【導讀】汽車的發(fā)動機、變速箱、車橋、車架、車身、車廂六大總成都離不。開焊接技術的應用。在汽車零部件的制造中，點焊、凸焊、縫焊、滾點（凸）焊、特別適合，因此，在汽車生產中應用最多。在投資費用中點焊約占75%，其它焊。氬弧焊、氣焊、釬焊、摩擦焊、電子束焊和激光焊。生產量大、自動化程度高、全社會提高科技意識，多方面增加科技投入，真正依靠科技進步。理配置力量，確定各自攀登高峰的目標。汽車自上個世紀末誕生以來，已經走過了風風雨雨的一百多年。度為零到加速到100公里/小時只需要三秒鐘多一點的超級跑車。車發(fā)展的速度是如此驚人！同時，汽車工業(yè)也造就了多位巨人，他們一手創(chuàng)建了。通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國經濟中舉足輕重的著名公司。

　　

【正文】 ，現(xiàn)在只有更大年生產量的生產線才予以考慮。 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。具有多用途功能、重復精度高，焊接質量高、抓取重量大、運動速度快、動作穩(wěn)定可靠等特點，焊接機器人是焊接設備柔性化的最佳選擇。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。 汽車制造的批量化、高效率和對產品質量一致性的要求，使機器人生產方式在汽車焊接中獲得了大量應用。據(jù) 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。早在 70 年代末，上海電焊機廠與上海電動工具研究所合作研制出 4 軸直角坐標焊接機械手，成功地應用于上海牌轎車底盤的焊接。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。 20 世紀 90 年代以后，焊接機器人的數(shù)量增加很快，如一汽的“捷達”車身焊裝車間， 13 條生產線的自動化率達 80％以上，在焊接中應用了 R30 型極坐標機器人和 G60 型關節(jié)式機器人共 61臺；上?！皡R眾”自 1993 年至今已使用的焊接機器人共 143 臺，其中弧焊機器人 120 余臺，以機器人焊接為主的生產線有 11 條，機器人焊接工作站 73 個。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。東風商用車車身廠駕六車間總裝線采用了 6 臺點焊機器人， 3 臺自動焊機。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。一汽車身廠十萬輛新品駕駛室主焊線采用了 21 臺點焊機器人，點焊自動化率達 95%。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%。與發(fā)達國家相比差距較大。 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。 在國內，點焊機器人上所配備的焊鉗均為氣動焊鉗，焊接時沖擊力較大，還有，由于工件的重復精度較差，電極處于凸緣邊緣時，焊鉗易滑出，嚴重時會損壞被焊工件。另外，電極磨損量的監(jiān)控反饋的精度較差，影響焊接質量。在國外，機器人用焊鉗已逐步采用伺服焊鉗，焊接時沖擊小，并能實現(xiàn)精確控制，提高焊接質量。 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。 20 世紀 60年代末到 70 年代初，因銅材料成本是鋁材料的 2～ 3 倍，為了降低成本和自重，開始采用鋁制散熱器的釬焊工藝技 術，采用半自動化和自動化生產加工作業(yè)，但鋁散熱器的工藝過程復雜，并污染環(huán)境。 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。銅硬釬焊散熱器具有鋁制散熱器不可替代的優(yōu)點。 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。但是，釬焊爐的溫升率較高，冷卻速度必須嚴格控制，即對釬焊爐的精確控制要求較嚴。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。據(jù)報道，一汽將在新型載貨汽車上試用銅硬釬焊散熱器。 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。 目前 Astro Air 公司生產的銅硬釬焊散熱器系統(tǒng)已經在公共汽車、載貨車和其它工程設備中得到應用；日本（ NAJICO）公司于 2020 年 10 月開始全面生產管帶式銅硬釬焊散熱器。 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。因此采用數(shù)值模擬技術進行焊接應力和焊接變形方面的研究很有必要。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(jù)。例如：客車車架的焊接變形的控制，目前，只能通過反復試驗獲得相對合理的焊接工藝，試驗存在著盲目性，并且試驗周期長、投入大，若采用數(shù)值模擬技術，可以經濟、快速地模擬出正確的工藝方案。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。 數(shù)值模擬軟件很多，例如： ANSYS 和 SYSWELD 等各類模擬軟件。 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。 車身焊裝工藝的虛擬設計技術 在車身焊裝工藝設計時，對產品的工藝分塊是工藝設計的關鍵，目前，車身焊接工藝的設計水平主要取決于設計師的經驗。無法科學地判斷某個設計方案的優(yōu)劣。為了提高工藝設計水平，必須采用計算機模擬技術來進行虛擬工廠設計。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 公司為汽車制造業(yè)提供了全面的解決方案，從白車身焊接、油漆、總裝的工藝規(guī)劃到加工仿真等，提供了一系列的軟件和整體解決方案。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。上海交通大學 CIMS 研究所應用 Delmia 軟件在上海大眾汽車有限公司發(fā)動機廠生產線技術改造項目中也獲得了很好的效益。 Delmia BIW 是對汽車白車身規(guī)劃與仿真應用的一套解決方案。用戶可以利用BIW 并行開發(fā)白車身焊接工藝，機器人加 工單元仿真。 BIW 支持整個企業(yè)各部門瀏覽與利用 PPR 數(shù)據(jù)庫中的各種信息。 第四章． 車身焊裝夾具 的 設計 保證車身焊裝夾具設計的基礎條件 汽車車身焊接夾具的設計是一門經驗性很強的綜合性技術，在設計時首先要確定生產綱領，熟悉產品結構，了解變形特點，把握制件及裝配精度，通曉工藝要求。只有做到這些，才能對焊接夾具進行全方位的設計。 一、生產綱領 生產綱領決定焊接夾具的自動化水平及焊接工位的配置，是通過生產節(jié)拍體現(xiàn)的。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。夾具動作時間主要取決于夾具的自動化 程度；裝配時間主要取決于沖壓件精度、工序件精度、操作者的熟練程序；焊接時間主要取決于焊接工藝水平、焊接設備的自動化程度、焊鉗選型的合理化程度等；搬運時間主要取決于搬運的自動化程度、物流的合理化程度等。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。 二、汽車車身的結構特點 汽車車身一般由外覆蓋件、內覆蓋件和骨架件組成， 覆蓋件的鋼板厚度一般為 ，骨架件的鋼板厚度多為 ，也就是說它們大都為薄板件。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。 剛性差、易變形 經過成型的薄板沖壓件有一定的剛性，但和機械加工件相比，剛性要差得多，而且單個的大型沖壓件容易變形，只有焊接成車身殼體后，才具有較強的剛性。 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。為了表示覆蓋件在汽車上的位置和便于標注尺寸，汽車車身一般每隔 200mm 或 400mm 劃一坐標 網(wǎng)線。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。 三、裝配精度 裝配精度包括兩方面內容：外觀精度與骨架精度，外觀精度指車門裝配后的間隙面差，骨架精度指三維坐標值。貨車車向的裝配精度一般控制在 2mm 內，轎車控制在 1mm 內。焊接夾具的設計既要保證工序件之間的焊裝要求，又要保證總體的焊接精度，通過調整工序件之間的匹配狀態(tài)來滿足整體的裝配要求。 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。只有正確認識了薄板沖壓件焊裝生產的特點，同時又正確理解了 6 點定則，才能正確應用這個原則。 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。超定位使接觸點不穩(wěn)定，產生裝配位置上的干涉，但在調整夾具時只要認真修磨支承面，其超定位引起的不良后果是可以控制在允許范圍內的。 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(jù)統(tǒng)計投影面積在 50 100 以上。定位塊是加工件，其余支撐部分為鑄鐵件，定位塊在裝配調整后再配作定位銷。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。前者造成定位塊加工復雜，產生車身零件壓緊力不夠，后者干涉焊鉗的點焊操作及裝件困難。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。另外，每個定位塊的裝配全部是用四個螺釘在沉孔中固定在焊接支承底板上，因焊渣飛濺的填充，造成返修更換的困難。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。 隨著工裝制造水平與檢測手段的提高，車身焊接夾具的定位轉化為定位板定位，板的厚度在 1 1 25 幾檔中選用。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。 定位板與角支座、角支座與底板各定位銷孔均采用鏜孔，孔間距偏差為 , L177。 。這種在加工上采用此方式，在調試中若車身產品尺寸略有變化（如沖壓件常有的尺寸誤差），機加中保證的尺寸精度就浪費掉了。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。用直角塊可調定位方式與上相同，只是定位板、壓頭用直角塊加墊片過渡。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）。但設計人員要解決鏜出的定位銷孔與墊片的關系，不能讓定位板無公差加工。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。如平頭車身左 /右側圍夾具，僅直角塊就有 900 個左右?？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。夾具從整體外形看 0 有章法、但不美觀。 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。 降到 ,L177。 ，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。但 在設計、裝配中，要考慮定位部件的使用狀況，否則精度就會隨磕碰等不良因素走失掉。 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。 保證前后懸置孔的位置準確度 車身底板上的懸置孔一般沖壓在底板加強梁上，裝焊時要保證懸置孔的相對位置，以便使車身順利地下落到車架上。 保證前后風窗口的裝配尺寸