第7讲：汽车装焊工艺

1、TSINGHUA UNIVERSITY第第7讲讲 汽车装焊工艺汽车装焊工艺TSINGHUA UNIVERSITY概述概述电阻点焊电阻点焊焊接自动装置焊接自动装置车身装焊工艺车身装焊工艺车架装焊工艺车架装焊工艺其它汽车焊接结构的焊接其它汽车焊接结构的焊接TSINGHUA UNIVERSITY概述概述 汽车生产中装焊结构产品分为：车身装焊；车门汽车生产中装焊结构产品分为：车身装焊；车门的装焊；车架的装焊接；其他部位的焊接（如油的装焊；车架的装焊接；其他部位的焊接（如油箱、排气管、轮毂、传动轴、水箱、后桥外壳箱、排气管、轮毂、传动轴、水箱、后桥外壳等）。等）。 汽车焊接构件装焊生产过程，比一般的机械

2、产品汽车焊接构件装焊生产过程，比一般的机械产品的焊接更为复杂。的焊接更为复杂。就车身装焊而言，因外部形状是由型面或型线组成，就车身装焊而言，因外部形状是由型面或型线组成，其零部件几乎都是薄板冲压件，且尺寸较大，刚度又其零部件几乎都是薄板冲压件，且尺寸较大，刚度又小，使装焊过程的难度加大。小，使装焊过程的难度加大。使用高精度的装焊胎（夹）具，选用先进的焊接方法使用高精度的装焊胎（夹）具，选用先进的焊接方法与焊接设备以及自动化，电子化程度高的装焊生产线与焊接设备以及自动化，电子化程度高的装焊生产线才能适应当代汽车生产的要求。才能适应当代汽车生产的要求。TSINGHUA UNIVERSITYTSIN

3、GHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY汽车焊接的发展过程汽车焊接的发展过程 小批量生产的历史已经过去小批量生产的历史已经过去5050年代，车架的中厚板用焊条电弧焊，车身薄板以氧年代，车架的中厚板用焊条电弧焊，车身薄板以氧乙炔焊和手工电弧点焊为主乙炔焊和手工电弧点焊为主焊接质量低，焊接变形大，焊渣难以清除，体力劳动焊接质量低，焊接变形大，焊渣难以清除，体力劳动繁重，生产环境恶劣。繁重，生产环境恶劣。 第一次变革：大生产、高质量的要求第一次变革：大生产、高质量的要求COCO2 2焊接、电阻点焊被广泛运用。焊接、电阻点焊被广泛运用。提高了机械化程度，如采用反作用焊枪步进

4、式仿形焊提高了机械化程度，如采用反作用焊枪步进式仿形焊钳、气动夹具、自动输送生产线和多点焊机等钳、气动夹具、自动输送生产线和多点焊机等问题：还是工艺方法上的变革，仍然存在投资大、生问题：还是工艺方法上的变革，仍然存在投资大、生产周期长、劳动强度大的现象产周期长、劳动强度大的现象TSINGHUA UNIVERSITY 第二次变革：更大规模的生第二次变革：更大规模的生产、更高质量的要求（如焊产、更高质量的要求（如焊件的表面平整光洁，焊接质件的表面平整光洁，焊接质量和焊接规范的恒定）、更量和焊接规范的恒定）、更快速度适应多品种上场的要快速度适应多品种上场的要求以及更文明生产要摆脱高求以及更文明生产要

5、摆脱高度疲劳程度和有害气体环境度疲劳程度和有害气体环境而改善工作条件的要求。而改善工作条件的要求。焊接机器人焊接机器人七五期间，一汽、二汽、南汽七五期间，一汽、二汽、南汽分别承担了机器人技术这一国分别承担了机器人技术这一国家重点科技攻关项目家重点科技攻关项目TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY焊接制造技术发展：焊接制造技术发展：自动化程度的提高自动化程度的提高 要求产品设计不断改进要求产品设计不断改进零件形状要尽量简单，便于装配定位和夹紧，零件形状要尽量简单，便于装配定位和夹紧，零件不要分得太碎小，尽量采用整体冲压件，零件不要分得太碎小，尽量采用整体冲压

6、件，以简化装焊工序，提高装配质量，如以简化装焊工序，提高装配质量，如IVECOIVECO汽汽车的门框采用了整体冲压件，给驾驶室的装配车的门框采用了整体冲压件，给驾驶室的装配定位带来了很大方便。定位带来了很大方便。在焊接方面，在满足结构形状刚性和强度的前在焊接方面，在满足结构形状刚性和强度的前提下要使焊接量降到最少（并非焊点越多越提下要使焊接量降到最少（并非焊点越多越好），以减少焊接变形和简化焊接设备，同时好），以减少焊接变形和简化焊接设备，同时要使接头设计能适应机器人点焊。要使接头设计能适应机器人点焊。TSINGHUA UNIVERSITY 生产制造简化，柔性生产制造简化，柔性缩短车身总焊线的

7、长度，减少总焊线的工作量，缩短车身总焊线的长度，减少总焊线的工作量，改进车身制造程序。改进车身制造程序。 目前国外设计已把车前整个总成或部分零件装焊工目前国外设计已把车前整个总成或部分零件装焊工位移入底板装焊线，使底板总成带有车前总成和前位移入底板装焊线，使底板总成带有车前总成和前围总成，减去了前围焊装线，南汽厂引进的围总成，减去了前围焊装线，南汽厂引进的IVECOIVECO汽汽车底板总成就是这样的结构，也可以认为已逐步向车底板总成就是这样的结构，也可以认为已逐步向轿车的底板结构发展，完全改变了我们过去的生产轿车的底板结构发展，完全改变了我们过去的生产方式。方式。使生产线具有柔性，能实现多种变

8、型车的生产，使生产线具有柔性，能实现多种变型车的生产，利用现代电子技术，在变换车型品种时能自动利用现代电子技术，在变换车型品种时能自动识别，将信号自动通知全线各个工位，以适应识别，将信号自动通知全线各个工位，以适应新品种的生产。新品种的生产。TSINGHUA UNIVERSITY一、电阻点焊一、电阻点焊TSINGHUA UNIVERSITY1、电阻焊、电阻焊 将焊件组合后通将焊件组合后通过电极施加压力，过电极施加压力，利用电流通过接利用电流通过接头的接触面及邻头的接触面及邻近区域产生的电近区域产生的电阻热进行焊接的阻热进行焊接的方法。方法。TSINGHUA UNIVERSITY 优点：优点：冶

9、金过程简单，生产率高，表面质量好，冶金过程简单，生产率高，表面质量好，热影响区小，变形小热影响区小，变形小焊缝不需填充金属，操作简便焊缝不需填充金属，操作简便劳动环境干净劳动环境干净易于实现自动化，适于大批量生产。易于实现自动化，适于大批量生产。 缺点：缺点：设备费用高，投资大设备费用高，投资大耗电量大，需大功率供电网耗电量大，需大功率供电网焊件的接头形式与断面形状及尺寸受到较焊件的接头形式与断面形状及尺寸受到较大限制，不宜焊接较厚工件。大限制，不宜焊接较厚工件。 TSINGHUA UNIVERSITY2、电阻、电阻点焊点焊 Spot Welding 焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极焊件装配

10、成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属形成焊之间，利用电阻热熔化母材金属形成焊点的电阻焊方法点的电阻焊方法 TSINGHUA UNIVERSITY点焊循环点焊循环 点焊循环：一个焊点的形成点焊循环：一个焊点的形成过程过程 点焊循环图：反映了点焊中点焊循环图：反映了点焊中电极压力和焊接电流与时间电极压力和焊接电流与时间的关系。的关系。预压：通过电极对焊件施加压预压：通过电极对焊件施加压力，使焊接处相互紧密接触。力，使焊接处相互紧密接触。焊接：熔核逐渐形成并长大。焊接：熔核逐渐形成并长大。锻压：凝固收缩的熔核在电极锻压：凝固收缩的熔核在电极压力作用下产生挤压变形，形压力作用下产生挤

11、压变形，形成致密的核心。成致密的核心。休止：准备下一个点的焊接休止：准备下一个点的焊接TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY点焊分流现象点焊分流现象 点焊分流现象：焊接新焊点时，有一点焊分流现象：焊接新焊点时，有一部分电流会流经已焊好焊点，使焊接部分电流会流经已焊好焊点，使焊接电流发生变化，影响点焊质量。电流发生变化，影响点焊质量。TSINGHUA UNIVERSITY 影响分流的因素：影响分流的因素：点距与材料：焊件厚度越大，导电性越点距与材料：焊件厚度越大，导电性越强，点距要越大。强，点距要越大。焊件的层数焊件的层数焊件的厚度焊件的厚度焊件表面状态焊件

12、表面状态焊接压力焊接压力TSINGHUA UNIVERSITY点焊的规范参数点焊的规范参数 焊接电流和焊接时间焊接电流和焊接时间TSINGHUA UNIVERSITY强规范：焊接电流大而通电时间短。用于铝合金、强规范：焊接电流大而通电时间短。用于铝合金、低碳钢及不等厚的焊件低碳钢及不等厚的焊件 焊点压痕浅；焊点压痕浅； 加热区窄，焊接变形小；加热区窄，焊接变形小； 电极软化，磨损小；电极软化，磨损小； 生产率较高生产率较高 焊缝质量稳定性差；焊缝质量稳定性差； 飞溅倾向大飞溅倾向大弱规范：焊接电流小而通电时间长。用于低合金钢弱规范：焊接电流小而通电时间长。用于低合金钢及耐热合金的点焊。及耐热合

13、金的点焊。 加热平稳，易保证熔核尺寸的一致性加热平稳，易保证熔核尺寸的一致性 温度场分布平缓，塑性区宽，可减小熔核内的飞溅、缩孔温度场分布平缓，塑性区宽，可减小熔核内的飞溅、缩孔及裂纹的倾向；及裂纹的倾向； 有预热缓冷的加热倾向，减小淬火倾向的材料冷裂纹倾向；有预热缓冷的加热倾向，减小淬火倾向的材料冷裂纹倾向； 加热区宽，焊件变形大；加热区宽，焊件变形大； 电极磨损快电极磨损快TSINGHUA UNIVERSITY 电极压力电极压力调整加热强度调整加热强度决定了塑性变形的温度和强度决定了塑性变形的温度和强度取决于被焊材料种类、厚度和焊接规范取决于被焊材料种类、厚度和焊接规范 电极直径电极直径T

14、SINGHUA UNIVERSITY点焊的接头形式点焊的接头形式TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY点焊质量点焊质量 未焊透未焊透 飞溅飞溅 压痕过深压痕过深 缩孔和气孔缩孔和气孔 裂纹裂纹TSINGHUA UNIVERSITY车身覆盖件点焊结构工艺性车身覆盖件点焊结构工艺性 分块应尽量减少焊件件数分块应尽量减少焊件件数 孔洞件最好设计成整体结构孔洞件最好设计成整体结构 为减少分流，应采用合适的点距为减少分流，应采用合适的点距 点焊接头型式应合适点焊接头型式应合适TSINGHUA UNIVERSITY汽车焊接用点焊机

15、汽车焊接用点焊机 固定点焊机：固定点焊机：一般用于焊点布置在靠近零件的边缘，且接头一般用于焊点布置在靠近零件的边缘，且接头的开敞性好的小型组合件焊缝。的开敞性好的小型组合件焊缝。如支柱和盖板的焊接。如支柱和盖板的焊接。 专用多点焊机：专用多点焊机：有单面点焊和双面点焊两种。有单面点焊和双面点焊两种。对于焊点布置在零件中间，焊点多且排列整齐，对于焊点布置在零件中间，焊点多且排列整齐，生产批量的车身组合件或部件，若结构上下开生产批量的车身组合件或部件，若结构上下开敞好，采用双面多点焊方式，否则采用单面点敞好，采用双面多点焊方式，否则采用单面点焊方式。焊方式。TSINGHUA UNIVERSITY

16、悬挂式点焊机：悬挂式点焊机：带焊枪式带焊枪式 若零件小，焊点少，装配要求不高，则采用带手动若零件小，焊点少，装配要求不高，则采用带手动焊枪的悬挂点焊机进行装焊，不需夹具。焊枪的悬挂点焊机进行装焊，不需夹具。 若零件大，焊点平面布置距离大，生产批量小，不若零件大，焊点平面布置距离大，生产批量小，不宜采用专用多点焊机焊接的部件或组合件，采用带宜采用专用多点焊机焊接的部件或组合件，采用带气焊枪的悬挂点焊机焊接。气焊枪的悬挂点焊机焊接。带焊钳式带焊钳式 带焊钳式的悬挂点焊机主要用于对大型部件和车身带焊钳式的悬挂点焊机主要用于对大型部件和车身总成的装焊，一般设置在车身装焊总成或部件的生总成的装焊，一般设

17、置在车身装焊总成或部件的生产线上。产线上。 悬挂式点焊机的焊钳有气焊式和液压式两种，气压悬挂式点焊机的焊钳有气焊式和液压式两种，气压式动作快，生产效率高，但压力不稳定，焊钳上式动作快，生产效率高，但压力不稳定，焊钳上 TSINGHUA UNIVERSITY点焊在车身焊接中的优势点焊在车身焊接中的优势 车身材料具有良好的电阻点焊可焊性车身材料具有良好的电阻点焊可焊性电阻系数较大（比铜大电阻系数较大（比铜大810810倍）；倍）；塑性变形温度范围宽；塑性变形温度范围宽；结晶温度范围窄，不易产生热裂纹；结晶温度范围窄，不易产生热裂纹；淬火倾向小，不易产生冷裂纹，淬火倾向小，不易产生冷裂纹， 大批量生

18、产中可采用硬规范（大电流、短时大批量生产中可采用硬规范（大电流、短时间），能获得较高的生产效率。间），能获得较高的生产效率。 电阻点焊设备操作简便。电阻点焊设备操作简便。 易于实现机械化和自动化。易于实现机械化和自动化。 搭界接头型式有利于提高装配速度，对零部搭界接头型式有利于提高装配速度，对零部件互换性要求可以降低。件互换性要求可以降低。 TSINGHUA UNIVERSITY缺点缺点 电阻点焊必须要求的搭接接头型式，承电阻点焊必须要求的搭接接头型式，承载能力低，并增加车身结构重量。载能力低，并增加车身结构重量。 电阻点焊焊具的可达性差，要求接头处电阻点焊焊具的可达性差，要求接头处结构开敞性

19、好；结构开敞性好； 设备投资较大。设备投资较大。 TSINGHUA UNIVERSITY3、其它电阻焊方法、其它电阻焊方法 缝焊缝焊 Seam WeldingSeam Welding焊件装配成搭接接头并置焊件装配成搭接接头并置于两滚轮电极之间，滚轮于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。焊缝的电阻焊方法。密封性好，但分流现象严密封性好，但分流现象严重重 应用：焊接应用：焊接3mm3mm以下薄板、以下薄板、有密封要求的较规则焊缝，有密封要求的较规则焊缝，如油箱、小型容器和烟道如油箱、小型容器和烟道等结构产品。

20、等结构产品。 TSINGHUA UNIVERSITY 对焊对焊 Butt WeldingButt Welding：将焊件装配成对：将焊件装配成对接接头进行的电阻焊方法接接头进行的电阻焊方法 TSINGHUA UNIVERSITY 电阻对焊电阻对焊 Upset Butt WeldingUpset Butt Welding将焊件装配成对接接头，使其端面将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻力完成焊状态，然后迅速施加顶锻力完成焊接的方法接的方法 。焊前接头端面要平滑、清洁焊前接头端面要平滑、清洁 一般用于截面简单、直径小于一般

21、用于截面简单、直径小于20mm20mm和强度要求不高的棒材和线材。和强度要求不高的棒材和线材。 TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY 闪光对焊闪光对焊 Flash Butt WeldingFlash Butt Welding：特点：特点：接头强度较高，承载能力强。接头强度较高，承载能力强。在焊口周围有大量毛刺，结合面处有在焊口周围有大量毛刺，结合面处有较小凸起；较小凸起；焊件需留较大余量；焊件需留较大余量；焊接时火花飞溅，需隔离防护；焊接时火花飞溅，需隔离防护；焊后需清理接头处的毛刺。焊后需清理接头处的毛刺。 应用：

22、适用于承受较大载荷零件或应用：适用于承受较大载荷零件或重要零件的焊接。重要零件的焊接。 TSINGHUA UNIVERSITY二、汽车装焊自动化装置二、汽车装焊自动化装置TSINGHUA UNIVERSITY仿形自动焊仿形自动焊TSINGHUA UNIVERSITY装焊用机器人装焊用机器人 工业机器人的定义：工业机器人的定义：“一种能够自动定位控制，可重一种能够自动定位控制，可重复编程的，多功能的、多自由度的操作机。能搬运材复编程的，多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业料、零件或操持工具，用以完成各种作业”。 （国（国家标准家标准GB/T 12643GB/T

23、 1264390 90 ） 外表看起来与人完全不一样，但它具有人的手和脚的外表看起来与人完全不一样，但它具有人的手和脚的运动功能，能够完成人所做的某些工作。运动功能，能够完成人所做的某些工作。第一代机器人第一代机器人: :示教再现型工业机器人，这类机器人对环境示教再现型工业机器人，这类机器人对环境的变化没有应变或适应能力。的变化没有应变或适应能力。第二代机器人第二代机器人: :在示教再现机器人上加视觉、力觉、触觉等在示教再现机器人上加视觉、力觉、触觉等感觉系统，具有对环境变化的适应能力。目前已有部分传感感觉系统，具有对环境变化的适应能力。目前已有部分传感机器人投入实际使用；机器人投入实际使用；

24、第三代机器人第三代机器人: :智能机器人，能以一定方式理解人的命令，智能机器人，能以一定方式理解人的命令，感知周围的环境、识别操作的对象，并自行规划操作顺序以感知周围的环境、识别操作的对象，并自行规划操作顺序以完成赋予的任务。完成赋予的任务。 TSINGHUA UNIVERSITY表表 5.1 工业机器人的分类工业机器人的分类 分类分类 方法方法 驱动驱动方式方式 用用 途途 操作机构的位置操作机构的位置 机构形式机构形式 应用机能应用机能 操作机轴数操作机轴数 类型类型 液动式机器人液动式机器人 气动式机器人气动式机器人 电动式机器人电动式机器人 搬运机器人搬运机器人 喷涂机器人喷涂机器人

25、焊接机器人焊接机器人 装配机器人装配机器人 专门用途机器人专门用途机器人 直角坐标型机器人直角坐标型机器人 圆柱坐标型机器人圆柱坐标型机器人 球（极）坐标型机器人球（极）坐标型机器人 关节型机器人关节型机器人 顺序控制机器人顺序控制机器人 示教再现机器人示教再现机器人 数值控制机器人数值控制机器人 智能机器人智能机器人 4 轴机器人轴机器人 5 轴机器人轴机器人 6 轴机器人轴机器人 7 轴机器人轴机器人 TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY 机器人控制有三种信息：机器人控制有三种信息：顺序信息顺序信息 即各程序步即各程序步中单元动作的配合及步中单元动作

26、的配合及步进顺序；进顺序；位置信息位置信息 即到各点的即到各点的坐标值；坐标值；时间信息时间信息 即各程序步即各程序步所用的时间，这也可表所用的时间，这也可表示为完成各动作的速度。示为完成各动作的速度。 TSINGHUA UNIVERSITY 点位控制机器人点位控制机器人: :如点焊机器人、上下料机器人和如点焊机器人、上下料机器人和搬运机器人。这里控制的仅仅是精确的坐标位置，搬运机器人。这里控制的仅仅是精确的坐标位置，它与它与NCNC机床的点位控制较为相似。机床的点位控制较为相似。 每个运动轴通常都是单独驱动的。各个运动轴相互协每个运动轴通常都是单独驱动的。各个运动轴相互协调运动，实现各个坐标

27、点的精确控制。调运动，实现各个坐标点的精确控制。在示教状态下，操作者使用示教盒上的控制按钮，分在示教状态下，操作者使用示教盒上的控制按钮，分别移动各个运动轴，使机器人臂部到达一个个控制点，别移动各个运动轴，使机器人臂部到达一个个控制点，按下示教盒编程按钮存储各个控制点的位置信息。按下示教盒编程按钮存储各个控制点的位置信息。再现或自动操作时，各个坐标轴以相同的速度互不相再现或自动操作时，各个坐标轴以相同的速度互不相关地进行运动。哪个运动轴移动距离短便先到达控制关地进行运动。哪个运动轴移动距离短便先到达控制点，自动停止下来等待其它运动轴。就这样，完成一点，自动停止下来等待其它运动轴。就这样，完成一

28、个控制点的运动。个控制点的运动。点位控制时控制点之间所经过的路线不必考虑，也很点位控制时控制点之间所经过的路线不必考虑，也很难预料。难预料。TSINGHUA UNIVERSITY 连续轨迹控制机器人连续轨迹控制机器人: :如涂装、弧焊机器人如涂装、弧焊机器人与与NCNC机床的不同机床的不同 许多连续轨迹机器人控制系统中没有插补器。许多连续轨迹机器人控制系统中没有插补器。 取代插补器的办法是将机器人运动的一系列连续轨迹进行离散取代插补器的办法是将机器人运动的一系列连续轨迹进行离散化处理，用许多小间隔的空间坐标点表示将这些坐标点存储在化处理，用许多小间隔的空间坐标点表示将这些坐标点存储在存储器内。

29、存储器内。在示教时，操作者可以直接移动机器人或使用示教臂，在示教时，操作者可以直接移动机器人或使用示教臂，引导机器人通过预期的路径来编制这个运动程序，控制引导机器人通过预期的路径来编制这个运动程序，控制器按一定的时间增量记下机器人的有关位置，时间增量器按一定的时间增量记下机器人的有关位置，时间增量可在每秒可在每秒5 5至至8080个点的范围内变化。个点的范围内变化。存储时，不仅要将位置信息、动作顺序存储起来，还必存储时，不仅要将位置信息、动作顺序存储起来，还必须将机器人动作的时间信息一起存储到磁带和磁盘上，须将机器人动作的时间信息一起存储到磁带和磁盘上，以便控制机器人的运动速度。以便控制机器人

30、的运动速度。再现时，磁带或磁盘作等速运动，机器人运动的位置信再现时，磁带或磁盘作等速运动，机器人运动的位置信息从磁带或磁盘上读出，送到控制器去控制机器人完成息从磁带或磁盘上读出，送到控制器去控制机器人完成规定的动作。规定的动作。 TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY装焊线的传送装焊线的传送 滑滚传送滑滚传送 往复式传送往复式传送 悬吊式传送悬吊式传送 链式传送链式传送TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY车身装焊生产线车身装焊生产线 自动生产线是由几台甚至几十台自动机床自动生产线是由几台甚至几十台自动机床按照加工顺序

31、排列，利用一套工件传送装按照加工顺序排列，利用一套工件传送装置和自动控制系统联结起来的先进的自动置和自动控制系统联结起来的先进的自动化生产装备。化生产装备。 TSINGHUA UNIVERSITY 贯通式装焊线：贯通式装焊线：装配定位工装分别固定在各工位上，装配定位工装分别固定在各工位上，工件传送靠往复杆来实现，装置简工件传送靠往复杆来实现，装置简单、占地面积少、可以节省投资费单、占地面积少、可以节省投资费用，一般来说地板线采用较多。用，一般来说地板线采用较多。用得最为普遍，适用于结构比较完用得最为普遍，适用于结构比较完整、刚性比较好、组成零部件较少整、刚性比较好、组成零部件较少的情况下。的情

32、况下。如车身地板、车门、行李箱盖、发如车身地板、车门、行李箱盖、发动机盖之类形状不太复杂、结构较动机盖之类形状不太复杂、结构较完整、组成零件数较少的装焊。完整、组成零件数较少的装焊。TSINGHUA UNIVERSITY 环形式装焊线：环形式装焊线：装焊工作全部在随行夹具上进行，当工位装焊完成后，工件与随装焊工作全部在随行夹具上进行，当工位装焊完成后，工件与随行夹具一齐传送到下一工位，全部工作完成后工件吊离夹具，空行夹具一齐传送到下一工位，全部工作完成后工件吊离夹具，空夹具返回继续使用。夹具返回继续使用。随行夹具要求数量较多、夹具的制造工程较大、传送结构较为复随行夹具要求数量较多、夹具的制造工

33、程较大、传送结构较为复杂、投资费用较多、地面环形占地面积较大。矩形占地面积小，杂、投资费用较多、地面环形占地面积较大。矩形占地面积小，但传送装置较复杂。但传送装置较复杂。适用于工件刚性较差，组成零件数较多，特别是尺寸要求严格，适用于工件刚性较差，组成零件数较多，特别是尺寸要求严格，如车门门洞尺寸、前后风窗洞口尺寸等部件，轿车车身总成、载如车门门洞尺寸、前后风窗洞口尺寸等部件，轿车车身总成、载货车驾驶室总成等。货车驾驶室总成等。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY 转台式装焊线：转台式装焊线：工件上线后转台作单向间歇式运转，完成所有工位，工件上线后转台作单

34、向间歇式运转，完成所有工位，工件下线。工件下线。传动比较简单，可根据工件工作量确定两个以上工位传动比较简单，可根据工件工作量确定两个以上工位适用于工件重量较轻、工位间距不大的中小型工件。适用于工件重量较轻、工位间距不大的中小型工件。 南汽厂的南汽厂的NJ1081NJ1081前围风窗总成即为此种结构采用机器人焊接。前围风窗总成即为此种结构采用机器人焊接。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY案例案例:某轿车车身自动化装焊生产线某轿车车身自动化装焊生产线由主装焊线由主装焊线1 1、左侧围、左侧围装焊线装焊线2 2、右侧围装焊、右侧围装焊线线3 3和底层装焊线和

35、底层装焊线4 4等等组成。组成。线上安装了线上安装了7272台工业台工业机器人和计算机控制机器人和计算机控制系统，系统，车身上车身上80%80%的焊点是自的焊点是自动焊完成的（其中动焊完成的（其中60%60%是由点焊机器人完是由点焊机器人完成），成），该生产线自动化程度该生产线自动化程度很高并具有较大柔性，很高并具有较大柔性，在此生产线上可制造在此生产线上可制造出多种轿车车身成品。出多种轿车车身成品。TSINGHUA UNIVERSITY三、车身装焊工艺三、车身装焊工艺TSINGHUA UNIVERSITY车身车身概述概述 汽车驾驶员操纵汽车的乘坐室，也是承载货物汽车驾驶员操纵汽车的乘坐室，也

36、是承载货物和人员的形体。和人员的形体。 提供了车辆弯曲和扭转刚度的四分之三，装车提供了车辆弯曲和扭转刚度的四分之三，装车时提供的缓冲作用以吸收撞击能量保护乘员安时提供的缓冲作用以吸收撞击能量保护乘员安全。全。 与汽车其他部位构成一个优美、完整的艺术造与汽车其他部位构成一个优美、完整的艺术造型。型。TSINGHUA UNIVERSITY 车身大致要求如下：车身大致要求如下：车身结构必须能够承受在整个使用寿命期间可车身结构必须能够承受在整个使用寿命期间可能遇到的所有静力与动力负荷。能遇到的所有静力与动力负荷。车身结构必须能够对车内外噪声进行隔音。车身结构必须能够对车内外噪声进行隔音。车身结构必须提

37、供舒适的车内空间，具有行驶车身结构必须提供舒适的车内空间，具有行驶平顺性与操纵性。平顺性与操纵性。重量轻，低风阻。重量轻，低风阻。保证驾驶员视野，发生事故对驾驶员和乘员与保证驾驶员视野，发生事故对驾驶员和乘员与保护作用。保护作用。材料来源丰富、便宜、制造装配简易、效率高材料来源丰富、便宜、制造装配简易、效率高成本低。成本低。TSINGHUA UNIVERSITY 车身总成主要有底板总成、左右侧围总成、车身总成主要有底板总成、左右侧围总成、后围总成、顶盖和风窗等组成，又由车门、后围总成、顶盖和风窗等组成，又由车门、发动机盖、左右翼子板总成与车身总成合发动机盖、左右翼子板总成与车身总成合成白车身。

38、成白车身。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY车身焊接特点车身焊接特点 车身是汽车制造中焊接工作量最大的部份，也车身是汽车制造中焊接工作量最大的部份，也是最复杂的部份。是最复杂的部份。车身焊接需要的焊接设备、工装、生产线较多，投车身焊接需要的焊接设备、工装、生产线较多，投资也较大。资也较大。车身的焊接水平往往代表了汽车制造的水平。车身的焊接水平往往代表了汽车制造的水平。 车身是由几百个车身是由几百个1 11.5mm1.5mm的薄板冲压件组合焊的薄板冲压件组合焊接而成的，其主要采用电阻点焊、凸焊以及部接而成的，其主要采用电阻点焊、凸焊以及部份份COCO2

39、2焊和钎焊。焊和钎焊。一般货车的车身焊点数为一般货车的车身焊点数为3500350045004500点，轿车根据点，轿车根据大小不同约为大小不同约为800080001200012000个焊点，厢式车（面包车、个焊点，厢式车（面包车、客货两用车）约为客货两用车）约为800080001000010000点。点。在轿车车身装焊中在轿车车身装焊中: : 电阻焊占电阻焊占75%75%； COCO2 2焊占焊占12.5%12.5%； 其它焊接方法，如锡焊、气焊、高上频钎焊等仅占其它焊接方法，如锡焊、气焊、高上频钎焊等仅占17.5%17.5%。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVE

40、RSITY车身焊接结构工艺性分析车身焊接结构工艺性分析 车身组成零件多，结构复杂，属于封闭型的壳体结构，其车身组成零件多，结构复杂，属于封闭型的壳体结构，其结构的装焊开敞性不好。结构的装焊开敞性不好。为了制造工艺的需要和高生产效率的要求，必须对车身装焊总成为了制造工艺的需要和高生产效率的要求，必须对车身装焊总成进行结构分解。进行结构分解。通常将车身划分为若干个分总成，再分为若干份组合件，组合件通常将车身划分为若干个分总成，再分为若干份组合件，组合件由零件构成。由零件构成。 组成零件薄，刚性小，加之结构分解出的总成和组合件数组成零件薄，刚性小，加之结构分解出的总成和组合件数量多，必须采用胎夹具进

41、行装焊，才能保证产品构件尺寸量多，必须采用胎夹具进行装焊，才能保证产品构件尺寸和互换性要求。和互换性要求。 零件零件组合件组合件部件部件装焊总成过程中，结构组成零件数装焊总成过程中，结构组成零件数越来越多，刚性越来越大，校正变形困难。越来越多，刚性越来越大，校正变形困难。要合理安排装焊顺序，规范管理，存放和运输时以及生产时要注要合理安排装焊顺序，规范管理，存放和运输时以及生产时要注意将变形控制在最小范围，以保证车身整体的装焊质量。意将变形控制在最小范围，以保证车身整体的装焊质量。 车身生产批量大，在总成和分总成装焊中，应采用机械化车身生产批量大，在总成和分总成装焊中，应采用机械化专用设备和多工

42、位生产线模式，提高装焊生产节奏，实现专用设备和多工位生产线模式，提高装焊生产节奏，实现装焊生产机械化和自动化。装焊生产机械化和自动化。TSINGHUA UNIVERSITY车身装焊夹具车身装焊夹具 焊装夹具是覆盖件总成焊装的重要装备，按照焊装夹具是覆盖件总成焊装的重要装备，按照总成的内容和层次，可分为若干种类夹具，通总成的内容和层次，可分为若干种类夹具，通常冠以各种总成的名称。常冠以各种总成的名称。 设计车身装焊夹具应遵守六点定位原则，同时设计车身装焊夹具应遵守六点定位原则，同时要分析车身冲压件刚性差、易变形且结构复杂：要分析车身冲压件刚性差、易变形且结构复杂：薄板件与定位件接触，在外力的作用

43、下形成刚体。薄板件与定位件接触，在外力的作用下形成刚体。薄板件过定位应尽量避免，但在特殊情况下可以采薄板件过定位应尽量避免，但在特殊情况下可以采用。用。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY 车身总成装焊夹具车身总成装焊夹具多次性装配定位的总装夹具：指车身总成的多次性装配定位的总装夹具：指车身总成的主要装焊工作是在二台以上的不同总装焊夹主要装焊工作是在二台以上的不同总装焊夹具上完成的。具上完成的。 优点：夹具制造简单，数量少，不存在水、电、优点：夹具制造简单，数量少，不存在水、电、气的连接问题。气的连接问题。 缺点：增加定位夹紧次数，容易产生装配误差，缺点

44、：增加定位夹紧次数，容易产生装配误差，质量不稳定。质量不稳定。一次性装配定位的总装夹具：指车身总成的一次性装配定位的总装夹具：指车身总成的主要装焊工作是在一台总装夹具上完成的。主要装焊工作是在一台总装夹具上完成的。 车身装焊时的定位和夹紧只进行一次，容易保证车身装焊时的定位和夹紧只进行一次，容易保证车身装焊质量。车身装焊质量。TSINGHUA UNIVERSITY案例：案例：IVECO汽车车身焊接汽车车身焊接 底板总成：其质量的好坏对整个车身将起着决定底板总成：其质量的好坏对整个车身将起着决定性的作用。性的作用。IVECOIVECO汽车的底板是个较为复杂的大总成，采用了两条汽车的底板是个较为复

45、杂的大总成，采用了两条线。线。 前底板的装焊线一条半由意大利引进，采用了人工上下料、工前底板的装焊线一条半由意大利引进，采用了人工上下料、工件自动传送、定位、夹紧，焊接选用了悬点焊钳手工焊与点焊件自动传送、定位、夹紧，焊接选用了悬点焊钳手工焊与点焊机器人，及机械化自动焊钳相结合的工艺，按照机器人，及机械化自动焊钳相结合的工艺，按照6 6万辆的纲领，万辆的纲领，采用采用3.53.5分钟的节拍，完成十多个零部件的装配和近分钟的节拍，完成十多个零部件的装配和近10001000个焊个焊点的焊接工作量。点的焊接工作量。 厢式车大底板的合成装焊线是国产三工位的焊接生产线，在厢式车大底板的合成装焊线是国产三

46、工位的焊接生产线，在5 5分钟内自动完成分布在分钟内自动完成分布在12m212m2面积范围内的近面积范围内的近400400个焊点的焊接，个焊点的焊接，全过程可按不同车型编程控制。与意大利同样产品的装焊线相全过程可按不同车型编程控制。与意大利同样产品的装焊线相比，在设计分布、工艺采用和设备的选择方面都较为合理、可比，在设计分布、工艺采用和设备的选择方面都较为合理、可靠和先进。靠和先进。TSINGHUA UNIVERSITY 左右侧围总成：不仅焊接工作量大，且外左右侧围总成：不仅焊接工作量大，且外观要求极高，焊接表面质量要求则更高。观要求极高，焊接表面质量要求则更高。采用了采用了1212付夹具排成

47、两条生产线，采用悬挂式付夹具排成两条生产线，采用悬挂式焊机气动点焊钳手工操作。焊机气动点焊钳手工操作。为达到满意的外观质量，在夹具上设计了铜垫为达到满意的外观质量，在夹具上设计了铜垫板，使焊接部位平整。板，使焊接部位平整。工件的传送采用了专用吊具电动胡芦吊装，虽工件的传送采用了专用吊具电动胡芦吊装，虽是人工操作，但有效地降低了生产线的费用和是人工操作，但有效地降低了生产线的费用和保证了产品质量。保证了产品质量。 TSINGHUA UNIVERSITY 车门：数量较大，焊接质量要求严格，车门：数量较大，焊接质量要求严格，不仅影响汽车的外观美，还与汽车的密封性能、防雨不仅影响汽车的外观美，还与汽车

48、的密封性能、防雨水、灰尘等有着重要关系。因此，车门的生产工艺、水、灰尘等有着重要关系。因此，车门的生产工艺、采用的技术水平、机械化、自动化程度在汽车生产中采用的技术水平、机械化、自动化程度在汽车生产中倍受重视。倍受重视。南汽厂南汽厂NJ1081NJ1081汽车车门内外护板的合成是点焊结构，汽车车门内外护板的合成是点焊结构，采用固定焊装夹具，悬挂式点焊钳手工点焊，采用固定焊装夹具，悬挂式点焊钳手工点焊，引进的引进的IVECOIVECO汽车车门的结构其内外护板合成周边不采汽车车门的结构其内外护板合成周边不采用点焊而是包边的，选择采用的生产线采用手工装料用点焊而是包边的，选择采用的生产线采用手工装料

49、机器人点焊、工件自动传送、定位、夹紧、自动包边机器人点焊、工件自动传送、定位、夹紧、自动包边等工序来完成生产过程。等工序来完成生产过程。 TSINGHUA UNIVERSITY 车身总焊：所有汽车生产都要进行，其方法可以车身总焊：所有汽车生产都要进行，其方法可以根据生产纲领的不同而异。根据生产纲领的不同而异。在在1 1万辆以内时，只要一个总成装焊台进行装配定位焊，万辆以内时，只要一个总成装焊台进行装配定位焊，再有一个焊接工位进行补焊就可以生产。再有一个焊接工位进行补焊就可以生产。当当1 13 3万辆时可以考虑万辆时可以考虑3 35 5个工位完成装配焊接全部个工位完成装配焊接全部工作。工作。当产

50、量在当产量在3 3万辆以上时，装焊生产线的形式一般有固定万辆以上时，装焊生产线的形式一般有固定工位夹具组成的贯通式的和由转台式和环形线组成的工位夹具组成的贯通式的和由转台式和环形线组成的随行夹具的生产线，其中环形线又有地面返回和地下随行夹具的生产线，其中环形线又有地面返回和地下返回的，地面又分为椭圆形线和矩形线等。返回的，地面又分为椭圆形线和矩形线等。 应按纲领数确定生产节拍，应按纲领数确定生产节拍， 根据装焊的工作量确定工位数。根据装焊的工作量确定工位数。 根据车型的大小确定焊装线的长度。根据车型的大小确定焊装线的长度。TSINGHUA UNIVERSITY案例：东风驾驶室主焊线工艺案例：东

51、风驾驶室主焊线工艺东风东风EQ153驾驶驾驶室，其焊点有室，其焊点有499个个；弧焊弧焊长度左右共计长度左右共计300mm。 TSINGHUA UNIVERSITY 第一工位：底板分总成安装工位第一工位：底板分总成安装工位 。0.5min/0.5min/辆。辆。 第二工位：前后围板装配点定工位。第二工位：前后围板装配点定工位。两人用两人用AROARO焊钳点定或用大力钳夹紧，操作，焊钳点定或用大力钳夹紧，操作，生产节奏生产节奏2.6min/2.6min/辆。辆。 第三工位：左右侧围板装配点定工位。第三工位：左右侧围板装配点定工位。两人用两人用AROARO焊钳点定或用大力钳夹紧，操作，焊钳点定或用

52、大力钳夹紧，操作，生产节奏生产节奏2.6min/2.6min/辆。辆。 第四工位：预备工位第四工位：预备工位 TSINGHUA UNIVERSITY 第五工位：门洞成形点定工位。第五工位：门洞成形点定工位。左右门洞由多点焊机将左右侧围板固定后，再左右门洞由多点焊机将左右侧围板固定后，再与前后围板及底板点定，焊点左右各与前后围板及底板点定，焊点左右各8 8点。点。两人操作，生产节奏为两人操作，生产节奏为2.6min/2.6min/辆。辆。 第六工位：顶盖装焊工位第六工位：顶盖装焊工位由人工在前后围板与顶盖板的连接处涂密封导由人工在前后围板与顶盖板的连接处涂密封导电胶；点焊门上梁与内上梁、后围侧梁

53、连接处，电胶；点焊门上梁与内上梁、后围侧梁连接处，各各6 6点点; ;将顶盖板装配到位后，各将顶盖板装配到位后，各6 6点点定点点定两人操作，生产节奏为两人操作，生产节奏为2.6min/2.6min/辆。辆。 第七工位：机器人焊接工位第七工位：机器人焊接工位由机器人点焊侧围板与底板连接处，左右各由机器人点焊侧围板与底板连接处，左右各2424点点; ;点焊侧围板与前后围板连接处，左右各点焊侧围板与前后围板连接处，左右各4848点。点。两台机器人，生产节奏为两台机器人，生产节奏为2.6min/2.6min/辆。辆。 TSINGHUA UNIVERSITY 第八工位：机器人焊接工位第八工位：机器人焊

54、接工位由机器人点焊前围支柱侧壁，后侧个侧板处，焊点由机器人点焊前围支柱侧壁，后侧个侧板处，焊点各各4848点；前后围板与底板连接处各点；前后围板与底板连接处各3333点。点。四台机器人，生产节奏为四台机器人，生产节奏为2.6min/2.6min/辆。辆。 第九工位：机器人焊接工位。第九工位：机器人焊接工位。由机器人点焊门槛与底板连接处，左右各由机器人点焊门槛与底板连接处，左右各1313点；顶点；顶盖板与门上梁处，左右各盖板与门上梁处，左右各1818点。点。两台机器人，生产节奏为两台机器人，生产节奏为2.6min/2.6min/辆。辆。 第十工位：预留焊接工位第十工位：预留焊接工位 第十一工位：

55、机器人弧焊工位第十一工位：机器人弧焊工位 。由弧焊机器人焊接门槛处焊缝；自动吊运至调整线。由弧焊机器人焊接门槛处焊缝；自动吊运至调整线。两台机器人，生产节奏为两台机器人，生产节奏为2.6min/2.6min/辆。辆。TSINGHUA UNIVERSITY四、车架装焊工艺四、车架装焊工艺TSINGHUA UNIVERSITY车架概述车架概述 车架：整个汽车的基体。用以支承和联接汽车的车架：整个汽车的基体。用以支承和联接汽车的各零部件，并承受来自汽车内外各种载荷。一般各零部件，并承受来自汽车内外各种载荷。一般称为底盘大梁架。称为底盘大梁架。 发动机、变速器、转向器及车身部分都固定其上发动机、变速器

56、、转向器及车身部分都固定其上 车架一般用焊接，铆接或铆焊将组成零件连接成车架一般用焊接，铆接或铆焊将组成零件连接成一个整体。一个整体。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY 对车架的要求对车架的要求: : 除了承受静载荷外还要承除了承受静载荷外还要承受汽车行驶时产生的动载荷。受汽车行驶时产生的动载荷。首先满足汽车总布局的要求，首先满足汽车总布局的要求，满足强度，刚度条件：车架自身重量约为汽满足强度，刚度条件：车架自身重量约为汽车自重的车自重的1/101/10。 要有足够的强度要有足

57、够的强度 要有足够的弯曲刚度：最大弯曲挠度不超过要有足够的弯曲刚度：最大弯曲挠度不超过10mm 10mm 具有一定的扭转刚度：车架的扭转刚度和悬架系具有一定的扭转刚度：车架的扭转刚度和悬架系统角刚度的比值，货车接近统角刚度的比值，货车接近1 1，轿车接近，轿车接近1010。 降低车架高度，提高汽车的行驶稳定性。降低车架高度，提高汽车的行驶稳定性。车价质量尽可能小车价质量尽可能小制造成本低制造成本低TSINGHUA UNIVERSITY车架的组成和结构特点车架的组成和结构特点 组成：主要由纵横梁和其它零部件组成。组成：主要由纵横梁和其它零部件组成。纵梁：纵梁： 一般采用低合金钢板冲压制成，断面形

58、状一般为槽形，也有一般采用低合金钢板冲压制成，断面形状一般为槽形，也有的做成的做成Z Z字形或箱形断面。字形或箱形断面。 根据汽车形式不同和结构布置的要求，可以在水平面内或纵根据汽车形式不同和结构布置的要求，可以在水平面内或纵向平面内做成弯曲的，以及等断面或非等断面的。向平面内做成弯曲的，以及等断面或非等断面的。横梁：横梁： 保证车架的扭转刚度和承受纵向载荷，而且支撑汽车上的主保证车架的扭转刚度和承受纵向载荷，而且支撑汽车上的主要部件。要部件。 一般用钢板冲压成槽形，为增强车架的扭转强度，有时采用一般用钢板冲压成槽形，为增强车架的扭转强度，有时采用管形或箱形断面的横梁。管形或箱形断面的横梁。其

59、中包括后钢板弹簧支架总成，前钢板弹簧支架总成，其中包括后钢板弹簧支架总成，前钢板弹簧支架总成，前钢板弹簧吊耳支架总成，中间传动轴吊挂前钢板弹簧吊耳支架总成，中间传动轴吊挂 ，后钢板，后钢板弹簧吊耳支架总成，制动总泵支座总成，前减震器支弹簧吊耳支架总成，制动总泵支座总成，前减震器支架总成，托架总成，发动机前悬挂托架以及托车钩等架总成，托架总成，发动机前悬挂托架以及托车钩等组成。组成。 TSINGHUA UNIVERSITY 车架结构特点车架结构特点 在结构上基本是属于平面构架，局部具有空在结构上基本是属于平面构架，局部具有空间构架形式。间构架形式。由纵横梁组成的车架总体成闭合式构架，梁由纵横梁组

60、成的车架总体成闭合式构架，梁的载面一般是的载面一般是5mm5mm厚的钢板冲压成槽形，为了厚的钢板冲压成槽形，为了增加抗扭强度也有采用圆管或箱型。因此，增加抗扭强度也有采用圆管或箱型。因此，车架整体结构刚性大。车架整体结构刚性大。 其余支架和组成件亦是钢板冲压成型件或厚其余支架和组成件亦是钢板冲压成型件或厚度不大的机加工制件，形状、尺寸较为简单。度不大的机加工制件，形状、尺寸较为简单。 纵横梁及零部件的连接头型式，以角接为主，纵横梁及零部件的连接头型式，以角接为主，少量的为对接和搭接。少量的为对接和搭接。 TSINGHUA UNIVERSITY 车架装焊工艺性分析车架装焊工艺性分析 车架的组成较