汽车焊装自动化生产线典型工艺 课件 项目1-5：汽车车身基本结构 -机器人气体保护电弧焊

项目1汽车车身基本结构目录1.1汽车基本分类1.2车身材料分类1.3车身基本结构1.4同步工程评审（拓展）1.1汽车基本分类1、乘用车与商用车。乘用车特点：载人且9座一下商用车特点：非乘用车1.1汽车基本分类2、什么是汽车白车身？汽车整车车身总成白车身总成3D图1.2汽车车身材料1、车身用材分类：金属与非金属。2、金属分类：普钢、高强钢、铝镁合金等。3、非金属分类：碳纤维等。1.3车身基本结构1.视频-感性认识。

请同学们看视频讨论（头脑风暴法），回答问题。（1）你看到哪些工艺流程？（2）你看到有哪些制造技术？（3）你看到和思考到哪些工作岗位？2.车身总成车身总成爆炸图车身焊接总成（骨架）车身总成行李箱盖总成（后盖）左/右后门总成左/右前门总成左/右前翼子板（总成）发动机罩总成（前盖）3.车身焊接总成车身骨架总成包裹架总成后围板总成转向柱总成顶盖总成车身下部总成（地板/底板）左、右侧围总成

车身骨架总成爆炸图4.车身下部焊接总成

车身骨架总成爆炸图5.侧围焊接总成6.发动机罩总成7.ABC柱车身立柱一般汽车车身侧围总成中单侧有3个立柱，从前往后依次为前柱（A柱）、中柱（B柱）和后柱（C柱）。这些立柱除了有支撑车身顶棚、保证车身车顶强度的共同作用外，立柱的刚度又在很大程度上决定了车身的整体刚度，因此在整个车身结构中，立柱是关键件，它要有很高的刚度。除此之外，在设计上它们也有一个共同点，那就是在保证其他条件的情况下，其横截面越大越好。8.车身产品数据及工艺信息识读(1)2D产品数据及工艺信息识读。8.车身产品数据及工艺信息识读(1)2D产品数据及工艺信息识读。8.车身产品数据及工艺信息识读(1)2D产品数据及工艺信息识读。8.车身产品数据及工艺信息识读(2)3D产品数据及工艺信息识读。A.零件数量和零件号B.零件位置和相对关系C.焊装工艺种类D.工艺点的数量F.工艺点的位置G.零件的定位信息1.4同步工程评审（拓展）

同步工程（SE：SimultaneousEngineering）又称工艺同步工程，是指在新产品开发的最初阶段，就尽最大可能地把设计过程和制造过程联系起来，要求整个产品开发过程实施同步、一体化设计，促使开发者始终考虑从概念形成直到用后处置的整个产品生命周期内的所有因素的一种系统方法[1]。同步工程的目标是提高质量、降低成本、缩短产品开发周期，即产品的Q.C.D（质量、成本、交付期）[2]。

在白车身开发阶段开展的焊装工艺评审称为焊装同步工程评审。在车身试制中，焊装工艺评审须把握工艺可行、成本控制、质量控制三个方向。1.工艺可行性评审

首先对产品的工艺可行性进行评审。工艺可行性即产品结构在本公司、同行业内现有生产工艺条件下制造的可实现性，分为零件装配可行性和零件连接可行性。不具备工艺可行性的设计结构必须更改，以点焊为例进行说明，图1中的焊点位于四面封闭的腔体内，腔体尺寸小，没有焊钳能进入其中完成焊接，工艺不能实现，因此必须更改该连接结构。2.成本控制评审

成本控制评审是为降低生产线直接投资成本和人工、能源、辅材等制造成本而进行的评审，包括工艺内容评审和装备共用性评审。2.1工艺内容评审

工艺内容多少直接影响投资成本和制造成本的多少。如点焊焊点较多会增加焊装夹具、焊机、焊钳等直接投资和人工成本、动能消耗。在保证产品强度和性能等基础上，必须通过评审使产品数据中的工艺内容最小化。2.1.1工艺种类评审

工艺种类是工艺内容的分类，工艺种类评审原则是种类数量最小化，否则就会导致直接投资和制造成本增加。如图2，某车型后车门内板相近部位有CO2弧焊和点焊两种工艺内容。通过评审，新增1个点焊焊点，替代CO2弧焊点，将工艺种类合二为一，节省了CO2焊机采购、安装、调试以及生产中的人工等多项成本。2.1.2工艺内容评审

工艺种类评审完成后，对保留的每种具体工艺内容进行评审，包括工艺点评审和零件RPS定位点评审。工艺点评审对应降低加工设备（如焊机、焊钳等）等投资，RPS定位点评审对应降低夹具等工装投资。2.1.2.1工艺点评审

工艺点是产品上的工艺（如点焊、凸焊、涂胶等）加工点。每种连接工艺点的评审以工艺点数量最小化为原则，评审包括工艺点数量、零件数量和零件装配结构3个方面。2.1.2.1.1工艺点数量评审

工艺点数量评审是根据行业标准、公司标准以及日常积累的经验直接优化产品上工艺连接点的数量。如图3，某车型后围板局部焊点间距为5mm，焊点分布密度大于企业标准，而且容易引起焊接电流分流等缺陷。评审后，取消图示3个焊点，使焊点分布更合理，同时降低了制造成本。2.1.2.1.2零件数量评审

零件数量评审是通过减少产品结构的零件数量减少工艺连接点数量。如图4，某车型侧围后轮罩内板由零件1和零件2组焊而成，评审后，将两件合一并一次性冲压成型，取消了焊装工艺。图5为某车型发动机罩内板总成中充气支杆加强板的焊点示意图，评审后，将该充气支杆结构改为撑杆结构，取消该处加强板，左、右两侧合计10个焊点随之取消。2.1.2.1.3.零件装配结构评审

零件装配结构评审是通过参照国内外在产车型的产品结构等方式，更改评审车型结构来减少工艺连接点的数量。如图6，某车型后盖外板灯口部位与内板连接处有6个焊点，通过评审，更改灯口安装部位结构，取消了6个焊点。2.1.2.2零件RPS定位点评审

对零件RPS定位点评审的主要目的是简化焊装夹具、装具等定位装备的设计结构，降低制造成本和人工操作成本。如图7，某车型顶盖后部铰链定位孔所在平面与直角坐标系的Z轴不垂直，焊装夹具对应定位处必须加装汽缸伸缩机构，以保证焊装总成从夹具上顺畅取出。评审后，使定位孔所在平面与Z轴垂直，将减少焊装夹具汽缸及对应气路管线等投资。2.2操作性评审，降低人工成本

与机器人操作相比，人工操作的精度和复杂度均较低。确定为人工操作的工艺方案必须对其操作性进行评审，评审包括装配操作性评审和加工操作性评审。2.2.1装配操作性评审

装配操作性评审是指对零件装配到夹具上的难易程度进行评审。一方面对零件在夹具上的孔、面等定位关系进行评审，另一方面对零件之间的装配关系进行评审。如图8，某车型前车门窗台加强板定位孔要求焊装夹具采用翻销结构，夹具结构复杂，人工操作复杂。通过评审，在门内板开过孔，减少了人工操作工作量，降低了人工成本。2.2.2加工操作性评审

加工操作性评审是指对人工操作装备进行生产的难易程度进行评审。加工操作包括点焊、凸焊、涂胶和修磨等。如图9，某车型车前翼子板端部两零件斜面搭接处有3个焊点，人工操作焊钳角度难度较大。通过评审，取消斜面搭接结构，改为侧面搭接，减少为2个焊接工艺点，在降低操作难度的同时提高了质量可控性。2.3工艺装备共用性评审2.3.1本车型各焊接总成间装备共用性评审此类评审主要是针对产量低且工艺方案为新建线的车型。这种情况下的生产节拍宽松，开工率低，装备空置率高，是一种资源浪费。通过工艺评审，优化产品结构，可实现多工位合并、装备共用，降低投资成本。如图10，某车型前门和后门的单个锁孔形状、三孔之间位置关系不同，必须准备前、后门两套冲孔装备。评审后，前、后车门冲孔形状、孔之间相对位置尺寸同一，实现前、后车门锁孔共用1套冲孔装备。2.3.2本车型焊接总成与在产车型装备共用性评审2.3.2.1通过性评审通过性评审是指对车型外观尺寸等影响共用生产线的流转、通过等因素进行分析，对可通过采取修改产品结构来实现共用的问题提出评审意见。2.3.2.2.装配性评审装配性评审是指对共用生产线中车型的定位等影响零件装配的因素进行分析，对产品结构修改提出评审意见。如图9，评审后，更改车身底部定位孔，使之与滑撬定位销相吻合，实现共用，避免了改造传输线100余套滑撬需要增加的成本。3.质量控制评审

质量控制评审是指针对焊装白车身制造质量控制的难易程度对产品结构进行的评审，包括外观质量评审、结构强度评审和尺寸精度评审。3.1外观质量评审

外观质量评审是针对白车身外观加工工艺点质量控制的难易程度进行的评审。以外观工艺点种类划分，主要分为车身外观焊点评审和外观涂胶点评审。3.1.1.外观焊点评审

在生产制造中，为控制外观焊点的外观质量，一般采取在焊装夹具与焊钳电极固定端对应一侧加装与外观零件型面吻合铜板的工艺措施，铜板要有一定活动量。如侧围门锁板、流水

槽部位的外观焊点质量采用此工艺措施均能得到较好控制。但对型面复杂的外观零件，容易出现焊点凸出、零件变形等质量缺陷。对此类外观点，可提出设计内饰遮蔽焊点或改变结构、取消焊点的评审意见。因新增内饰相应增加车型投入成本，故改变结构、取消焊点的评审意见应优先提出。如图10，某车型行李箱盖外板上焊装摄像头支架，评审后将摄像头支架焊装到内板上，取消了外板外观焊点。3.1.2.外观涂胶点评审

白车身外观涂胶点主要出现在发动机罩总成、行李箱盖总成外板和内板之间的连接处，起连接和减振作用。经常出现的质量问题有胶体外溢、胶体断裂等问题。评审时应注意内板上是否设计了储胶槽及其尺寸是否满足储胶量要求。如图11，某车型发动机罩总成内板上的涂胶槽设计尺寸小，不满足存胶量要求。评审后，扩大涂胶槽，并在两侧设计涂胶挡台，涂胶质量经试制验证符合要求。3.2结构强度评审

结构强度评审主要是针对焊接、滚边等有强度要求的工艺点的质量可控性进行评审，分为产品结构理论评审和实作性评审。3.2.1理论性评审

理论性评审是对产品结构在理论上是否满足强度要求进行评审。如对焊点等工艺点的位置和数量进行评审。如图12，某车型前车门加强板边缘位置缺失焊点，评审后补齐缺失焊点，完善理论设计。3.2.2实作性评审

实作性评审是评审理论上符合质量要求的工艺点在实际操作后的质量符合性。如图13，某车型窗框位置的点焊连接点理论上是完整的焊点，但落实到实际中，焊点上方窗框边沿限制焊钳操作，焊点为半点，焊接强度不足。评审后，在零件限制焊钳空间的对应位置上设计可以通过焊接电极的半圆孔，实现焊接点完整，保证了该连接点强度。3.3尺寸精度评审

尺寸精度评审是针对白车身尺寸精度控制的难易程度对产品结构进行评审。主要分为车身零件RPS定位点评审和车身零件间搭接关系评审。3.3.1车身零件RPS定位点评审

车身零件RPS定位点是零件定位的基准点，是保证车身尺寸精度的重要因素。为此，要对产品结构上零件RPS点的数量和位置进行评审。3.3.1.1RPS定位点数量评审RPS定位点数量评审的基本原则是定位点数量必须保证零件在空间6个自由度能被有效约束。部分薄板零件由于较大、易变形，还需加装辅助定位。如图14，某车型车门内板设置4个定位面，焊接时，焊钳冲击对零件稳定性有一定影响。评审后，加装辅助定位，保证了制造过程稳定。3.3.1.2RPS定位点位置评审RPS定位点设定位置评审包括零件自身RPS定位点位置评审、零件与零件间RPS定位点位置评审、RPS定位点与工艺点间位置关系评审。3.3.1.2.1零件RPS定位点位置评审

评审零件RPS定位点数量后，还要从尺寸精度控制角度对其位置进行评审。评审原则如下：·设定在零件变形趋向最小的部位；·设定在零件平面位置；·设定在工装、夹具容易固定的部位；·设定在以后不会发生尺寸修正的部位；·各定位点优先设定在同一个平面。3.3.1.2.2零件与零件间RPS定位点位置评审

单一零件与含有该零件的上一级或上几级总成之间RPS定位点设置最重要的原则是基准统一原则，即尽量保证单一零件的定位点和含有该零件的焊接总成在该零件上的定位点选取在同一个位置上，以避免因两者定位位置不一致而增加的车身尺寸精度控制链条长度，降低尺寸精度控制难度。3.3.1.2.3RPS定位点与工艺点间位置关系的评审要实现RPS点定位功能，需要在零件对应位置设计焊装夹具定位机构；以完成工艺点的加工工作，这需要相应装备在对应位置进行作业。对RPS定位点与工艺点间位置关系评审可避

免加工装备与夹具定位机构的干涉，保证工艺点质量和尺寸精度。如图15，某车型后背门锁板定位销、定位面与焊点中心距离仅为5mm，焊接电极半径为6.5mm，电极与定位面干涉。评审后，重新设置定位面位置，避让焊接电极外缘3mm，满足了人工焊接时焊钳电极对操作空间的要求。3.3.2车身零件间搭接关系评审

通过对车身零件间搭接关系评审，缩短车身尺寸精度控制链条长度、同时降低零件之间的匹配难度。如图16，某A车型侧围后门槛与轮罩外板搭接部位为圆弧搭接，尺寸精度控制难度较大；B车型侧围后门槛与轮罩外板搭接部位为平面，尺寸精度控制较为容易。对A车型该部位零件搭接关系参照B车型提出评审意见，降低了尺寸精度控制难度。

综上所述，在白车身试制过程中，通过焊装同步工程评审中，把握好前述评审要点是降低车型日后量产成本和提高产品质量的有效途径。而评审意见自身的质量和评审效果则要求评审者在掌握评审要点的同时，必须具备丰富的理论知识和实际经验，才能充分发挥焊装同步工程评审的作用，务必避免主观臆评和“千人千评”现象；同时，有关人员要注意收集和积累以往车型中由于产品设计不合理而在生产中产生的具体问题，以便在新车型评审过程中予以重点关注。项目2汽车四大工艺简介目录2.1冲压工艺简介2.2焊装工艺简介2.3涂装工艺简介2.4总装工艺简介2.1四大工艺简要关系图冲压焊装总装涂装质量动力系统2.2冲压工艺简介典型件工艺：毛坯→拉延（20000kN冲压机）→修边冲孔10000kN冲压机）→翻边整形（10000kN冲压机）→检验装箱毛坯拉延（换图）第一步是拉延，把钢板拉成一个凸凹的形状拉延修边冲孔典型件工艺：毛坯→拉延（20000kN冲压机）→修边冲孔10000kN冲压机）→翻边整形（10000kN冲压机）→检验装箱第二步，切边冲孔翻边整形典型件工艺：毛坯→拉延（20000kN冲压机）→修边冲孔10000kN冲压机）→翻边整形（10000kN冲压机）→检验装箱修边冲孔第三步，翻边整形，把制件的精度进一步提高翻边整形典型件工艺：毛坯→拉延（20000kN冲压机）→修边冲孔10000kN冲压机）→翻边整形（10000kN冲压机）→检验装箱第四步，切边分离切边分离某轿车厂冲压车间大型冲压设备2.3焊装工艺简介

车身焊装工艺一般包括焊接工艺、涂胶工艺、螺接工艺、铆接工艺、装调工艺及冲孔工艺。其中焊接工艺又包括点焊、凸焊等电阻焊工艺，CO2气保焊、MIG焊等弧焊工艺注：本节中简单概括，后续章节汇总详细讲述焊装工艺2.4涂装工艺简介涂装是指将涂料涂附于（基底表面）物面上，经干燥成膜的工艺。已固化的涂料膜称为涂膜（俗称漆膜）或涂层（涂层一般指由两层以上的涂膜所组成的复合层）。（1）保护作用保护被涂物，使其免受周围介质的侵蚀，起防腐蚀、抗老化和耐各种介质的作用。（2）装饰作用涂装可使被涂物具有色彩、光泽、鲜映性、平滑性、立体感和标志等，给人以美的视觉感受。2.4涂装工艺简介工艺流程介绍：前处理→电泳→PVC→中涂→面漆→修饰前处理线电泳线PVC细密封线中涂线面漆线修饰线2.5总装工艺简介A一次内饰装配车身打号和装配天窗、线束、ABS、顶棚、地毯、气囊帘、车门支撑板、车门玻璃、密封条、前后保险杠、前后大灯、仪表板、水箱等.B底盘装配主要完成燃油管、刹车油管、燃油箱、隔热板、动力总成、后桥总成、排气管、挡泥板等的装配。C二次内饰装配装配轮胎、备胎、前后风窗玻璃、仪表板后段、电瓶、前后座椅、车门模块等；加注燃油、动力转向油、风窗清洗液、R134a防冻液等；调整车门；检查电器功能和整车完整性。D检测线四轮定位等检测、

淋雨线、终检线。E分装线发动机-变速箱、动力总成、车门及仪表板分装线项目3汽车焊装自动化生产线目录3.1车身焊装工艺流程3.2汽车焊装自动线概述3.3汽车焊装自动线规划3.4汽车焊装自动线制造要求3.5汽车焊装自动线主要工艺及装备3.1车身焊装工艺流程1.工艺流程概念

工艺流程，是指在生产过程中，通过设备、工装、工具等装备，采用一定的生产工艺，将原材料或半成品按照一定的顺序连续进行生产加工，直至生产为半成品或成品的过程。工艺流程一般由专业的工艺技术人员根据产品结构特点，结合公司生产条件，进行设计和建设。设计的基本原则是：产品制造高质量、产品制造低成本、产品制造短周期。工艺流程的设计，根据产品各零部件间的层级关系、结构关系及采用的加工工艺，同时综合考虑产品质量、生产成本等因素进行设计，一般以过程流程图等形式进行设计呈现。在经过可行性分析、相关审核、批准后，依据设计的工艺流程进行生产线的布置和建设。

设计后的工艺流程落实到生产中，以生产线的实物形式体现。生产线由若干个工位工艺和若干个工位间的转运工艺构成，每个工位又含有若干个小的工艺流程，可以说总工艺流程可以分解为若干个子级工艺流程，子级工艺流程继续分解，直至分解为原材料这一级别。2.车身焊装工艺流程（1）车身总成焊装工艺流程（2）行李箱盖总成工艺流程3.2汽车焊装自动线概述1.焊装线主要分类车身下部焊接总成线侧围线主焊线门盖线车身装配调整线后围板点焊工位2.焊装自动线构成

以工艺流程和工作分工为原则划分，汽车焊装线主要分为两类，一类是汽车整车厂的焊装线；另一类是汽车零部件厂的焊装线。后者是前者的子级别生产线。汽车整车厂的车身焊装线布置与焊装车间，主要包括五大生产线：车身下部焊接总成线（地板线）、侧围线，主焊线、门盖线、车身装配调整线。010工位020工位030工位自动线原理图示（1）工位。完成固定工作、加工内容的某处工作位置。

请同学思考5分钟，西红柿炒鸡蛋工位划分。

1）工位概念：完成固定工作、加工内容的位置。

2）工位要素：工艺、人员、装备、节拍。

3）工艺—产品3D数据得出；

4）装备—根据工艺进行选择；

5）节拍。每个零件（辆车）的生产时间：1.08min/个（辆）计算公式：以每年250个工作日，双班生产共16小时，可动率为90%，生产节拍计算公式要求为：P=250*16*60*90%/L注：p—生产节拍L—年规划产量

例：某新车型规划年产能10万辆，以每年250个工作日，双班生产共16小时，可动率为90%，其生产节拍计算如下：P=250*16*60*90%/100000=2.16min/辆车

6）人员。

人员数量=工位人工工作工时/节拍=小数进1取整

如60min/20min/辆=3人

7）工位人工工时。模特法计算：把工位的工作分解为若干个动作，每个动作按照标准工作时间计算，然后累积时间。

工位人工工时按逻辑顺序计算

工位——若干个工作内容——若干动作——每个动作时间累积。

8）工位数量计算：工序工作内容最小极限时间/节拍如40min（极限）/节拍。（2）转运。

转运存在于生产线间和生产线中，在生产线间一般为产品上件工位前的转运和下件工位后的转运；在生产线中一般为工位间的转运。

生产线间的转运。需要与车间物流部门合议，规划合理的转运物流路径，主要依靠叉车、电瓶车、人工推送、吊具吊运及智能AGV小车等设备。设备的选择要综合考虑质量、成本等因素，如对于所转运零件小、生产线间距离短的可采用灵活机动的人工推送等转运方式；对于所转运零件大、生产线间距离大、上线要求精度高的可采用时下最新的智能AGV小车转运方式。

工位间的转运。属于生产线内部的转运，对于手工焊装线，一般采用人工搬运、吊具吊运、传输到输送等方式；对于自动化焊装线，一般采用机器人抓取转运、往复杆转运、自动吊运、自动传输等方式。3.汽车焊装生产线过程流程

汽车焊装生产线过程流程是汽车车身焊装工艺流程的细化，是按照实际生产顺序对生产线整个焊装过程工艺内容的细节性描述3.3汽车焊装自动线规划1.明确自动线规划前提（1）规划建议（2）产品数据（3）工艺路线某车型后盖总成3D数据图2.开展同步工程评审在进行车身焊装生产线的规划时，产品数据尚未锁定，还在设计、试制等阶段。在这一阶段，进行产品设计的同时，工艺技术部门结合规划时的需求或以往车型生产时遇到的问题，对车身的结构设计提出建议和要求，即同步工程评审。评审主要围绕无铆钉铆接等的工艺可行性、质量提升、成本降低和生准周期缩短四个方向进行。评审一般采用《工艺评审单》的形式与产品设计部门进行沟通，最终双方经过一轮或多轮协商、沟通，达成一致意见。如右图所示，为某车型后盖铰链的工艺评审单。3.生产线工艺平面位置确定

根据生产线规划前提中提供的《规划建议》、产品数据等资料，结合当前工厂的生产线布局等实际情况，综合分析，确定自动线的工艺平面位置。如某车型后盖总成自动线，经过综合分析后，其工艺位置确认如下：（1）初步分析后盖总成在车身中的装配位置和工艺，后盖总成生产完成后，需要运送到车身装配线进行装配，根军物流路径最近的成本原则，后盖总成线应选择在车间的车身装配线两侧布置。（2）进一步分析车间的当前生产线实际情况，车身装配线的左侧有3种车型的后盖总成线，右侧有2种车型的后盖总成线，每侧的后盖总成生产完成后运送到车身装配线的当侧，根据前后盖多车型种类均衡原则，最终确定后盖总成自动线布置在车身门盖装配线右侧，如下图所示。4.生产线自动/手工形式选择：

生产线生产形式一般分为2种：自动线和手工线。全自动线的生产率高、产品质量稳定、运行成本低，但是固定投资成本高；全手工线的生产率低，产品质量存在波动、运行成本高，但是固定投资成本低。

当C1-C2≥0时，自动线成本优于手工线，选择自动线；当C1-C2<0时，手工线成本优于自动线，选择手工线。自动线成本：C1；手工线成本：C2秒；总成加工总时间：T2；车型年规划产量：n；车型生命周期：z年；操作者年薪：x万元；手工线直接投资：D1万元；自动线直接投资：D2万元；5.生产线新建/改造形式选择：生产线的建设形式分为2种，一种是新建线，即在厂房空地新建一条生产线；第二种是改造线，即改造工厂在产车型生产线，实现新车型与在产车型共用。新建和改造线的选择需要从以下三个方面进行综合分析：对新车型和在产车型产品结构及工艺相似性进行分析，对在产车型自动线改造后产能负荷与新车型产能、在产车型产能进行分析，对新建自动线和改造自动线成本进行分析。如某车型后盖自动线的建设，经分析，该车型与在产M车型的后盖结构类似、工艺种类相同，均有无铆钉铆接工艺；该车型产能需求是年产8万辆，在产M车型的产能需求是年产5万辆，在产M车型自动线改造后的产能负荷为15万辆，产能上可以实现两车型共用；经综合成本计算后，改造在产M车型实现生产线共用方案较新建线成本节省300万元。综合以上分析，选择改造现有M自动线的方案。6.自动线线工艺平面布置图设计：根据规划部门输入的《规划建议》和产品部门输入的《车身3D数据和2D产品图》,分析生产节拍和制造工艺，按照已确定的工艺平面位置、生产形式和建设形式，进行工艺平面布置图的设计。平面布置图须体现生产线来件物流、下件物流、安全围栏、上件口、下件口、机器人和无铆钉铆接设备等装备位置、工位内容、工位转运等信息。如下图所示，为某车型后盖自动线工艺平面布置图。7.自动线招标采购：对于汽车主机厂，在完成上述6项内容之后，即可启动后盖自动线招标采购。主要程序为，首先进行工艺方案设计及审批，由技术制造部门提出和归口；然后进行生产线技术要求的设计工作，涵盖供货范围、到货日期等具体要求；最后依据上述技术文件开展招投标采购及合同签订工作。由于招投标采购工作有一定的周期要求，在这里须在项目周期上重点关注和把控一下，避免因招投标影响项目进度。。8.自动线设计及技术要求：设计要求是规划前提的延伸和细化，是对规划前提和前面7项规划阶段各数据的系统性整理和设计，将直接用于自动线的设计。设计要求主要包括：生产要求中的设备故障率、生产节拍及生产方式；技术要求中的产品结构描述、车身材料和工艺内容，产品尺寸精度质量要求，产品焊接质量标准；车间内部物流及边界条件；设计法规及规范等。其中，技术要求及设计法规规范是重点内容。技术要求主要包括工艺要求和电气要求。工艺要求主要包括供货范围、产品描述及工艺流程、工艺方面技术要求、质量标准、生产线接口界定、物流要求等，电气要求主要包括生产线控制结构、生产线操作模式、生产指示系统和人机交互要求、控制要求（硬件要求）、电源柜/供电系统、控制柜、人机界面.操作盒、按钮与指示灯、桥架、配线、标注标牌、图纸、接地.安全、生产线控制程序结构、机器人系统等要求。3.4汽车焊装自动线制造要求1.线体制造原则白车身焊装总成自动线线体主要包含机械装备和电气设施两部分物资，通过对这两部分物资进行工艺布局定点，然后以点连线，从而集成出一条能够自动化生产焊接总成的流水线体，即为自动线，如下图，为某车型地板总成自动线示意图。自动线线体的制造必须把握下属原则：①满足产品质量要求；②满足生产节拍要求；③满足生产线开动率要求；④工艺面积最小化；⑤操作人数最小化；⑥装备能耗最小化；⑦工艺先进，柔性化高；⑧维修方便，空间充分；⑨物流通畅；2.制造内容要求制造的项目内容中须描述自动线线体的承包内容，也即供货范围，须注意界定好与其它线体或厂房现有设施的接口分工，如自动线线体与车间压缩空气管道的接口分工（如下图所示）。同时，应明确生产线的设计、制造、安装、调试、解体、运输、人员培训、PCF、试生产、批量生产陪伴及售后服务等的主体责任，避免项目实施过程中产生职能混乱等问题。3.制造周期要求根据线体生产车型所在项目的项目计划，明确在各重要项目时间节点所需要输出的工作物，同时制定线体建设的详细计划，规划详细的工作内容及对应完成时间，以保证线体按计划投入使用。4.制造项目的组织及管理要求1)项目组织机构。成立项目组，统一对工程实施进行管理，对工程质量和进展进行监督控制。。2)项目管理①明确项目组人员的数量和分工.一般须设置项目经理、项目工程师及现场施工管理工程师等。同时项目人员力求保持其稳定性，以适应项目的长周期特点和连续性要求。②制定详细的项目进度计划。计划节点必须满足项目所属车型的各时间节点要求。项目计划中应体现计划实施的输入前提和阶段性输出成果。③项目实施期间建立周例会制度，对项目进展情况进行确认，检查阶段性输出成果，并以会议纪要形式对实际方式问题进行记录和备忘。5.数据、信息保密责任和数据传递要求(1)要求承包商对线体所产车型的产品数据、信息，承担保密义务不得直接或间接向第三方转移，以保证车型数据的安全保密。(2)项目进行过程中，要求双方数据、信息等均以光盘或电子版数据传递，为保证时效性，同时须进行签字确认。6.对输出的技术文件的要求(1)对提供时间及数量的要求。

根据项目时间节点，提出对应阶段技术文件的完成时间要求。同时，提出3套以上电子版和纸版文件的提供要求，用于本公司多部门的使用。(2)对文件格式的要求。1）自动线线体须进行三维模拟仿真设计，机器人、夹具、焊钳等物资应有完整的三维数据，如图三，为某车型自动线中后地板总成工位三维仿真模拟图。三维数据要求采用CATIAV5R18或以下版本可以打开，具体可做如下要求：①线体内安装物资的装配总成及下一级部件总成，要以单个文件存在，而且可以单独打开调用和编辑，同时三维模型必须为实体格式；②要求文件在模型树中的名称与外部文件夹中的名称一致，以便于查找；③要求文件在模型树中的零件号与2D图纸明细表中的零件号一致；④一般要求三维模型零件图文件格式为*.catpart，装配图文件格式为*.catproduct。某车型自动线中后地板总成工位三维仿真模拟图2)一般要求二维数据、图册等使用AutoCAD2004或以下版本可以打开的格式，文件格式为*.Dwg；AutoCad软件输出文件以电子传递方式输出。3)要求二维图纸投影方法采用GB-T146921993所规定的第一角画法。4)要求手册等文件使用Microsoftoffice2003或以下版本可以打开和编辑。5)要求所有软件必须能长期无故障使用，所有软件要具备升级功能。(3)文件使用语言要求1)所有文字和图形文件中语言尽量要求同时使用中文和英文。2)机器人离线编程示教程序操作语言界面应能实现中文和英文语言切换。3)生产线检验程序操作界面语言要求同时使用中文和英文。4)电控程序的编写版本必须为中文和英文，中间注释必须为中文和英文。7.对制造、运输、安装、调试、培训、验收的要求。线体从制造、运输、安装到调试、试生产、正式生产陪产、验收等过程的控制须掌握如下要点：（1）制造要求（2）运输要求（3）安条要求（4）培训要求（5）验收要求3.5汽车焊装自动线主要工艺及装备1.汽车焊装自动线主要工艺（1）装配工艺车门人工上件装配（2）螺栓、螺母紧固工艺。车门装配到车身（3）涂胶工艺。前盖外板涂减震胶（4）无铆钉铆接工艺。后盖无铆钉铆接工艺（5）拉铆工艺。拉铆工艺（6）SPR铆接工艺。是通过液压缸或伺服电机提供动力将铆钉直接压入待铆接板材，待铆接板材在铆钉的压力作用下与铆钉发生塑性变形，成形后充盈于铆模之中，铆钉腿部向四周翻开，形成机械互锁的冷成型连接工艺。SPR是一种稳定的板材连接技术SPR铆接工艺（7）翻边压合工艺。指外板预留一定角度的翻边，通过外力使外板边沿发生塑性变形，将内板包裹住形成牢固的连接的一种工艺。如车门总成、发动机罩总成、行李箱盖总成和部分车型的侧围轮罩部位均广泛采用此种工艺。外覆盖件压合工艺（8）转运工艺。AGV小车转运零件（9）点焊工艺。机器人点焊（10）凸焊工艺。凸焊工艺（11）CO2气保焊、MAG焊、MIG焊工艺、CMT焊工艺。机器人弧焊工艺（12）TIG焊工艺。TIG焊（13）激光焊工艺。激光焊工艺（14）螺柱焊工艺。螺柱焊工艺2.主要装备（1）加工装备指在生产线的工位上和工位间实现加工工艺的工装、设备、器具等。那电控制器机器人点焊手工工频焊机控制柜+示教器自动修磨机图主要点焊设备（1）加工装备手工凸焊机自动凸焊机图主要凸焊设备（1）加工装备图主要弧焊设备（1）加工装备图主要压合设备（1）加工装备图主要涂胶设备（1）加工装备图主要焊装夹具（2）传输设备。指在生产线的工位上和工位间实现零件转运的工装、设备、器具等。主要包括线体间传输装备和线体内传输装备。图线体间传输设备（2）传输设备。图线体间传输设备图叉车移栽机及侧顶机图旋转滚床（2）传输设备。图线体内传输设备图车身吊具图高速滚床（2）传输设备。图线体内传输设备图板式传输链图PICKUP（2）辅助设备。指为加工设备和传输设备的运行提供动力、动力信号等的焊接控制柜、PLC控制柜、线缆、管线、安全光栅、激光扫描仪等装备图安全光栅、扫描仪等辅助装备项目4机器人电阻点焊目录4.1电阻焊及分类4.2电阻点焊工作过程及应用4.3点焊的技术特点4.4电阻点焊系统4.5机器人点焊工作站4.6电阻点焊工艺参数4.7焊点开焊问题分析及解决4.1电阻焊及分类1.电阻焊原理（1）定义。电阻焊是将被焊金属工件压紧于两个电极之间，并通以电流，利用电流经过工件接触面及临近区域产生的电阻热，将其局部加热到熔化或塑性状态，在停止通电和加压后，熔池固化，使之形成金属结合的一种连接方法。（2）电阻热

电阻焊属于金属板材热加工成型技术，其成型能量来源于被焊金属、电极之间所产生的电阻热。电阻热参考公式如下：Q=I2RtQ—产生的热量，单位为」;I—焊接电流，单位为A;R—电阻，单位为Ω;t一焊接时间，时间为S。通过上述公式可知，电阻热的大小与电流、电阻和通电时间等参数有关：1）焊接电流

焊接电流指电阻焊时，焊接输出端输出的焊接电流。因焊接电流在产热公式中是平方关系，理论上来说，电阻焊的焊接电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。因此，在焊接过程中，调整和控制焊接电流是保证和提升产品电阻焊连接接头质量的重要手段。2）电阻。

电阻是指焊件本身的电阻Rw、焊件间的接触电阻Rc和焊件与电极间电阻Rcw组成的两电极间的总电阻，如图所示。R=2RW+RC+2RCW3）焊接时间。焊接时间指电极在压紧被焊件后，电极通电产生电流的时长，在设定参数时一般用周波cyc表示，每周波等于0,02s。当增加焊接时间时，电阻热增加，反之电阻热减少。

（3）有效电阻焊热。

电阻焊过程中产生的电阻热只有较小部分热量为有效热量，用于形成接头的熔核，其余较大部分热量因被焊板材热传导、电极热传导和其他临近物质的热传导和辐射损失消耗掉。Q=Q1+Q2式中Q—总电阻热量Q1—形成熔核的有效热量Q2—损失消耗的热量。如何充分的提升有效热量在总电阻热量汇总的占比，提高电阻热利用率是电阻焊领域重点研究的课题之一2.电阻焊分类根据电阻焊的接头型式划分，电阻焊主要有四种：点焊、凸焊、缝焊和对焊。（1）点焊。（2）凸焊。（3）缝焊。（4）对焊。4.2电阻点焊工作过程及应用1.电阻点焊工作过程及分类（1）点焊概念。点焊，是指焊接时利用柱状电极，在两块搭接工件接触面之间形成焊点的焊接方法。点焊时，先加压使工件紧密接触，随后接通电流，在电阻热的作用下工件接触处熔化，冷却后形成焊核将不同工件连接起来（2）点焊工作过程。1）预压阶段。2）通电加热阶段。3）维持阶段。4）休止时间。（3）金属材料点焊性能。1）材料的导电性和导热性：2）材料的高温强度；3）材料的塑性温度范围：塑性温度范围较窄的金属（如铝合金）4）材料对热循环的敏感性：（4）点焊分类。1）双面点焊；

2）单面点焊。

2.点焊在汽车行业中的应用（1）点焊的行业应用。（2）点焊在汽车行业中的应用。4.3点焊的技术特点1.点焊优点（1）冶金环境好、过程简单、质量稳定。塑性环将液体金属包裹住，使其不外溢和避免空气与之接触，避免空气中的氮气等气体进入熔池参与熔池液体金属的冶金反应。加热时间短热量集中热影响区小变形应力小自动线点焊点焊热影响区（2）板材焊后变形小，不需要焊后热处理、矫形等工艺点焊（3）无辅助填充材料。焊接时，不需要焊条、焊丝等辅助焊接耗材，只需电极通电、加压即可实现板材连接，弧焊机器人点焊（4）操作简单，适应性强。焊接时，不需要焊条、焊丝等辅助焊接耗材，只需电极通电、加压即可实现板材连接，手工点焊（5）生产率高。电阻点焊焊接时间短，单个焊点通电时间仅为几十个周波，加上加压时间、维持时间、休止时间后单个焊点的焊接总时间也仅以秒计，所以电阻点焊能够在短时间内完成大批量焊点的焊接，生产率极高；

点焊适合于机器人自动化形式的焊接，能够适合于各种复杂环境、复杂工况的作业，这也保证了点焊具有极高的生产率1.点焊缺点（1）点焊焊点外观不美观。焊接接头成型后的表面存在明显的压痕；焊点在焊后常出现焊接飞溅、扭曲、粘铜等外观缺陷。点焊压痕点焊飞溅（2）安全环保及职业健康方面的不足。液体金属熔池发生冶金反应，产生大量的烟尘，对职业健康有一定影响，进入焊装车间工作的人员须佩戴防尘口罩；近飞溅容易附着在焊点附件，形成上面提到的影响美观的外观质量问题，远飞溅冲击力大、射程远，容易击伤操作者或烧损操作者衣服，即使在炎热的夏季，操作者也须在厂房里穿戴齐全劳保用品。近焊钳处将产生一定的电磁辐射。点焊压痕点焊飞溅（3）设备功率大，消耗电能大。电阻点焊的用电量极大，单台焊机一般都在上百千伏安以上，而焊装车间所用焊机有成白上千台，多台焊机同时作业的情况下，一方面，极易造成网络电压不稳定，在夜班时这种情况最为明显，网路电压波动时，可以感觉到工厂的灯光明显跳动；另一方面，电阻点焊的所消耗的电能巨大，在节能方面存在较大不足。。（4）不适用于厚板和超多层板材焊接。不适用用过厚板材的焊接，如对于1cm厚度板材，普通点焊焊机无法完成点焊，而很多行业如铁路火车行业，板材都较厚重，这也是在铁路车辆制造检修行业点焊的应用少于汽车行业的根本原因之一。

此外，点焊对于所焊板材的层数也有限制，如4层以上的板材，合格焊核的成型就较困难，5层以上板材的点焊在汽车车身的焊装中也更为少见。所以，点焊的薄板焊接特性也限制了其在厚板材制造业中的应用，（5）缺少必要的无损检测手段。电阻点焊最有效的质量检测手段是破坏性验证。

一种是全破坏验证，即将车身各个焊点所在板材进行破坏性拆解，保留完整的焊核并进行测量，分析其是否符合产品技术要求以判定焊点强度是否合格，全破坏后的车身须做报废处理，所以全破坏一般批量抽检或定期抽检，如10000辆车或半年抽测一辆车身；另一种是半破坏验证，即在车身点焊过程中，选取典型焊点，在其焊核周边用扁铲伸进板材之间，撬动板材后，观察焊核是否裂开或与板材分离，以确定点焊接头强度是否合格，对合格焊点，须锤击方式修复因撬动而变形的板材，此种方法适用于生产过程中的焊点的随检和抽检。

这两种破坏性验证方法存在检测环境噪音大、损坏零件等不足。。焊点全破坏（6）点焊的板材搭接形式一般为搭接头，重合的板材接头一方面增加了构件的重量，引起汽车能耗、材料成本的上升；另一方面因在两板间熔核的周围易形成尖角，而使接头的抗拉强度和疲劳强度降低。4.4电阻点焊系统1.点焊系统及能源（1）点焊系统。点焊系统是指提供动力能源并直接进行点焊作业的设备和工装，一般包括焊机（或焊接控制器）、焊钳及电缆、水管、气管等附属物资。（2）点焊能源。1）电能。主要有三方面作用：点焊作业时电能通过电机和焊钳输出电流至工件，为焊核形成提供热源；为点焊伺服焊钳提供驱动力，实现焊钳上的电极对被焊零件的压力输出；实现点焊系统的电气控制。2）压缩空气。压缩空气为气动焊钳提供驱动力，实现焊钳上的电极对被焊零件的压力输出；3）循环冷却水。焊钳开通循环水路，通过循环水将电极的热量及时带走至工厂的专用装备进行冷却后，再返回焊钳继续冷却点击，周而复始，从而实现焊钳焊后的有效降温，保证焊接接头质量。以上三种能源是点焊的必要能源，在焊装自动化生产线安装调试前，须提前规划和设计好生产线的能源入口点位、数量及流量，如图所示为自动线循环水接口。循环水滚管路接口2.点焊系统分类（1）悬挂式点焊系统。悬挂式点焊系统示意手工悬点焊接系统实物（2）固定式点焊系统。固定式点焊系统固定式点焊接系统实物（3）机器人点焊系统。机器人点焊系统示意机器人点焊接系统实物3.焊机（焊接控制器）（1）工频焊机1）原理。工频焊机的电源频率为50/60HZ，采用反向并联的两晶闸管与焊接变压器的初级绕组串联后接入电网，在交流电的正负半周期，利用触发控制装置，使两晶闸管通电源。改变晶闸管的导通角，实现对焊接变压器次级输出2）典型结构

主要由一次水管接口、压力调节阀、变压器、电磁阀、一次气管接口、冷却水流量表、防撞架等组成。（1）中频焊机中频逆变直流电阻焊控制电源是由三相交流电经整流电路成为脉动直流电，再经由功率开关器件组成的逆变电路变成中频方波接入变压器，降压后整流成脉动较小的直流电供给电极对工件进行焊接。相对于工频电源，中频电源有如下优势:1）直流稳特性。2）变压器小型化。3）响应速度快。4）功率因数高。5）焊接板材可焊性增强。6）节能环保。4.机器人点焊焊钳（1）焊钳基本结构及术语。1）焊钳基本结构。

焊钳由二次水管接口、开关手柄、吊环、焊钳臂、焊辅、气缸（电机）及行程挂钩等组成，如图所示。2）焊钳基本术语。①喉深。②喉宽。

③开口尺寸。③开口尺寸。a.半开b.全开（2）焊钳分类。1）按照焊钳的开口结构划分，焊钳主要分为C型焊钳和X型焊钳两种。C型焊钳X型焊钳（2）焊钳分类。2）按操作形式分，主要分为便携式焊钳、自动焊钳和机器人焊钳。便携式焊钳自动焊钳机器人焊钳（3）机器人焊钳结构及特点1）气动焊钳。气动焊钳是我们在使用点焊机器人时通常采用的一种焊钳形式，气动焊钳通过压缩空气驱动气缸，以带动焊钳上下电极夹紧工件并保持一定的压力来完成焊接动作。气动焊钳结构。气动焊钳由动力源气缸、具有补偿功能的浮动机构、钳体、一体式焊钳变压器、上下电极组件和电极等部件组成。气动焊钳存在的问题。在气动焊钳控制方面，由机器人发出信号，控制焊钳的行程改变以及夹紧，同时也支持手动的加压、焊接、夹紧、行程改变等操作。但受气动焊钳本身结构特点限制，机器人不能对电极移动的全过程进行控制，即机器人无法控制电极移动过程的速度、位置等参数，造成这一过程的不受控2）伺服焊钳。伺服焊钳结构。伺服焊钳与气动焊钳的主要区别在于伺服焊钳动力源采用的是伺服电机驱动，用伺服电机代替气动焊钳中的气缸。但由于伺服电机输出的是旋转运动，因此为带动焊钳电极的上下运行，就需要使其转变为直线运动，而且在转变过程中要保证运行精度及力矩，一般在焊钳中采用滚珠丝杠副来完成这一转变。伺服焊钳结构示意图

伺服焊钳优点。①提高焊接质量。伺服焊钳中的伺服电机输出转矩是可通过控制机器人伺服控制器输出来控制，电极压力可很方便得到控制。②降低生产成本。

③提高效率。

④改善工作环境。焊接压力分段控制4.5机器人点焊工作站1.机器人点焊工作站构成机器人点焊工作站是机器人点焊生产线的最小形式，具备点焊工件、点焊试验、自动运行、维护等功能，下图为一个点焊工作站，主要包括PLC控制柜、机器人、焊接控制柜、焊接控制器、焊钳、夹具、冷却水系统、水气单元、机器人管线包、管线槽板、安全围栏、安全门、上料口、下料口等。图机器人点焊工作站2.安全围栏、安全门、上件口及下件口1）安全围栏及安全门图自动化生产线金属安全围栏、安全门图现代化生产线透明板安全围栏2）安全光栅汽车自动线和工作站上应用的光栅主要分为两种，一种为对射式安全光栅，如图所示，另一种为反射式安全光栅，如图所示。安全光栅安全距离及计算。安全距离示意图计算安全距离的公式为：S=K(t1+t2)+CS=保护区与危险区间最小的安全距离（mm）K=需要检测物体的逼近危险区的速度（mm/s）t1=安全装置的响应时间t2=机器的溢出时间C=人体不能被检测的部分所能穿过安全装置的长度（人体不能被检测的进入长度，手：208mm）例：焊装车间侧围自动生产线人工上件台工位采用安全光栅防护，通过查询西门子安全模块的响应时间为：37ms，现场使用的SickC4000安全光栅的响应时间为：60ms，按照此公式计算该生产线上件工位安装安全光栅的安全距离为：S=K(t1+t2)+C=2000×（0.037+0.06）+208=402MM现场测量该工位的安全距离为：500MM，达到安全防护的要求。3.机器人（1）工业机器人概念。工业机器人是一种自动控制的、可重复编程、多用途的操作机，可对三个或三个以上轴进行编程。ISO给出的定义为：一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。机器人（2）工业机器人的分类。1）按应用领域划分。可分为搬运机器人、码垛机器人、焊接机器人、涂装机器人、装配机器人等。机器人搬运机器人码垛机器人焊接机器人涂漆2）按照机器人技术等级划分。可划分为示教-再现机器人、感知机器人和智能机器人三个阶段。示教-再现机器人视觉感知机器人3）按照机器人的机械结构划分。可分为：直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球坐标型机器人、关节型机器人。直角坐标型机器人圆柱坐标型机器人3）按照机器人的机械结构划分。可分为：直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球坐标型机器人、关节型机器人。直角坐标型机器人圆柱坐标型机器人球坐标型机器人关节型机器人（3）点焊机器人

1）点焊机器人概述

点焊机器人是用于点焊自动作业的工业机器人，其末端持握的作业工具是焊钳。汽车车身的机器人点焊作业2）点焊机器人的系统组成。

点焊机器人主要由操作机、控制系统和点焊焊接系统等组成。点焊机器人操作机通常为6自由度关节型机器人，因其灵活度较高，能够适应复杂场景的工作需求。点焊控制系统由本体控制和焊接控制组成，本体控制主要实现机器人本体运动控制；焊接控制部分负责对点焊控制器进行控制，发出焊接指令，自动控制和调整焊接参数。点焊焊接系统主要由点焊控制器、焊钳及水、电、气等辅助部分组成。点焊控制器可根据预定的焊接监控程序，完成焊接参数的输入、焊接程序控制及焊接系统的故障诊断，并实现与机器人控制柜、示教盒的通信联系。3）点焊机器人的任务示教。TCP点确定：对点焊机器人而言，其一般设在焊钳开口的中点处，且要求焊钳两电极垂直于被焊工件表面。工具中心点位置焊钳作业姿态4.焊接配电柜、焊接控制器及机器人焊钳（1）焊接配电柜。焊接配电柜用于自动线焊接用电的供给，一般布置于自动线安全围栏外部，箱内布置空开。焊接配电柜用于焊接控制器的电能供给。自动线中的焊接配电柜（2）焊接控制器。1）自动线对焊接控制器外观构造要求。

焊接控制器一般选用中频焊接控制器，布置在生产线安全围栏的外部，以便于设备维修及焊接电流等参数调试。自动线的焊接控制器柜体一般应配置底座，柜体距离地面高度一般不小于300mm，以防止地面存水腐蚀控制器本体，及便于电缆的进入。自动线中的焊接控制器2）自动线对焊接控制器内部硬件设计要求。焊接控制器输入电源为交流3相380V、50HZ，全桥整流，IGBT逆变输出，输出频率控制范围1000-1800HZ；焊接控制柜内设置漏电保护器，电源开关在焊接控制器外部操作，开关容量按照所配套变压器容量大小计算选配。3）自动线对焊接控制器功能要求焊接控制器须适用于一体化逆变伺服焊钳，具有故障复位功能等。4）焊接控制器的冷却方式：水冷或者空冷。5）焊接控制器编程器的功能6）故障复位功能如果采用复位器复位，要求复位器面板上要有监控显示功能；如果采用通过机器人示教盒故障复位或HMI故障复位，要求和线承包一起增加故障复位报警。7）组网要求

侧围线，底板线，主焊线和顶盖线的点焊控制器一般采用单独组网方式。采用工业以太网实现组网。焊接控制器采用并行方式连接，采用工业交换机与工控机通信并进行远程监控，通过工控机实现对焊接控制器组网功能的各项操作。（3）机器人焊钳自动化生产线上一般采用机器人伺服焊钳，机器人焊钳位于自动线安全围栏内，钳体集成在机器人上，当焊钳与抓具等其它装备共用机器人时，还需采用快换装置用于二者的使用切换。自动线中机器人焊钳电极帽、电极杆、过渡接头和电极臂的材质采用铬锆铜或铍铜或使用强度等级更高的材料，电极臂表面需做绝缘处理。在每把焊钳本体的明显处，都应有相应的标牌。内容包含：焊钳编号、额定压力、尺寸大小、重量、出厂日期、匝数比、额定功率、输出功率、最大焊接电流、最大电极行程、最大电极速度等基本参数。变压器与焊钳臂间使用预先压制好的软连接连接。5.自动线焊装夹具自动线焊装夹具是汽车车身制造重要工装，一般布置于自动线安全围栏内，用于零件装配后、连接加工前的定位和夹紧，在后续的章节中将详细讲述其结构及原理。非自动线焊装夹具与自动线焊装夹具的主要结构及原理相同，区别在于自动线夹具上须布置管线以输送动力和传递信号实现夹具的自动夹紧、松开等动作，而非自动线夹具则主要依靠手动实现。（1）动作检测1）气缸动作检测。对于气缸动作单元，须配备打开和夹紧（伸出和缩回）的传感检测装置，以避免由于气缸开合未到位等问题，引起自动取件时发生干涉导致的装备损毁问题。2）单元动作检测。夹具内对于定位、干涉性有要求和状态对质量有影响的移动单元（如夹紧机构），必须配备在位和到位检测，以避免自动取件时发生干涉导致的装备损毁问题。3）输入输出地址要求。一个气缸动作的打开和夹紧检测，应连接在输入模块的一个端口，在控制系统内地址应连续。夹具上的传感器（2）电气配线配线要领（3）元器件选型及安装要求1）传感器、执行器线缆直头、弯头的选择，应以无干涉、无磨损为准则。2）夹具上的远程输入/输出模块防护等级须达到IP67，如图。

输入输出单元（3）元器件选型及安装要求3）为防止点焊飞溅的侵入，元器件不得开口向上安装，如图8所示。4）有可能碰到焊钳或维修有可能磕碰时，应安装保护罩，如图8。5）所有未使用的接口（管脚），应安接口罩，如图。6）输入输出单元不允许安装在夹具下方等不利于维修或者观察到的位置。安装方向和保护罩（3）元器件选型及安装要求7）当安装在夹具侧面时，且该工位为焊接工位，有可能被泄露的焊钳循环水浸入、喷溅时，应加装防水防飞溅帘，如图。8）输入输出单元应预留20%的接口。侧面保护罩4.6电阻点焊工艺参数1.点焊工艺参数回顾点焊的基本定义和工作原理，点焊需要电极对板材施予压力，并通电产生电阻热使板材产生熔核，点焊的过程主要分为加压、焊接、维持、休止几个阶段。由上述内容，我们可知，点焊的主要工艺参数为：电极压力、预压时间、加压时间、焊接电流、焊接时间、维持时间、休止时间及电极端部尺寸。点焊工艺参数通常是根据工件的材料和厚度，参考该种材料的焊接条件表选取。首先确定电极的端面形状和尺寸，其次初步选定电极压力、预压时间、焊接时间和维持时间，然后从较小的电流开始焊试片，逐渐增大电流直至产生喷溅，再将电流适当减小至无喷溅，检测单点的抗拉和抗剪强度、熔核直径和熔深是否满足要求，适当调整电流或焊接时问直至满足要求。点焊示意2.电极端部尺寸点焊电极一般由4部分组成：端部、主体、尾部和冷却水孔。标准电极（即直电极）按端部形状分为6种形式。a）尖头b）圆顶c）平面d）偏心e）锥形f）球面1—端部2—主体3—尾部4—冷却水孔标准电极形状示意图

在汽车焊装领域，板材点焊时多采用两种规格电极。一种为直径为16mm的电极帽，其端面尺寸为6mm，适用于有大尺寸熔核成型要求的点焊工艺；一种为直径13mm的电极帽，其端面尺寸为5mm，适用于熔核成型尺寸要求较小的点焊工艺。端面直径5mm电极帽端面直径6mm电极帽3.电极压力

（1）电阻热：

Q=I2RT

（2）压力对质量影响：

压力越大强度（在一定范围内）

压力越小强度（在一定范围内）压力越大，接触面的横截面积越大，则：根据电阻公式R=ρL/S可知，电阻R越小；反之，压力越小，电阻R越大。生活实例：插线板、水管、血管。点焊示意图（3）电极压力的设定

钢板厚度（mm）焊接电流（A）电极压力(kN)焊接时间(周波)0.665001.9100.880002.1131.085002.3131.295002.6151.61200030018②电极压力参数参考表

①参考公式

（4）电极压力的测定电极实际上施加给工件的压力，称为电极输出压力。输出电极压力值的测定仪器为压力传感器，也称为压力计。将焊钳电极对准压力计压力承受位，启动焊钳执行开合动作，即可测出电极的实际输出压力大小，这里尤其需要注意的是，压力计的使用过程中须注意焊钳断电，即焊钳对压力计施加压力过程中，电极不得通过电流，否则将引起压力损毁报废。压力计电极输出压力有大于电极设定压力的情况，也有小于电极设定压力的情况，但必须有一个限制范围，这个范围也是控制计划、作业指导书等工艺文件上的电极压力上下限规定值，一般为电极压力设定值（+245，-490）。当电极输出压力过大或过小超限时，须对压力表进行检定查找原因进行整改。4.焊接电流（1）电阻热：

Q=I2RT通过电极压力将工件夹在一起，

电极两端通大电流。由于工件间的电阻较大，在接触

面形成热量熔化金属，形成焊核。（2）电流对质量影响：

电流越大强度（在一定范围内）；

电流越小强度（在一定范围内）。点焊示意图4.焊接电流（3）焊接电流设计：

钢板厚度（mm）焊接电流（A）电极压力(kN)焊接时间(周波)0.665001.9100.880002.1131.085002.3131.295002.6151.61200030018②点焊参数参考表

①参考公式

（4）焊接电流测定：电极端实际输出给工件的电流，称为输出焊接电流。输出焊接电流值的测定仪器为电流计。将电流计的线圈套在焊钳上，启动焊钳执行焊接动作，即可测出电极的实际输出压力大小，这里需要注意的是，与压力计不同，测量过程中焊钳不断电，执行正常焊接程序即可。输出焊接电流有大于设定焊接电流的情况，也有小于设定焊接电流的情况，但必须有一个限制范围，这个范围也是控制计划、作业指导书等工艺文件上的焊接电流上下限规定值，一般为焊接电流设定值（+500，-500）。

电流计4.7焊点开焊问题分析及解决1.点焊主要质量缺陷及应对方法（1）点焊质量缺陷。点焊缺陷处理流程（2）虚焊虚焊指点焊后，在对焊点进行半破坏或全破坏检查时，板材轻易分离，板材间并未形成焊核的质量缺陷，如图所示。虚焊（3）飞溅飞溅指在点焊过程中，熔池中的液态金属冲破塑性环喷溅到外部而形成的飞溅。飞溅分为近端飞溅和远端飞溅，近端飞溅出现在焊点附近的零件上或以毛刺的形式出现在焊点边缘；远端飞溅可以将火花发射到十几米外。如图所示为典型的近端飞溅。近端飞溅（4）击穿。击穿指焊接过程中，因接触电阻过大或电流过大，导致电流密度过大（如果电极与板材有间隙可能会产生放电，伴随大量飞溅或炸点），焊核成型失败，在板材上留下一个焊点大小的空洞，该缺陷将严重影响车身强度及外观。

焊接压力过小、焊接电流过大、预压或加压时间过短等焊接规范不合理及焊钳稳定性、焊钳输出压力、电极随动性、机器人位置补偿值等装备状态均会称为击穿缺陷的形成因素。解决方法为首先点检设备状态，在设备正常情况下应再查看预压或加压时间是否过短，查看焊接压力是否过小，焊接电流是否过大，如发现问题逐一积进行整改。（5）过烧过烧指在点焊过程中，由于热量过大导致焊点内部组织变化，并且热影响区扩大，焊核成型失败，发生击穿时间，部分热量也会传递到电极帽上导致电极帽烧损。焊接时间过长（主）、焊接电流过大、板材有杂质等均能发生焊点击穿缺陷。一般采用减小焊接时间和电流、适当增加冷却时间、清理工件表面等措施进行解决缩孔（6）缩孔过烧指在点焊过程中，由于热量过大导致焊点内部组织变化，并且热影响区扩大，焊核成型失败，发生击穿时间，部分热量也会传递到电极帽上导致电极帽烧损。焊接时间过长（主）、焊接电流过大、板材有杂质等均能发生焊点击穿缺陷。一般采用减小焊接时间和电流、适当增加冷却时间、清理工件表面等措施进行解决（7）压痕过深。压痕过深是指点焊后，焊点边缘表面距离焊点压痕底部的距离超限，对影响产品外观质量的表面焊点不允许有肉眼可见的明显压痕;不严重影响产品外观质量的表面焊点及重要的承载焊点的压痕深度应小于母材板厚的10%;其余焊点的压痕深度应小于母材板厚的25%。熔核直径与压痕深度（8）板材变形。板材变形指在进行点焊操作时，板材受外力发生非自动复原的变形，多发生于板材的边缘焊点附件，如图所示。焊接压力过大、电流过大、操作者姿态和机器人姿态不正确等是板材变形的常见因素。修正操作者姿态和机器人焊接姿态、减小焊接压力或减小焊接电流是处理板材变形缺陷的常见措施。板材变形（9）焊点不完整焊点不完整指点焊后，所形成的焊点无论外观还是焊点焊核都存在局部成型状态，如图所示。焊点不完整缺陷常见于板材边沿位置，该缺陷多由操作者或机器人焊接位置不正确、产品结构设计留边不足、焊钳与零件干涉而无法焊接在正确位置上等原因导致。通常通过调整操作者或机器人焊接姿态、修改产品设计数据保留充足焊接空间等措施对此问题予以解决。焊点不完整（10）焊核尺寸不足。熔核直径指垂直于焊点中心的横截面上熔核的宽度，如图所示。剥离焊点直径d指剥离试验时，钢板剥离后在零件上形成的凸台直径，计算公式如图2所示。熔核直径、剥离焊点直径不足均称为焊核尺寸不足。剥离直径示意图焊核尺寸不足（11）漏焊与多焊

在汽车焊装中，每个焊接总成上的焊点数量在产品设计文件中均有一定的数量要求，实际点焊的焊点数量多于设计焊点的数量，称为多焊；实际点焊的焊点数量少于设计焊点的数量，称为漏焊。焊点漏焊焊点多焊焊点开焊问题分析及解决（1）焊点分类按数学中完全分类方法，以全破坏焊核状态为划分原则，点焊后，焊点将有三种情况：

1）有焊核且大小满足要求；

2）有焊核但大小不满足要求；

3）无焊核（虚焊）。图

全破坏试验焊核示意图二、电阻点焊焊点开焊（2）点焊连接点开焊（生产广义定义）焊点开焊，在生产中是指，在进行半坡坏/全破坏或加工/转运过程中，无焊核焊点（虚焊）、焊核过小焊点受到外力失效，使板材发生分离的一种缺陷。图

虚焊示意图右侧图是汽车焊装车身时容易出现的最典型、最主要的焊点开焊缺陷：虚焊二、电阻点焊焊点开焊2）引起开焊问题的关联因素识别：四维：可能引起开焊问题的四方面因素，人、机、料、法等关联因素。（3）焊点开焊原因分析及解决措施1）分析目标和方法：

①焊点无焊核、有焊核但大小不合格的问题；

②分析方法：四诊四维焊点开焊分析法。人料法机操作焊钳、机器人等设备的操作者点焊焊点的金属板材输出焊接参数的焊机、焊钳、管线等设备设施指导焊接作业的标准作业要领书等工艺文件3）关联因素分析及解决方法料①板材表面：存在油污、水锈、裂纹等外观缺陷；应对措施：用白布、砂纸清擦零件表面；银焊条修复；反馈。

分析方法：望，目视。②板材搭接：搭接边宽度过小，焊接半点；搭接面变形，炸点；

应对措施：反馈给零件尺寸控制部门，保证搭接边宽度、搭接面平整；分析方法：望，目视。图

零件搭接宽度过小示意图图

零件表面裂纹例图分析原则：由表及里，由简入繁（企业追求的是简捷、高效）；

分析顺序：按料、人、机、法顺序依次分析，逐个排除；

分析方法：四诊—望、触、测、算；。

料：指用于点焊的金属板材。人机器人点焊操作焊钳的人员