国内汽车焊接车间生产现状浅谈

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( Zhongde College, Tongji University, Shanghai 201800, China) Abstr act: From aspects of materials- selecting, welding technology, production line arrangement, advanced mode of production, etc. The current production of domestic welding workshop, and estimate the current produce situation of domestic welding workshop are introduced and a further prospect to the welding technique is given. Key Wor ds: welding technology; welding production line; laser tailored blank; mixed production
这种焊接方法是利用连续送进的焊丝与工件之 间燃烧的电弧作热源, 由焊炬喷嘴喷出的气体保护 电弧来进行焊接的。熔化极气体保护电弧焊通常用 的保护气体有: 氩气、氦气、CO2 气或这些气体的混 合气。
( 1) MIG 焊— ——以氩气或氦气为保护气时称为 熔化极惰性气体保护电弧焊, 在国际上简称为 MIG 焊;
间生产水平做出评价, 并对国内焊接技术进一步发展作了展望。
关键词: 焊接工艺; 焊接生产线; 拼焊板; 共线生产
中图分类号: U468.2+2
文献标识码: A
文章编号: 1673- 3142( 2007) 05- 0007- 03
Cur r ent Pr oduction of Domestic Automobile Welding Wor kshop LIU Ya- qi
增加。因平台相同, 车身尺寸相近, 故在部分工位可 采用相同的夹具, 如在底板总成工位、总拼工段、四 门两盖工段、调整工段都可以实现共线生产, 共线程 度可以达到 70%以上。国内各汽车生产厂家, 通过 共线生产方式, 充分利用已有生产线生产能力, 减少 固定投资, 使车型多样化。
混流柔性焊装线技术— ——汽车焊装线中刚性最 强的设备是夹具, 是制约混流的关键。夹具设计制造 的标准化和模块化, 带动了混流柔性技术的发展。对 于 地 板 、前 围 、后 围 、侧 围 和 小 件 焊 接 总 成 的 生 产 线 混流, 关键在于多品种车型的焊接总成共用程度, 不 同之处是能否通过移动一些夹具部件来实现夹具的 共用。主焊线与侧围线、前围线等相比, 适应多种车 型能力较强, 因而在其设计和制造时应充分考虑多 品种生产的可能性。主焊线能否混线主要取决于总 拼合装夹具, 图 4 的主焊线可以通过同一平台的 4 种车型。总拼工位两侧有 4 个可旋转的侧围夹具装 载架, 每个装载架能安放两种侧围夹具, 一侧两个装 载架, 可放置 4 种侧围夹具, 故该工位能够适应 4 种 不同侧围形状的车型。
0 引言
自上世纪末, 外资企业大量涌入国内汽车行业, 带来先进技术的同时, 不但刺激了国内汽车行业生 产工艺水平的大大提升, 而且也带来了先进的生产 管理模式。
轿车车身是轿车的重要组成部分, 是整个轿车 零部件的载体, 其制造成本约占整车的 40% ~60%。 车身焊接被国内汽车制造企业视为车辆制造的四大 工艺之一。焊接车间设备投资巨大, 生产线布置复 杂, 生产工艺要求严格。近年来, 在不断引入先进的 焊接工艺的同时, 生产柔性化程度也大大增加。
图 1 轿车白车身的组成示意图
底板工段
右后纵梁 后底板 右后轮罩
水箱 右前轮罩 底板总成
左后纵梁
左后轮罩
左前轮罩
右前纵梁 前底板
左前纵梁
左右 总 侧侧 拼 围围 总总 工 成成 段


调整线
后厢盖总成 右前门总成 右后门总成 前厢盖总成 左前门总成 左后门总成
总 成
调整工段
四门两盖工段
图 2 典型焊装工段划分
在规划各工位时, 要综合分析工艺整体规划( 土 建、公用、机械化、工艺分析) 、工厂整体及局部的物 流 分 析 、运 动 轨 迹 分 析 、生 产 单 元 布 局 设 计 仿 真 、焊 接 过 程 仿 真 、装 配 工 艺 过 程 仿 真 、机 器 人 生 产 线 仿 真、干涉模拟和人机工程等。工厂整体及局部的物流 分析能够促使车间物流更加趋于合理, 节约资源。
收稿日期: 2007- 03- 26 作者简介: 刘亚奇( 1981- ) , 男, 山东烟台人, 硕士研究生, 主要研究方 向: 混合动力汽车轮毂电机特性与整车匹配。
高强度钢板, 譬如前后防撞横梁、左右纵向边框等。 另外, 在一些主要承力部位还采用了较厚的加强板。
2 主要生产工艺
国内焊接车间主要生产工艺有: 电阻点焊, CO2 气体保护焊, 螺柱焊, 钎焊, MIG 焊, 激光焊, 涂胶, 冲 铆, 装配, 修磨等。表 1 列出国内两个汽车厂焊接车 间主要工装设备配置情况 ( 产能规划 10 万辆 /年) , 设备配置反应了各工艺在焊接车间的应用情况: 2.1 电阻焊
2007 年第 5 期 ( 总第 190 期)
农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING
No.5 2007 (2T0o0ta7ll年y 1590月)
国内汽车焊接车间生产现状浅谈
刘亚奇
( 同济大学 中德学院, 上海 201800)
摘要: 从选料、生产工艺、生产线布置、先进生产 方 式 等 多 方 面 介 绍 国 内 汽 车 焊 接 车 间 生 产 现 状 , 对 当 前 国 内 焊 接 车
刘亚奇: 国内汽车焊接车间生产现状浅谈
2007 年 5 月
节拍、自动化程度及生产方式, 总成线和分总成线又 分 成 若 干 工 位 , 各 个 工 位 一 般 由 焊 装 夹 具 、焊 接 设 备、输送系统、控制系统及辅助设备等组成, 形成复 杂的物料流动焊接装配系统。主要装配工段通常可 划 分 为 : 底 板 工 段 ( 前 后 底 板 ) 、总 拼 工 段 ( 底 板 /侧 围 /顶盖) 、四门两盖工段、调整工段, 如图 2。
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外板等处的焊接。 2.4 涂胶
涂 胶 工 艺 多 用 于 车 顶 天 窗 、地 板 、侧 围 、四 门 两 盖和总拼调整工位。包括点焊胶、减振胶、折边胶、密 封胶、强度胶及支持胶。大大提高车身强度, 同时增 加了车身的柔性, 有助于增加密封性及降低噪音。
3 焊装线
轿 车 车 身 通 常 由 300~500 个 具 有 复 杂 空 间 曲 面的薄板冲压零件焊装而成( 图 1) , 装夹定位点多 达 1700~2500 个, 焊点多达 3500~5000 个。汽车焊 装线是将各车身冲压零件装配焊接成白车身的焊接 生产线, 通常包括车门、前围、左 / 右侧围、后围、地 板和顶盖等焊接分总成及白车身总成线。根据生产
( 2) MAG 焊— ——以惰性气体与氧化性气体( O2, CO2) 混合气为保护气体时, 或以 CO2 气体或 CO2+O2 混合气为保护气时, 统称为熔化极活性气体保护电 弧焊, 在国际上简称为 MAG 焊。
熔化极气体保护电弧焊的主要优点是可以方便 地进行各种位置的焊接, 同时也具有焊接速度较快、 熔敷率高等优点。利用这种焊接方法还可以进行电 弧点焊。 2.3 激光焊
现代汽车开发中平台战略的提出, 不仅降低汽 车开发成本缩短开发周期, 在生产中也可提高相同 平台车型混线生产的程度, 使共线生产的部分大大
图 4 典型的混流总拼工位
4.3 机器人自动化工作站 在国内车身焊接生产中, 通过引进机器人工作
站, 使自动化程度不断提高。在各总成工位, 以及在
图 5 国内某厂焊接车间底板总成工位机器人工作站
激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成 的激光束为热源进行的焊接是汽车工业上应用的新 技术。激光焊接又分为激光熔焊及激光钎焊。
( 1) 激光熔焊— ——采用偏光镜反射激光产生的 光束, 使其集中在聚焦装置中, 产生具有巨大能量的 光束, 当焦点接近工件, 工件表面会产生极高温度, 在几毫秒内熔化, 达到熔化结合的物理变化。激光 熔焊的特点是被焊接工件变形极小, 几乎没有连接 间隙, 焊 接 深 度 /宽 度 比 高 , 例 如 焊 缝 宽 1mm, 深 可 达 5mm, 因此焊接极为牢固, 表面焊缝宽度很小, 连 接间隙实际为零, 焊接质量比传统方法高。采用激 光熔焊技术, 既提高了工件表面的美观, 又降低了板 材使用量, 由于零件焊接部位几乎没有变形, 不需要 焊后热处理, 还提高了车身的刚度。
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2007 年第 5 期
农业装备与车辆工程
120.2%和 73.9%。利用 VMAS 方法对两辆车 NOx 排 放的测量结果波动也较大, 车辆 d7 次测量后, 其波 动 的 最 高 、 最 低 值 与 均 值 之 间 的 偏 差 为 50.4%和 34.6%, 车辆 b10 次测量后, 其 NOx 的最高、最低值 与均值之间的偏差分别为 121.0%和 71.8%。从统计 数据可以看出, 利用 VMAS 方法对在用车排放检测 时, 其测量结果随机性较大, 其排放限值的确定比较 困难, 也不利于排放超标在用车的真正检出。因此, 对此方法还有待进一步的研究和改进。
1 主料选用
国内轿车生产所采用焊接钢板有双面镀锌钢 板, 普通冷轧钢板以及其他特种钢板等。钢板厚度从 0.5mm 至 1.2mm 不等。在现代汽车设计当中, 车身钢 板正在向薄的方向发展。上世纪 80 年代, 普通汽车 的钢板大都在 1mm 以上, 90 年代缩减为 0.8- 1mm, 而如今大多在 0.6- 0.8mm。通过改进车身的结构设 计, 采用薄钢板后, 车身刚度以及在碰撞时的保护能 力并没有下降。另外, 在车身的不同地方, 根据作用 的不同使用厚度和强度不同的钢板。例如前后翼子 板、车顶盖、车头盖等一些不需要受力很大的部位使 用薄钢板, 而一些承受力较大的部位则使用较厚的
( 2) 激光钎焊— ——是激光束照射在钎料上, 通 过钎料的液相对母材的固相表面润湿和铺展实现连 接的方法, 钎焊过程中焊丝熔化而工件不熔化。因 此在钎料上和工件上须保持适当的激光能量分配, 它将直接影响钎焊过程中母材金属和钎料熔融金属 的温度。
因激光焊接设备昂贵, 因此在国内主要是一些 合资厂家采用该技术, 多用于顶盖、侧围以及后箱盖
图 3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生产线三维布置图
4 其他先进生产技术
4.1 激光拼焊板的应用 从 20 世纪 80 年代中期开始, 拼焊板作为新技
术在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。现今已成 功地应用于汽车车身的制造。激光拼焊板是将几块 不同材质、不同厚度、不同涂层的钢板用激光焊接成 一体的钢板, 以满足零部件对材料性能及厚度的不 同要求。以车门内板为例, 为了保证功能的需要, 车 门内板的主体必须有一定的柔性, 而门板的前、后部 需要有一定的强度。如果采用传统的冲压成形方法 就需要另外设计加强板。而采用拼焊技术, 先将 3 块不同厚度的钢板拼焊成一块整板, 即可冲压成形。 该项技术在国内部分厂家已有采用。 4.2 共线生产方式
表 1 国内汽车厂焊接车间设备配置情况
车厂
上海某车厂 焊接车间
天津某车厂 焊接车间
设备总数 焊件夹具 点焊机器人 弧焊机 焊接设备 涂胶设备 折边设备 激光焊 自动化率 焊点总数 零件总数
1088 不详 75 不详 584 39
8 2 26% 5756 不详
1452 192 63 18 756 22 14 无 26% 4673 426
电阻焊是国内车身焊接所采用的主要的焊接方 式。在车身焊接生产中大量采用了电阻点焊, 焊点数 多达数千个。电阻焊一般是使工件处在一定电极压
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2007 年第 5 期
农业装备与车辆工程
力作用下并利用电流通过工件时所产生的电阻热将 两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方 法。通常使用较大的电流。 2.2 熔化极气体保护电弧焊
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