品的装配全过程，编制装配工序组合卡、装配工序分析卡、工序过程中的潜在失效模式及分析卡，并进行修正和完善。2.4 工艺性分析2.4.1 结构分析ESU 7160 轿车后盖主要由外板、内板及内板加强板组成。外板关系到汽车尾部的外观，是整车外部型面的重要组成部分。后盖外板一般由0608ram厚的薄钢板整体冲压而成，其形状取决于车身尾部的造型，如图2.1。图2.1 后盖外板内板是汽车后盖的骨架件，是汽车后盖的重要受力承载件，又是后盖附件的安装载体，对强度和刚度的要求较高。一般采用比后盖外板较厚的薄钢板整体冲压而成，如图2.2。图2.2 后盖内板加强板是对后盖结构进行局部加强而设置的结构件，要有足够的刚度和强度。设置在后盖内、外板面上安装后盖附件机构的部位，提高安装部位的强度和连接强度。例如，铰链加强板为后盖铰链的安装提供支持，用于保证后盖左右铰链的同轴度，并影响车门与门框的匹配质量。后盖锁加强板为后盖锁系统的安装提供支持，其与内板的装配偏差直接影响后盖锁系统的功能实现，如图2.3为后盖内板的结构示意图。后盖都是由薄板冲压件装焊而成的空间壳体，结构形状复杂，刚性差、易变形、多为空间曲面且曲面间有较高的连接要求、结构尺寸较大、表面质量要求高、等都是后盖零件的主要特点。 铰链加强板 铰链加强板 加强筋 加强筋 支撑板后盖锁加强板图2.3后盖内板的结构组成后盖是一个大覆盖件，为增加其刚度，并使他可靠地固定在车身上，设有内加强板；内板上还设有在左右铰链安装部和锁安装部之间延伸的、配置成大致字形的左右刚性肋部，后盖前端悬挂在两个铰链上，后端用锁固定。后盖也是汽车车身制造中重要组成部分，其装焊质量的好坏，直接影响着后盖的外部造型和承载能力。在装配过程中，将组件逐个按严格的顺序进入装配的。第一个进入装配的零件、组合件或部件将作为以后其它待装零件、组合件或部件进行装配的基准，此零件、组合件称为基准零件或装配基准件。选择基准件时，应考虑到：作为基准零件，首先要具有一定的刚度，否则作为基准零件不能正确确定其它零件的位置，一般冲压焊接件往往刚性不足，这时要设法提高零件刚性保证零件的准确形状，一般采用夹具的过定方法解决。基准零件与其它零件有直接或间接装配关系，在装配时能够确定其它零件的准确装配位置。基准零件要不妨碍其它后装零件顺利地进行装配。为确定后盖装配零件的正确位置，并具备一定的刚度，因此后盖的分装是以内板为装配基础件进行装配，分为内板加强筋、后盖锁加强板、铰链加强板、支撑板和后盖外板五部分装配。装配必须符合后盖分装主要的技术要求，保证装配位置的准确。2.4.2 工艺分析后盖的零件是按照一定的顺序进行焊接装配从而完成后盖分总成装配，零件的装配顺序应保证能完成全部焊接工作且便于焊接。一、 装配工作内容内板是汽车后盖的骨架件，又是后盖附件的安装载体，而且面大，易于选择定位基准面，所以进行装配时，以内板为装配基准件。第一道工序是把内板加强筋和后盖锁加强板焊接装配在内板上，如图2.4。图2.4 经第一道工序后的内板第二道工序即支撑板焊接，以第一道工序后的加强筋为基准件，需要把横向支撑板焊接装配上去，如图2.5。 图2.5 经第二道工序后的内板第三道工序是铰链加强板的焊接装配，主要为后盖铰链安装提供支持的，所以还是以内板为基准件，如图2.6。 图2.6 经第三道工序后的内板最后一道工序就是要将之前装配好的内板与外板进行合件，完成后盖的分装。因为后盖外板的表面没有那么复杂，易于选择定位基准，所以以内板为基准件，如图2.7。如图2.7 后盖分装总成后盖加强板的装配顺序将会在后续作进一步的方案讨论。 二、定位基准的选择对于后盖这样尺寸较大的薄板件，其刚性小，极易变形，在自重的作用下都难以保证其准确的形状，如果仍然按刚体的六点定位原理，就无法保证其要求的位置和形状。此外，后盖的薄板焊接时也会产生变形。为防止焊接变形，须采用比较多的辅助定位点和辅助加紧点来定位。所以在后盖分装之前，需要根据后盖各零件的工艺特点和技术要求，确定好定位基准，以便提高焊接质量。后盖的外板、内板及加强板都是由薄板冲压件装焊而成的空间壳体，大都为薄板件。结构形状复杂，需要由专门的焊装夹具进行定位，才能保证装配精度。在后盖设计时一般已经考虑到装配、焊接、分总成装配和搬运过程中所需的基准（孔、面），后盖分总成焊装的整个过程必须建立在一定的基准上才能保证其的几何形状和尺寸，同时这些基准也是夹具设计的基准。选择后盖零件的定位基准，可以按下列原则去选择： 当在零部件的表面上既有平面又有曲面的时，优先选择平面作为主要定位基准或组装基准，尽量避免曲面，否则夹具制造困难。但对于较复杂的薄板冲压件，可以选择曲面外形作为主要定位基准。尽量使定位基准与设计基准重合，以保证必要的定位精度。以产品图样上已经规定好的定位孔或定位面作为定位基准。根据后盖锁加强板的结构特点，优先选择上表面为基准面，主要限制定位面的法向位移，尽量避免曲面，否则夹具制造困难；又后盖锁加强左右分别有两个工艺孔，可以作为基准孔，如图2. 8。 图2.8 后盖锁的定位基准根据后盖加强筋的结构特点，加强筋上有两个工艺孔，可以作为定位基准孔，限制其平面的平移和转动。再以加强筋侧面上的平面为基准面来限制其法向位移，如图2.9 。图2.9 加强筋的定位基准根据后盖支撑板的结构特点，还是以支撑板上的左右两个工艺孔，作为定位基准孔，限制其平面的平移和转动。以支撑件上表面的平面为基准面来限制其法向位移，如图2.10。图2.10支撑件的定位基准根据后盖铰链加强板的结构特点，首先，还是以铰链加强板上的两个工艺孔为基准孔，工艺孔所在平面上定为主基准面。由于其结构曲面更加复杂，以凹面为辅助基准，又铰链加强板左下角装配时将与内板贴合，所以取这个面为辅助基准面，如图2.11。图2.11 铰链加强板的定位基准后盖内板作为大薄板件，尺寸较大，结构较复杂。在选择定位基准的时候，以内板左右较大的左右工艺孔来定位。当然还需要以内板上沿的平面为定位基准，可以选择这个面上的中央、两边三个点为定位点，足以限制该平面的法向位移。除此之外，内板的两边还需分别选取对称位置的平面为基准，定基准点，如图2.12。图2.12 内板的定位基准后盖外板的覆盖面比较大，容易定位。以后盖上盖板为第一基准面，选取5个基准点。同样，下盖板选取基准点，如图2.13。图2.13 外板的定位基准三、定位分析由于后盖各零件的装配是在焊装夹具上完成的，所以需要根据各零件的定位基准，设计出相应的定位元件，来限制住零件的六个自由度，使其可靠的定位。在这里只做后盖零件的定位元件的分析。后盖锁加强板和左右加强筋将会预先通过手工涂胶焊完成，这是后盖分装工艺的最终方案选定，将在后续方案设计中做出分析。后盖分装焊接夹具的主要装置有由夹具基板、定位装置、夹紧机构和一些辅助机构。夹具的定位单元，是保证各板件正确的相对位置及尺寸精度的基本组件，包括定位块、定位销等定位元件和安装定位元件的形板、支撑座、L块等。其中定位销有圆形销和菱形销两种，圆形销用于定位板件的主基准，菱形销用于定位副基准，定位时主基准销的圆心与副基准的两棱边要在同一直线上。定位销的运动形式有固定、直线移动和摆动等方式。考虑到后盖内板是个尺寸较大的骨架件，内板加强板相比较它尺寸比较小，便于相应夹具的设计安装在夹具基板上，所以在焊装夹具上先定位内板加强板，再将内板装配面朝下进行位置关系确认后定位夹紧。先定位后盖锁加强板和加强筋，再定位内板，如图2.14、图2.15。图2.14 盖锁加强板和加强筋的定位图2.15 内板的定位后盖锁加强板和加强筋的定位，根据后盖锁加强板和加强筋的定位基准，在加强筋基准孔的位置用定位销来定位，可以限制加强筋Y方向的自由度和转动自由度，其他定位点用定位块来定位和夹紧；同样后盖锁加强板也是基准孔位置由定位销来限制来其X方向自由度，第二、第三基准面由一个定位点放置定位块和压块来进行定位和夹紧。后盖内板的定位，在后盖锁加强板和加强筋定位的基础上，加强筋和后盖以装配面为基准，用定位块和压块来固定它们，后盖锁加强件亦是如此，如图2.16。图2.16 三小件和内板的定位关系支撑件的定位主要依靠两个定位基准孔，分别用定位销可以限制其法向自由度和转动自由度，再以基准面上的两个部位，依靠定位块来定位，压块来夹紧，如图2.17。图2.17 支撑件和内板的定位关系同样，铰链加强板也是按照其基准面的选取，以定位销来定基准孔，以定位块来定位几个辅助基准面，并相应的由压块来夹紧，使零件固定不动。再以内板的几个基准面，由定位销、定位块和压块来定位，保证内板和铰链加强板在夹具上的位置关系，如图2.18。图2.18 铰链加强板和内板的定位关系四、夹紧分析夹具中的夹紧单元是为了保证板件在焊接过程中定位可靠。夹紧单元包括夹紧块、压臂、气缸以及安装这些元件的形板、支撑座等。焊接夹具的夹紧单元按操作方式一般分为手动和气动形式。定位块和夹紧块的表面应根据相应板件型面来制作，以保证板件的定位精度。之前已对后盖各装配零件的定位进行分析，为了保证零件的定位可靠，需要压块与定位块相配合，压块的作用力都是集中在相应的定位块上。3装配生产的组织 生产类型按常量多少有单件生产、大量生产和成批生产三种类型。在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批核大批生产。后盖焊装线属于分散装配，生产线额定的年生产纲领为10万套/年，生产类型为小批量生产。汽车焊装所用的装配方法，可按两种特征来分类。按定位方法分有：按划线装配法；按夹具装配；利用装配孔装配；按互换程度分有：单个修配法；完全互换法；部分互换法。后盖符合流水线作业的特性，且对装配精度要求一般。为了达到较高的生产产能和装配效率，装配零件均由供应商提供，保证了零件的加工精度，从而确保了装配公差都在装配允差之内。因此后盖焊装过程中，一般是按家居装配为主，然后辅以装配孔装配。装配组织形式分类有工作位置采用固定式或移动式；有少数工人和多数机器人完成整个装配任务，工作地是分散的，可以平行地进行装配。考虑到装配成本经济性、装配线自动化程度高、保证产品装配质量和高生产率。后盖采用自动化焊装流水线进行装配，利用高精度的自动化装配设备的组织形式。3.1装配方法的确定装配工艺方法有焊接装配、涂胶装配和包边装配等。根据后盖的工艺特点，决定采用以焊接装配为主的，涂胶装配为辅的装配方法。具体的工艺部位和装配方法为：（1）三小件预装装配基础件为后盖锁加强板，装入件为左右内板加强筋。该三小件以涂胶焊的装配方法，由装配工人事前将其置于涂胶台上，由定位支承块和定位销进行定位，进行预装配。然后由装配工人将装配完成的三小件送至上件台，由定位元件定位。（2）焊接装配三小件装配基础件为后盖内板，装入件为通过涂胶焊预装的三小件。由机器人进行抓取三小件和内板，按先后顺序先将三小件置于转台夹具上，以定位支承块和定位销进行定位，再上内板进行位置关系的确认定位。采用机器人点焊的焊接装配方法，使工件相互连接。（3）焊接装配支撑板以三小件为装配基础件，装入件为支撑板。由机器人进行抓取支撑板和内板，按先后顺序先将支撑件置于转台夹具上，以定位支承块和定位销进行定位，再上内板件进行位置关系的确认定位。采用机器人点焊的焊接装配方法，使工件相互连接。（4）焊接装配铰链加强件 以内板为装配基础件，装入件为铰链加固板。由机器人进行抓取铰链加固板和内板，按先后顺序先将铰链加固件置于转台夹具上，以定位支承块和定位销进行定位，再上内板件进行位置关系的确认定位。采用机器人点焊的焊接装配方法，使工件相互连接。（5）焊接装配外板以外板为基础件，装入件为内板。分别由机器人抓起，对外板件进行涂胶，按先后顺序先将外板件置于合件台上，再上内板，使用包边工艺进行装配。包边是实现后盖外板和内板连接的装配方法，是后盖总成的重要加工工序，包边通常有压边和滚边两种实现形式，压边是指传统的模具包边，使用压力机或一些气缸驱动压块将折边压紧，将外板包裹内板达到装配的目的。3.2装配设备比较与选取一、直接焊接设备比较直接焊接设备是指使用此类设备使工件通过焊接的方式粘合在一起的焊接设备，主要有以下种类的直接焊接设备：悬挂式点焊机、傀儡焊、自动焊、点焊机器人、弧焊机器人、MIG焊机、固定式螺母凸焊机、螺柱焊机等。悬挂式点焊机整体性能相当稳定、使用便捷、维护方便，目前是长安公司在汽车焊接生产线上使用最广泛的焊接设备。此类设备使用中也发生过一些问题：主要是焊接工艺参数丢失、可控硅偶尔直通导致变压器自燃等故障。傀儡焊借助外界人工焊接对生产线上焊接通道不畅通、普通焊钳不能焊接的零件进行的一种焊接，即通过焊钳安装在辅助机构上，由辅助机构引至需要焊接的零件位置从而完成焊接。自动焊通过可编程控制器对焊钳的运动轨迹及焊接参数进行自动控制，使焊钳按照工艺的规定进行自动焊接。傀儡焊、自动焊两种区别在于自动焊不需要人工操作，傀儡焊需要人工操作。这两种焊接方式的故障少，性能稳定，焊接质量好，但对零件质量要求（即零件一致性要求）较高，如零件精度达不到要求的时候易引发焊接设备故障。点焊机器人机器人本体故障均较少，多数设备故障都是由机器人手臂上安装的焊钳及焊接控制器引起。机器人焊钳控制方式有伺服控制与气动控制两种方式，目前企业使用最多的是伺服控制焊钳。伺服焊钳对零件的精度要求较高，如果零件的精度达不到要求，机器人伺服焊钳的故障率就会非常高，并且维护费用大，备件费用也较高，不利于企业的成本节约。气动焊钳的维护成本相对较低，并且维护方便，相对伺服焊钳而言零件的精度对设备造成的损坏率较低。弧焊机器人弧焊性能稳定，使用及维护方便，由于应用太少就不对其进行详细分析。MIG焊机俗称二氧化碳保护焊，此设备整体性能稳定，故障率低，其中一个不足是MIG焊机的焊枪部分易损坏。MIG焊机的另一缺点是在使用过程中烟、尘比较大，企业在汽车焊接生产线使用此类设备的区域，同时都配备了排烟除尘设备，以保证生产线上操作工人的职业健康和作业环境不受污染。螺柱焊机主要有手动和自动两种，均采用德国EMHART进口设备，目前公司此设备焊接使用的螺柱均采用国内制造产品，由于螺柱的精度（一致性）相对进口产品较差，螺柱经常造成自动螺柱焊机卡螺柱而停机，主要原因是自动螺柱焊机螺柱输送时因螺柱尺寸超差而造成输送系统被卡住；手动螺柱焊机相对自动螺柱焊机受螺柱精度影响较小，因而整体故障率低。由于自动螺柱焊机投资大，从长期的使用效果来看手动螺柱焊适合公司的需要。汽车车身点焊是电阻焊的主要形式，点焊机主要有三类：普通点焊机、多点焊机和点焊机器人。普通点焊机是适用于各种场合、各类焊接对象的通用点焊设备，根据机器结构和应用场合的不同又分为移动式点焊机和固定式点焊机。移动式点焊机是汽车车身焊装自动化生产线上完成汽车车身组焊任务的主要设备，适用于焊接结构尺寸大、形状复杂、不便于移动的焊件和大型薄壁结构工件，焊接执行机构为点焊钳。通过查阅资料，了解到后盖零件之间搭焊连接的特点决定了焊接设备的要求，实践表明最适合薄板件连接的就是电阻点焊。因此，下面将主要分析点焊焊钳并做选取。(1)点焊焊钳的组成点焊焊钳一般分人工移动式焊钳、固定式焊钳以及机器人焊钳。点焊焊钳按变压器位置的不同，分为分体式点焊钳、一体式点焊钳。分体式点焊钳的特点是焊钳与变压器分离，两者之间由二次电缆连接。一体式点焊钳的特点是焊钳与变压器及变压器二次(侧)导电铜排制成一体，体积小，重量轻，省去了二次电缆，避免了二次电缆的干涉及耗电问题，是现在点焊钳的一个发展趋势。现代点焊机器人用的焊钳都是一体式焊钳(2)点焊焊钳的结构点焊焊钳按结构可分为两类：C型（