_ 汽车车身焊装生产线和焊装夹具简介

汽车车身焊装生产线和焊装夹具简介
赵静１张俊华２李春植２邓早春３
（１．烟台大学机电汽车工程学院０４级研究生，烟台２６４００５；２．烟台大学机电汽车工程学院，烟台２６４００５；
３．烟台富士沃森技术有限公司，烟台２６４００５）
摘要：对汽车车身焊装生产线和车身焊装中的夹具进行综述，其中包括焊装生产线的发展、组成等和焊装夹具的作用、特点、分类和设计要求等。

关键词：车身焊接焊装生产线焊装夹具
ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬｉｎｅｏｆＷｅｌｄｉｎｇｆｏｒＡｕｔｏＢｏｄｙａｎｄＷｅｌｄｉｎｇＪｉｇ
ＺＨＡＯＪｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧＪｕｎｈｕａ２，ＬＩＣｈｕｎｚｈｉ２，ＤＥＮＧＺａｏｃｈｕｎ３
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｔａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ２６４００５；
２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｔａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ２６４００５；
３．ＦＵＪＩＷＩＬＳＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＣＯ．ＬＴＤ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｓｉｍｐｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇｆｏｒａｕｔｏｂｏｄｙａｎｄｗｅｌｄｉｎｇｊｉｇ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｍａｋｉｎｇｕｐｏｆｔｈｅｆｏｒｍｅｒａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｃｌａｓｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｏｆｔｈｅｌａｔｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｏｄｙ，Ｗｅｌｄｉｎｇ，Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇ，Ｗｅｌｄｉｎｇｊｉｇ
引言
汽车是重要的运输工具，是科学技术发展水平的标志。

汽车工业在世界制造业的进步中起着特别重要的作用。

由于它的超大生产规模、资金和技术的高度密集以及强大的经济和辐射带动作用，使它在机械制造业中扮演着举足轻重的角色。

世界各个工业发达国家几乎无一例外地把汽车工业作为国民经济的支柱产业，汽车的研制、生产、销售、营运，与国民经济许多部门息息相关，对社会经济建设和科学技术发展起重要推动作用。

因此，在汽车制造过程中的重要工艺汽车焊装和焊装夹具的设计也变得尤为重要。

１车身焊装生产线
焊装生产线（ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇ）是指必须经过焊接工艺才能完成完整产品的综合生产线，它包括专用焊接设备、辅助工艺设备以及各种传输设备等。

１．１车身焊装生产线的发展过程
汽车车身焊装生产线的发展过程大体可分为三个阶段：１）固定式单工位焊装台的小型焊接方式；２）刚性焊接生产阶段；３）柔性焊装生产阶段。

在车身制造中，选择哪种形式的车身焊装生产线和需要多少焊装设备，取决于生产批量的大小、车身质量的要求以及工厂的场地和投资情况。

１．２车身焊装生产线的组成
车身焊装生产线是汽车白车身ＢＩＷ（ＢＯＤＹＩＮＷＨＩＴＥ）全部成型工位的总称，它由车身总成线和许多分总成线组成，每一条总成线或分总成线又由许多焊装工位组成。

每个工位由许多定位夹紧夹具、自动焊接装置以及检测装置等设备以及供电供气供水装置组成。

线间、工位间通过搬送机、机器人等搬送设备实现上下料和零部件的传送，以保证生产线内各工位工作的连贯性。

车身焊装生产线包括：１．车身完成线（ＳＬＡＴＬＩＮＥ）；２．主焊线（ＭＡＩＮＬＩＮＥ）；３．地板总成线（ＵＮ－ＤＥＲＢＯＤＹＬＩＮＥ）；４．侧围总成线（ＳＩＤＥＦＲＡＭＥＬＩＮＥ）；５．移动线（ＭＯＶＩＮＧＬＩＮＥ）；６．子线（ＳＵＢＬＩＮＥ）。

１．３柔性焊装线上的组成单元
柔性焊装生产线是为了适应用户不同产量、不
工艺与装备
５１
现代制造技术与装备２００７第１期总第１７６期
同生产率、不同自动化程度、不同工厂环境的要求而设计的。

柔性生产系统是车身焊装线的全球发展趋势。

柔性组成单元主要包括：柔性焊装夹具，自动焊接装置，点焊设备，车身总成工位，自动输送装置，传送机构，升降机，折边机，机器人系统，其他机构等。

１．４车身焊装线的型式
根据焊装夹具的工位布置以及与传送机构是否分离，可将焊装生产线分为以下几种型式：１）独立工位；２）流水线方式；３）贯通式焊装线；４）台车式焊转生产线。

１．５车身焊装生产线中的先进技术
随着汽车工业的发展，汽车生产的效率越来越高，汽车的改型、变型也越来越快，因而无论是对车身设计还是焊装生产线都提出了更多更高的要求。

为了适应世界汽车由大批量生产向品种、小批量生产转化的发展趋势，在车身焊装生产线上运用了许多先进技术：柔性制造系统ＦＭＳ、并行工程ＣＥ、虚拟设计ＶＤ、成组技术ＧＴ、激光焊接ＬＢＷ等等。

２焊装夹具在焊接中的作用
汽车车身是汽车四大部件（车身、发动机系统、底盘、电器系统）之一，它决定了起车的基本形状、大小和用途。

汽车车身是由薄板冲压零件焊成组合件，然后由零件、组合件焊接成几大分总成，有分总成总装焊合成车身总成，装配车门、发动机罩等形成白车身。

车身制造基本工艺包括：１）车身冲压工艺；２）车身焊装工艺；３）车身涂装工艺；４）总装配工艺，其中焊接是车身成形的关键。

由于车身零件大都是薄壁板件，其刚性很差，所以在焊装过程中必须使用多点定位夹紧的专用焊装夹具，以保证各零件在焊接处的贴合和相互位置，特别是门窗等孔之间的位置。

因此，焊装夹具设计是决定车身质量的主要因素，其设计应以车身主模型为依据。

因此，焊接夹具在车身焊接过程中起着重要的作用：在车身焊接过程中定位夹紧，保证车身零件之间正确的装配关系，同时保证车身焊接质量及焊接过程的顺利，保证整个车身的装配精度。

３焊装夹具
焊装夹具是生产产品时的一种辅助手段，它是将工件迅速准确地定位并固定于所定位置，包括引导焊枪或工件的导向装置在内的用于装配和焊接的工艺装备的总称。

焊接夹具是进行金属结构焊接不可缺少的辅助器具，是焊接工艺的重要组成部分，它在焊接过程中主要起维持、保证焊接产品形状及尺寸符合产品图纸要求，方便焊工操作，提高工效的作用。

在初级焊接产品中，所需的焊接夹具是比较简单和容易设计制作的，因此它的重要性并不是从一开始就为人们关注和重视的，在焊接设备、焊接材料诞生后相当长的时间里没有什么发展。

直到近代诞生了汽车，随着汽车工业的发展，它的重要性才日益显现出来并发展成一门技术，有自己独到的一套设计理论和方法。

３．１车身焊装夹具的结构特点
车身焊装夹具体积庞大，结构复杂，为了便于制造、装配、检测和维修，必须对夹具结构进行分解，否则无法进行测量。

车身总装夹具有３个装配基准：底板、左侧围和右侧围，在他们的平面上都加工有基准槽和坐标线，定位夹紧组合单元按各自的基准槽进行装配、检测，最后将３大部分组合起来，成为一套完整的夹具。

３．２车身焊装夹具的定位特点
车身焊装夹具大都以冲压件的曲面外型、在曲面上经过整形的平台、拉延和压弯成型的台阶、经过修边的窗口和外部边缘、装配用孔和工艺孔定位，这就在很大程度上决定了它的定位元件形状比较特殊，很少能用标准元件。

焊接夹具上要分别对各被焊接工件进行定位，并使其不互相干涉，在设置定位元件时要充分利用工件装配的相互依赖关系作为自然的定位支承。

有的工件焊接成封闭体，无法设置定位支承，可要求产品设计时预冲平台、翻边作为定位控制点，总之，对于要求不严格的装配，尽量不使用焊接夹具。

车身焊装夹具上，板状定位较多，定位板一般用Ｑ２３５钢板，厚度为１２－１９ｍｍ。

定位块间距既要保证定位精度，又要保证焊钳伸入的方便性。

定位件按坐标标注尺寸，不注公差。

３．３车身焊装夹具的夹紧特点
车身冲压件装配后，多使用电阻焊接，工件不受扭转力矩，当工件的重力与点焊时加压方向一致，焊接压力足以克服工件的弹性变形，并仍能保持准确的装配位置与定位基准贴合，此时可以省去夹紧机构。

焊接通常在两个工件间进行，夹紧点一般都比较多，电阻焊是一种高效焊接工艺，为减少装卸工
５２
件的辅助时间，夹紧应采用高效快速装置和多点连动机构。

对于薄板冲压件，夹紧力作用点应作用在支承点上，只有对于刚性很好的工件才允许作用在几个支承点所组成的平面内，以免夹紧力使工件弯曲或脱离定位基准。

夹紧力主要用于保持工件装配的相对位置，克服工件的弹性变形，使其与定位支承或导电电极贴合，对于１２ｍｍ厚度以下的钢板，贴合间隙不大于０．８ｍｍ，每个夹紧点的夹紧力一般在３００－７５０Ｎ范围内；对于１５－２５ｍｍ之间的冲压件，贴合间隙不大于０．１５ｍｍ，每个夹紧点的夹紧力在５００－３０００Ｎ范围内。

３．４焊装夹具的精度控制
焊装夹具精度标准由设计工作单位制定，其中规定了底板基准槽和坐标线的形状和精度要求；定位销和其他定位支承的尺寸和形位公差要求承制单位按要求进行检测、判断并进行调整，合格后就固定定位销。

３．５焊装夹具分类
焊装夹具种类繁多，按用途可分为：①装配用夹具②焊接用夹具③装配－焊接夹具④检验夹具⑤其他夹具；按夹紧的动力源不同，可分为：①手动夹具②气动夹具③液压夹具④磁力夹具⑤真空夹具⑥混合式夹具。

３．６焊装夹具设计要求
３．６．１焊装夹具必须保证焊件焊接后能获得正确的几何形状和尺寸，尤其是保证车身上门窗等孔洞的尺寸和形状。

在装配时，夹具必须使被装配的元件获得正确的位置和可靠的夹紧，并且在焊接时能组织焊件产生变形。

３．６．２焊装夹具应动作迅速，操作方便。

操作位置要处于人工容易接近、最宜操作的部位。

特别市手动夹具，其操作力不能过大，操作频率不能过高，操作高度应设在工人容易用力的部位。

当夹具处于夹紧状态时，应能自锁。

３．６．３焊装夹具的设置应便于施工，有足够的装配、焊接空间，不能影响焊接操作和焊工观察，不妨碍焊件的装卸。

所有的定位元件和夹紧机构应与焊点保持适当距离，或布置在焊件的下方或侧面。

夹紧机构的执行元件应能够伸缩或转位。

３．６．４夹紧可靠，刚性适当。

夹紧时不破坏焊件的定位位置和几何形状，以及焊件的表面质量。

夹紧力适当，使夹紧后既不使焊件松动滑移，又不使焊件的拘束度过大而产生较大的应力。

３．６．５为了保证使用安全，应设置必要的安全互锁保护装置。

３．６．６用语大型零件焊接的夹具，要有足够的强度和刚度，特别是夹具体的刚度，对结构的形状精度、尺寸精度影响较大。

３．６．７在同一个夹具上，定位元件和夹紧机构的结构形式不宜过多，并且尽量只选用一种动力源。

３．６．８焊装夹具本身应具有较好的制造工艺性和较高的机械效率，尽量使制作时投资少，成本低。

３．６．９尽量选用已通用化、标准化的夹紧机构及标准的零部件来设计制造焊装夹具。

上述这些原则是设计车身焊装夹具时所必须考虑的，但具体到焊装夹具的结构上却是差异很大，有的焊装夹具只有一个简单的框架，有的则相当复杂。

一般来说，应根据生产批量的大小和产品结构的特点并结合本厂的生产条件（例如车间面积、起重设备、水电气供应情况和技术水平等）来选择焊装夹具的类型，设计夹具。

４结束语
汽车焊接夹具的设计成功，提高了焊接的焊接精度和焊接的可靠性，为汽车制造业打下了良好的基础。

随着汽车工业的发展，各汽车生产厂家对车身焊装设备的要求越来越高，而且汽车车身焊接夹具的设计与冲压件、工序件结构及精度关系极为密切，充满了丰富的特殊性，在设计时，除了考虑遵循一般的规律性外，还必须具体问题具体对待。

参考文献
［１］杨握铨汽车焊装技术及夹具设计［Ｚ］北京理工大学出版社１９９６
［２］韩根云汽车车身焊接夹具的设计［Ｊ］新技术新工艺２００１．８
［３］王旭敏汽车焊装夹具的设计［Ｊ］电子机械工程１９９９．１２
［４］文广南浅议汽车焊接夹具的设计制作［Ｊ］焊接技术１９９６．４
工艺与装备
５３。