【正文】 圖 4），并采用蒂森克虜伯拼焊板公司的全套專有技術和質量控制體系進行生產和工藝開發(fā)，該線最小工件間距為 50mm，焊接速度可達 10m/min，年生產能力可達 20,000 噸（一條線）。 a．設計新產品時，就要根據產品的技術經濟指標、對零部件的作用、受力情況和工作條件以及工藝要求選用材料。在生產過程中，采用新材料、新工藝、新技術和節(jié)支降耗都涉及材料的變更問題。由此可以看出，原材料的選擇直接決定了汽車性能和經濟性。 在汽車沖壓件中，一部分沖壓件經沖壓后直接成為汽車零部件，另一部分沖壓件經沖壓后還需經過焊接、或機械加工、或油漆等工藝加工后才能成為汽車零部件。 汽車沖壓件的使用性能對沖壓材料性能的要求 所謂使用性能，是指機械零件在服役條件下所表現(xiàn)出來的力學性能、物理和化學性能。每個具體的汽車零部件的使用和工作條件不同，承受的負荷不同，因此對用材的要求也有很大的差異。近幾年，成形性優(yōu)異、強度更高的含磷冷軋鋼板、高弓童度冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板、超低碳鋼高強度冷軋鋼板以及其他種類鋼板如涂鍍層鋼板、拼焊鋼板和 TRIP 鋼板等，也被大量應用到車門外板、車門內板、車門加強板、車頂蓋、行李箱 蓋板和保險杠等汽車車身零件上。通常，采用強度級別為 300600 MPa 高強 度鋼板和超細晶粒鋼。 沖壓件的結構類型不同，對材料的力學性能要求是不同的，如表 4。 成形工序 成形工藝主要以彎曲件、拉延件、成形件和冷擠壓件為主。一般汽車上使用的拉延件都是料厚在 mm 以下的冷軋鋼板，要求材料不僅要有良好的成形性能，同時要有良好的抗凹能力、足夠的結構剛度及優(yōu)良的表面形貌，如表 5. 成形件對材料的要求 汽車上使用的成形件大都以拉延成形、彎曲成形和翻邊成形等復合工藝為主。 強比（一般 ），有利于沖壓成形，減少材料的起皺趨勢，提高極限變形程度。表 6 列出了幾種鋼材的焊接性及焊接規(guī)范。 涂漆工藝 對沖壓材料的要求 汽車的涂裝質量直接影響到汽車的外觀質量和汽車產品檔次的提升，汽車的涂裝質量除了涂裝材料本身的影響外，鋼板的涂裝性能也是涂裝工藝不可忽視的因素。 結束語 沖壓材料選擇的合理與否，直接影響到沖壓產品的性能、質量和制造成本，還決定沖壓工藝過程及繼續(xù)加工的復雜程度，所以合理選材是十分重要的。 第三章：汽車的焊接現(xiàn)狀 汽車工業(yè)所用的焊接方法及零部件的應用情況 汽車制造業(yè)是焊接應用面最廣的行業(yè)之一，所用的焊接方法也種類繁多，其應用情況如下： 電阻 (1)點焊 主要用于車身總成、地板、車門、側圍、后圍、前橋和小零部件等。 (5)對焊 用于鋼圈、排進氣閥桿、刀具等。 (4)埋弧焊 用于半橋套管、法蘭、天然氣汽車的壓力容器等。 氧乙炔焊 用于車身總成的補焊。例如，在一輛 Passat 車身上有電阻焊焊點 5892 個。 在點焊過程中，影響焊點質量的因素有：焊接電流，焊接壓力，電極的端面形狀，穿過電極的鐵磁性物質，分流等；特別在阻焊設備較多的焊接車間，同時工 作的焊機相互感應，對電網產生影響，嚴重時就會影響控制器的觸發(fā)，導致焊接質量的穩(wěn)定性和一致性較差。如果能保證焊點的 100%合格，每臺車身可減少焊點數(shù)量約 200 點，即可節(jié)約成本約 80 元。 2) 控制方法，由一種監(jiān)控方法發(fā)展為多種監(jiān)控方法進行決策對點焊過程及質量的控制趨勢。點焊電極材料主要包括：鉻鋯銅、彌散強化銅、鈹青銅等。在國內汽車制造廠主要采用鉻鋯銅電極，有少部分合資公司采用彌散強化銅電極。發(fā)展三相低頻電阻焊機、三相次級整流焊機 (已在普通型點焊機、縫焊機、凸焊機中應用 )和 IGBT 逆變電阻焊機，可以解決電網不平衡和提高功率因數(shù)的問題。在卡車車身制造中，所采用的材料為 08AL 和鍍鋅板，采用常用的點焊機即可。通過采用焊縫跟蹤技術，減少焊接缺陷，提高焊縫質量和生產效率，降低成本。但這種方法不太適合轎車底盤零件的焊接，因轎車底盤零件機器人系統(tǒng)的夾具允許機器人工作空間范圍很小，很難實現(xiàn)附帶激光跟蹤頭焊槍的焊接。這兩種焊接方法與機器人相配合，能充分體現(xiàn)高效化焊接的特點，實現(xiàn)了機器人系統(tǒng)在空間可達性和焊接速度之間的協(xié)同和完美組合。 雙絲 MIG/MAG 焊有兩種基本形式：一種是雙絲焊接工藝 (Twin— Wire)，兩個焊絲都是采用同樣的焊接參數(shù)：另一種是 TandemWire，采用兩個獨立的噴嘴和兩個獨立的電源，每個電弧有自己獨立的焊接參數(shù)。該焊接工藝為固態(tài)焊接，焊縫熱影響區(qū)相對較窄，晶粒細小，焊縫質量較易控制，制造成本相對較低。目前，傳動軸、萬向轉向節(jié)叉等零件的焊接工藝均為 CO2 氣體保護焊，容易產生焊接缺陷，焊縫質量較難控制，并且還須消耗大量的 CO2 氣體和焊絲等輔料，生產效率相對較低；若采用摩擦焊工藝，勿須填充任何輔助材料，并有利于作業(yè)環(huán)境的改善，減少污染。因此，在國內推廣應用摩擦焊技術勢在必行。但是，如何保證激光焊接的質量，即激光焊接過程監(jiān)測與質量控制，是激光利用領域的重要內容，包括利用電感、電容、聲波、光電等各種傳感器，通過計算機處理，針對不同焊接對象和要求，實現(xiàn)諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫質量監(jiān)測等項目，通過反饋控制調節(jié)焊接工 藝參數(shù)，從而實現(xiàn)自動化激光焊接。如今，德國大眾公司也已在 Audi A Golf A Passat 等車頂采用了此技術； BMW 公司的 5 系列、 Opel公司的 Vectra 車型等更是趨之若鶩。 在車身制造中，采用激光焊技術，可以提高產品設計的靈活性，降低制造成本，提高車身的剛度，增加產品的競爭力。有專家預言，激光拼焊板將成為一項數(shù)十億美元的產業(yè)。九十年代初，美國三大汽車公司已投入 40 多臺激光器用于傳動部件焊接。因此，生產線的整體柔性程度由各組成部分的柔性程度所決定。通過人工操作完成焊接工作，其獨立性較強，便于安裝、調整及維修，且價格低廉，所以在生產發(fā)展的各個時代都得到了廣泛地應用。焊接設備作為焊裝生 產線的重要組成部分，是否采用焊接機器人是焊裝生產線柔性程度的重要標志之一。在我國的汽車制造企業(yè)中，最早引進焊接機器人的是長春“一汽”，自 1984 年起從 KUKA 公司先后引進了三臺點焊機器人，曾用于當時“紅旗牌”轎車的車身焊接和“解放牌”車身頂蓋的焊接。一汽車身廠焊接車間只在主焊線個別工位采用了點焊機器人，點焊自動化率很低。 在國外，法國雷諾汽車公司與日本日產柴汽車公司都采用了全機器人的駕駛室焊裝線，駕駛室的裝配、涂膠、點焊全部由機器人完成。 銅散熱器硬釬焊工藝技術的應用 20 世紀 50 年代，汽車散熱器的制造主要采用銅材料的錫焊工藝。 a、釬焊速度快，可降低加工成本； b、銅的導熱性好，強度和剛度大，可使材料的厚度減薄，為硬釬焊散熱器小型化設計奠定了基礎； c、材料的回收和再生產利用率高。 經世界許多知名企業(yè)的實踐證明，銅硬釬焊工藝技術能在客車、載貨車和工程機械的散熱器、暖風機、機油冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器及中冷器等產品生產中發(fā)揮巨大的優(yōu)勢。通過焊接數(shù)值模擬，可以模擬出焊接過程中的應力和應變的變化和分布情況，為制定合理的焊接工藝提供理論依據。 2020 年日本大阪大學結合科學研究所提出了一個五年完成耗資 20 億日元（ 2 千萬美元）的國家課題：“高效與安全焊接技術的開發(fā)”，事實上它包括著一個焊接虛擬工程研究，其目的是開發(fā)一個用戶界面友好的高效與安全焊接的計算機系統(tǒng)，它同時給出三個精密模擬程序，即焊接過程模擬程序、被焊區(qū)域組織預測程序和變形預測程序；近來英國焊接研究所開發(fā)了一個“結構變形預測系統(tǒng)”（ SDPS），可 以用來預測復雜結構的焊接變形。通過計算機模擬技術與設計者的經驗相結合，可以優(yōu)化焊裝車間平面布置和工作單元布局；預研工藝對產品的影響和各工序間的關聯(lián)；校驗所需設備數(shù)量和對自動化設備的需求；生產面積和所需工人數(shù)的計算；而且能進行焊裝線上的機器人、自動化設備及人體 作業(yè)進行仿真分析。 Delmia BIW 是對汽車白車身規(guī)劃與仿真應用的一套解決方案。只有做到這些，才能對焊接夾具進行全方位的設計。只要把握住以上幾點，就能合理地解決焊接夾具的自動化水平及制造成本這對矛盾。 以空間三維坐標標注尺寸 汽車車身產品圖以空間三維坐標來標注尺寸。貨車車向的裝配精度一般控制在 2mm 內，轎車控制在 1mm 內。 從定位原則 看，支承對薄板來說是必不可少的，可消除由于工件受夾緊力作用而引起的變形。在外觀上它有兩種式樣：大面積的定位塊，小面積的氣動或手動壓頭； 大面積的定位塊，大面積的氣動或手動壓頭。因此這種整體為鑄件的“定位塊”式夾具是耗能耗材的，其設計、制造周期和成本都比較高。 。它的優(yōu)點是定位板、壓頭用損后修復、裝調比較方便；也比較容易形成標準化設計、制造（除定位塊、壓頭上壓塊外，其余零件均可制成標準件）?？上胙b配調整工作量之大，它同樣是以提高加工精度為代價換來的。 ，就使夾具在生產使用中加工、裝配上使車身裝焊精度得到了保證。 保證前后風窗口的裝配尺寸 。 五、車身分塊和定位基準的選擇 車身焊接總成一般由底板、前圍、后圍、側圍和頂蓋幾大部分組成，不同的車型分塊方式不同，在選擇定位基準時，一般應做到： 保證門洞的裝配尺寸 當總成焊接無側圍分塊時，門洞必須作為主要的定位基準，在分裝夾具中，凡與前后立柱有關的分總成裝焊都必須直接用前后立柱定位，而且從分裝到總裝定位基準應統(tǒng)一；當 總成焊接有側圍分塊時，則門洞應在側圍焊接夾具上形成，總裝焊時以門洞及工藝孔定位，且從分裝到總裝定位基準也應統(tǒng)一。 采用三個圓柱銷定位各零、部件，它把以上兩種定位法加工精度從 , L177。也延長了裝配周期，從定位型面到檢測銷孔等尺寸鏈增多，累計誤差上升。要想使車身幾何精度在夾具上一次裝調成功，沖壓件就不能有較大的尺寸偏差，而且定位點的數(shù)量也比較多。整個夾具本體改為焊接合件，在制造、裝配上都縮短了周期，相對降低了成本。在生產中使用的夾具，其精度必須保證產品總成的要求；其選擇定位面的數(shù)量也是比較保守的，寧多勿少。 80 年代，車身焊接使用的大量夾具其型式是從沖壓模具的定位面截切而來，即在車身沖壓零件的型腔上定位，它被稱為“定位塊”，其特點是定位面積大，據統(tǒng)計投影面積在 50 100 以上。 四、 6 點定則在車身焊裝夾具上的應用 6 點定則指限制幾個方向運動的自由度，在設計車身焊裝夾具時，常有兩種誤解，一是認為 6 點定位則對薄板焊裝夾具不適用；二是看到薄板焊裝夾具上有超定位現(xiàn)象，產生這種誤解的原因是把限制 6 個方向運動的自由度理解為限制 6 個方向的自由度，焊接夾具設計的宗旨是限制 6 個方向運動的自由度，這種限制不僅依靠夾具的定位夾緊裝置，而且依靠制件之間的相互制約關系。三個坐標的基準是：前后方向（ Y 向） ——— 以汽車前輪中心為 0，往前為負值，往后為正值；上下方向（ Z 向） ——— 以縱梁上平面為 0，往上為正值，往下為負值；左右方向（ X 向） ——— 以汽車對稱中心為 0，左右為正負。對焊接夾具設計來說，有以下特點： 結構形狀復雜，構 圖困難 汽車車身都是由薄板沖壓件裝焊而成的空間殼體，為了造型美觀和殼體具有一定的剛性，組成本身的零件通常是經過拉延成型的空間曲面體，結構形狀較為復雜。生產節(jié)拍由夾具動作時間、裝配時間、焊接時間、搬運時間等組成。 BIW 支持整個企業(yè)各部門瀏覽與利用 PPR 數(shù)據庫中的各種信息。在通用、豐田等汽車企業(yè)中，都大量應用了 Delmia 軟件，通用卡車公司把 Delmia 公司作為唯一的數(shù)字制造解決方案供應商。無法科學地判斷某個設計方案的優(yōu)劣。在國內， 高校對焊接結構的數(shù)值模擬技術研究的較多，并且已有一些成功的應用案例。 汽車制造中焊接數(shù)值模擬技術的應用 在許多焊接結構件中，由于焊接工藝本身的特點，焊縫接頭（特別 是弧焊接頭）存在著各種焊接缺陷和應力集中，焊接應力分布復雜，引起承載能力下降和焊接變形，采用常規(guī)的手段無法分析焊接應力分布和預測焊接變形，很難控制焊接總成的質量。目前，東風公司銅散熱器的焊接采用了軟釬焊工藝，其焊縫的高溫強度較低，特別是在重型車上，焊縫的密封性較 差。 90 年代以后，由于新型銅硬釬焊散熱器比鋁散熱器的制造成本更低。另外，電極磨損量的監(jiān)控反饋的精度較差，影響焊接質量。東風車身廠六萬輛新品駕駛室總裝線采用了 6 臺點焊機器人， 1 臺自動焊機，點焊自動化率不足 60%。機器人 MIG/MAG 焊接工作量占 75％以上，為上海大眾、上海通用汽車公司提供后橋 、副車架、搖臂、懸架、減振器等轎車底盤零件。據 2020 年的統(tǒng)計，全國共有各類焊接機器人 1040臺，而汽車制造和汽車零部件生產企業(yè)中的焊接機器人占全部焊接機器人的76％，成為工業(yè)機器人的最主要用戶。 焊接機器人是本體獨立，動作自由度多，程序變更靈活、自動化程度高、柔性程度極高的焊接設備。 車身焊裝線上的焊接設備主要有手工焊設備、自動焊專機及焊接機器人三類。 4) 非金屬及對電磁性有要求的汽車零件焊接 Volvo 和大眾公司激光焊接塑料燃料箱；許多廠家利用激光精細焊接發(fā)動機上的傳感