车身焊接技术课件：汽车车身焊装工艺

CheshenHanjieJishu车身焊接技术

汽车车身焊装工艺

项目描述学习内容建议课时学习目标12345相关知识6项目实施知识拓展7汽车车身是由大量的薄板经过冲压后通过装配和焊接而成的一个复杂结构体，故而汽车车身焊装工艺成为汽车制造工艺的重要部分。如图10-1所示。车身焊装过程是将整个车身分成总成，先将冲压零件组装、焊接成总成，然后再将这些总成焊装成符合产品设计要求的白车身。项目描述1图10-1车身焊装生产线车身焊装工艺；车身焊装夹具；车身焊装生产线。学习内容214〜16学时。建议课时3(1)掌握车身焊装的结构特点，熟悉车身焊装方法的确定原则及内容、焊接方法的选择、焊装工艺性分析有关知识，能够根据汽车车身焊装的结构特点和焊装方法的确定原则，初步确定车身焊接方法，并对车身焊装工艺性进行分析；(2)掌握工件的定位与夹紧的要求与方法，熟悉车身焊装夹具的应用，能够根据产品结构的特点，初步选择焊装夹具的类型；(3)掌握焊装生产线的基本组成、类别和基本要求，熟悉焊装生产线的应用，能够根据车身焊装生产线基本知识，初步对车身焊装生产线提合理化建议。学习目标41.车身焊装工艺1)车身焊装的结构特点汽车焊装工艺是汽车生产制造过程中的重要组成部分。对于车身焊装而言，车身外部形状是由型面或型线组成，零件基本上都是低碳钢薄板冲压件，尺寸大、刚度小的特点使得焊装难度相当大。为了保证汽车车身的质量，就必须要使用高精度的焊装夹具，采用先进的焊装方法与焊接设备。(1)车身焊装结构。对于车身的类型，可以根据车身的承载形式分为非承载式结构和承载式结构两类，还可以根据有无骨架分为有骨架结构和无骨架结构。不同的车身结构具有不同的特点，应用在不同的车型上。下面以不同的车型为例来介绍车身的焊装结构特点。相关知识5①图10-2所示是轿车车身壳体。它是由若干冲压钣金零件及预先由零件焊装好的组件和部件焊装成车身壳体总成。这种承载式的轿车车身壳体，在焊装过程中，既要保证符合设计要求的外形与尺寸，又要保证其结构强度以满足使用中所承受的负载能力。相关知识5图10-2典型的承载式轿车车身壳体1-顶盖；2-前风窗框上部；3-后风窗框上部；4-前围外板；5-后围板；6-加强撑；7-侧门框部件；8-前挡泥板；9-散热器框架；10-底板；11-底板前纵梁；12-行李舱后板②图10-3所示是小型厢式旅行车车厢壳体。它是先由窗、门框和梁柱等其他零件与蒙皮焊装成（左、右）侧围、前围、后围、顶盖等部件，而后与车架焊装成车厢壳体总成。这种厢式车身在焊装过程中，由于预先焊装的部件刚性小，在搬运和储存过程中容易产生变形，因此要求焊装部件的焊装胎具与总成焊装胎具的协调性高，才能保证车身外形与尺寸要求。相关知识5图10-3小型厢式旅行车车厢壳体1-前围；2-车门；3-顶盖；4-后围；5-侧围③图10-4所示是小型厢式货车车身框架。它是由门、窗框架和梁柱及其他零件先焊装成前围、后围、(左、右）侧围框架与地板焊装成车身框架总成，最后焊上蒙皮形成车厢总体。这种车身的焊装，根据生产批量的大小不同，所采用的焊装分散程度和焊装方式不一样。由于这类车身是非封闭式框架，其部件刚性较差，因此要考虑刚性对车身外形尺寸精度的影响。相关知识5图10-4小型厢式货车车身框架④图10-5所示是大客车车身骨架。这种车身承载能力大。焊装过程是由型材先焊装成左右侧、前后、上下等骨架部件，而后焊装成骨架总成，最后骨架外焊装蒙皮，形成车身焊接总成。这种车身骨架结构刚性大，连接接头多，焊装过程中应力和变形大。相关知识5图10-5大客车整体承载式车身骨架1-右侧前下部骨架；2-右侧中下部骨架；3-右侧后下部骨架；4-左侧前下部骨部；5-左侧中下部骨架；6-左侧后下部骨架；7-右侧上部骨架；8-左侧上部骨架⑤图10-6所示是货车车身。它包括驾驶室和钢制车厢。货车驾驶室无论是凸头型、平头型、单排座或双排座等，其焊装工艺基本相同。首先由支柱、加强梁和其他受力构件与零件焊装成前围、后围、地板等部件，最后焊装成总成。由于驾驶室结构属于全金属半骨架式，组成零件基本上都是薄板冲压件，因此部件的结构刚性较差，易产生变形而影响驾驶室焊装总成的焊装质量，或增加焊后校形工序。相关知识5图10-6货车车身1-驾驶室；2-车厢图10-7栏板式车厢1-保险架；2-栏板；3-底板图10-8是特种车辆车身。有油罐车、洒水车等运输液体的货车，所采用的圆筒状容罐，用较厚的钢板卷压焊接而成；运输食品，百货的冷藏车等，采用厢式车厢，用角钢、加强筋与钢板焊接而成；起重车辆的起重臂是用厚钢板焊接或铆焊而成。相关知识5图10-8特种车辆车身(2)车门焊装结构。车门的结构形式一般分为两种：一种是框架式车门，如图10-9所示，这种车门的焊装是先把车门框架、内外加强部分和连接件焊好，最后进行内、外板包边点焊；另一种是整体式车门，如图10-10所示，这种车门由作为一个整体冲压件的窗框与车门内外板、车门铰链加强板和车门内板加强板等组成。这些组成部分都是先由2个以上的薄板冲压件先焊成组合件，而后分别与车门内、外板焊接，最后内、外板包边点焊而成。相关知识5图10-10整体式车门1-窗框；2-车门外板；3-车门内板图10-9框架式车门1-外板；2-框架；3-内板2)车身焊装方法的确定原则及内容(1)车身制作分块。①车身分块的优点。a.有利于保证焊装质量。b.分部件制造可以避免许多在总装后难以焊接的工作。c.可以降低焊装夹具的复杂程度。d.每个部件或合件可以平行地开展作业，有的部件或合件还有相同或相似的形状、尺寸，可以组织连续流水作业以缩短焊装时间。相关知识5②车身分块的结构分离面。若把车身分解成若干个装配单元，相邻的两个装配单元的结合面称为分离面。分离面可分为两类：a.车身设计分离面。b.车身工艺分离面。相关知识5图10-11汽车驾驶室工艺分离③车身分块工艺分离面的原则。a.应尽量保证部件和组合件构造上的完整性b.所划分的部件和组合件本身要有一定的刚度，即在自身质量作用下不能产生永久变形。c.分离的部件和组合件尺寸大小还受采用设备本身几何特征尺寸的可达性限制。d.工艺上和经济上的合理性。e.尽量保证分离后的组合件、部件的定位基准与总成的定位基准相一致，以避免由于基准不重合而产生的误差。f.分离面对总成尺寸的影响尽量小，以减少总体尺寸的积累误差。g.考虑因生产批量增大，生产率提高的要求，部分有进一步第二次分解的可能性。相关知识5(2)装配方案及原则的确定。确定装配过程方案有两种不同的原则。一种是集中装配，即对某一焊接产品的装配工作集中在较少的工作地点（即工位），使用较少的工艺装备（即胎具）来完成装配工作，称为集中装配原则。另一种是分散装配，即对某一产品的装配工作，可以分散在较多的工作地点和工艺装备上完成，称为分散装配原则。制定装配过程时应考虑下列问题。①部件的设计和工艺分离面的划分和划分的数量：若按分散装配的原则装配，结构则必须有足够的设计和工艺分离面，否则只能按集中原则装配。②产品生产量的大小：只有在产量较大时，分散装配才是合理的。③工厂的生产条件：这是指现有的生产面积大小，生产设备和技术工人的配备情况等。如果生产面积足够大，亦有足够多的生产设备和技术工人，才具备按分散装配原则组织生产的条件。相关知识5(3)焊装过程和焊装图表。①焊装过程。焊装过程就是先将零件焊装成组合件和部件，然后将这些组合件和部件焊装成结构总成的过程。②装配图表。装配图表就是按照部件的设计和工艺分离面，将部件划分成若干个可独立进行装配的单元，并将所有这些装配单元按照装配顺序进行排列而成的流程图。装配图表应说明以下重要原则问题：a.部件的指令性装配顺序。b.可分散和平行工作的工作地点数量。c.供应装配用的主要工艺装备的种类和数量。d.供装配用的夹具和待装配零件的供应顺序。相关知识5③装配方法的分类。装配过程包括两个过程：首先进行装配定位，然后再进行装配连接。汽车焊装中所用到的焊装方法可按两种特征分类。a.按照定位方法可以分为划线装配、夹具装配和利用装配孔装配。b.还可以按照互换程度划分为完全互换装配法、多数互换装配法、选择互换装配法、调整装配法和修配装配法。④装配基准与基准件。装配基准是用来确定零件或部件（总成)在产品中相对位置所采用的基准。相关知识5图10-13孔定位装配(4)焊装工艺规程的编制。焊装工艺过程是指各种零件先焊装成组合件和部件，然后再进一步焊装为总成的过程。规定此过程的工艺文件即为焊装工艺规程。①在生产中常采用的装配工艺规程形式。a.指令性工艺规程。b.工作工艺规程。②焊装工艺规程典型工序。对于不同的产品，它们的焊装工艺规程可能不一样，但它们所包含的工序性质基本相同，典型的工序主要包括备料及装配定位、定位焊接、焊接、矫正、热处理、检验等。相关知识5a.备料及装配定位工序。b.定位焊接工序。c.焊接工序。d.矫正工序。e.焊接热处理工序。f.整修工序。g.检验工序。相关知识5图10-14焊接工字钢反变形图10-15工字梁的机械矫正2.车身焊装夹具1)焊接夹具的分类(1)按夹具的功用及用途分类。①装配用的夹具。②焊接用的夹具。③焊装夹具。④检验夹具。相关知识52)焊装夹具的要求(1)保证焊件焊后几何形状和尺寸精度符合图样和技术要求，特别是车身的门窗等孔洞的尺寸和形状。(2)使用时安全可靠。(3)便于施工和操作。(4)容易制造和便于维修。(5)降低夹具的制造成本。(6)为了得到稳定的焊接质量宜将焊缝调整在平焊位置进行焊接，为此要求夹具设计成可翻转式，对电阻焊夹具的选材，要求尽量少用磁性物质材料。相关知识53)焊装件的定位与夹紧在装配焊接过程一般分三步：第一步：定位。就是依据定位基准准确地确定被焊装的零件或部件相对于夹具的位置。第二步：夹紧。就是把定好位置的零部件压紧夹牢，以免产生位移。第三步：点固。由于焊缝比较长，必须在每隔一段距离加以点固，把这些零部件的相互位置固定。如果焊点很少或焊缝很短，也可不进行点固，直接焊接即可。如果装配好的零部件不需卸下，就在夹具上焊接，也可省去点固。相关知识5(1)工件的定位。①定位基准及定位基准选择要求。a.当被焊装的零件或部件既有平面也有曲面时，应优先选择平面作为主要定位基准面，尽量避免选择曲面，否则夹具制造困难。b.对于较复杂的车身冲压件，可以选择下列部位作为主要定位基准：曲面外形，曲面上经过整形的平台，工件经拉深和压弯形成的台阶，经修边的窗口和外部边缘，装配用孔和工艺孔。c.应当尽量选择零件或部件的设计基准作为定位基准。消除基准不符误差，提高定位精度。d.尽量利用零件上经过机械加工的表面或孔，或者是以上次工序的定位基准作为本工序的定位基准。相关知识5②定位过程。选择好定位基准后，接下来就是根据被定位零件的相互装配的位置关系，明确每个被一次装配的零部件自身的定位基准，实施装配时，只要将装配零部件的定位基准严格按工艺要求与胎夹具中的相应的装配基准紧密配合，并借助夹具的夹紧作用使之相对稳定，经检测无误后，便可及时实施夹紧焊接。③六点定位原理及其实际中应用。空间的任何刚体都有相对于相互垂直的三个平面（基准面）xOy、y〇z、x〇z六个自由度，即沿Ox、Oy、Oz轴向的相对移动和绕x、y、z轴的相对转动。要使其完全定位，必须且只需消除其在空间存在的六个自由度。相关知识5图10-16零件的完全定位示意图④常用的定位器。零部件的定位是通过其定位基准（如平面、曲面、孔及型面）与夹具上的定位元件相接触，来保证零部件得到正确装配的位置。通常根据定位基准的不同，而选择不同的定位器。a.挡块。b.定位销。c.支承板（钉）。d.样板。相关知识5图10-18可推出的挡块１-活动销；２-挡块图10-17各种形式的挡块图10-19可拆的定位销相关知识5图10-20曲面支承板（单位：mm）图10-21样板定位图10-22汽车车门装配焊接胎具⑤定位器的应用技术要求。在实际应用中定位器在装配、焊接过程中有多种形式。总的来说，不管哪种定位器用在哪种场合，都应该满足以下技术要求：a.耐磨性。b.结构刚性。c.布局的合理性。d.注意基准的选择与配合。相关知识5(2)工件的夹紧。在装配焊接作业中，利用某种施力元件或机构使工件达到并保持预定位置的操作称为夹紧。①夹紧件的作用。a.用于实现工件的可靠定位。b.用于实现工艺反变形。c.用于保证工件的可靠变位。d.用于消除工件的形状偏差。相关知识5②对夹紧件的要求。a.夹紧和松开动作要准确迅速，操作方便省力，效率高，夹紧安全可靠，结构简单，易于制造。b.夹紧时不要破坏工件的定位所得到的准确位置，夹紧力要足以保证在装配焊接过程中零件位置不发生变动，同时夹紧件不应损伤零件或使零件产生过大的变形。c.夹紧装置的夹紧力应是可调节的，夹紧力要自锁。同时夹紧装置必须保证不会因为工件制造误差而产生夹不紧工件的现象。d.夹紧件要有一定的刚度和强度，但体积应最小，在保证零件位置夹紧可靠的前提下，夹紧件数量应最少。e.夹紧机构的自动化程度与复杂程度应与工件的生产批量相适应。相关知识5③夹紧力三要素。a.夹紧力的大小。确定夹紧力的大小，应该从如下几个因素考虑：•夹紧力应能克服工件的局部变形，使每个装配焊接零部件都能达到要求的相对位置。•当工件在胎具上实现翻转或回转时，夹紧力足以克服重力和惯性力，把工件牢牢地夹持在胎具上。•需要在夹具上实现焊件预反变形时，夹具就得具有使焊件获得预定反变形量所要的夹紧力。•夹紧力要足以应付焊接过程热应力引起的约束应力。b.夹紧力的方向。c.夹紧力的作用点。相关知识5图10-24夹紧力不使工件变形图10-25夹紧力不能使工件产生变形图10-23夹紧力不使工件翻转④ 常用的夹紧件。夹紧件的种类很多，按作用原理分，有楔块夹紧件、螺旋夹紧件、偏心轮夹紧件、杠杆夹紧件和弹簧夹紧件等；按外力的来源分，有手动式、气动式、液压式和电磁力式等。下面按夹紧件的原理分类，介绍几种常见的夹紧件。a.楔块夹紧件。b.螺旋夹紧件。c.偏心轮夹紧件。d.杠杆夹紧件。e.弹簧夹紧件。相关知识5图10-26楔块夹紧件1-楔块；2-工件；3-定位器 图10-27弓形螺旋夹紧件相关知识5图10-28螺旋与杠杆夹紧件图10-29螺旋与拉紧件1-螺杆；2-管柱；3-螺母磁力夹紧器图10-30偏心轮夹紧件图10-31偏心-弹簧夹紧件相关知识5图10-32偏心-杠杆夹紧件图10-33杠杆夹紧器图10-34快速杠杆夹紧图10-35弹簧夹紧件1-定位压紧销；2-挡销；3-工件⑤实际应用中夹紧件的要点。在实际的装配焊接工程中，首先应选择夹紧件的类型，主要依据被装配焊接的工件的结构特点、被夹紧位置的确定性、生产效率及特定的装配焊接工艺要求等因素综合考虑后决定。其次依据夹紧力的三要素考虑，工件装卸简单轻便，夹紧件自身结构设计合理、简单、轻便且有足够的强度和刚度，经济适用，成本低。相关知识53.车身焊装生产线1)焊装生产线的基本组成(1)备料设备包括：材料预处理设备、开卷设备、矫正设备、切割下料设备、成形设备和坡口加工及制孔设备。(2)装配-焊接设备包括：装配工艺设备、焊接工艺设备、装配-焊接组合工艺设备、装配-焊接辅助设备、自动焊机和焊接机器人。(3)焊后处理设备包括：焊缝清理设备、焊缝精整设备、焊件矫正设备、焊件热处理设备、焊件加工设备和涂漆设备。(4)试验检测设备包括：水压气压试验台、运行试验台和无损检验设备及仪器。(5)相关系统设备包括：起重输送机械、电源及动力系统、电控系统、通信系统和安全保护系统。相关知识52)焊接生产的类别和特点(1)单件小批量生产。其主要特点为：同一产品生产数量少，产品结构经常变化，并且事先难以确定重复生产数量。(2)中批量生产。其特点为：一段时期内生产一定数量的同一产品，周期性地转换生产若干种产品，每种产品具有一定批量。(3)大批量生产。其特点为：在相当长的一段时间内只生产同一种产品，生产量很大。相关知识53)焊装生产线基本要求(1)最短的零件流程和高效率的生产线之间连接。(2)子装配线与主装配线之间采用直线形式的流程图的直接连接，消除生产线之间不必要的零件积压所带来的损失，同时，避免零件运送过程中一些不必要上升下降和翻转，把上下工序之间的运送距离缩到最短的简单而又笔直的流程图。(3)通过采用机器人和计算机控制系统使生产线的结构很灵活，装配零件在体积上可作适当的变化。(4)车身上80%的焊点采用自动化焊接（机器人焊接），提高生产线的柔性并获得稳定的焊接质量。(5)自动生产线具有高度的可靠性和优良的维修性。相关知识51.车身焊接方法的选择汽车车身是一个复杂的薄板冲压件壳体，它由数百个薄板冲压件通过装配和焊接形成一个完整的车身壳体（白车身），焊装对车身成形非常关键，因而焊装工艺是车身制造工艺中的重要组成部分。项目实施6电阻焊焊接方法典型应用实例点焊单点焊

多点焊悬挂式点焊机固定式点焊机压床式多点焊机C形多点焊机车身总成、车身侧围等分总成小型板类零件车身底板总成车门、发动机罩等总成缝焊悬挂式缝焊机车身顶盖流水槽固定式缝焊机油箱总成凸焊

螺母、小支架电弧焊CO2气体保护焊

车身总成氩弧焊

车身顶盖后两侧接缝焊条电弧焊

厚料零部件气焊氧乙炔焊

车身总成补焊钎焊锡钎焊

散热器特种焊微弧等离子焊

车身顶盖后角板激光焊

车身底板表10-1车身制造中常用的焊接方法及典型的应用实例车身焊装过程先将整车分为总成进行焊接，然后再将这些总成焊装为白车身。对于轿车的车身（图10-36)焊装工艺流程图如图10-37所示。对于有骨架的客车车身，一般将车身分为前围、后围、左侧围、右侧围及顶盖五部分总成，焊装时，以底板为基础将五个总成件焊接为车身骨架，然后再蒙上蒙皮就构成了白车身。项目实施6图10-36轿车白车身结构1-发动机罩前支撑板；2-散热器固定框架；3-前裙板；4-前框架；5-前翼子板；6-地板总成；7-门槛；8-前门；9-后门；10-车轮挡泥板；11-后翼子板；12-后围板；13-行李舱盖；14-后立柱；15-后围上盖板；16-后窗台板；17-上边梁；18-顶盖；19-中立柱；20-前立柱；21-前围侧板；22-前围板；23-前围上盖板；24-前挡泥板；25-发动机罩；26-门窗框车身焊装时，各大总成和白车身均要进行严格的质量检验。比如：在生产线上设自动检测机检查装配、焊接质量和尺寸要求，在白车身完成后用三坐标测量机进行抽检。项目实施6图10-37轿车车身焊装工艺流程图2.车身焊装工艺性分析1)无骨架式结构焊装工艺无骨架车身是由薄板冲压零件通过焊装而形成一个车身壳体的，因此对于这类车身的分解有如下的特点：车身零件多，结构复杂，焊装的开敞性不好。为了满足制造工艺的需要和生产率的要求，这就需要对车身进行结构分解，也就是我们前面已经介绍过的车身分块。以下我们总结车身结构分解过程工艺中主要解决的问题。(1)车身覆盖件的分解，常涉及冲压工艺与焊装工艺之间的矛盾。(2)车身结构上有不少孔洞，如何保证这些孔洞符合尺寸要求，是车身焊装工艺中着重考虑的问题。项目实施6(3)车身某些孔洞有密封性要求，如某驾驶室的前风窗口，它是双层结构，内盖板是整体结构，外盖板由顶盖及前围上盖板所组成，中间立有风窗支柱，如图10-38所示。(4)车身某些孔洞有配合间隙要求，如车身的门洞，常要求装配工艺保证车门与门洞内、外间隙，如图10-38a)所示.此外，由于车身组成零件薄，刚性小，加之结构分解出的总成和组合件数量多，因此必须采用胎夹具进行焊装，才能保证产品构件形状尺寸和互换性要求；车身先由零件焊装成组合件，再焊装成部件，最后焊装为总成。项目实施6图10-38驾驶室的前风窗口图10-39车门与车身门的配合1-车门框架；2-车身外板2)有骨架结构焊装工艺客车车身骨架形式是先焊装车身骨架，然后在骨架外表包焊车身蒙皮。大客车身骨架焊装时，将立体构架分解成若干个平面构架部件，在胎具上进行焊装。一般为了提高生产率，采用分散装配原则，保证零件和部件的互换性。项目实施6图10-40骨架式结构车身（驾驶室）1-骨架总成；2-前围总成；3-后围总成；4-顶盖总成除了焊接结构、车身分块以及焊接方法的焊点布置外，影响焊装工艺性的还有以下几个方面：(1)对于有外观要求的车身外覆盖件，其点焊表面不允许有凹陷。(2)应考虑点焊的可接近性或称可达性。(3)尽量利用压印、切口来代替样板定位。(4)车身上的一些大零件，尤其是覆盖件，应有足够的刚性，以使零件在生产中减少变形，保证装配质量。项目实施6图10-41用压印代替样板图图10-42后支柱与托架的焊接(5)焊接结构应尽量便于操作，避免或减少仰焊。(6)在车身焊装工艺中，由于结构形式不同，需使用各种各样的焊接辅具。(7)在成批生产中，若考虑使用悬链运输车身零件时，必须考虑在制件上面有装挂工艺孔。(8)尽量减少焊缝种类和规格，尽可能采用相同的标准件（楔形螺母、铆钉等），以利于减少焊装设备和工具的品种和管理工作。项目实施6图10-43座圈的焊接1-底板座圈翻边；２-三角板(9)采用多点焊接时，焊装工艺方面需考虑以下几点：①一般采用多点焊机焊接时，均为单面双点焊。②焊点排列要整齐，不宜太分散，以利于焊机的焊枪排列和简化二次回路的设计。③焊点距离的设计应比一般点距要大些，以利于焊枪结构的设计和布置。④若在弯边接头的结构上采用多点焊机焊接，弯边尺寸应适当加大。项目实施63.车身焊装夹具的应用1)合件、分总成焊装夹具(1)整体式车门焊装夹具。整体式车门主要是玻璃窗框与车门外板一体冲压而成，其优点是由于窗框是总体，尺寸易保证，焊装零件数量少，结构开敞性好，便于采用高效率的电阻点焊方法焊接，但由于内外板零件的尺寸较大，焊装胎具上的定位件设置较多，采用平面或型面过定位的方式，以保证定位可靠、变形小。项目实施6图10-44焊装样板板车门内板焊装总成是由车门内板（图10-45中A）和车门铰链加强板总成（图10-45中B)，车门内板加强板（图10-45中C）以及车门窗后框加强板（图10-45中D）等四个零部件所组成。其焊装定位夹紧过程如下。项目实施6图10-45车门内板焊装总成示意图A-车门内板；B-车门铰链加强板总成；C-车门内板加强板；D-车门窗后框加强板由于其组成零件均为薄板冲压件，刚性较小，尤其是车门内板，尺寸大，在其自身质量的作用下，难以保持准确形状，因此不能按前述六点定位原则进行定位，故选择空间型面与孔结合定位，采用8个定位支架组成空间型面和两个定位销，如图10-46所示。该夹具的夹紧器采用气动夹紧，提高生产率，减少工人劳动强度。用八个气缸控制八套夹紧器，与定位支架相连接，依据焊装顺序的要求分别打开气阀逐次夹紧。项目实施6图10-46车门焊装胎具立体示意图1、2-定位销；3-定位器；4-夹紧器；5-底板；6-管道；7-配气阀(2)框架式车门焊装夹具。框架式车门是把玻璃窗框作为一个总成单独进行焊装，其优点是车门的内外板尺寸小，不需要像整体式车门那样的大型冲压设备，改善了玻璃窗框的视野性能。但由于窗框是由许多小型冲压零件组成的，先采用固定式点焊机点焊成若干组合件，而后采用气焊焊装成总成。项目实施6图10-47左/右车门玻璃窗框焊装总成1-上框弯段；2-上框横段；3-前支柱；4-后支柱；5-下横梁；6-固定脚A-上框弯段与上框横段连接处；B-上框横段与前支柱连接处；C-上框横段与下横梁连接处；D-上框弯段与后支柱连接处；E-后支柱与横梁连接处；F-下横梁与固定脚连接处由于该产品组合件采用08-F冷乳钢板，厚度较薄的冲压零件点焊成，组合件截面尺寸小，形状较复杂，如图10-48所示。接头开敞性差，加之材料较薄而接头处的间隙难以保证，故只能采用气焊连接合适。项目实施6图10-48组合件（上弯段、后支柱）截面形状示意图挡块的结构如图10-49所示，在定位块上平面铣2mmx3mm的槽(如图中1处），将组合件定位处（图10-49截面定位1处）嵌入定位挡块的槽内。图10-50所示是夹具的夹紧件，由于组合件结构的刚性小，厚度薄，因此采用夹紧力不大的四连杆夹紧器。项目实施6图10-50车门玻璃框焊装夹具示意图图10-49定位块示意图为了降低成本，提高生产效率，该焊装夹具设计成翻转两面胎，可在同一夹具上同时焊接左/右车门窗框，因此夹具骨架底板上开有缺口，便于施焊，如图10-51所示。该骨架底板选用25mm厚的热乳厚钢板毛坯，用气割下料，粗铣四周，如图10-51所示形状，由于本焊装夹具是翻转胎，所以骨架底板通过两轴和轴承座安装在由槽钢焊成的支架上，在轴的一端装有手柄盘，手柄盘的作用，一是实现胎具的翻转，二是实现胎具翻转位置确定后能锁住，如图10-52所示。项目实施6图10-52手柄盘示思图图10-51车门窗框骨架地板示意图2)车身总成焊装夹具车身总成焊装主要是将车身从生产工艺要求所分离的六大部件即车架（或地板）、前后围、左右侧围以及顶盖焊装在一起。因此车身总成焊装夹具体积大，结构较复杂，精度要求也高，并且具有空间立体构架形式。(1)一次性装配定位的总装夹具。一次性装配定位的总装夹具是指车身总成的主要装配焊接工作是在一台总装夹具上完成的。组成车身的零件、合件和分总成等依次装到总装夹具上进行定位和夹紧，直至车身总成的主要装配焊接工作完毕，才从夹具上取下来。项目实施6图10-53随行焊装夹具图10-51车门窗框骨架地板示意图(2)多次性装配定位的总装夹具。多次性装配定位夹具是指车身总成要经过两台或两台以上不同的总装夹具才能完成。车身每通过一台总装夹具就要被定位夹紧一次。下面简介两套车身的总装夹具。EQ1090驾驶室总成随行随行夹具，CA1091驾驶室总装夹具。项目实施6图10-55EQ1090门框焊装夹具1-底板；2-前围；3-前固定位块；4-方箱本体；5-门上梁；6-定位块；7-顶盖；8-手动夹紧钳；9-气缸；10-气动夹紧钳；11-后围定位块；12-活动定位销；13-后围；14-导轨图10-54EQ1090驾驶室总成随行夹具1-左、右门框；2、3-左、右滑座；4、5-左、右导向项目实施6图10-56CA1091驾驶室总装夹具1-门框支承箱体；2-前围上支柱定位块；3-龙门支架；4-左、右门框夹具；5-底板升降夹具；6、8-后围夹具；7-调整样架用定位基准4.焊装生产线的应用1)贯通式焊装生产线贯通是指焊装生产线的焊装夹具与工件的传输装置呈分离状态，焊装夹具处于静态。由于工件是在静态下装夹和施焊，定位精度易于保证，最适用于多品种生产及机器人的配套使用。长春一汽原CA-10B驾驶室总成装配生产线是一条比较典型的贯通式焊装生产线，由固定装配台、悬挂式点焊机及间隙式双轮链式传动机构组成，如图10-57所示。项目实施6图10-57CA-10B驾驶室装配生产线全线共有六个工位，其中有四个焊装台，一个电弧焊转台及一个翻转电弧焊台。生产线上配有16台悬挂式点焊机和两台直流弧焊机。生产节奏为4min/辆，全线共18~20人。工序内容如下。(1)第一工位。将地板总成、前围骨架总成（前围内盖板及发动机挡板总成）及后围骨架总成装配在一起，以地板及门洞夹具定位，点焊10处。点完后再装配四个门铰链。(2)第二工位。是电弧焊工位，设有顶起及回转夹具。主要是焊接驾驶室骨架总成的加强处。(3)第三工位。是焊接工位，焊接地板和发动机挡板连接处。(4)第四工位。是覆盖件装配焊接工位，将前围（上盖板及左右盖板总成）、顶盖总成、下后围及风窗支柱等装配到驾驶室骨架总成上，并焊接门洞及前风窗口的焊点。项目实施6(5)第五工位。装配焊接左、右门槛总成，并焊接后风窗口，前围盖板和发动机挡板连接处，下后围和地板连接处。(6)第六工位。将驾驶室翻转90。，焊接门槛和前、后围连接处，并以电弧焊加固地板连接板、发动机挡板和地板处。图10-58所示是一种适用于汽车车身地板、车门、行李舱盖、发动机罩等形状不太复杂、结构较完整、组成零件较小的分总成贯通式焊装线。项目实施6图10-58分总成贯通式焊装生产线图10-59所示为东风汽车公司EQ1141驾驶室焊装生产线。该线采用抬起步伐式往复输送方式，这种焊装线输送平稳，定位精度高，占地面积小，分总成上线方便，可适用于悬点、多点、机器人以及气体保护焊的焊接，是国内外汽车厂家普遍采用的新型焊装生产线。项目实施6图10-59抬起步伐式往复输送焊装生产线示意图1-运送小车；2-齿条；3-驾驶室；4-齿轮；5-升降臂；6-双向气缸；7-斜块图10-60所示是法国雷诺汽车公司R16轿车侧围焊装生产线，由法国西雅基电焊机厂设计制造。项目实施6图10-60雷诺R16轿车右侧围焊装生产线左右侧围总成各一条焊装生产线，这两条生产线的布置及结构完全一样，焊装生产线全长20m、五个工位，操作工人7个、生产节奏1min/辆。全生产线布置有四立柱式多点焊机1台，悬挂式点焊机9台，焊点250点。工件用往复杆传送。焊装时，侧围外表面朝下。第一工位——将整体的侧围外板装入，同时装上后柱下段和中柱的厚加强板，3人用悬挂焊钳点定后，焊装台下降，把工件留在往复杆上，传送至第二工位。第二工位——焊装台托起工件，并回转到接近垂直位置，由一人用两台悬挂焊钳将内部焊点全部补齐，焊后台面回至水平位置并下降，以便工件传送。第三工位——将后内挡泥板及其加强板合件装入（此合件是在附近的三台转台式焊装台上用焊钳预先焊装好的，并在后内挡泥板搭边处涂上密封胶），再将上框内板装入，然后用两把焊钳自动点焊，另有两人用焊钳手工点焊。第四工位——多点焊。分四次点焊140点。第五工位——由一人用两台悬挂点焊机进行补点焊，焊好的侧围总成下线。项目实施6贯通式焊装生产线在工作时，两侧围焊装夹具必须有侧移动作，以保证不干涉工件的传输（传输线必须有上升及前后运动的动作）。侧向移开主要有平移运动式（图10-61)、转动式和平移与转动组合运动式。传输线的升降主要有剪刀叉机构（图10-62)、四连杆机构及齿轮齿条机构等。传输线的前后运动主要靠齿轮齿条机构的往复杆运动（动力源为变频电动机直接驱动）。贯通式焊装生产线是开环的。项目实施6图10-62剪刀叉机构原理示意图图10-61平移运动式焊装夹具1-侧围组焊夹具；2-导向元件；3-动力源；4-支撑定位元件；5-坐标基准元件图10-63所示为日本日产轿车车身焊装生产线。全生产线有7个工位，7个操作工人，生产节奏为1.2min/辆，月生产能力为16000辆。每辆焊点280点。 该车身总成由底板带前端总成、左右侧围总成、顶盖及一些上下窗框、外板等组成，如图10-64所示。项目实施6图10-63日本日产轿车车身焊装生产线焊装流程是：工位1——装入底板。工位2——空位。工位3——预装。将左右侧围总成，前风窗上、下框，后围上、下外板装入并点定。工位4——多点焊，焊点166点。工位5——补点焊。工位6——装顶盖及补点焊，共补焊114点。工位7——下线。项目实施6图10-64日本日产轿车车身焊装流程2)柔性焊装生产线(1)主要特点。柔性焊接生产线属柔性制造系统（FMS)。柔性焊接生产线是由装卸小车、主控台、随行工装、焊接站和存放台等五部分组成。①把作业仅划分为几个工序。②不同批次的不同工序可以重叠投入。③完成工序加工时间快。④全部加工工序自动化。⑤产品（零件、部件、总成等）的焊接主要由WFMC完成。项目实施6(2)柔性焊接生产线的组成。典型的WFMS应由若干既相互独立又有一定联系的机器人工作站、运输系统及FMS控制中心组成。每个机器人工作站均可独立编程和工作，一般情况下分别独立完成对工件的焊接，特殊工艺条件下也可以按一定的工艺流程由几个机器人工作站进行流水化作业，完成对整个工件的焊接。工件运输系统应包括运输小车、轨道及存储工件的料架。利用控制中心可以对生产系统的每个环节进行实时监视和控制。项目实施6车身柔性制造的几种方式如下：①以焊接夹具的移动实现产品变换。②以足够多的装配生产线工位实现多品种生产。③借用原来生产线上的定位装置并增加专用定位实现混流生产。④通过焊接设备的自动变化完成柔性制造技术。项目实施63)其他形式焊装生产线除了贯通式焊装生产线和柔性焊装生产线以外，还有很多其他形式的焊装生产线。例如各种各样的环形焊装生产线和先进的“门框”式焊装生产线。项目实施6图10-65EQ1090驾驶室焊装生产线（单位：mm)这条焊装生产线全线共设有8个工位，手工装配，悬挂点焊机焊接。共有9台悬挂点焊机，全线定员18人，生产节拍2.6min/辆，该焊线由以下几部分组成：(1)随行夹具。全线设有八台相同的带有定位夹具的小车（随行夹具），包括底板定位夹具及门框定位夹具，采用快速的气动和手动夹紧装置，夹具(连同小车）重约3t。(2)推杆机构。推杆机构是推动随行小车前进的装置。它有一长杆，靠长杆的往复运动而带动杆上的拨块推动小车前进，推杆通过链条由电动机带动。 (3)液压升降台及地下回程传送链。线的首尾设有液压升降台，当小车到达末一工位时，借助液压升降台将小车降到地下回程传送链上，快速返回第一工位，再由液压升降台送至地面。项目实施6图10-66所示是EQ1090前围装配地面环形生产线。这种环形生产线也带随行夹具，与前述的地下环形生产线不同，它的随行夹具不是从地下返回，而是从地面返回。项目实施6图10-66EQ1090前围焊装环形生产线（单位：mm）图10-67是原BJ130车身简易装配生产线，它是在半环形轨道上设置五个随行夹具小车，小车上带有底板定位夹具，其生产节奏约为10min/辆。在第一工位将底板总成装上并定好位，然后靠手动将小车连同底板推进到第二工位，即装配工位，工位上设有门洞定位夹具，在此工位上把前围总成、后围总成装上并进行弧焊点固。第三、四、五工位为补焊工位。项目实施6图10-67BJ130车身焊装生产线下面简介几种国外的焊装生产线。图10-68所示为德国伏克斯瓦根VW1200型轿车前部焊装生产线。这种焊装生产线是转台式的。类似回转木马结构，它的驱动机构比较简单，不像地下环形生产线那样需要复杂的升降机和较大的地坑地沟建筑工程。 项目实施6图10-68德国伏克斯瓦根VW1200型轿车前部焊装生产线这条转台式焊装生产线共有8个工位，由5人操作，生产量为240件/h，共焊接258个焊点。转台外侧布置有4台多点焊机，转台以顺时针方向转动，每次转45°。零件由手工装入随行夹具内并自动夹紧，随行夹具带有轮子，当转到各多点焊工位时，用液压进行自动定位、压紧。在最后一个工位上，夹具自动松开焊好的总成，提升装置把总成从随行夹具上托起，并挂到悬链上送至车身主焊装生产线。项目实施6图10-69是日本三菱汽车公司轿车车身焊装生产线，由于生产线上安装了72台工业机器人和计算机控制系统，该生产线自动化程度很高并具有较大柔性。项目实施6图10-69轿车车身焊装生产线(1)该生产线主要特点：①子焊装线与主焊装线之间采用直线形式流程图的直接连接，消除生产线之间不必要的零件积压及避免了零件传输过程中不必要的上升、下降和翻转，把上下工序之间的传输距离缩至最短。②大量使用机器人和计算机控制系统，显著提高了生产线柔性，可进行多品种车身的焊装。③自动化焊接程度高达80%，并可获得稳定的焊接质量。④生产线工作可靠、稳定并易于维修。(2)生产线上机器人。选用车身自动化焊装生产线所用机器人应主要考虑以下原则：焊接效率高、焊接质量好并且尽可能经济性好；结构可靠，能承受大焊钳质量及电极压力，尤其是焊接底层的焊点；自由度能满足要求即可；使用可靠，易于维护，故障率低等。项目实施6(3)生产线控制系统。为实现多品种车身成品在同一条生产线上被制造出来，该生产线组合安装了一个大尺寸的多功用程序控制器PLC(可编程序自动控制器），可实现：①对线上所有设备和机器人的群控，节约能源。②对焊接参数进行监控，提高点焊质量。③对线上设备和机器人状态监测，快速发现故障，并显示故障种类及原因。④控制系统自身综合状态的判断、修正。项目实施6图10-70所示是一种先进的“门框”式焊装线，它应用于英国利兰汽车公司的莫里斯-玛丽娜牌轿车车身焊装生产线上。实际上它是一条闭式循环的悬链，悬链下悬吊着一个个“门框”，一个“门框”就是一台悬吊式的焊装夹具。项目实施6图10-70“门框”式焊装生产线汽车车身焊接的新技术和发展趋势汽车工业正朝着环保低碳、节省能源、安全性、舒适性和车身轻量化方向发展，焊接技术是汽车制造业中的重要环节，随着许多焊接技术可靠性、经济性和耐久性的提高，带有智能化、数字化、逆变技术的焊机将更广泛地应用到生产中。激光拼焊板技术、激光复合焊技术、机器人应用技术、中频电阻点焊技术、脉冲GMAW(P-GMAW)焊技术、TOX板件冲压连接技术、焊装生产线的虚拟设计技术等将在汽车车身制造中得到更广泛的应用，能够适应多种车型、经济性好的混流柔性焊装生产线技术将越来越受到青睐。知识拓展71.汽车车身焊接的新技术1)激光拼焊板技术拼焊板是将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材焊接成一块整体板，再在冲压设备上进行落料、拉延、冲孔、整形而形成冲压件，从而达到不同承载不同板厚的设计要求。2)激光-MIG复合焊技术激光焊与电弧焊是两种不同的焊接工艺，激光焊是通过光纤将能量传输到工件上，而电弧焊则是通过弧柱传输能量。激光焊的热影响区非常窄，焊缝的深宽比很高，具有较高的焊接速度。但由于焦点直径很小，所以焊缝“搭桥”能力很差。激光复合焊技术是将这两种焊接技术有机结合起来，激光束和电弧同时作用于焊接区，互相影响和支持，从而获得优良的综合性能，在改善焊接质量和生产工艺性的同时，也提高了效率成本比，为铝车身的焊接提供一种全新的焊接工艺。知识拓展73)机器人应用技术机器人按照在焊装车间的用途可以分为：点焊机器人、弧焊机器人、涂胶机器人、螺柱焊机器人、装配及持件机器人和