汽车车身的焊接工艺设计
车身焊装工艺规划方法及分析
摘要：焊装工艺规划是焊接同步工程的一项主要工作内容，是焊装生产线设计的基础规划文件。
焊装工艺规划是指在产品设计阶段结合车型的生产纲领、自动化率及投资规模等对车身的上件流程、焊点分配、节拍计算等方面进行分析和验证，以达到在保证产品工艺可行性的同时确定出最优化的生产线结构的目的。
焊装工艺规划的结果将直接影响到生产线的技术可行性和投资成本。
本文主要介绍了焊装工艺规划的意义、流程、方法及主要工作内容。
关键词：车身焊装 工艺规划 方法 分析中图分类号：U463.82+1.06 文献标识码：B车身焊装工艺规划方法及分析安徽江淮汽车股份有限公司 杜 坤 魏庆丰 赵 涛 姜海涛1 焊装工艺规划的重要性及目的1.1 焊装工艺规划焊装工艺规划又称焊装工艺设计，是新车型车身开发焊装同步工程工作最重要的一环，是焊装生产线的核心技术。
其概念是指结合产品的生产纲领、自动化率、生产方式及投资规模等总体规划要求，结合车身数模对产品的工艺性如上件流程、焊点分配、节拍计算、物流、设备等方面进行分析和验证，在保证产品工艺可行性的同时确定最优化的生产线结构。
焊装工艺规划要求具有明确的输入条件：工艺设计输入如生产纲领及自动化程度等；产品设计输入如零件三维数模、BOM清单、产品结构树等。
任何一项输入数据的准确性都会影响到焊装工艺规划的结果。
1.2 焊装工艺规划的作用与意义焊装工艺规划的作用就是为了使设计具有生产可行性，优化生产线结构，减少投资成本。
a.优化产品设计，提升车身整体质量。
b.优化生产线布局，降低开发成本。
c.规范上件流程，平衡节拍，提高生产线效率。
d.三维仿真验证，缩短开发周期。
所以，焊接工艺规划对于生产线的设计有着很重要的意义。
工艺规划的准确与否将关系到产品的可实现性，以及后期的品质培育工作的难易程度，直接影响车型开发的周期和投资成本。
1.3 进行焊装工艺规划应具备的基本素质开展焊装工艺规划的工作人员应具备以下专业知识［1］。
现代汽车白车身焊接工艺详解
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5
设备对设计的约束
避免与焊机干涉； a要小于500mm； b要小于190mm； c要不小于20mm； d要小于150mm ； e要不小于60mm; f要不小于20mm；
设备对设计的约束
对应零件孔径
凸焊形式
尺寸要求
焊接方 螺母公称直径 螺母 +1.0
• 局部小加强板： • 周圈四点均布。
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电阻焊的特点
• 电阻热： Q=I2Rt
• 电阻焊的优点 ：
• 1.加热时间短，热量集中，所以热影 响区小，钢板变形也小，通常在焊后 不必校正和热处理。
• 2.不需要焊丝、焊条等填充金属，以 及氧气、乙炔、氩气等焊接辅助材料
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电阻焊的特点
点焊能否实现
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选择合适的焊接工具
• 焊钳共有两种型式： • X型焊钳、C型焊钳 •
这种形式选C型焊钳
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焊点强度检验方法
• 扭转和劈开两种
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二氧化碳气体保护焊
• 二氧化碳气体保护焊 :是以CO2气体作为保 护介质，利用焊丝与工件之间产生的电弧 做热源，来实现金属焊接的一种方法。
A不小于22 A不小于30
凸焊螺 螺栓公称直径+
栓
0.5
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A不小于22
A不小于30
7
凸焊螺母最适宜的板厚
凸焊螺 母直径 M5 M6
M8 M10
7/16"
对应零 件料厚 δ≤1.0 δ≤1.5 δ≤2.0 δ≤2.5 δ≤2.5
汽车车身焊装工艺技术(DOCX 51页)
汽车车身焊装工艺技术(DOCX 51页)汽车车身焊装工艺汽车车身装配主要采用焊接方式，在汽车车身结构设计时就必须考虑零部件的装配工艺性。
焊装工艺设计与车身产品设计及冲压工艺设计是互相联系、互相制约的，必须进行综合考虑，它是影响车身制造质量的重要因素。
第一节焊装工艺分析工艺性好坏的客观评价标准就是在一定的生产条件和规模下，能否保证以最少的原材料和加工劳动量，最经济地获得高质量的产品。
影响车身焊装工艺性的主要因素有生产批量、车身产品分块、焊接结构、焊点布置等。
一．生产批量车身的焊装工艺主要由生产批量的大小确定的。
一般来说，批量越小，夹具的数量越少，自动化程度越低，每台夹具上所焊的车身产品件数量越多；反之，批量越大，焊装工位越多，夹具数量越多，自动化程度越高，每台夹具上所焊的车身产品件数量越少。
1．生产节拍的计算生产节拍是指设备正常运行过程中，单位产品生产所需要的时间。
假设某车年生产纲领是30000辆份 / 年工作制：双班，250个工作日，每个工作日时间为8小时设备开工率：85％则生产节拍的计算为：2．时序图设计时序图（TIME CHART）是指一个工位从零部件上料到焊好后合件取料的整个过程中所有动作顺序、时间分配以及相互间互锁关系，这些动作包括上下料（手动或自动），夹具夹紧松开，自动焊枪到位、焊接、退回以及传送装置的运动等。
生产线上每个工位的时序图设计总时间以满足生产节拍为依据，同时时序图也是焊装线电气控制设计的技术文件和依据，是机电的交互接口。
如图4－1所示为一张时序图，它的内容包括：（1）设备名称，它是以完成动作的单元来划分。
例如移动装置，夹具单元1，焊接，车身零部件名称等。
其中车身零件名称表示上料动作，组件名称表示取料动作。
2）相应设备的动作名称，它是以动力源的动作来划分的。
例如移动装置是由气缸驱动上下运动和电机驱动工位间前后运动组成，它的动作名称分别为上升，下降，前进，后退；再例如夹具是由夹紧气缸驱动夹紧，它的动作名称分为夹紧，打开等。
车身焊接工艺
CO2气体保护焊，在汽车制造业中，主要用于车身骨架焊接， 如图3-30所示。
图3-30
二、焊接规范的选择
焊接工艺参数主要包括：焊丝直径、焊接电流Iw、电弧电压、 焊接速度v 和焊丝伸出长度等。
合理选择焊接工艺参数有利于：稳定焊接、焊接质量↑和生产率 ↑等。
3-4 点焊设备
不论什么类型的点焊机，都由电源（供电系统）和电器控制、 加压机构和焊具等辅件（包括冷却系统等）组成。
书中列举了固定式点焊机、悬挂式点焊机和多点焊机。
图3-23
表3-5
图3-24
图3-25
图3-26
图3-27
图3-28
2-5 CO2保护焊
一、概述
人们采用非常低廉的CO2气体（用前需经过干燥和过滤杂质） 来保护那些要求稍低的焊接过程，主要用于低碳钢的焊接。 气体在高温电弧作用下发生分解： CO2 ← →CO↑+ [O]
3）固定点焊工艺的选择 通用类固定点焊机，用不同的机臂和焊接辅具来进行各种大小 件焊接。
如图3-21所示。
4）悬点焊工艺的选择 图3-22所示，利用不同形式的焊钳，对大的合件或总成随行焊 接，尽量选用双面点焊工艺。
5）表面质量要求高的点焊工艺
图3-21
补2-21-1
补2-21-2
图3-22
3、电弧电压
电弧电压与焊接电弧长度有关。
车身骨架都为薄板件─→常采用低电弧电压的方式焊接。 一般选用电弧电压为20V左右。
4、焊接速度
半自动化焊接时，常选择15-40 m/h 。
三、CO2气体保护焊在车身焊接 中的应用示例
客车车身骨架、顶盖等，大多采用异型钢材或板料冲压的零件 组成。 常见的接头形式有： 图 3-31 十字接头（在各接缝处都需焊接─→大多数为角焊） ， 常用于客车的前、后或侧围等。
车身焊接工艺标准及参数设置
热。常用的方法有：
• （1）采用强条件 使工件间接触电阻产热的影响增大，电极散热的影响降低。
2、 焊点压陷深度h1≤0.15δ，个别允许h1=0.5δ，但不允许超过焊点总数的10%。 3、评价焊点质量的两个指标是熔核直径和焊透率，焊点直径d=2δ+3~5（mm），
δ为焊件板厚，焊透率为（20～80）%，对于不同厚度板件点焊时，较薄件的 焊透率取（10～20）% 。对低碳钢薄板件来说焊透率为（20～40）%最好。 焊透率：焊透率用A表示：
3、做剥离试验和剔除剔除半破坏性抽检的要点：
• 1）、操作者用试片做剥离试验,监测焊接工艺规范的正确性,焊接质量合格后 方能进入正常生产。符合下列要求为合格，否则为不合格。
• a)当δ≤2mm时，应将焊点拉出，即在一片上形成孔洞，其直径应大于0.5*焊 点熔核直径；
• b)当δ＞2mm时，破坏后的焊点，焊着面积大于电极接触面积的60% 。 • 2）、 操作者用扁铲对工件做剔除半破坏性抽检，当试验对象的一侧被剔开
单板上熔核核心高度a A=___________________
单板厚度δ-压坑深度c
4、点焊熔核直径的合格判Leabharlann 基准• 项目参数值
• 板 厚 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4` 1.5 1.6 1.8 2.0 2.3 2.5 2.8 3.0
• 最小值 3.8 4.0 4.3 4.7 5.0 5.2 5.6 5.7 6.0 6.4 6.7 7.0 7.4
补焊车身分总成
氩弧焊
补焊车身总成
3
钎焊
氧-乙炔焊
改制、补焊车身及分总成
其中电阻点焊因为对低碳钢薄板适焊性强，在汽车车身制造 过程中被广泛应用；
车身焊装工艺
焊接规范的选择原则
• ③焊接过程中不应产生飞溅 外 观要求高的产品，如轿车车身 外板，不允许有飞溅，因此， 焊接电流与电极压力应在保证 所要求的熔核尺寸的条件下， 在无飞溅区进行选取。
缝焊
• 缝焊属连续点焊 ，是以旋转的滚 盘状电极代替点 焊的柱状电极。 缝焊按滚盘转动 与馈电方式可分 为连续缝焊、断 续缝焊和布进式 缝焊等。
缝焊主要用于要求气密性的制件，例如汽车油箱等。
对焊
把焊件整个接触面接在一起，接头均为对接接头。
电阻对焊是用夹具产生夹紧力，并使端面相互挤紧，然 后通电加热，当焊件端面加热至塑性状态时，断电并加 大压力进行顶锻，直至两焊件冷却结晶而形成牢固的对 接接头。
• ④产品结构与质量 大型薄壁结 构焊接时，为了减少结构焊后 翘曲变形，应采用硬规范焊接 。对于刚性较大、装配不良的 结构，则应采用软规范，以保 证接合面熔化以前有良好的接 触面，避免产生飞溅。
焊接规范的选择原则
• ⑤电极工作表面形状和尺寸 点焊低碳钢时，一般采用平面电 极，电极的工作表面直径可根据焊件厚度按表选定。如果采 用球面电极，则球面半径为40～100mm。焊接过程中，当电 极的工作表面直径因磨损而超过规定值15％～20％时，应修 理或更换。
点焊规范参数及对焊接质量的影响
如电流密度和电极压力维持一定范围内，焊点直 径d变化不大 焊点直径d与电极工作表面直径 ddj的关系
d (0.9 1.4)ddj
点焊规范
• 不同的Iw和tw可配成以加热速度快慢为主要特点的两种
汽车车身焊接工艺流程
汽车车身焊接工艺流程汽车车身焊接工艺流程一、概述汽车车身焊接技术是汽车制造过程中的重要环节之一，通过对不同部件进行焊接，使其形成固定的结构。
汽车车身焊接工艺流程是一个复杂的过程，需要严格按照规定的操作流程进行操作才能保证焊接质量。
二、焊接工艺准备1. 焊接设备准备：包括焊接机、焊枪等焊接设备的检修和调试，确保设备正常运行。
2. 焊接材料准备：包括焊丝、焊剂等焊接材料的准备，确保质量合格且足够使用。
3. 焊接工艺参数设定：根据焊接材料和焊接部件的要求，确定合适的焊接电流、电压等参数，确保焊接质量。
三、焊接工艺流程1. 焊接件准备：将需要焊接的部件进行检查和清理，确保表面光洁，无杂质和污垢。
2. 焊丝准备：根据焊接部件的要求，选择合适的焊丝，并将其装入焊枪。
3. 焊接位置确认：根据焊接部件的要求，确定焊接位置和焊缝。
4. 焊接点固定：将需要焊接的部件按照要求进行固定，以保证焊接过程中的稳定性。
5. 焊接准备：将焊接枪与焊接部件对准焊接位置，确保枪头与焊接部件之间的距离合适。
6. 焊接开始：按下焊接机的开关，开始进行焊接。
焊机会将焊丝和电流进行控制，将焊丝瞬间加热至熔化状态，使其与焊接部件熔合。
7. 焊缝焊接：焊接时，焊枪要保持稳定的移动速度，并且焊丝要均匀地喷射出来，以保证焊缝的质量。
8. 焊接结束：当焊接完成时，松开焊接机的开关，停止焊接。
然后将焊接枪从焊接部件上松开，进行下一步操作。
四、焊接质量控制1. 规范操作：严格按照焊接工艺流程进行操作，确保每一步都符合要求。
2. 焊接质量检查：对焊接部件进行检查，确保焊接质量符合要求。
包括焊缝的质量、焊接部件的强度等。
3. 焊接缺陷处理：对于焊接部件中可能存在的缺陷，及时进行修复和处理。
五、安全注意事项1. 焊接过程中，操作人员必须佩戴防护眼镜、手套等防护用品，确保自身安全。
2. 焊接过程中，禁止在焊接区域内有易燃物品，以防发生火灾。
3. 焊接过程中，操作人员应时刻保持专注，避免发生意外。
汽车车身焊装工艺
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(3)凸焊
利用使电流集中的凸点来作为焊接部位的。 在接头处形成一个或多个熔核。
上电极 螺母
工件
定位销
绝缘套
电极
10章车身焊装工艺
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气体保护焊接机KRII200
10章车身焊装工艺
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10章车身焊装工艺
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缝焊机
10章车身焊装工艺
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(4)对焊 电阻对焊是用夹具桨两焊件夹紧，并使之 端面相互挤紧，然后通电加热。
10章车身焊装工艺
10.3点 焊
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（2）零件装配
装配缺陷是间隙过大和位置错移。均造成制件 焊后变形或应力过大。
间隙↑→电极压力将消耗于压紧间隙，焊接压力↓ 飞溅倾向↑→焊核尺寸和接头强度波动↑焊接变形↑
一般装配间隙<（0.5-0.8）mm,焊接尺寸较小而刚度 较大的冲压件时，应减小到(0.1-0.2)mm.
规范3
焊接电 流变压 器级数 (千安/ 级数) 焊接 时间( 秒/周 波) 电 极 压 力 /N
规范4
焊接 电流 变压 器级 数 (千 安/ 级数 ) 9．5 /5 10． 5/6 11． 5/7 13． 5/8 ----焊接 时间 (秒/ 周波 )
0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0
180 0 225 0 300 0 380 0 -----
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汽车车身的焊接工艺设计
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1 汽车车身的焊接工艺的设计要素
（1）汽车模型设计。
一般情况下，汽车制造行业在汽车模型构建的过程中，经常采用UG、CATIA、Pro-E等三维软件进行构建，从而获得相关的数据。
在汽车车身的焊接过程中，整车模型主要是利用数模装配组成的，在软件中可以获得汽车车身结构的大小，以及各个零件之间的相关参数。
（2）样件、样车。
在汽车车身的焊接过程中，试制人员应当对汽车车身的生产工艺进行全面的了解，其中包括了汽车车身分总成、冲压件等各个方面的内容。
（3）设计图纸。
开发人员应当编制完善的焊接工艺方案，这样可以为汽车车身的焊接工艺的实现提供了重要的技术支持。
（4）零件明细。
在汽车车身的焊接过程中，工作人员应当对各个部分的零部件，进行全面的记录，其中包括有：汽车车身各个部件的编号、名称、标准件的数量、规格等个方面，这样在零件查找和制造过程中，可以提供了重要的参考依据。
2 汽车车身的焊接工艺设计分析
2.1 车身部件的拆解
汽车车身部件的拆解是汽车车身的焊接工艺设计中非常重要的组成部分，主要是对侧围、后围、顶盖等各个总成零件，进行合理的工艺划分。
但是，在划分的过程中，由于形状和大小的不一致，所以在连接工艺实现的过程中，也会存在着一定程度上的差异性。
因此，
在汽车车身划分的过程中，就是要针对其差异性，制定合理的连接形式，这样才能在最大程度上保证了汽车车身的焊接质量、尺寸精度及生产节拍。
例如：在汽车车身焊接的过程中，应当按照其顺序、大小、形状等的差异性，进行全面的划分：由纵梁、地板组成下车身；由轮罩、侧围内板骨架组成主车身；由A柱、B柱、C柱、门槛及侧围外板组成左右侧围；然后进行整车合车，最后安装四门两盖。
之后，再根据生产节拍要求和尺寸控制有利原则将各部分总成进行进一步的拆解。
2.2 凸焊工艺
（1）注意螺母规格与板材厚度的匹配。
螺母规格越大，板材越厚，需要的焊接参数越大。
薄板材配大螺母，厚板材配小螺母，這两种情况都是不合适的。
薄板材配大螺母，会造成板材过烧，而且大规格螺母需要承受较大的载荷，板材过薄，无法承受大载荷而造成失效。
厚板材配小螺母，如果要焊透厚板材，需要比较大的参数，往往会造成螺母过烧，螺母变形，螺纹损坏，那么怎么选择比较合理呢？经过多年研究总结如表1：
（2）避免多层连接。
尽量避免螺栓或螺母先与垫圈连接，垫圈再与冲压件连接，这种多层连接工艺上较难实现，易出现焊不透的情况，造成连接失效。
（3）焊接工艺的分解。
在做工艺分解时，需要考虑螺母所在位置，合理安排工艺顺序。
在后面的生产工序，对之前工序凸焊的螺母
或螺栓，进行全面的防错检查，避免缺失造成整车功能性的缺陷。
（4）焊接设备的选择。
对有镀层的标准件或板材的凸焊工艺，尽可能选择中频凸焊机，减少电网波动带来的影响。
另外，在每一个分气管附近增加储气罐，也有利于保持气压的稳定性，从而更好的保证凸焊质量。
（5）焊接参数的调节。
凸焊参数在参考经验数据时，应注意尽可能采用硬规范，即大电流、短时间。
在调节参数时，气压尽可能小，在0.1～0.4Mpa之间调节可以收到良好的效果。
2.3 点焊工艺
（1）零件板厚的控制。
点焊工艺首先是要保证焊点强度，板材过厚或搭接层数过多，点焊很难焊透，板材过薄，则焊点容易烧穿，这都会影响到焊接强度，进而影响整车的刚度。
因此，在点焊工艺设计过程中，必须对其零件的厚度，进行有效的控制，使工艺得以实现，一般情況零件单层板厚在0.7～3.2mm，其焊板层数应当小于4层，就是避免4层板焊接，减少3层板焊接。
还要注意搭接板材厚度比不要超过1：3，否则会出现熔核严重偏移，对焊接强度极其不利。
（2）控制搭边宽度和焊点间距。
搭边尺寸太大，造成材料浪费，车身增重；搭边太小，热影响区到板材边缘，板材金属脆化，同时也不利于焊接操作，易出现边缘焊，会影响到车身强度。
焊点间距太大，造成连接强度不足；焊点间距太小，既造成资源浪费，还可因分流而造成强度减小。
冲压件匹配时的搭边尺寸和焊点间距控制是保证汽车
车身点焊工艺质量的重要因素。
从笔者多年经验，以表2控制较为合适：
（3）焊点可达性。
再好的设计工艺实现不了也是枉然，焊点可达性是在做点焊开发设计时需要考虑的重要因素。
零件的焊点位置是否焊枪可达到，结构是否是开敞的，与周边零件的型面或翻边距离是否过近，尤其一些有外观要求的表面，建议手工焊留50mm以上间隙，机器人焊接留30mm以上间隙即可。
（4）焊接面角度。
焊接面的角度设计也是一个必须考虑到的因素，尤其是采取手工焊接，有些角度根本无法操作，最好是能设计在X/Y/Z平行平面上，如果实在不可避免，在同一个零件搭接焊点尽可能选在相近的角度。
2.4 保护焊工艺
保护焊是汽车车身的焊接工艺设计中非常重要的组成部分，主要应用在下车身和底盘零件，是车身强度的重要保证。
气保焊工艺是利用CO2作为保护气体的气体保护电弧焊。
气保焊质量受人为因素影响较多，再加上焊接角度不好操作，一般用于汽车气保焊是采用机器人焊接。
只要工艺参数设置合理，工装夹具稳定，机器人气保焊很容易收到良好效果。
3 结束语
综上所述，本文对汽车车身焊接工艺的一些要点和设计形式，进行了简要的分析和阐述，只有对汽车车身的焊接工艺形式进行深入的
了解，在工艺设计开发过程进行全面的考虑，才能保证汽车车身的焊接质量能够达到理想效果。