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焊接工藝分析

發(fā)布時間：2022-02-15 08:20:23 瀏覽次數(shù)：

汽車產(chǎn)品開發(fā)是1項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，一般可劃分為5個階段：項目策劃階段、概念設(shè)計階段、工程設(shè)計階段、生產(chǎn)準(zhǔn)備階段、生產(chǎn)階段。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低成本，工程設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計同步進行，工藝部門在產(chǎn)品開發(fā)各階段，結(jié)合生產(chǎn)線實際情況，從工藝可行、質(zhì)量控制、成本等方面評審，并與產(chǎn)品設(shè)計部門達成最終解決方案。現(xiàn)對汽車開發(fā)不同階段的焊裝領(lǐng)域工藝評審內(nèi)容進行簡要分析。

產(chǎn)品在策劃階段，產(chǎn)品造型師根據(jù)輸入的新車型的基本概念、車型定義等信息，設(shè)計出效果圖，效果圖只顯示出產(chǎn)品的主要輪廓和關(guān)鍵點的造型特點。

概念設(shè)計階段，產(chǎn)品設(shè)計師根據(jù)通過評審的效果圖，發(fā)放A級表面（Concept A-Surface，CAS）[1]數(shù)據(jù)，CAS數(shù)據(jù)即外表面數(shù)據(jù)，用于展示產(chǎn)品效果及初步分析工藝可實現(xiàn)性，分為內(nèi)CAS數(shù)據(jù)（內(nèi)飾）和外CAS數(shù)據(jù)（外部造型）。

工藝領(lǐng)域?qū)υ煨托Ч麍D進行評審，通過造型分析，預(yù)判車身結(jié)構(gòu)形式在焊裝領(lǐng)域的工藝性，提出合理建議，從而達到工藝可實現(xiàn)性與合理性，降低焊裝工藝難度，降低生準(zhǔn)投資，提升質(zhì)量。

效果圖只是大概顯示出產(chǎn)品的主要輪廓和關(guān)鍵點的造型特點，焊裝工藝評審問題不多，提出的評審問題如果產(chǎn)品采納則會對產(chǎn)品造型進行改動。

焊裝領(lǐng)域針對造型的工藝評審維度主要有如下7個方面。

2.1 通過性

考慮車身、側(cè)圍、頂蓋產(chǎn)品的尺寸和工藝內(nèi)容等信息在已有生產(chǎn)線上的通過性。如圖1某車型頂蓋與側(cè)圍區(qū)域造型所示，頂蓋與側(cè)圍的拼接處縫隙很小，沒有傳統(tǒng)的裝飾條的安裝空間，所以判斷此處會設(shè)計成激光焊，該工藝現(xiàn)有生產(chǎn)線無法實現(xiàn)，必須提出工藝評審，建議將此處改為點焊工藝。

圖1 某車型頂蓋與側(cè)圍區(qū)域造型

2.2 降低工藝難度

車身分縫、棱線、特征點的搭接關(guān)系盡量少，降低匹配和調(diào)整的難度。如圖2某車型翼子板與前蓋匹配區(qū)域所示，翼子板與前蓋匹配區(qū)域需要保證的特征點過多，調(diào)整的方向也較多，調(diào)整困難，提出工藝評審建議，減少匹配方向。

圖2 某車型翼子板與前蓋匹配區(qū)域

2.3 降低生準(zhǔn)投資

考慮外表面沖壓零件分塊方式對焊裝面積、投資和質(zhì)量的影響，建議外表面零件盡量減少分塊。

2.4 提升質(zhì)量

考慮門蓋的形狀特征對包邊壓合可實現(xiàn)性和外表面質(zhì)量的影響。如圖3（a）某車型后蓋造型所示，其后蓋前部尖角為銳角，壓合壓料設(shè)置困難，容易引起角部塌角和角部坑質(zhì)量問題，建議改為圖3（b）所示的直角或者鈍角。

圖3 某車型后蓋造型

2.5 考慮車身焊接可達性

如后蓋燈口、側(cè)圍尾燈口處預(yù)留出足夠的焊接空間。如下圖4某車型側(cè)圍后尾燈造型所示，側(cè)圍后尾燈端部過窄、夾角小且延伸尺寸較大，由于空間限制很難實現(xiàn)點焊，建議更改為冷金屬過度焊或者更改造型。

圖4 某車型側(cè)圍后尾燈造型

2.6 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

如圖5某車型翼子板與A柱搭接區(qū)域造型，翼子板與A柱匹配區(qū)域為搭接結(jié)構(gòu)，翼子板與側(cè)圍大面積無連接，有翹邊風(fēng)險，建議更改此處造型。

圖5 某車型翼子板與A柱搭接區(qū)域造型

2.7 基因問題規(guī)避

由于造型設(shè)計帶來的質(zhì)量問題，必須在造型階段提出。如圖6(a)所示，某車型投產(chǎn)后出現(xiàn)過大天窗頂蓋坑的問題，此問題難以通過工藝解決，在新車型造型階段就要提出，建議增加加強筋規(guī)避此問題，如圖6（b）所示。

圖6 某車型頂蓋坑質(zhì)量問題

車身主斷面設(shè)計是汽車車身設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，它貫穿于整個汽車車身設(shè)計開發(fā)過程中。從車身油泥模型制作開始到車身結(jié)構(gòu)設(shè)計完成的整個過程中，它是車身造型階段工程可行性分析的重要手段與工具，是指導(dǎo)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù)。

車身主斷面定義了零件之間的結(jié)構(gòu)斷面形式、搭接關(guān)系、可裝配性、涂膠結(jié)構(gòu)、工具可操作性等關(guān)系，通過工藝評審可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計前提前發(fā)現(xiàn)并解決一些問題。

焊裝主斷面工藝評審主要從以下方面進行。

3.1 焊接搭接邊長度

焊接搭接邊長度是主斷面評審的一項重要內(nèi)容，一般要求焊接邊≥12 mm，如圖7所示某車型B柱主斷面結(jié)構(gòu)，焊接邊只有10 mm，存在焊接質(zhì)量不良的問題，要求將焊接邊加大到12 mm以上。

圖7 某車型B柱主斷面結(jié)構(gòu)問題

3.2 零件間干涉性檢查

通過斷面評審發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)上存在的干涉點。如圖8所示，某車型加油口座下部與側(cè)圍外板搭接處在上件過程中存在干涉點，需要消除干涉。

圖8 某車型加油口座下部與側(cè)圍外板搭接處干涉問題

3.3 結(jié)構(gòu)強度評審

主要評審安裝裝配中產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性等質(zhì)量問題。如圖9所示某車型后保險杠下固定支架結(jié)構(gòu)過長，強度不足易變形，影響安裝質(zhì)量，建議減短后保險杠固定支架結(jié)構(gòu)，增加強度。

圖9 某車型后保險杠下固定支架

3.4 包邊尺寸

壓合包邊是主斷面評審中重要部分，主要評審包邊長度和內(nèi)外板間隙，包邊太短影響包邊效果，內(nèi)外板間隙太小，則存在干涉風(fēng)險。如圖10（a）所示，前門外板與加強板搭接面為3.3 mm，影響包邊效果。建議參照圖10（b）所示壓合包邊評審標(biāo)準(zhǔn)修改搭接面為5～8 mm。

圖10 壓合包邊問題及評審標(biāo)準(zhǔn)

3.5 裝配操作性

裝配操作性評審是對人工操作可行性和便利性進行評審。如圖11某車型后門安裝鉸鏈時為2個相反方向作業(yè)，操作不便，要求改為車身外部安裝螺栓。

圖11 某車型后門安裝鉸鏈操作問題

在產(chǎn)品造型設(shè)計后的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，設(shè)計師會發(fā)放白車身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，包括車身數(shù)據(jù)、焊點數(shù)據(jù)、涂膠數(shù)據(jù)、加工基準(zhǔn)、BOM等信息。從首版結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)放到數(shù)據(jù)凍結(jié)前，工藝部門會根據(jù)不同版數(shù)據(jù)持續(xù)提出工藝評審，評審主要是針對產(chǎn)品裝配性、焊接工藝性、加工基準(zhǔn)合理性、夾具可實現(xiàn)性、借用件、涂膠、生產(chǎn)線的通過性、節(jié)拍合理性等方面，提高產(chǎn)品制造過程中的質(zhì)量，降低投資，規(guī)避停臺風(fēng)險。

4.1 裝配可行性

a.零件層級結(jié)構(gòu)分析，層級結(jié)構(gòu)決定了工藝，要求各分總成裝配順序與原有工藝一致，且結(jié)構(gòu)簡化。如圖12（a）中，某車型設(shè)計時側(cè)圍內(nèi)板A柱、C柱在B柱處搭接，且涂膠在不同件上，需二次涂膠，建議如圖12（b）所示將C柱與B柱不搭接。

b.零件裝配干涉檢查，分動態(tài)和靜態(tài)檢查。靜態(tài)干涉檢查包括零件搭接R角，非焊接面的間隙。動態(tài)檢查即模擬實際裝配過程，保證零件無干涉。如圖13所示在裝配側(cè)圍C柱總成過程中與側(cè)圍外板干涉，使外板變形或者裝配不到位，建議將干涉部位切除。

圖12 某車型B柱搭接結(jié)構(gòu)

圖13 某車型裝配過程中干涉問題

c.防錯檢查分析，主要關(guān)注結(jié)構(gòu)對稱或者相似的零件，防錯方法主要是在零件上使用數(shù)字、字母、箭頭或開孔進行標(biāo)識防錯。如圖14所示，某車型頂蓋行李箱支架為非對稱件，螺柱左右兩側(cè)差異較小，容易裝反，建議增加工藝缺口進行防錯。

d.工具操作性分析，應(yīng)盡可能與現(xiàn)有生產(chǎn)線的通用裝配工具共用，保證操作空間足夠，降低操作難度。

圖14 某車型頂蓋行李箱支架防錯裝問題

4.2 焊接工藝性

a.焊裝工藝主要有點焊、凸焊、螺柱焊、CO2焊、MIG（熔化極氣體保護電弧焊）焊、CMT（冷金屬過渡焊）、激光焊等工藝，要分析是否有超出已有焊接工藝范圍的工藝。

b.焊接工藝的選擇，考慮特殊部位選擇不同的焊接工藝對零件質(zhì)量的影響，如圖15所示,某車型后背門尾燈處設(shè)計為CO2焊工藝，由于后門外板為薄板，CO2焊熱量大，外表面容易變形，建議改為點焊，消除質(zhì)量隱患。

圖15 某車型后背門尾燈處工藝問題

c.焊接可達性，即考慮零件結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀與預(yù)估的夾具結(jié)構(gòu)、焊鉗是否存在干涉、障礙、刮碰，能否順利實現(xiàn)焊接。重點關(guān)注狹小空間、形狀復(fù)雜零件。通過評審確保工藝性良好，保證點焊、凸焊、螺柱焊、弧焊等焊接操作的順利進行。

如圖16所示，某車型螺柱焊時螺柱周圍空間不足，為保證定位精度，螺柱焊時焊槍需使用焊接樣板，一般為圓形襯套導(dǎo)向，直徑50 mm左右，因此焊接部位需要保證足夠的焊接空間。

圖16 某車型螺柱焊工藝問題

4.3 加工基準(zhǔn)的合理性評審

加工基準(zhǔn)評審主要目的是簡化夾具結(jié)構(gòu)，降低制造成本，提高操作便利性。如圖17所示，某車型側(cè)圍內(nèi)板基準(zhǔn)孔所在平面角度的存在，使得定位機構(gòu)需要傾斜設(shè)計，連接機構(gòu)復(fù)雜，評審后取消凸臺，使定位面與X面平行，簡化了結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了焊接空間。

圖17 某車型側(cè)圍內(nèi)板基準(zhǔn)孔問題

4.4 夾具的可實現(xiàn)性

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