汽车焊接夹具设计论文.doc

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1、目 录目 录1第一章 绪 论31.1汽车焊装夹具简介41.1.1汽车焊装夹具的发展前景41.1.2汽车焊装夹具的研究内容41.1.3汽车焊装夹具的研究价值41.1.4汽车焊装夹具的生产要领5第二章 汽车车身焊接工艺62.1 汽车生产线上的常用焊接设备简介62.2汽车车身概述92.2.1车身结构92.2.2车身工艺102.3汽车车身焊接工艺112.3.1焊接工艺简介112.3.2汽车车身常用的焊接方法122.3.3电阻焊142.4车身焊装生产线的组成162.4.1 车身完成线（SLAT LINE）成型工位的总称162.4.2 主焊线（MAIN LINE）162.4.3 地板总成线（UNDER B

2、ODY LINE）162.4.4 恻围总成线（SIDE FRAME LINE）172.4.5 移动线（MOVING LINE）172.4.6子线（SUB LINE）172.5汽车工业焊接的总体发展趋势172.5.1发展自动化柔性生产系统172.5.2发展轻便组合式智能自动焊机18第三章 汽车车身焊装夹具193.1焊装夹具概述193.1.1焊装夹具分类193.1.2焊装夹具的功用193.2焊装夹具设计原则及作用203.2.1焊装夹具设计原则203.2.2焊装夹具的作用213.3夹具的构成与特点213.3.1一般夹具的组成213.3.2 汽车焊装夹具的构成及特点233.4汽车焊装夹具定位原则及结构

3、分析243.4.1焊装夹具定位原则243.4.2焊装夹具结构分析263.4.3设计步骤27第四章 哈飞汽车前地板焊装夹具三维设计284.1 FF010工位的焊装夹具设计说明284.1.1设计分析294.2三维建模304.2.1设置路径314.2.2.绘制草图324.2.3标准件的选择344.2.4装配354.2.5剪切364.2.6运动分析374.2.7绘制工程图40结 束 语45致 谢46参考文献47附录 英文翻译48第一章 绪 论汽车自19世纪末诞生至今100余年期间，汽车工业从无到有，从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，从速度为零到加速到100公里/小时只需

4、要三秒钟多一点的超级跑车，以惊人的速度发展，写下了人类近代文明的重要篇章。汽车是数量最多最普及活动范围最广泛运输量最大的现代化交通工具。可以断言，没有哪种机械产品像汽车那样对社会产生如此广泛而深远的影响。汽车是重要的交通运输工具，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重要的作用，其实力足以左右整个国民经济的动向。可以断言，没有哪个国民经济部门完全与汽车无关。汽车工业的发展无疑会促使各行各业的繁荣兴旺，带动整个国民经济的发展。因此，世界各个地方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。汽车生产制造水平直接体现国家汽车工业发展程度。而汽车工业对实现国家工业现代化起

5、着极为重要的作用，是国民经济中的支柱性产业，它能带动和促进其它工业和事业的发展。它是显示一个国家工业发达水平的重要标志。随着汽车工业的不断发展，汽车的换代周期越来越短，同类产品的车型也越来越多。汽车车身的发展同样也是受到很多人的关注，并且各个汽车制造公司在车身设计方面投入很大的人力和物力。经过这一百年，汽车发展的速度是如此惊人！进入21世纪汽车的发展趋势是系列化、模块化、轻量化、小型化、电子化（自动化、智能化）及个性化。汽车性能的好与坏将直接影响该种车型投放市场后的销售情况。因为人们在购买爱车时不仅考虑该种汽车制造商，也就是品牌，而且还会考虑到该种车型的动力性，经济性，安全性。在这四者中尤为重

6、要的就是经济性和安全性。21世纪，中国已经进入世界贸易组织，因此，中国汽车工业必须面向国际市场，与整个世界汽车工业作严峻的横向比较，寻找自身的发展空间，确定新的坐标系和创立新的发展战略。开发的中国汽车市场将成为国际汽车工业的竞技场，中国的汽车工业面临着与世界诸强竞争求生存的挑战。汽车车身是具有复杂型面的壳体零件，它是由数百件薄板冲压件通过焊接、铆接或机械联接等方法而构成一个完整的车体。其中焊接是最主要的联接方法，它直接影响着车身质量、生产率和经济性，因而提高装配精度和焊接质量是车身制造的核心工作。而焊接质量又直接与各个工件定位的好坏和加紧的质量有关，于是这就需要有夹具来完成此任务。在焊装过程中

7、，特别是对于具有孔洞的部分，应使用专用夹具或样板来确定车身的形状、尺寸和相互位置，以保证装配精度，其中有些夹具的主要定位部分需用车身主模型进行靠模加工或产品的CAD数据进行数控加工，使冲压件在装配时很好的与夹具定位面相吻合，以利于焊后的车身符合主模型。因此装焊的质量主要取决于冲压件的精度、夹具精度以及操作的正确与否。1.1汽车焊装夹具简介1.1.1汽车焊装夹具的发展前景 汽车车身总共由400多个零件组成，采用90余套焊装夹具，经过200多个装配工序焊接装配而成。汽车车身的制造质量主要依靠焊装夹具来保证。国外的焊装夹具生产制造企业设计时主要依靠经验，存在设计效率低、设计周期长等问题。国内主要汽车

8、厂家的焊装夹具90依靠进口，缺乏自主开发能力。因此非常有必要开展焊装夹具设计方法方面的研究，同时也说明了汽车焊装夹具有着巨大的发展前景。 目前国内外对车身焊装夹具的研究都还限于焊装夹具的计算机辅助设计、制造以及焊装夹具的柔性化和可重组性等方面。对焊装夹具的全生命周期，包括设计、制造、装配、调试以及后续改型阶段缺乏系统而有效的计算机辅助手段，考虑焊装夹具对车身零件焊装偏差的影响规律的研究比较少，缺乏焊装夹具对车身零件焊装偏差影响规律的定量研究，以及根据研究结果得到的焊装夹具设计的指导原则和相应设计方法。一个国家汽车工业和一个汽车企业的国际竞争力取决于装备的先进性和制造成本。夹具是机械加工不可缺少

9、的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 随着汽车技术的不断发展，对汽车车身制造工艺水平提出了更高的要求。1.1.2汽车焊装夹具的研究内容汽车夹具研究的主要内容是阐述汽车焊装夹具的发展过程及其现状，汽车焊装夹具设计原理、步骤、方法及夹具功能。并对夹具的设计过程作出了深入地分析：汽车车身是具有复杂型面的壳体零件，它是由数百件薄板冲压件通过装焊、铆接或机械联接等方法而构成一个完整的车体。其中装焊是最主要的联接方法，它直接影响着车身质量、生产率和经济性。在焊装过程中，特别是对于具有孔洞的部分，应使用专用夹具或样

10、板来确定车身的形状、尺寸和相互位置，以保证装配精度。因此装焊的质量主要取决于冲压件的精度、夹具精度以及操作的正确与否。而焊装夹具的设计必须考虑到工位安排、焊点位置分布以及冲压件形状，它是以车身产品图纸及工艺方案为依据的。汽车夹具设计的好与坏直接影响到汽车生产的效率和质量，而汽车夹具的设计工作又与各种因素有关，所以总的来说研究的主要内容就是在各种约束和要求下，使汽车夹具更加合理、使用和经济。1.1.3汽车焊装夹具的研究价值不论是传统制造还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。夹具对加工质量、生产率和产品的成本都有直接的影响。花费在夹具设计和制造上的时间，不论在改进现有产品或者新产品开发中，在生产周

11、期中都占有较大的比重，所以制造业中非常重视对夹具的研究。夹具广泛用于各种制造工序中，用于将工件定位、并牢固地夹持在一定位置，以便按照产品设计规定完成要求的制造过程。具体地说就是用夹具将工件固定在固定的位置，并有一定的方位进而进行焊接、加工等。夹具设计中除了要保证定位、加紧等基本要求外还要满足其它要求，如保证夹具的生产率，为了减少薄壁件变形需对夹具专门设计。生产批量的大小通常是决定装夹方法和夹具结构的重要因素，大量生产特别强调高效装夹，这可大大提高生产率和经济效益，此时即使夹具成本高昂设计的时间长，但分摊到每个工件上的成本还是很低的，此时夹具的效率比柔性更重要，所以大量生产中广泛使用专用夹具。专

12、用夹具是专门为每一道工序根据其操作性质设计的夹具结构。尽管今日的汽车工业夹具出现柔性化的趋势，作为制造装备的一部分，汽车焊接夹具可以保证和提高汽车产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件，降低产品成本，提高装焊自动化程度，因此汽车焊接夹具设计水平的提高成为一个提高汽车制造业水平的有效途径，受到国内外的广泛关注。1.1.4汽车焊装夹具的生产要领设计一套合理的汽车夹具需要遵守以下要求:1焊装夹具必须保证焊件焊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，并且在焊接时能阻止焊件产生变形。2.使用时要安全可靠，在夹具上凡

13、是受力的各种器件，都应该具有足够的强度和刚度，足以承受重力和焊件变形所引起的各个方面的力。3.焊装夹具要便于操作，在保证强度和刚度的前提下，应该轻便灵巧；定位、夹紧和松开应该省力又迅速。4.夹具应该容易制造和便于维修，夹具零部件应该尽量标准化、通用化、易于加工制作；易磨损的零件要便于更换。5.成本要低，制作时投资少，使用时能源消耗和管理费用少。6.应该便于施工。夹具应使装配和焊接过程简化，操作程序合理；工件装卸应当方便；能够保证装配和焊接过程的正常进行；采用焊枪的夹具，应该考虑下电极的结构形式和必要的导电绝缘装置，以减少阻抗和分流；能使焊缝处于简便施焊的位置；具有供焊枪、焊钳、焊距进出和移动的

14、空间和工人自由操作的位置；在夹具上便于进行中间质量检查等。7.车身总成焊装夹具结构复杂，在制造和使用中应该能够调整样架来进行校正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。上述问题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来选择焊装夹具的类型，设计夹具。第二章 汽车车身焊接工艺 焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法，在汽车制造中得到广泛的应用。汽车的发动机、变速箱、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用，汽车的发动机、变速箱、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。焊装作为汽车生产的四大工艺之一，其技术、自动化

15、水平对汽车生产的作用至关重要，目前我国国内焊装线的水平参差不齐，影响了汽车的快速发展。本文详细介绍了汽车制造中焊接新技术的应用情况与总体发展趋势并对汽车焊接夹具原理、结构及设计方法、原则进行了一定的研究和探讨。2.1 汽车生产线上的常用焊接设备简介 目前汽车生产常用的焊接设备大致可以分为四类：直接焊接设备类、工装夹具类、扣合压力类、检测工具类。1直接焊接设备类 直接焊接设备是指使用此类设备使工件通过焊接的方式粘合在一起的焊接设备，目前公司主要有以下种类的直接焊接设备：悬挂式点焊机、傀儡焊、自动焊、点焊机器人、弧焊机器人、MIG焊机、固定式螺母凸焊机、螺柱焊机等。 悬挂式点焊机 图2.1悬挂式点

16、焊机该产品整体性能相当稳定、使用便捷、维护方便。 傀儡焊、自动焊 图2.2傀儡焊就是借助外界人工焊接对生产线上焊接通道不畅通、普通焊钳不能焊接的零件进行的一种焊接，即通过焊钳在辅助机构上进行焊接，辅助机构引至需要焊接的零件位置从而完成焊接。 自动焊即通过可编程控制器对焊钳的运动轨迹及焊接参数进行自动控制，使焊钳按照工艺的规定进行自动焊接。 点焊机器人、弧焊机器人 图2.3机器人焊钳控制方式有伺服控制与气动控制两种方式。伺服焊钳对零件的精度要求较高，如果零件的精度达不到要求，机器人伺服焊钳的故障率就会非常高，并且维护费用大，备件费用也较高，不利于企业的成本节约。气动焊钳的维护成本相对较低，并且维

17、护方便，相对伺服焊钳而言零件的精度对设备造成的损坏率较低。 MIG焊机 图2.4MIG焊机俗称二氧化碳保护焊，此设备整体性能稳定，故障率低，其中一个不足是MIG焊机的焊枪部分易损坏。MIG焊机的另一缺点是在使用过程中烟、尘比较大。2.2汽车车身概述2.2.1车身结构汽车车身是一个形状复杂的空间薄壳体。其主要部件均由钢板冲压焊接而成。为了增加美观和防腐性车身表面还涂有漆膜。此外还有很多金属的和非金属的装饰件。因此，冲压、焊装、涂饰是车身制造的主要工序。车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种。 非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。在此种情况下

18、，安装在车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅随本身的重力，它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。而车架则承受发动机及底盘各部件的重力，这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的力(最后一项对车架或车身影响最大)。 顶盖总成 ROOF发动机盖 HOOD翼子板FENDER前 门后 门FRONT DOORREAR DOOR地板总成FLOOR左侧围总成SIDE，LHSIDE，RH右侧围总成行李厢盖TRUNK LID发动机室ENGINE ROOM图2.5 白车身结构 半承载式车身的特点是车身与车架用螺钉连接、铆接或焊接等方法刚性地连接。在

19、此种情况下，汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。承载式车身的特点是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。在此种情况下，上述各种载荷全部由汽车车身承受。为了减小汽车的整车质量和节约材料，大多数中级、普通级、微型轿车和部分客车车身常采用承载式结构。货车驾驶室只占汽车长度的小部分，不可能采用承载结构。微型车、轿车和各种小型汽车以及载货汽车的驾驶室等都属于物价车身。无骨架车身并不是因为没有骨架而不能承载，有些无骨架车身（例如很多轿车）还属于承载式车身。即使属于非承载式车身的货车驾驶室等也要具有一定的刚度以抵抗受力变形。所以无骨架车身是以车身

20、板制件冲压成某种形状或者是几个车身零件焊合后形成具有某种界面形式的“梁”，以增加其刚性或承受较大载荷，只不过是没有专门的骨架零件而已。由此可见，无骨架车身的零件一般比较复杂。薄钢板整车白车身车身零件装焊总装图2.6车身制造过程2.2.2车身工艺汽车车身的制造程序虽然大致相同，但由于年生产纲领不同，生产方式也不相同，使用的设备和工艺装备不同，声长过程中的机械化自动化程度不同，因此工艺特征有很大差别。在单件少量生产中，车身覆盖间的形成大都已板金为主，配以少量的胎具和工具。只有少数对外观影响大的覆盖件采用模具成形；车身的总装也是使用简单夹具和样架结合找来定位的，其焊接虽然部分已采用点焊，但还大量采用

21、二氧化碳气体保护焊和气焊，甚至手工电弧焊。为了获得平整的表面，往往刮腻子、打磨数次。涂饰采用手工喷漆和自然干燥。在小批量生产中，主要覆盖件往往采用简单模具在液压式压力机上成形，至于切边、翻边、冲孔等工序还需手工配合一些机器完成。装配一般在固定式装配台上进行，使用简单的夹具来确定零件的相互位置，互换性差。焊接主要是点焊和二氧化碳保护焊，虽然有简易喷漆室和烘干室，但操作仍多为手工，工序间的运输主要靠行车或地面轻便小车来完成。中批和大批量生产基本上属于流水线形式。覆盖件在冲压线上全模具成形，然后被送到有快速定位和加紧的固定式或随行式夹具的装配线上，按工位完成合件、分总成和车身总装。焊接则大量采用悬挂

22、式点焊机配以各种专用焊钳和焊枪，有的还有少量多点焊机。车身的表面处理则在有脱脂、磷化、电脉底漆和烘干室等先进设施的图示生产线上完成。工序间的运输也因使用滑道、输送带和悬链等而实现了机械化和半自动化。大量生产的机械化、自动化程度更高。车身覆盖件的半自动或自动冲压生产线上完成。装焊和涂饰分别在自动控制的生产线上进行。这些自动线还大量装备了机器人和计算机等现代高科技产品。不管哪一种生产方式，与一般机械产品相比，车身生产具有明显的特点：（1） 冲压件质量要求高，制造难度大。（2） 车身的表面处理要求高。（3） 车身制造投资大、周期长。近年来，由于汽车产量的激增和科学技术的飞速发展，针对汽车车身的制造特

23、点各国都非常重视汽车车身制造技术的研究和改进工作，并已经取得了一些可喜成果。例如，在车身冲压方面，实现了大型覆盖件的冲压生产机械化或自动化、配料准备即卷料的开卷、校平、剪切和落料处理的自动化。现在正向着CAD/CAM一体化的方向发展；在焊装方面，从现在大量使用悬挂式点焊钳的装焊生产线向一多点焊机为主的自动生产线过渡，并向着机器人的自动化焊装线的方向发展。2.3汽车车身焊接工艺2.3.1焊接工艺简介汽车车身壳体是一个复杂的结构件，它是由百余种甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法连接而成的。由于车身冲压件的材料大都是具有良好的焊接性能的低碳钢，所以焊接是现代车身制造中应用最广泛的

24、联结方式。由于车身零件大都是薄壁板件或薄壁杆件，其刚性很差，所以在装焊过程中必须使用多点定位加紧的专用焊装夹具，以保证各零件或合件在焊接处的贴合和相互位置，特别是门窗等空洞的尺寸等。这也是车身装焊工艺的特点之一。为了便于制造，车身设计时，通常将车身划分为若干分总成，各分总成又划分为若干个合件，合件由若干个零件组成。车身装焊的顺序则是上述过程的逆过程，即先将若干个零件装焊成合件，再将若干个合件和零件装焊成分总成，最后将分总成和合件、零件装焊成车身总成。 对于有骨架的中型或大型客车，一般是先装焊前、后围和左、右围等几个大块骨架分总成，然后在底板的基础上将这几大片分总成焊合成车身骨架总成。最后在骨架

25、上蒙皮就成为白车身总成。车身装焊的方式与生产率密切相关。在单件小批生产中，大都采用手工装焊的方式，只有少量的装焊夹具，全部装焊工作都在一个或几个工位上完成。随着批量的增大，装焊工作转化为流水线式，特别是车身总装常常是在有多个工位的流水装焊线上完成的。每个工位都有保证装焊质量的夹具。若是大批量生产，装焊工作则是在具有定位迅速准确的焊装夹具和完善的质量控制手段的自动化生产线上完成的。有的自动线上还大量使用了焊接机器人，以适应快的生产节奏和保证稳的焊接质量。2.3.2汽车车身常用的焊接方法车身制造中应用最多的式电阻焊，一般占整个焊接工作量的60%以上，有的车身几乎全部采用电阻焊。除此之外就是二氧化碳

26、气体保护焊，它主要用于车身骨架和车身总成的焊接中。下表列举了车身制造中常用的焊接方法。表2-1车身制造中常用的焊接方法及典型应用实例焊接方法典型应用实例电阻焊点焊单点焊悬挂式点焊机车身总成、车身侧围等分总成固定式点焊机小型板类零件多点焊压床式多点焊机车身底板总成C形多点焊机车门、发动机盖等总成缝 焊悬挂式缝焊机车身顶盖流水槽固定式缝焊机油箱总成凸 焊螺母、小支架电弧焊CO2气体保护焊车身总成氩弧焊车身顶盖后两侧接缝手工电弧焊厚料零部件气焊氧-乙炔焊车身总成补焊钎焊锡钎焊水箱特种焊微弧等离子焊车身顶盖后脚板激光焊车身底板电阻焊是所有焊接方法中焊接效率最高的一种，适用于大量生产，在薄板焊接方面使用

27、最广。在汽车后轮罩的焊接中焊接方法用的最多的是点焊和螺柱焊，下面就主要介绍一下这两种焊接方法。1.点焊点焊是一种高速、经济的连接方法，它适用于焊接搭接头、接头气密性要求低、厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板件，因此广泛用于汽车车身的焊接。点焊按一次形成的焊点数，可分为单点焊和多点焊：按对焊件的供方向，可分为单面点焊和双面点焊。如图2-1所示图2.7典型的点焊方法（a）双面单点焊（b）双面双点焊（c）双面多点焊（d）单面单点焊（e）单面双点焊（f）单面多点焊最常见的点焊方法是双面点焊（电极从工件两侧供电），尤其是双面点焊，在车身焊接中运用最多，这时工件的两侧均有电极压痕。单面点主要用于电极难以从两

28、侧接近工件或工件一侧要求压痕较浅的场合，如汽车车身外表面或装饰面板的点焊，此时，一侧是电极，另一侧是接触面积较大的导电板，可以消除或减轻下面的压痕，在汽车车身大量生产中，单面多点焊也获得广泛应用，图3-3c所示为使用一个变压器将各电极并联进行双面多点焊，为了保证通过各焊点的电流基本一致，要求所有电流通路的阻抗基本相等，且每一接部位的表面状态、材料厚度和电极压力都须相同。为了避免各焊点处因阻抗不等使焊接质量不良，常采用各电极变压器分离式。焊点的质量的一般要求：焊点质量不仅取决于焊点尺寸，还与焊点表面与内部质量有关。焊点在外观上要求表面压坑线，平滑呈均匀过渡，无明显凸或局部挤压的表面鼓起，外表面没

29、有环状或径向裂纹；表面不得有熔化或粘附的铜合金。从内部看，焊点形状应规则、均匀，焊点尺寸应满足结构强度的要求；内部无超标的裂纹和缩孔；焊点核心周围无严重过热组织。焊点尺寸主要焊点直径，焊透率和表面压坑深度等。表2-2点焊尺寸其中，焊点直径d是影响焊点强度的主要因素，它与焊点强度近似成正比关系，d的大小可根据焊件厚度和对应接头强度的要求选取。例如:点焊0.81mm厚的覆盖件时，焊点直径可取46mm；焊透率A表示焊点高度，可在20%80%范围内，当焊透率过小，强度也低，熔核接近焊件表面，易出现飞溅，裂纹。压痕深度c不仅影响接头强度，而且影响表面外观质量，一般不得超过板厚的15%20%。焊点间距e的

30、选择要考虑分流的影响以及保证得到足够高的强度。搭接量是边距与点距之和，即e+2s，它取决于被焊接金属的种类、厚度和焊接条件。常用于车身冲压件材料和低碳钢的焊接接头最小搭接量及最小点距。2.螺柱焊螺柱焊是金属螺柱等紧固件焊于工件上的焊接方法，它是焊接紧固件的一种快速方法，不仅效率高，而且可以通过专用设备对接头质量进行有效的控制，能够得到全断面熔合的焊接接头，从而保证接头的导热性、导电性和接头强度。在汽车车身零件组焊过程中，常常种用螺柱焊在一些小零件上焊接安装汽车附件用的紧固件。广泛使用的螺柱焊方法主要有电弧螺柱焊和电容螺柱焊，它们都是利用直流焊接电源来产生电弧。(1)电容螺柱焊由于电容放电螺柱焊

31、焊接熔深小，比较适用于焊接汽车仪表板等薄板上的紧固件，为了获得最佳焊接质量，设置与零件曲面相适应的导向保护套圈对焊枪进行导向。电容放电螺柱焊是利用一组储能电容器的直流焊接电源不产生电弧。焊接时，首先要在螺柱与工件之间引燃电弧，使螺柱端面和相应的工件表面被加热到熔化状态，达到适宜的温度时，将螺柱挤压到熔池中去，使两者融合形成焊缝。为了减少熔融金属被氧化的程度和防止螺柱插入前焊缝金属发生凝固，应调好定时使螺柱在电容器能量未全部放完和电弧仍在燃烧时插入熔池，以确保接头质量。(2)电弧螺柱焊电弧螺柱焊机是由焊接电源、控制器、焊枪、地线钳、焊接电缆等部分组成。但大多数焊接设备的焊接电源都与控制器合并为一

32、体，称为主机。比较先进的控制方式是使用微处理器，以便精确设置和适时控制焊接过程中的焊接电流、焊接时间等参数。焊接电源一般为晶闸管控制的或逆变式的弧焊整流器。逆变式的弧焊整流器体积小、重量轻、动特性好，无疑是焊机的首选，但受大功率器件的限制，所以目前大容量的焊机还是以晶闸管控制的弧焊整流器为主。但不论那种结构的焊接电源，其安全要求都应符合GB15579的规定。2.3.3电阻焊电阻焊加热时间比较短，热量较集中，焊接过程中产生的应力和变形较小，通常在焊后不必进行校正和热处理。不需要焊丝、焊条、保护气体、焊剂等焊接材料，焊接成本比较低。操作较简单，易于实现机械化和自动化，生产效率比较高，是汽车车身制造

33、中应力最广泛的焊接方法。而本文主要使用电阻焊和点焊1.电阻焊原理 电阻焊原理如图所示，它是将被焊工件压紧于两电极之间，并在焊接处通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，断电冷却时，在压力继续作用下实现金属结合，形成牢固接头。这种工艺过程称为电阻焊，也叫接触焊。 图2.8 电阻焊原理由电阻焊的基本原理可以看出电阻焊有以下特点：(1)利用电流通过工作工件焊接处的电阻而产生的热量对工件加热，即热源不是来源于工件之外，而是内部热源。(2)整个焊接过程式在压力作用下完成的，即心须施加压力。(3)在焊接处不需要加任何填充材料，也不需要任何保护剂，电极压力和焊接电流是

34、产生电阻焊的基本条件。2.电阻焊的分类电阻焊的方法主要有四种：即点焊、凸焊、缝焊和对焊。(1)点焊 主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等。(2)凸焊 用于车身零部件、减震器阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽和小支架等。(3)缝焊 用于车身顶盖雨檐、减震器封头、油箱、消声器和机油盘等。(4)对焊 用于钢圈、排进气阀杆、刀具等。(5)冲压零件焊接小组件焊接分总成焊接总成白车身 冲压零件焊接小组件焊接分总成图2.9车身焊装过程2.4车身焊装生产线的组成车身焊装生产线是汽车白车身BIW（BODY IN WHITE）全部成线有由许多焊装工位组成。每个工位由许多定位加紧夹具、自动焊接装置及检测

35、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。2.4.1 车身完成线（SLAT LINE）成型工位的总称它由车身总成生产线和许多分总成线组成，每一条总成线或分总车身完成线是一条车身装配生产线，通过铰链连接方式分别将焊装好的前后车门、翼子板、发动机罩，行李厢或背门与车身本体连接装配，形成白车身BIW（BODY IN WHITE），同时对车身焊接质量进行检测和修磨。车身完成线的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，无任何焊接设备基本上是手工作业，是整个车身焊装生产线的最后一道工序，完成后

36、的产品即为白车身，将输送到涂装车间进行表面处理。2.4.2 主焊线（MAIN LINE）主焊线是车身焊装车间最重要的一条焊装生产线，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）的焊接，有时也叫车身总成生产线。车身总成工位是主焊线上的一个核心工位，在这个工位上，实现六大总成的装配。其中地板总成的上料是通过地板传送机构（UNDER SHUTTLE）直接传送到总成工位；侧围总成的自动上料方式有移动式、旋转式、移动翻转式和24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。在主焊线上还设置若干个补焊工位，完成车身主体的补

37、焊。从主焊线上生产出来的产品通过升降机设备传送到车身完成线上。地板总成工位 2.4.3 地板总成线（UNDER BODY LINE） 地板总成线完成发动机室、前地板和后地板的装配焊接。地板是车身结构中强度相对较大的部分，常常需要布置有二氧化碳焊机进行补焊。 根据自动化程度不同，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。2.4.4 恻围总成线（SIDE FRAME LINE）恻围总成线完成侧围内外板的结合，一般它有左右对称的两条生产线。在侧围总成线上布置有工位间的传输机构，焊装夹具，机器人点焊系统，涂胶设备，自动输送机械等等。2.4.5 移动线（MOVIN

38、G LINE）移动线主要指车门焊装线，发动机罩和行李厢焊装线，翼子板焊状线，车门、发动机罩、行李厢盖焊装线都是经过涂胶、折边、焊接、完成等工序实现内外板的结合。它的主要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。2.4.6子线（SUB LINE）子线主要指车身中的一些组合件、分总成件的简单小型焊装线，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。根据自动化程度不同，子线可以设计成单工位独立操作形式，也可以设计成几个工位流水线操作方式；被焊接零件在各工位之间可以应用手工或

39、自动传送。2.5汽车工业焊接的总体发展趋势世界现代焊接技术以高效、节能、优质及工艺过程数字化、自动化、智能化控制为特征。在国内, 无论是从目前焊接设备和材料产量构成比的发展趋势, 还是从焊接设备和材料的制造技术和发展方向上看, 我国现代焊接技术已有很大发展, 部分产品技术已达到或接近国外先进水平, 特别是逆变式焊机技术。今年我国现代焊接技术将继续向着高效、节能、机电一体化和成套焊接设备以及规模生产方面发展。其中, 逆变式焊机技术已成熟, 正在全国推广应用;波控、智能及自动、半自动焊接技术快速发展; 成套、专用焊接设备整体制造能力与水平较大提高, 发展出现较好的势头; 焊接材料生产水平迅速增长,

40、 产品结构变化大。2.5.1发展自动化柔性生产系统 纵观整个汽车工业的焊接现状，不难分析出汽车工业的焊接发展趋势为：发展自动化柔性生产系统。而工业机器人，因集自动化生产和灵活性生产特点于一身，故轿车生产近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面，主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。 焊接生产线要高度自动化，广泛采用6自由度的机器人，且机器人具有焊钳储存库，可根据焊装部位的不同要求或焊装产品的变更，自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置则已发展为采用无人驾驶的更具柔性化的感应导向小车。 2.5.2发展轻便组合式智能自动焊机 国内汽车焊接水平与国外相比差距很大。近年来，国内的汽车制造厂都非常重视焊接

41、的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上。各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制，自动完成工件的传送和焊接。焊接由R30型极坐标式机器人和G60肘节式机器人61台进行，机器人驱动由微机控制，数字和文字显示，磁带记录仪输入 和输出程序。机器人的动作采用点到点的序步轨迹，具有很高的焊接自动化水平，既改善了工作条件，提高了产品质量和生产率，又降低材料消耗。 类似的高水平的生产线，在上海、武汉等地都有合资及引进，包括了德国、美国、法国和日本的先进汽车制造技术。但这些毕竟还远不能适应我国民族汽车工业迅速发展的需要，我们必须坚持技术创新，大力加速发展高效节能的焊接

42、新材料、新工艺和新设备，发展应用机器人技术，发展轻便灵巧的智能设备，建立高效经济的焊接自动化系统，必须用计算机及信息技术改造传统产业，提高档次。 相信，在不久的将来，通过我们的共同努力，国内汽车行业的焊接技术会逐步缩短与国外先进焊装技术水平的差距，迎接WTO带给汽车工业的机遇和挑战。第三章 汽车车身焊装夹具3.1焊装夹具概述3.1.1焊装夹具分类焊装夹具种类繁多，按用途可分为：（1）装配用夹具这类夹具主要是按车身图纸和工艺上的要求，把焊件中各零件或组件的相互位置能准确地固定下来，工件只在它上面进行点固，而不完成整个焊接工作。（2）焊接用夹具这类夹具专门用来焊接焊件，即将已经点固好的焊件放在它上

43、面完成所有焊缝的焊接。它的主要任务是防止焊接变形，并使处在各种位置的焊缝都尽可能地调整到最的利于施焊和位置。一般这类夹具用于焊件重量大或采用自动焊进行焊接的情况，在手工操作小件焊接时，除有特殊质量要求外，一般不采用这类夹具。（3）装配焊接夹具这类夹具能完成整个焊件的装配和焊接工作，它具有装配用夹具和焊接用夹具的性能。（4）检验夹具简称检具，它是用于检查焊接完的车身部件的形状尺寸是否符合质量要求，起量规的作用。（5）其它夹具指矫正夹具，整修加工夹具和热处理夹具等3.1.2焊装夹具的功用（1）在汽车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顺利采用焊装夹

44、具可以精确地对零件进行定位并牢固的夹紧，保证装配件的相对位置，减少了由于人工划线的误差带来的定位不精确。同时焊装夹具在焊接过程中使零件的变形受到一定的限制，可以大大减少焊接变形，使焊后零件的结构尺寸容易达到图纸要求。（2）缩短焊装时间，能够批量生产，减少加工费，降低产品成本采用了焊接夹具，零件由定位元件定位，不用划线，不用测量就能得到准确的装配位置，加快了装配作业的进程。另外在焊装夹具上备有扩力机构牢固夹紧，可减轻工人的体力劳动，提高装配效率，夹具可强行夹固焊件或预先给予反变形，能控制和消除焊接变形，提高焊接质量，减少或取消焊后矫正变形或修补工艺缺陷的工序，使整个产品的生产周期缩短。虽然制作焊

45、装夹具增加了产品成本，但焊装夹具的使用减少了装配和焊接工时的消耗，提高了产量，易形成大批量生产，从而减少加工费用，使产品总成本降低。（3）增加了产品的均匀性，能得到具有互换性的产品采用焊装夹具后，由于保证了装配精度，控制了焊接变形，使焊接质量稳定，所以可提高焊件的互换性能。（4）减轻了工人劳动强度，使不熟练工人操作也成为可能如果不使用夹具，在装配定位焊接时，要求工人在生产节拍时间内划线来保证装配焊接零件的相互位置是不可能的。在焊接时，装配钳工要始终扶持住工件，保证其位置在焊接过程中不发生变动，这项工作也非常困难和疲劳。焊装夹具的使用降低了对工人的技术要求，也减少了工人的劳动强度。3.2焊装夹具

46、设计原则及作用3.2.1焊装夹具设计原则（1）焊装夹具必须保证焊件焊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和夹紧，并且在焊接时能阻止焊件产生变形。（2）焊装夹具应动作迅速，操作方便。操作位置要处于工人容易接近最宜操作的部位。特别是手动夹具，其操作力不能过大，操作频率不能过高，操作高度应设计在工人最易用力的部位。当夹具处于夹紧状态时，应能自锁。（3）焊装夹具的设置应便于施工，有足够的装配焊接空间，不能影响间接操作和焊工观察，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或转位。（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，又不使焊件的拘束过大而产生较大的应力。（5）为了保证使用安全，应设置必要的安全互锁保护装置。（6）用于大型零件焊接的夹具，要有足够的强度和刚度，特别是夹具的刚度，对结构的形状精度尺寸精度影响较大。（7