汽车车身装焊生产线设计及制造基础知识
汽车车身装焊生产线
设计及制造
XX公司2002年9月
目录
1．产品结构
1.1卡车驾驶室
1.2小客车车身结构
1.3汽车车身的装焊工作
1.4汽车车身（产品）的编号2．汽车车身装焊线的方案设计
2.1前提条件
2.2方案的计算及确定
2.3投资估算
2.4装焊线的投资构成及分析2.5车身装焊线的平面布置及组成3．汽车车身装焊线的实施设计
3.1前提条件
3.2工艺路线分析（爆炸图）3.3编制工艺卡
3.3.1工艺卡的内容
3.3.2编制工艺卡的设计要点3.4编制夹具、非标机械化任务书3.5夹具设计
3.5.1夹具设计的依据
3.5.2夹具设计步骤
3.5.3装焊夹具标准件及标准部件3.5.4夹具结构种类
4．夹具制造及装焊线的安装调试
4.1夹具制造
4.2夹具调试
5．悬挂点焊机及全套设备技术条件
5.1一体式悬挂点焊机焊接变压器参数
5.2一体式悬挂点焊机焊接变压器外接焊钳数
5.3一体式悬挂点焊机控制箱技术规格
5.4焊机气路系统
5.5焊接设备冷却水路系统
5.6同轴电缆
5.7人工焊钳技术要求
5.8轨道平移滑车系统技术要求
6．汽车车身装焊线设备安装工程
7．汽车车身焊接生产线的控制
1．产品结构
所谓汽车车身，一般指卡车的驾驶室及客车及小轿车的车身，是驾驶员及乘客的乘坐空间。一般是由优质的钢板（0.5mm—1.5mm）冲压成各种零件，然后装配焊接而成，经油漆及内饰后成车身总成，是汽车重要部件之一。
1.1卡车驾驶室
1.1.1目前国内的卡车驾驶室按车型不同，大致有以下几种：
（1）长头驾驶室。如CA-141,车身部分除驾驶室外，还有发动机罩、翼子板及水箱面罩。
（2）平头驾驶室。如解放六平柴，一般发动机置于驾驶室下部。为了维修发动机，整个驾驶室可以翻转。
1.1.2 卡车驾驶室的结构
（1）单排座驾驶室。一般由地板、前围、后围及顶盖组成另加左右车门。
（2）双排座驾驶室。一般由地板、前围、后围、左右侧围及顶盖组成，另加前后、左右车门。
1.1.3 驾驶室的系列化（通用化）
为了用最少的冲压零件能组装多用途的车身，称车身的系列化或通用化。如小解放单排座、双排座及6440小客车是系列产品。其前围前地板及左右前门三种车型通用。
又如解放六平柴的平头驾驶室，其宽度有2000mm、1800mm及2200mm三种。其变化部分为地板、前围、后围及顶盖。除顶盖为一整体冲压件外，其余皆由数个零件组成。如地板总成由中地板及左右地板组成，其变化时改变中地板或左右地板的方法解决。
1.2小客车车身结构
1.2.1分类
1.2.1.1按承载方式分：
（1）承载式车身：其地板刚性好，地板及纵横梁焊成一体，如发动机行走系直接及车身连接，无独立的车架。如捷达、奥迪、佳
宝。
（2）半承载式车身：除车身外，还有车架总成。车身置于车架上面，通过柔性连接，而发动机及行走系及车架相连。如金通、雪佛
莱、三菱吉普等。
1.2.1.2按车身尺寸大小分：
（1）微型车身长在3500mm以内。如奥托（经济型）。
（2）中型车身长在3500mm—4000mm之间。如捷达（普通型）。（3）大型车身长在4000mm以上。如奥迪（豪华型）。
1.2.1.3按客车车身内部结构分：
（1）单厢只有乘坐仓。如微型客车。
（2）双厢有乘坐仓及发动机仓。如夏利。
（3）三厢有乘坐仓、发动机仓及行李仓。如捷达。
1.2.2小客车车身的基本分块
2．四门两盖：或五门一盖，包括左右前门、左右后门、发动机盖及行李厢盖。
1.3汽车车身的装焊工作
汽车车身皆由数百件冲压零件装焊而成。目前车身焊接方法及其工作量有：
（1）点焊（电阻焊） 一般一个汽车车身需
3000－5000个焊点，
占全部焊接工作的80%以上。
（2）弧焊（CO2
保护焊） 一般一个汽车车身有2000mm 左右的
CO2焊缝。
（3）螺柱焊（介于弧焊和接触焊） 约20－50之间。
（4）凸焊螺母 约
200－300个左右。
（5）铅焊 往往有些车型采用铜铅焊，焊缝500mm 以内。
（6）需涂点焊胶及密封胶。
1.4汽车车身（产品）的编号
1.4.1 解放5T 卡车
A. CA —为企业代号，表示长春一汽
B. “1”表示载重汽车；“2”表示越野车；“3”表示倾卸汽车；“6”
表示大客车（现在小客车也采用）；“7”表示小客车或轿车。
C. “4”表示载重量。“1”表示
0.6t 以下；“2”表示0.6－1.5t ；
“3”表示1.5－3t ；“4”表示3－5t ；“5”表示5－9t ；“6”表示9－15t 。
注：（1） 大客车的C 表示座位数。如GK-650,“5”表示30－
40座；“1”表示8座；“2”表示8－15座；“4”表示22
－30座；“6”表示40座以上。
（2）“6”表示小客车时，C用两位数，表示车身长度。如CA-6440，表示车长4400mm。
（3）当B为“7”时（轿车），则C为发动机排量。
1.4.2汽车零部件图纸的编号
汽车产品专用件采用隶属编号制度，采用7位数作为基本号，
1.4.
2.1汽车组件编号及名称
2．汽车车身装焊线的方案设计
为了能用最短的时间设计出汽车车身装焊线，特提以下简易方法。
2.1前提条件
（1）应收集产品结构的基本状况，如分块、焊点数等。
（2）按纲领要求，定出生产节拍。
（3）初步确定该线的机械及自动化水平。
2.2方案的计算及确定
假定产品为MC6330的车身总成，年产50000辆，按两班生产。要求定出车间（生产线）设备、夹具、机械化线、面积、人员、动能耗量及投资估算。
2.2.1产品机构分析：
（1）从型号MC6330可以看出车长为3300mm，车身重约
300kg 。
（2）通过产品图纸或样车分析，得出分块为：车身下部－由发动机
仓、前地板、后地板组成；然后是左右侧围，焊点数为3000点，弧焊缝长2000mm ，铅焊缝长600mm ，凸焊螺母200个，螺柱焊30个。
（3）通过冲压件清单，统计出冲压件零件数为
360个。
2.2.2生产节拍计算
考虑工时利用率85％，则生产节拍T 节＝4分钟。 2.2.3设备的估算
（1）点焊设备：按每车有
3000个焊点，每台点焊设备每分钟可以
完成10点计算（考虑到辅助时间及焊接时间的平均数）。按节拍为4分钟，则可计算出点焊设备台数：
（2）凸焊设备：按每车200个凸焊螺母，每台凸焊机每分钟可完成
4个凸焊螺母，则可计算出凸焊设备台数：
取
13台
（3）（3）CO2
设备：按每车焊缝长2000mm ，每台设备每分钟
完成焊缝50mm ，则可计算出CO2设备台数：
（4）（4）螺柱焊机：按每车30个螺柱，每台设备每分钟可以完成3个螺柱，则可计算出螺柱焊机台数：
取3台
（5）
考虑到每台液压包边机可以完成两个总成较为合理，即采用双工作台的液压机，可以省去换模时间，所以取3台。
（6）设备合计为：75+13+10+3+3＝104台考虑不可预见系数，取k＝1.1，
则，最后取115台。
2.2.4夹具套数的计算
凡多个（两个以上）冲压件组合成总成或部件，则需要夹具，而夹具数量及年产量关系很大。一般夹具套数随年产量增加而增加，夹具套数的估算可以采用进入装配的冲压件数去除一个系数，这个系数根据年产量不同，一般取“3”“3.5”
“4”，这里取“3.5”，所以根据冲压件数量360件，可以算出夹具套数：
取110套
2.2.5机械化生产线的计算
凡一个总成其装焊工作量超过生产节拍，则需组成流水线或多个工作站组织生产。根据产品结构，如下总成要组织流水线生产：
（1）发动机机舱总成，共156点4个工位L=3m ×4=12m
（2）前地板总成，共144点＋8螺母4个工位L ＝3m×4=12m
（3）后地板总成，共172点5个工位L ＝3m×5=15m
（4）左右侧围总成，63点＋166点5个工位L ＝4m×5=20m×2
（5）车身总成，503点＋100mm焊缝9个工位L ＝5m×9=45m
（6）调整线，18个工位L ＝5m×18=90m
共计：L＝214m
2.2.6生产线面积计算及建筑参数的确定
生产线的生产面积是按每台设备占地20平方米计算的，
然后加辅助面积：
（1）生产面积＝20×115＝2300平方米
（2）辅助面积指零件存放、检测间、维修间等，其面积及生产面积相同。为2300平方米
（3）车间通道也及生产面积相等为2300平方米
（4）车间面积共计：2300＋2300＋2300＝6900平方米
（5）车间建筑设计主要参数的确定
a．车间的长度：根据最长的生产线（调整线）为90米长，
所以厂房长度最少为90m＋12m＝102m，同时应符合
建筑模数（b的倍数）。
b．车间的宽度：6900（面积）÷102（长度）＝67.6m；
同时应符合建筑模数。一般取12m、18m或24m，这
里取24m，则厂房宽度为24×3＝72m则面积为102
×72＝7344平方米。
c．柱网，可取6m×24m，或12m×12m，较为合理。
d．屋架下沿标高，一般取8.4m。
e．车间地砖负荷：按5吨/平方米设计，但油压机周围考
虑到翻边模的存放，一般按10吨/平方米设计。
2.2.7钢结构用量计算
生产线为了吊挂、悬挂点焊机，机械化输送链及动力管网的布设，车间需要专门设置龙门吊架，也就是钢结构。
（1）钢结构覆盖面积计算：一般钢结构覆盖面积及车间生产面
积相当，即2300平方米。
（2）钢结构用量：按钢结构0.1吨/平方米计算，即0.1×2300＝230吨。
2.2.8人员及公用动能消耗量
（1）人员
a．基本工人：生产工人可按生产设备的数量乘以工时利用
率系数（取1.15），所以生产工人为115×1.15＝132
人两班为264人。
b．辅助工人：指调整工、维修工，是按基本工人的20％
计算，
所以辅助工人为264×20％＝52.8人取53人。
c．工程技术人员及行政管理人员：按基本工人＋辅助工人
之和乘以7％，所以工程技术人员及行政管理人员为
（264＋53）×7％＝22人。
d．人员合计：264＋53+22＝339人。
e．技术检查人员：按基本工人数的6％计算，
所以技术检查人员为264×6％＝16人。
（2）电安装容量
车身焊接生产线的电安装容量主要是点焊设备，每台平均
电安装量为150KVA,则：
全线电安装容量＝115（设备台数）×150KVA＝17250KVA
（3）生产用水量及排水
a．焊接车间生产用水主要是接触焊的冷却用水，目前基本
上采用闭路循环。一般进水压力0.3Mpa，温度不超过
30摄氏度。回水压力为0.1Mpa，压差为0.2Mpa，
每台设备用量按1立方米/台计算，则：
水用量＝1×100（接触焊设备台数）＝100立方米/台
b．排水，由于冷却水采用闭路循环，但往往会发生管路漏
水现象，会出现在车间地面上，所以焊接车间地面应设
置地漏以备排水。
（4）压缩空气耗量
焊机车间压缩空气主要用于接触焊焊接时焊钳工作动力及气动夹具工作时的消耗量。
A．接触焊设备每台耗量为：10立方米/n ……（平均）所以按100台计算为：1000立方米/n……（平均）B．夹具汽缸工作耗量：按每套夹具有15个缸径φ100mm，行程200mm的气缸计算，则1个气缸往复
一次耗气量为0.0317立方米，按生产节拍4分/台，
则每小时往复次数为60/4＝15次
所以夹具耗气量＝15×90×0.0317×15＝641立方
米/n ……（平均）
C．生产线压缩空气耗量为：1000+641＝1641立方
米/n，而平均值为最大值的2/3，
所以每小时最大耗量为1641×3/2＝2461.5立方米
2.3投资估算
2.3.1设备投资
（1）焊机车间一般接触焊设备（悬挂点焊机，螺柱焊机及CO2焊机等）可按每台4.5～5万元估价，则
4.5×115台＝517.5万元
（2）车门、包边液压机（双台面）可按100万元/台估价，则
100×3台＝300万元
（3）若采用机器人焊机，每台机器人估价为8～10万美金，折合人民币65～90万元左右，一般设10台左右，则
85×10台＝850万元（注：一般认为4个工人的一年工资能购买一台机器人
的话，可以大量采用机器人，从目前来看我国尚未达到大
量采用机器人的时候，只是为了降低劳动强度，局部采用
机器人焊接。）
2.3.2夹具投资估算
（1）按夹具重量估价，夹具每吨造价4～5万元左右。
（2）按夹具每一定位加紧器估价，每个为3000～5000元左右。目前国内夹具价格约每套45000元～75000元左
右，则
夹具价格为：7.5万元×110＝825万元（注：国外
制造相同结构的夹具价格为我国价格的3倍以上。）
2.3.3机械化输送机的估价
焊接车间机械化输送机造价可按每米长度价格为2.5万元计算，按机械化线长度214m，则
机械化价格为：2.5×214＝535万元
2.3.4车间土建部分估价
一般焊接车间土建每平方米造价为：北方（采暖地区）为1400元/平方米，南方为1100元/平方米，按7344平方米计算，则
北方为1400×7344＝1028万元
南方为1100×7344＝807.8万元
2.3.5钢结构及管网部分估价
（1）钢结构部分包括供水、供气支管网，按每吨1万元计，则估价为：1万元/吨×230吨＝230万元
（2）供电一般采用插接母线，每米为2200元，约350米，则
估价为：2200元/米×350米＝77万元（3）以上两项合计为：230+77＝307万元
2.4装焊线投资构成及分析2.4.1车身装焊线投资汇总表
2.4.2投资构成及分析
车身装焊线一般由四部分组成，即
（1）标准设备：主要是焊接设备及辅具（焊钳，吊挂系统）
（2）夹具
（3）机械化及钢结构部分
（4）土建公用部分
若第一部分不采用机器人焊接的话，这四部分的投资几乎相等，以举例可以看出，新建一条五万辆车身装焊线为
4000万元左右。
2.5车身装焊线平面布置及组成
2.5.1平面布置
2.5.1.1车间建筑
（1）厂房跨度：一般取12、18、24米，常用24米。
（2）柱距：一般为6米，但为了便于生产线的纵横布置，可以采用12×12，12×18，18×24等。
（3）地面装焊车间地砖负荷为5吨/平方米，地面选择150～200mm厚细石混凝土，加减60～80mm厚素地面为宜。
（4）车间大门：一般选3900×4200，3600×3600，3300×3000。
（5）屋架下弦标高：一般取8.4米。
2.5.1.2平面布置的原则
（1）根据流程图，由后向前布置，先生产线后其它。
（2）要求物流最短，物流不能有交叉。
（3）工序间的储备量尽可能少，有条件可做到零储备。
（4）各种功能所占面积应合理。
2.5.2装焊车间的组成
装焊线按功能分由以下部分组成：
（1）生产部门或生产线，其由焊接设备、夹具、机械化输送机械组成。
（2）检测部门，目前大部分生产线都采用三坐标测量机检测，取代过去的检具。
（3）辅助部门，如机电维修站，各种库房及管理部门。
（4）土建公用部分，即厂房，各种动力站房及动能输送管网等。
2.5.3平面布置举例说明
汽车车身装焊线的布置及总成的输送方式种类繁多，现列举两种方案。第一种较为常见的，目前我国及日本汽车生产线常用，而第二种则以滑撬传送方式为主，欧洲为多。
2.5.
3.1平面布置A
（1）平面布置的前提假设
a．产品结构是有发动机仓总成。
b．年产纲领约50000辆/年，双班。
c．厂房条件见面图表示。
（2）生产线机械化方案
a．调整线采用典型平板链加支架方案，链速可有两种方
案
――间歇式传动方式，则链速为高速，一般为15米/分。
――连续式传动方式，则链速为节距/节拍，但这种方式最好应增设人站付链，其速度应及主链同步。
b．总焊线采用滑撬传送或台车传送为宜。滑撬及工件应有定位锁紧装置。到位后需要精确定位的工位，可以通
过撬体传给工件。其运行速度为12米/分。撬体的返程
则采用链式升降台及单链式输送机完成，其运行速度为
18米/分。
c．左右侧围线采用往复杆输送机传送，传送速度为10米/分。
d．下部结构（地板总成）线采用往复杆输送机传送，传送速度为10米/分。
e．前地板、后地板及发动机仓总成线采用单轨电葫芦传送。
（3）总成的连线运输方案
a．前地板、后地板及发动机仓总成采用电动葫芦运输及上线。
b．地板总成则采用双轨悬挂式小车及四连杆升降稳定机构传送。
c．左/右侧围总成则采用程控双钩葫芦及专用吊具传送。
d．白车身总成采用推杆悬链送油漆车间。