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汽车车身焊装工艺
汽车车身装配关键采取焊接方法，在汽车车身结构设计时就必需考虑零部件装配工艺性。焊装工艺设计和车身产品设计及冲压工艺设计是相互联络、相互制约，必需进行综合考虑，它是影响车身制造质量关键原因。

第一节 焊装工艺分析
工艺性好坏客观评价标准就是在一定生产条件和规模下，能否确保以最少原材料和加工劳动量，最经济地取得高质量产品。影响车身焊装工艺性关键原因有生产批量、车身产品分块、焊接结构、焊点部署等。
一．生产批量
车身焊装工艺关键由生产批量大小确定。通常来说，批量越小，夹具数量越少，自动化程度越低，每台夹具上所焊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，每台夹具上所焊车身产品件数量越少。
1． 生产节拍计算
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整个过程中全部动作次序、时间分配和相互间互锁关系，这些动作包含上下料（手动或自动），夹具夹紧松开，自动焊枪到位、焊接、退回和传送装置运动等。生产线上每个工位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技术文件和依据，是机电交互接口。
图4－1所表示为一张时序图，它内容包含：
（1）设备名称，它是以完成动作单元来划分。比如移动装置，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）对应设备动作名称，它是以动力源动作来划分。比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，它动作名称分别为上升，下降，前进，后退；再比如夹具是由夹紧气缸驱动夹紧，它动作名称分为夹紧，打开等。
（3）各动作次序立即间分配，动作时间表分配是以坐标网格形式标识，每格单位为5秒，一个循环总时间为生产节拍，各动作之间前后次序关系图用箭头线标识。通常气缸夹紧动作时间为2～3秒；焊接时间和焊点数量相关，常以一个焊点3秒时间估算。合理分配调整各个动作时间，满足生产节拍要求是车身焊装工艺设计关键。
（4）行程开关（L/S）和电磁控制阀（V/V）编号，它标明了各个动作之间次序及互锁关系，其编号和对应气路控制图上编号应该一致。
时序图设计在工艺方案总设计完成后就能够进行，经过计算各动作次序时间，能够得出本工位时间节奏，比较能否满足生产节拍和生产纲领要求，并作对应调整，甚至改变工艺设计。因为每个车身装焊零部件数量一定，焊点数量一定，焊接时间一定，要达成一定生产节拍内完成全部焊接，就必需将工序分开，分工位上料、焊接。
二．车身产品分块
分块是将车身外壳体分成若干块便于冲压和焊装零部件、组合件、分总成和总成。合理分块不仅有利于形成良好装配质量，并可有效地简化和优化制造工艺。
汽车白车身是一个尺寸很大复杂焊接结构件，设计制造时常常是将车身总成合理地划分为若干个部件和组合件，分别进行装配焊接成份总成件，然后再装配焊接成总成结构，这么化复杂为简单，化大为小，能够大大提升劳动生产率，改善结构焊接工艺性。
1． 结构分离面
将白车身总成份解为若干个分总成，相邻两个分总成结合面称为分离面。分离面能够分为两类：
（1）设计分离面
依据使用上和结构上特点，将汽车车身分成为能够单独进行装配分总成，如发动机罩、行李厢盖、车门、车身本体等，这些分总成之间结合面，称为设计分离面。
设计分离面通常采取可拆卸连接，如铰链连接，方便在使用和维修过程中快速拆卸和重新安装，而不损坏整体结构。
（2）工艺分离面
在生产制造过程中，为了适应制造装配工艺要求，需要深入将上级分总成份解为下一级分总成，甚至小组件，进行单独装配焊接，这些下一级分总成或组件之间结合面，称为工艺分离面。比如车身本体总成份解为前围、后围、地板、左/右侧围、顶盖六大分总成，这六大分总成份别平行进行单独装焊，以后总装在一起进行焊接，这些分总成之间结合面就是工艺分离面。
工艺分离面通常采取不可拆卸连接方法，如焊接、铆接等。它们最终组成一个统一刚性整体。
2． 装配焊接方法
依据工艺分离面划分情况，将汽车车身装配焊接方法分为两类：
（1）集中装配焊接法
将车身产品装配焊接工作集中在较少工位上，使用较少工装夹具来完成装焊工作，称为集中装配焊接法
2）分散装配焊接法
将车身产品装配焊接工作，分散在较多工位和工装夹具上来完成，称为分散装配焊接法。它分散依据是工艺分离面确实定。
如表4－1为某一轿车车身侧围总成份散焊装步骤图。
3． 分散装配焊接法优越性
在车身制造中，要依据生产纲领、工厂设备情况和技术水平，合理地划分组合件，分总成进行装配焊接，这种方法有很多优点：
（1）能够提升焊装质量，改善工人劳动条件
把整体车身结构划分成若干组合件、分总成后，它们就变得重量较轻、尺寸较小、形状结构简单，轻易确保焊装精度。因为有很多尺寸、形状和技术要求等在部件上确保比在整车上确保要轻易多。比如侧围窗框尺寸及外轮廓曲线形状等全部是在侧围总成焊装线上得到确保。
从焊接角度来讲，分散装配焊接能够把部分需要全位置操作工序改变为在正常位置操作，使焊点尽可能处于有利于焊接位置,可尽可能避免立焊、仰焊、横焊，这么有利于提升装配焊接质量，改善劳动条件，也提升了劳动生产率。比如车身顶盖、侧围及前、后围在整车总成焊装中分别为仰焊和立焊，而在分总成焊装中可变成俯焊。
伴随零件分散程度提升，操作工人分工愈加细化和专一，更轻易掌握操作技术和提升技术熟练程度，从而快速提升劳动生产率和焊装质量
（2）缩短产品制造周期
组合件、分总成焊装生产能够并行进行，扩大了工作面，增加了同时工作人数，避免各工序之间相互影响和等候。有组合件或分总成含有相同或相同形状和尺寸，能够组织连续性流水作业以缩短制造时间。比如车身左右侧围焊装线部署。

（3）轻易控制和降低焊接应力和焊接变形
焊接应力和焊接变形和焊缝在结构中所处位置及数量有着亲密关系。在划分组合件时，要充足地考虑到将组合件焊接应力和焊接变形控制到最小，使总成装配时焊接量降低到最小，以降低可能引发焊接变形。而且，在组合件焊装时，结构刚性降低，能够比较轻易地采取夹具或其它方法来预防变形。即使已经产生了较大变形，也比较轻易修整和矫正。
（4）能够降低焊装夹具成本
分组件装配焊接法以后能够大大简化焊装夹具复杂程度，有利于夹具设计和制造，从而使焊装夹具成本降低。
（5）能够提升生产面积利用率
分组件装配焊接能够降低和简化总装时工位数，增加平行进行作业地点，大大扩大了装配焊接工作面，提升了生产面积利用率。

4． 工艺分离面确定标准
工艺分离面合理确定是发挥上述优越性关键。划分组件进行装配焊接时应从以下多个方面来综合考虑：
（1）尽可能使各组件本身结构形式是一个完整构件
要考虑到结构特点，便于组件、分总成最终总装和结构尺寸精度确保。工艺分离面要避开结构上应力最大地方，确保不因划分工艺组件而损害结构强度。
（2）确保组件强度和刚度
所划分组件、分总成结构要有一定刚度和强度，即在白车身重量作用下，不能产生永久性变形，同时也要考虑吊装方便。
（3）工艺上合理性
工艺上关键考虑划分组件后焊点数量和位置合理部署，要有利于采取自动化和机械化设备，也有利于减小焊接变形，能够提升产品质量和劳动生产率。
（4）现场生产能力和条件限制
分组件装配焊接中，因为采取较多专用夹具，生产准备周期较长，各工序之间协调关系复杂，给生产管理带来困难。同时伴随焊装工位数量增加，要求有较大生产面积和较多技术工人。
（5）生产节拍要求
在大批量生产中，采取分组件装配焊接法进行生产，能显著地提升劳动生产率和产品质量，缩短生产周期，降低产品成本。即使此时因为分组件装配焊接增加了工序及专用夹具数量，使其费用增多，但产量大而分摊到每个产品上费用不会增加，仍然能够得到显著经济效果。
当单件生产、试制和少许生产时，为了缩短生产准备周期，降低专用夹具费用，降低工件在夹具上装卸次数，降低辅助工时，宜采取集中装配焊接方法。

三． 焊接结构
因为汽车车身除一些加强构件外，关键全部是由低碳钢薄板冲压零件焊接而成，其厚度在0.6mm～1.5mm范围之内。采取最多焊接方法是电阻点焊，它将工件(PANEL)以200～300kgf程度加压至焊枪铜电极，并瞬间（0.16～0.2秒）经过大约1万安培高电流，以电极接触点发生电阻热熔融结合焊接方法。在一辆小车车体中大约有3000个焊点，其大部分为两层焊，依据结构也有3～4层焊。
当生产批量不大和含有密封要求连接处，和开敞性差焊缝，通常采取二氧化碳气体保护焊。
1．焊接接头型式
焊接连接处称为焊接接头。因电阻点焊要求，车身结构基础焊接接头型式关键是搭接接头和弯边接头，图4-2所表示。其中4-2(a)(b)为搭接接头，4-2(c)(d)(e)为弯边角接，4-2(f)为弯边对接。
弯边接头焊点操作性优于搭接接头，因为弯边
接头焊点直接暴露在操作台面一侧，选择小型“X” (a) (d)
型焊钳就能很方便地进行焊接。
考虑焊接强度，弯边接头起到相当于加强梁作
用，可增大结构强度，但翻边因受冲压工艺限制，
造成贴合不理想，易产生焊接缺点，而且弯边接头 (b) (e)
焊点抗正应力能力比抗剪切能力差，总对焊接强度
增大不大。
考虑焊接精度，搭接接头焊点质量关键决定于工 (c) (f)
装精度。而弯边接头焊接质量除了和工装精度相关 图4－2 焊接接头型式
外，还和零件翻边精度相关，而受冲压工艺和储运方法影响，翻边是零件质量最不稳定地方，它轻易造成两零件因贴合不好产生焊接变形，而且弯边接头零件不利于利用工艺孔对零件作正确定位。
2．接头开敞性
封闭接头是不可能用作点焊，半封闭接头如车身底部和内部接头也会给制造带来一定麻烦。图4-2(b)所表示为封闭断面结构，不易直接采取点焊。因为下电极无法设置，需要采取间接导电型式或改用其它焊接方法来处理。
因为车身各连接部位不一样，组成零件形状不一样，即使全部采取搭接或弯边接头，但其结构断面形状有很大差异。图4-3为车身侧围经典断面示意图。其中(a)和(e)中焊点A开敞性差，结构设计不合理，假如将(a)断面形状改为图(b)型式，就大大提升了焊点可达性；一样(e)结构也是如此。若在结构设计上不能避免封闭式断面，则能够经过结构分解来实现
焊点焊接，如将(a)中结构分解
为件1和件2组合件，先焊完点
A后，再装焊件3，这么不仅达成了
结构设计要求，而且改善了结构
开敞性。一样(e)中也能够先将件2
和件3在A点焊好后再装焊件1。
冲压件结构型式要考虑点焊工
艺性。因为电阻点焊方法本身可达性

差，在车身结构设计时，应尽可能避免采取狭窄而深或上、下电极难以靠近焊接结构和焊接接头。图4－4所表示,(a)中因为上电极伸入深窄焊件中，增加了点焊机二次回路感抗，使焊接电流不稳定而降低焊点强
度和质量；图4－4(b)结构中必需采取特殊弯电极，
这种电极冷却条件不好，降低了焊接表面质量和
电极使用寿命。 (a) (b)
3．接头强度 图4－4 不合理点焊结构
点焊焊缝适宜在剪切力下工作，而不宜在拉伸力下工作。设计汽车车身点焊焊接结构时，应尽可能使焊缝在剪切力而不是在拉力下工作。图4-5所表示，(a)为焊点受拉伸力状态，(b)为焊点受剪切力状态。
点焊焊缝强度和母材种类及焊接工艺相关。
比如，低碳钢剪切许可应力可取为母材65％，
而拉伸许可应力可取为母材40％，焊点部署方案 (a) (b)
不一样，焊点中所受应力种类也不相同。另外，要 图4－5 焊点受力状态
尽可能避免焊点密集部署或交汇在一起，不然金属易因为过热而产生严重应力集中及变形，影响焊接质量。
车身外板焊接，因为焊接热应力会
使表面局部变形而影响外观质量，这时可
经过改变车身零件形状来消除或减轻这类
缺点。图4-6(a)是轻型汽车门板点焊
接头，在门外板表面1区会出现凹凸不平，
若将门外板此处设计成带斜凸梗棱线
（图4－6b），就能够起筋条作用而减 图4－6 车身外板形状
小变形。假如外部造型不许可这么，也可将门外板制成曲面形状（图4－6c）。
4．焊接厚度
点焊通常见于两层薄板之间连接，有时也用于连接叠在一起三层薄板。为了确保焊点焊透率，两层焊件厚度宜相等或相近，厚度相差应小于3倍。连接三层板时，如板厚有差异，厚板应置于中间，有利于熔核在三层板上形成。
四． 焊点部署
车身焊接中焊点数量和焊点间距确实定是焊装工艺性一项关键内容。焊点间距越小，焊点数越多，焊接强度也就越高，但分流越大，它会给产品强度带来不利影响。焊接质量也会因分流影响而不易确保。
依据车身焊接接头特点和车身结构设计时接头搭边宽度和焊点部署等，焊点部署应着重考虑以下多个问题：
1． 在满足接头强度和技术要求条件下，尽可能减小搭边宽度，以减轻结构重量。为确保焊点质量，对焊点中心离板边最小尺寸要求，可参考表4-2。
表4－2 焊点中心到板边最小距离
焊件厚度（mm） 1 2 3 4 6
焊点中心到板边最小距离（mm） 8 12 18 25 30
2．在实际车身制造中，因为设置焊装夹具需要，对弯边接头宽度（图4－7）应确保a最少为20～25mm，其根部尺寸通常等于板厚。
3．焊点距离应选择合适，在确保接头强度和技术要求前提下，
焊点距离应尽可能大些。因为在焊缝长度一定范围内，焊点
部署越多，点距越小，分流越大，焊点熔核尺寸减小，反而降
低了焊缝强度。车身焊装合理点距如表4-3所表示。焊接大零
件或组合件时，点距能够合适加大，通常大于35～40mm，在 图4－7 弯边宽度
有些非受力部位，则焊点距离还能够加大到70～80mm。在
多点焊机上焊接，焊点之间距离要求大于50mm。
表4－3 车身焊装合理点距
一个焊件厚度(mm) 1 2 3 4 6
二层板焊接最小点距(mm) 15 25 30 40 60
三层板焊接最小点距(mm) 20 30 40 50 80
4．三层板焊接时，其点距比二层板焊接时要合适大些，如表4-3所表示。考虑焊点强度稳定性，尽可能少采取三层板焊接结构。
焊点合理部署并不能完全填补因为产品结构本身设计不合理所造成强度不足缺点。所以，为了提升产品使用寿命，必需在设计合理产品结构基础上，来考虑焊点合理部署。

五． 焊装工艺规程编制
汽车车身焊装工艺过程是指多种零部件装配成组合件和分总成，然后在深入焊装成总成件过程。指导这一过程工艺性文件就称为焊装工艺规程。它是车身生产中关键指导性文件，其内容包含要焊接零部件名称，装配焊接次序，装配焊接方法，质量要求，检验方法，焊点数量、部署等，有利于生产组织和管理工作。
1． 装配工艺方案
装配工艺方案是对车身产品焊装过程中关键问题，作出标准性要求。通常在立项时开始编制。其编制内容包含：
（1）产品对象
总成件及零部件、组合件数量、名称和结构。
（2）设备描述
确定产品分散装配焊接方法，所需工位总数，各工位焊接方法，上料方法，工装设备，工位间距，工位间传输方法等。
（3）设计依据
产品生产纲领，工装设备定位精度，工作区大小，设备开工率，水、电、气参数，设计数据和图纸等。
（4）工艺方案
各工位上料次序，焊点数量，工装夹具方法，焊接方法，作业方法，作业时间等。
（5）技术质量要求
工装设备技术制造、操作要求，焊接质量要求，产品尺寸要求，焊接设备要求等。
焊装工艺方案不仅在工艺标准上要求了工艺过程本身，同时也决定了生产组织和计划工作、厂房和车间部署、多种设备和装备配置，它直接影响到生产周期、劳动生产率和生产成本，它是多种设备和装备选购技术依据。
2．工作工艺规程
工作工艺规程是装配工艺方案中每一个工序内容具体具体说明，它是依据装配工艺方案进行编制，也称工序卡。它要求了本工序各装配零件在夹具中安装次序、定位和焊接方法、焊接规范、时间定额、所用工具设备和耗材等等。
如表4－4为一张经典工序卡片。

第二节 焊装夹具工艺方案设计

轿车车身是由上千个冲压件、近5000个焊点焊装成一个整体，每个零件之间连接必需在三维空间中依靠焊装夹具定位，零件和零件连接形成一个整体车身。每一个零件连接精度，全部是由焊装夹具来确保，它直接影响到功效部件，如发动机、转向器、变速器等安装精度和性能。关键外形部件，如保险杠、车门、发动机盖、后箱盖、前后灯等安装平顺性，全部和车身焊装形位精度有直接关系。
在进行焊装夹具设计之前，首先需要依据车身零件形状、焊装工艺、焊点位置及数量来设计夹具工艺方案，即设定焊装过程中夹具定位基准及定位基准形态。
一． 定位基准基础概念
基准是指一些特定（参考）点、线、面组合，借以确定零部件中相关点、线、面位置。按其用途不一样，可分为设计基准和工艺基准。设计基准是指在产品图样上，设计者所选定参考点、线、面组合，用以确定零件轮廓、尺寸及形位公差等。工艺基准是指在加工过程中，直接用于测量、定位、安装零部件时实际点、线、面组合，它分为定位基准、装配基准和测量基准。
夹具定位基准是为了使焊好车身组件、分总成件、总成件位置和车身产品设计图纸、冲压成形零件形状尺寸、车身测量数据在X、Y、Z方向上一致，所设定焊装夹具位置。合理选择夹具定位基准，能够简化焊接工艺和夹具结构，而且轻易确保车身零件装配焊接精度和质量。选择夹具定位基按时，应尽可能使其和车身零件设计基准相统一，降低因基准不重合带来误差。
1．定位基准种类和功效
（1）定位基准面
定位基准面有主基准和副基准两种。主基准面是为了确保被焊零件正确定位。主基准面应该尽可能设定在确保零件形状精度和刚性位置上，而且数量尽可能少，通常主基准面为不可调整形式。副基准面是为了校正零件、辅助焊接过程或辅助焊接设备而设定，它能约束零件扭曲和回弹、使零件保持形状不变、校正和约束焊接变形，是焊接工装结构上必需基准，它设计成可调整形式。
（2） 定位基准孔
定位基准孔也有主基准和副基准两种。主基准孔作用是固定被焊零件，它用圆柱销约束零件两个方向，在确保可靠定位前提下主基准孔数量应尽可能少。副基准孔作用是预防被焊零件回转，它能够用圆柱销或菱形销定位，通常选择零件上长孔作为副基准孔，用菱形销约束零件一个方向。
（3）定位基准端
定位基准端也有主基准和副基准两种。主基准端使被焊零件正确定位，它确定一个方向位置，不可调整。副基准端是为了辅助焊接过程或焊接设备而设定，它是约束焊接变形和焊接时两个零件错位基准，设计成可调整形式。

2．定位基准选择优先次序
（1）考虑车身零件制造工艺，定位基正确定前后次序为总成®分总成®组件®零件。因为假如装配件定位基准不确定，则不可能对零部件精度确定及正确评价，也无法决定零部件正确修正方向。同时为了使车身零件在制造过程中改变要素最小，需要把含有更多改变要素装配件上定位基准首先确定。
（2）为了确定车身零部件位置，需要基准孔、基准面和基准端组合，不过在同一方向上约束时，采取基准面、孔、端次序不一样。考虑车身零件形状，定位基准选择前后次序为基准面®基准孔®基准端。这和冲压零件成形次序一致，即先拉延后冲孔。优先选择基准面能够使相邻零件贴合面累积误差最小，也轻易赔偿刚性不足零件形状，而且假如基准孔位置和孔间距不正确会造成被焊零件位置不稳定。
3．定位基准位置选定方法
夹具定位基准选定必需以冲压件零件图、装配焊接后组件图、车身焊装工艺步骤和工艺方案、车身装配公差要求和基础车型相关资料为依据。其选择方法为：
（1）夹具定位基准面厚度通常为16mm，只有地板框架处夹具定位基准面厚度选为19mm。为了便于夹具设计和检测，定位基准面尽可能选在和车线平行位置，且和车线之间距离为整数；若定位基准位置和车线倾斜，则从车线处标注尺寸和角度。图4－8所表示。
（2）定位基准面要尽可能选在断面形状一致位置，尽可能避免断面发生改变位置，图4－9所表示。因为断面发生改变位置轻易造成零件变形，极难正确定位。
（3）定位基准孔要尽可能和定位基准面不重合。这是因为基准孔和基准面定位方向不一样，当零件定位基准面发生改变时，定位基准孔位置也发生改变。图4－10所表示。
（4）分析整条生产线上各工位零件组成和各组成零件位置，使定位基准位置尽可能选在能贯穿整条生产线位置上，即生产线上各工位定位基准尽可能保持一致，以减小工位间定位偏差。
比如：前立柱组件 ® 侧围总成 ® 车身总成前后相互关联工位尽可能选择相同定位基准。
（5）定位基准尽可能选在被焊零件有贴合要求或功效要求位置，如有装配关系要求面或孔，有位置尺寸要求端部或孔等。
（6）定位基准尽可能选在轻易上件取料位置，轻易实现焊装自动化位置，和使装配累积误差最小化位置上。
（7）对于相同零件定位，其定位基准位置尽可能要统一。
（8）定位基准要选在能够减小焊接变形位置上。当焊接面长度足够时，能够将定位基准面直接选在焊接面上。
（9）各被焊零件要尽可能单独定位，不能只依靠相邻零件型面贴合来定位。

第三节 车身焊装生产线

焊装生产线（production line of welding），是指必需经过焊接工艺才能完成完整产品综合生产线，它包含专用焊接设备、辅助工艺设备和多种传输设备等。

一． 车身焊装生产线发展过程
汽车车身焊装生产线发展过程大致可分为三个阶段：
1． 固定式单工位焊装台小型焊接方法
这种在发达国家50年代以前全靠手工操作组焊车身方法，在中国小汽车厂家中应用较多。它是各工位独立操作，被焊接车身零件关键依靠人工搬运，它生产能力只能依靠工人操作熟练程度，对设备自动化程度要求几乎没有。因为单靠工人熟练程度而提升生产能力是有限制，所以以提升生产能力为目标进行了传送装置及专用焊接设备开发研究工作。这么很快满足了提升生产能力要求。但这种设备无法满足混流车型生产。
2． 刚性焊接生产阶段
1965年左右开发出利用机械控制系统来满足2－3种车型生产。刚性焊接生产线属于传统制造系统，它含有以下特点：
（1） 通常把作业划分为较多个简单工序；
（2） 按分批投入方法，次序完成各简单工序；
（3） 完成工序时间很短；
（4） 单个工序自动化。
现在这种刚性焊装生产线仍然有一定应用，但伴随优异制造技术蓬勃发展，这类生产线正在面临着技术改造艰巨任务，处于淘汰之中，在轿车生产中所占份额正急剧降低。处于这个阶段中国汽车焊装线以一汽大众汽车捷达轿车车身焊装设备和上海大众汽车企业车身焊装线为代表，前者总成工位及车身主焊线采取焊装自动线，广泛采取多种类型多点焊机和焊接机器人，工艺优异，自动化程度高；后者因为采取国外优异技术，工艺优异，但自动化程度较前者低，采取悬挂式点焊机等设备，手工焊接仍占较大百分比。
3． 柔性焊装生产阶段
世界汽车发展趋势是由大批量生产向多品种、小批量生产转化，为了满足汽车消费者广泛而多样化需求，适应汽车市场猛烈竞争，必需不停缩短车型变换周期、加紧车型更新，柔性焊装生产线就是适应这一发展趋势而设计制造。因为计算机飞速发展和控制领域技术提升、机器人发展、工具柔性化，1975年正式开始了汽车焊装生产线自动化研究，且研究出为满足消费者多样化需求柔性生产系统。柔性焊装生产线特征是大量使用工业机器人、数控焊钳、可快速更换工装设备和非同时输送带、可编程控制自导车，它能方便地适应多个基础车型及若干变型车同时生产并易于适应以后改型。
柔性焊装生产线属于柔性制造系统（FMS），FMS柔性是指对产品柔性，即系统为不一样产品和产品改变而进行设置，以达成高设备利用率，降低制造过程中零件中间存放，对于用户需求含有快速响应能力。
和刚性焊装生产线相比，柔性焊装生产线关键特点为：
（1） 把作业仅分为多个工序；
（2） 不一样批次不一样工序能够重合投入；
（3） 完成工序加工时间快和不变；
（4） 全部加工工序自动化；
（5） 产品焊接关键由焊接柔性制造系统完成。
在德国大众、宝玛格、日本本田、瑞典沃尔沃、美国卡特比勒等企业均大量使用车身柔性焊装生产线。德国BenzSindelfingen工厂部署有三条车身焊接总装线，三条地板总成线及对应中地板、前后地板线等，共有焊接机器人1000余台，自动化率为95％，生产约10个车型，二班制时日产1600～1700辆。
在车身制造中，选择哪种型式车身焊装生产线和需要多少焊装设备，取决于生产批量大小，车身质量要求和工厂场地和投资情况。在中国，经过近大力发展，汽车制造业取得了很大进步，从国外引进了轻型车、面包车、轿车等多种类型汽车，各关键汽车厂家形成了一定生产规模，基础上含有了一整套较为完善生产、管理及技术确保体系。但车身焊装生产线还是关键依靠从国外全套引进，缺乏自主独立开发能力。引进焊装生产线大全部是国外80年代产品，属于刚性焊装生产线，自动化水平不高。

二． 车身焊装生产线组成
车身焊装生产线是轿车、微型客车等车型生产过程中多个关键生产线之一，其空间作业内容复杂且自动化程度较高。车身焊装生产线是汽车白车身（BODY IN WHITE）全部成型工位总称，它由车身总成线和很多分总成线组成，每一条总成线或分总成线又由很多工位组成。线间、工位间经过搬送机、机器人等搬送设备实现上下料和零部件传送，以确保生产线内各工位工作连贯性。分总成线又包含很多独立组件焊装工位，每个工位由很多定位夹紧夹具、自动焊接装置及检测装置等设备和供电供气供水装置组成。
1． 车身完成线（SLAT LINE）
车身完成线是一条车身装配生产线，它经过铰链连接方法分别将焊装好前后车门，翼子板，发动机罩，行李厢盖或背门和车身本体连接装配，形成白车身（Body In White），同时对车身焊接质量进行检测和修磨。图4－所表示为一条车身完成线组成。
图4－ 车身完成线示意图
车身完成线特点是整条生产线不需要焊接，是机械铰链连接，属于可拆卸连接，无任何焊接设备；基础上是手工作业；是整个车身焊装生产线最终一道工序，完成后产品即为白车身，将输送到涂装车间进行表面处理。
2． 主焊线（MAIN LINE）
主焊线是车身焊装车间最关键一条焊装生产线，它完成车身六大分总成（地板，左右侧围，顶盖，通风罩及仪表板，后行李台）焊接，有时也叫车身总成生产线。
车身总成工位是主焊线上一个关键工位，在这个工位上，实现六大总成装配。其中地板总成上料是经过地板传送机构（UNDER SHUTTLE）直接传送到总成工位；侧围总成自动上料方法有移动式、旋转式、移动翻转式和2－4位翻转基座式；顶盖、通风罩、后行李台是利用自动输送机械（AUTO FEEDING MACHINE）上料。
在主焊线上通常还设置有若干个补焊工位，完成车身本体补焊（RESPOT WELDING）。从主焊线上生产出来产品经过升降机设备传送到车身完成线上。
图4－为一条经典主焊线组成示意图。

图4－ 车身主焊线示意图
3． 地板总成线（UNDER BODY LINE）
地板总成线完成发动机室、前地板和后地板装配焊接。地板是车身结构中强度相对较大部分，常常需要部署有二氧化碳焊机进行补焊。
依据自动化程度不一样，地板总成线上设置有工位间传送机构，焊装夹具，机器人点焊系统，涂胶设备，升降机等等。
4． 侧围总成线（SIDE FRAME LINE）
侧围总成线完成侧围内外板结合，通常它有左右对称部署两条生产线。在侧围总成线上部署有工位间传送机构，焊装夹具，机器人点焊系统，涂胶设备，自动输送机械等等。
图为经典侧围总成线部署示意图。
图 侧围总成线示意图

5． 移动线（MOVING LINE）
移动线关键是指车门焊装线，发动机罩&行李厢盖焊装线，翼子板焊装线。
车门、发动机罩、行李厢盖焊装线全部是经过涂胶、折边、焊接、完成等工序实现内外板结合。它关键设备有内外板焊装夹具，折边机，转换压模，输入输出设备，涂胶设备，铰链装配夹具，二氧化碳焊机等等。
图为一条车门总成线部署示意图。

6． 子线（SUB LINE）
子线关键是指车身中部分组合件、分总成件简单小型焊装线，如顶盖焊装线，通风罩焊装线，后行李台焊装线，发动机室焊装线，前地板焊装线，后地板焊装线，前立柱焊装线，中立柱焊装线等等。
依据自动化程度不一样，子线能够设计成单工位独立操作形式，也能够设计成多个工位流水线操作方法；被焊零件在各工位之间能够应用手工或自动传送。

三． 柔性焊装线上组成单元
柔性焊装生产线是为了适应用户不一样产量、不一样生产率、不一样自动化程度、不一样工厂环境要求而设计。柔性生产系统是车身焊装线全球发展趋势。
柔性组成单元关键包含：柔性焊装夹具，自动焊接装置，点焊设备，车身总成工位，自动输送机械，传送机构，升降机，折边机，机器人系统，电控系统，其它机构等等。
1． 柔性焊装夹具 （JIG）
为了适应不一样车型，柔性夹具通常采取两种结构型式：一是固定式，它设置在多种车型断面相同或相同位置；二是切换式，在不一样车型断面相差很大情况下，利用切换式夹具分别适应不一样车型定位夹紧，有旋转和移动两种方法。图所表示。

a.上下移动切换夹具 b.旋转切换夹具
图4－ 柔性焊装夹具
2． 自动焊接装置（AUTO GUN）
因为手工焊接劳动强度大，生产率低，且焊接质量难以确保。伴随焊装生产线自动化程度提升，它逐步被自动焊接装置所替换。自动焊接装置是由自动焊钳及其隶属设备组成，相比焊接机器人而言，它投资少且焊接靠近性好，是中国汽车车身焊接发展方向。
依据冲压件上要求焊接焊点数目和位置不一样，其自动焊钳部署方法也不相同。当只需要焊接一个点且焊钳和焊件之间不会发生干涉时，可将焊钳简单部署成固定形式，但在大多数场所下为了避免焊钳和焊件运动发生干涉，需将它设计成转动式或平移式，而且平移式自动焊接装置还适适用于焊接一条直线上多个焊点。图 所表示。
a. 固定式 b. 旋转式 c. 平移式
图4- 自动焊接装置

3．点焊设备（SPOT WELDER）
为了满足不一样用户要求，依据成本和焊接自动化程度不一样，能够选择不一样焊接方法，关键有手工点焊PSW（Portable Spot Welding），自动点焊ASW（Auto Spot Welding），机器人点焊RSW（Robot Spot Welding）。图4- 所表示.
4．车身总成工位（MAIN BUCK）
车身总成工位是主焊线上关键工位，它是将地板总成、左右侧围总成、顶盖总成、通风罩及仪表板和后行李台总装焊接，形成车身焊接本体。其侧围上料方法关键有移动式，旋转式，移动翻转式，2－4位翻转基座式。

a. 手工点焊 b.机器人点焊
图4- 点 焊 设 备
图 所表示。它特点是利用伺服电机和齿轮马达驱动实现翻转，而移动和旋转通常依靠气缸或液压缸提供动力。
a. 移动式 b. 旋转式
c. 移动翻转式
d. 4位翻转基座式
图4- 车身总成工位
5．自动输送机械（AUTO FEEDING MACHINE）
自动输送机械关键用于被焊零件在线和线或工位和工位之间移动。它关键有两种结构型式：连杆型和气缸型。
连杆型结构是以电葫芦作为驱动力，伸缩连杆用铰支销连接，它可用于比较大行程要求，而且安装时高度空间占用少。图－a所表示。气缸型结构是以气缸作为驱动力，它能够高速正确定位，而且简单、可靠，但在安装时要求有足够高度空间。图－b

a.连杆型结构 b.气缸型结构
图4- 自动输送机械
6.传送机构（SHUTTLE）
传送机构能够设置在主焊线、移动线、地板线和侧围线中，用于将零件快速正确地移交到要求位置。依据传送机构相对于被焊零件空间位置能够分为底置传送机构（UNDER BODY SHUTTLE），顶置传送机构（OVER HEAD SHUTTLE）和侧置传送机构（SIDE SHUTTLE）。
传送机构工作原理图4－
所表示，一个循环包含上升®前进®
下降®后退四个动作步骤，每往复
运行一次，工件随之向前传送一
个工位。所以它关键由升降机构
和送进机构组成。
升降机构有自顶升方法和同时
顶升方法两种。自顶升方法是导柱
导套导向，气缸直接顶升，它结构 图4- 传送结构工作原理
简单，成本低，适适用于中小件分总成焊装线。同时顶升方法关键有四连杆机构和齿轮齿条结构，其工作原理分别图4-a，b所表示，气缸为动力源。

送进机构大多由电机驱动，其安装方法有两种，一个是将电机安装在被举升托架平台上，电机经过减速机和齿轮齿条机构连接，直接控制托架平移运动；另一个则是将电机安装在固定平台上，经过万向连接扭杆连接齿轮齿条机构，它能够减轻举升重量，但万向杆要传送扭矩，同时又要上下摆动，有较大功率损耗。图4-所表示.

a.电机安装在升降平台上 b.电机固定安装
图4- 送 进 机 构

7.升降机（DROP LIFTER）
升降机用于上下方向将零件、小车或零件物架装载（或卸载）到传送机构中。它关键有两种型式：一个是将台车或物架装载（或卸载）到焊装线

（a） .台车装卸升降机