如何有效实施轿车车身拼装工艺

作者：中国品质认证中心 庄明惠    来源：雅式工业专网

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 目前，国内外汽车企业对轿车车身总成拼装焊接生产线的规划思路已发生了重大变革。轿车生产企业在注重车身设计改进、车身焊接工艺改进、厂房扩建和设备更新的同时，还积极采用激光焊接、多头自动焊机、焊接机器人、在线测量和混合式拼装自动线等新技术、新工艺，以及改进输送线等各种途径，旨在规划出既能实施柔性化生产，又能确保产品质量好、制造工艺简单、生产周期短和投资成本低的轿车车身拼装焊接生产线。 轿车车身拼装焊接车间的规划 1. 设施设备的选定 轿车车身总成拼装焊接车间既要考虑精益化、模块化设计理念，又要考虑不同类别、不同规格产品的柔性化生产，还要注意不同类别、不同规格产品形成过程中质量控制手段的配置。 （1）应满足产品加工的系统要求。由于轿车车身各部件的功能不同，那么这些部件就会有不同的产品结构，企业应根据不同的产品结构选用不同的焊机设备和确定不同的检测设备。为保证这些焊机的焊接电弧电压稳定性，生产线应配备可靠的稳压电源，将车间网路的电弧电压变化限制在0.5V以内；车身拼装焊接过程中会产生大量废气，为保证检测设备的稳定性和使用寿命，必须在车间安装排风装置、在三坐标测试室装安装温控装置。车身拼装采用的循环水冷却和气体保护等焊接方法，对循环水质、气源气体混合比例和气体流量也提出了控制要求。 （2）应保证焊接设备和检测设备的能力要求。首先，选购的检测设备和焊机均需具有良好而稳定的机械性能和电气性能；其次，各类焊机达要到其加工产品焊接的特殊工艺要求，焊炬应确保按产品焊接工艺轨迹稳定地作四维空间的无级调节；最后，检测设备和焊接设备要能满足大批量、高效率生产目标，检测设备和焊机还应适应产品多品种检测能力和焊接能力，及多种生产节拍连线生产的调整要求。 （3）应注意检测设备和焊接设备的主要技术参数要求。检测设备主要技术参数应从输入电源、工作电压调节范围、检测精度、检测稳定性和检测速度等方面进行考虑；而焊接设备主要技术参数应从输入电源、额定焊接电流、工作电压调节范围、额定负载持续率、送丝速度、焊接速度、空行程速度等方面的稳定性进行考虑。 2﹒工艺方法的确定 轿车车身总成工艺评定要针对以下几点来考虑： （1）焊接工艺评定目的。其评定目的是针对不同的产品结构、产品原材料和产品焊接辅料，按不同产品的焊接要求，对各种焊接设备参数和焊接工艺参数进行确定。 （2）焊接工艺评定内容。其主要内容是通过确定的焊接环境要求、产品原材料、焊接辅料（焊丝、焊条、焊剂、保护气体）和板材焊前剖口形状和角度以及质量检验方法，来选定最佳的焊接方法、焊接顺序和焊接易损件（电极和导电嘴）更换频次，来选择最合理的焊接设备参数（输入电源、额定焊接电流、工作电压、额定负载持续率）和焊接工艺参数（焊接电流、电弧电压、送丝速度、焊接速度、空行程速度、气体混合比和气源的压力）的范围。 （3）焊接工艺评定程序。企业应根据轿车车身不同产品部件的性能要求、产品结构特点、焊接钢种、焊接辅料（焊丝、焊条、焊剂、保护气体）等情况提出“产品焊接工艺评定任务书”；该任务书应规定焊接环境、焊接工艺方法、焊接辅料（焊丝、焊条、焊剂、保护气体）、检测项目等要求，还应明确焊接设备参数和焊接工艺参数的具体范围；然后，在焊接工程师的监督下，由相关人员按规定任务书执行，并由焊接工程师根据产品实物质量和有效性，来确定焊接工艺和焊接设备。 3、检测项目的确定 （1）检测项目的立项。轿车车身总成各部件拼装焊接的检测项目立项有两个依据和一个原则：两个依据分别是车身总成各部件必须以变形最少来满足产品标准要求，及车身各部件形成后必须满足特定用户的技术要求；一个原则是车身各部件拼装焊接加工必须高效率完成。 （2）检测项目的判定准则。由于车身拼装焊接各部件质量要求不同，各部件焊接检测项目的判定依据，必须根据各部件产品的特殊要求、安全性要求、可靠性要求来制定。因此，按焊接检测项目判定准则编制的检验规范，必须明确质量特性、检验方法、检验手段和检验频次。 （3）检验手段的配备。为实现各种状况下生产的轿车车身总成和各部件质量稳定，必须针对不同的产品特点、工艺特点、各部件焊接生产实际过程的生产节拍，来确定合适的检测手段，确保产品质量要求。 轿车车身总成拼装焊接工艺设计 1.四门两盖总成焊接工序 国外汽车企业为实现四门两盖总成外表美观、产品安全，首先从产品设计改进出发。如通用公司某轿车的四门两盖总成原有900多个零件，通过采用大型钣金件和组合件代替小型零件的设计改进，减少了45%左右的零件使用量；其次是通过工艺革新来确保产品安全性。该公司采用多功能点阻焊机进行门盖内外板、加强板和车盖防撞板焊接，同时应用先进的涂胶及折边工艺，减轻了产品结构重量，提高了产品外表面平整度、强度、钢度和装配精度。 2.左、右侧围总成焊接工序 由于轿车左、右侧围总成设计结构复杂，国外汽车企业原本用移动式点焊枪进行手工焊接。为提高生产效率，通用公司首先对移动式点焊枪进行改进，以减少焊接总次数，达到自动焊接；同时对左、右侧围总成焊接线进行改造，安装转盘式输送机和可交替动作的左、右侧围焊接夹具，实现一面自动装夹，一面自动焊接，一面使零部件按规定生产节拍用机械传送带搬运，并在所有用于拼装的自动焊机上安装电子眼，以防意外操作。 其次对左、右侧围总成部分零件采用新材料，如内饰板和搁手采用塑料浇注成一体，从而实现装配简便、牢固和清洁；对左、右侧围总成的部分零件采用新工艺，如以激光焊接代替重迭焊，使焊缝平整光滑，从而减少左、右侧围总成重量；为使左、右侧围总成焊接工艺性提高，通用公司还采用粘结工艺来结合内部缓冲块、加强块和十字架强筋，同时采用高频加热器加热新工艺。这些新工艺的使用，不仅减少了处理时间，产品质量也获得大幅度提高。 3.车身底板发动机舱总成焊接工序 车身底板发动机舱总成是轿车车身总成的关键部件，通用公司车身底板发动机舱总成焊接运送系统采用传送线式，工作间用吊钩沿架空道输送、提升及下降，各分装组之间的定位误差允许值约为1毫米。车身底板发动机舱总成拼装在移动式拼装台完成，这个焊接平台由五个工位的拼装台组成，每个拼装台都有轨道连接，要焊接的零部件均通过动力驱动输送带送到工位，并在移动输送带上自动分度，从而使底板发动机舱总成在拼装台规定的工位中正确定位和夹紧。 第一和第三工位工作内容是安装；第二和第四工位工作内容是焊接，是通过多台自动焊接机器人分别完成底板和发动机舱的激光焊接；第五工位工作内容是车身底板发动机舱总成的拼装焊接，就是将完成焊接的底板和发动机舱合拢后焊接，这也是通过多台自动焊接机器人采用激光焊接完成，完成焊接的车身底板发动机舱总成是通过动力驱动输送带送到车身总成拼装焊接生产线。 4.车身总成拼装焊接工序 通用公司轿车车身总成焊接运送系统也是采用传送线式，工作间用吊钩沿架空道输送、提升及下降，各分装组之间的定位误差允许值也约为1毫米。车身总成拼装采用自动线，该自动线具有自动定位、自动夹紧、自动装卸能力。 车身总成拼装台的输送带采用大马力机械输送装置，能在8秒钟内完成正确分度。车身总成拼装台首先将底板发动机舱总成通过随行夹具自动放在车身总成拼装台上，并在规定的工位中进行正确定位和夹紧，然后将左、右侧围总成也通过随行夹具自动移入车身总成拼装台，按规定工位进行定位和夹紧，整体式车顶则由随行夹具通过架空输送线送到车身总成拼装工位，然后按规定工位进行定位和夹紧。当这些总成定位和夹紧完毕后，开始对车身总成车身的关键部位按要求进行焊缝焊接。 为保证车身总成有足够的刚度，车身结构尺寸有足够的精度，车身1600个焊缝中的90%以上由70余台自动焊接机器人进行激光焊接。完成车身结构尺寸规定定位焊缝的焊接后，随行夹具将自动移去，车身总成离开移动式车身总成拼装线进入专用输送系统。在专用输送系统两边有多台自动焊机来完成车身总成其余焊缝的激光焊接，每台自动焊机都按规定的程序正确地重复一系列规定动作指令，全部完成后，车身总成自动进行车门等部件装配，然后进入油漆车间。 轿车车身总成拼装焊接的质量控制 1.焊接强度检查 轿车四门两盖总成、车身底板发动机舱总成和左、右侧围总成焊点的焊接强度，一般采用焊接非破坏性检查、焊接破坏性检查和超声波检查等方法，并由破坏性试验室来控制这些评定和分析这些评定数据。 焊接非破坏性检查是按照凿检图要求的频次、方法、判定准则对焊点质量的评定，一般由操作工人完成。操作工人按照规定频次先清理总成焊接件焊点数目和外观质量是否符合规定, 然后将专用凿子插入焊点3～10mm处，到焊点内端平后，上下板动凿子检查焊点是否松动，随后拔出凿子，用0.5～1镑锤子还原零件，如果焊点松动，则填写焊点缺陷记录，说明缺陷部位及种类。 焊接破坏性检查是按照焊接破坏性作业指导书的规定项目、频次和要求，对总成焊点质量进行判定，一般由经过专门培训的检验员完成。检查方法是利用液压张力钳或气动凿子将所有焊点撕开，对母材上留下的撕洞和焊核进行检查。对撕洞检查是否烧穿、是否存在不可接受的焊接裂纹等缺陷；对焊核则是用游标卡尺检查其尺寸，如符合标准要求，则焊点合格，否则为不合格，并对填写焊点缺陷记录，说明缺陷部位及种类。 超声波检查近期已被国外汽车企业广泛采用，一般由经过专门培训检验员完成。其方法是技术人员预先根据各种不同总成的板材配置，设计各种不同检测计划，检验人员只需按照检测计划要求将超声波检测仪放置到被检测总成，便能检查出焊点质量。需要指出的是，超声波检测仪开始操作前，要事先核对检测程序是否正确，并检查检测仪外接设备是否正常。 2.焊接尺寸检查 轿车四门两盖总成、车身底板发动机舱总成、左、右侧围总成和车身总成焊接尺寸，一般应用总成检测标准样架、柔性检具、激光测量仪和悬臂三座标测量仪检测，并由三坐标测试室控制检测和分析检测数据。 四门两盖总成的焊接尺寸一般用标准样架进行抽样检验，以确定焊接尺寸是否符合规定。由于车身底板发动机舱总成和左、右侧围总成外形复杂，制造和使用标准样架难度较大，国外汽车企业一般采用柔性检具对这些总成的焊接尺寸进行检测。 对轿车车身总成焊接尺寸的检测，国内轿车生产企业一般采用悬臂三座标测量仪，而国外轿车企业目前已广泛采用激光测量仪对车身总成焊接尺寸进行检测。激光测量仪一般放在车身总成焊接线末端，焊接完工的车身总成通过激光测量仪，便完成了车身总成焊接尺寸的检测。 需要指出的是，每批轿车的各类总成检测采集到的数据应在相同生产工艺状况下完成，并保持每批轿车各类总成的生产批号。经检验合格的各类总成应按批号建立发放记录，以备追溯性检查使用。凡在检验中发现各类总成的缺陷产品，必须按生产批号做好检验记录和汇总分析，同时由相关部门制订纠正措施和进行质量改进。 总之，车身总成拼装工艺是一个不断更新、发展的技术领域，随着国内外汽车企业对轿车拼装工艺研究的不断深入，及针对产品质量改进措施的逐步完善，轿车拼装技术水平还将进一步提高。 (end)

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