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焊接工藝分析

發布時間：2021-02-15 08:20:23  瀏覽次數：
汽車產品(pin)開(kai)發是1項(xiang)復雜的系(xi)統(tong)工程，一般可劃分(fen)為(wei)5個階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)：項(xiang)目(mu)策劃階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)、概念設(she)(she)(she)計階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)、工程設(she)(she)(she)計階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)、生產準備階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)、生產階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)。為(wei)了提高(gao)產品(pin)質量(liang)(liang)、縮(suo)短(duan)產品(pin)開(kai)發周(zhou)期、降(jiang)低(di)成本，工程設(she)(she)(she)計與產品(pin)設(she)(she)(she)計同步進行(xing)，工藝(yi)部(bu)門(men)在產品(pin)開(kai)發各階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)，結合生產線(xian)實際情(qing)況，從工藝(yi)可行(xing)、質量(liang)(liang)控制、成本等方面評審(shen)，并(bing)與產品(pin)設(she)(she)(she)計部(bu)門(men)達成最終解決(jue)方案。現對汽車開(kai)發不同階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)的焊(han)裝領(ling)域工藝(yi)評審(shen)內容(rong)進行(xing)簡要分(fen)析。


產品在策劃階(jie)段，產品造型師根據輸入的新(xin)車(che)型的基本(ben)概念(nian)、車(che)型定義(yi)等(deng)信(xin)息，設計出效果(guo)圖，效果(guo)圖只顯示出產品的主要輪廓和關鍵點(dian)的造型特點(dian)。

概念設(she)計階段，產品設(she)計師根(gen)據(ju)通過評審的效(xiao)果(guo)圖，發(fa)放(fang)A級(ji)表面（Concept A-Surface，CAS）[1]數(shu)(shu)據(ju)，CAS數(shu)(shu)據(ju)即外表面數(shu)(shu)據(ju)，用(yong)于展示產品效(xiao)果(guo)及初步分(fen)析工藝可實現性(xing)，分(fen)為內CAS數(shu)(shu)據(ju)（內飾(shi)）和外CAS數(shu)(shu)據(ju)（外部造(zao)型）。
工藝領域對造(zao)型效果圖進行評審，通過造(zao)型分析，預判車身結構形式在焊裝領域的工藝性，提(ti)出(chu)合理(li)建議(yi)，從而達到(dao)工藝可(ke)實現性與合理(li)性，降低(di)(di)焊裝工藝難(nan)度，降低(di)(di)生準投資(zi)，提(ti)升質量(liang)。

效果(guo)圖只是(shi)大概顯(xian)示出產(chan)品(pin)(pin)的(de)主要輪廓和關鍵點的(de)造型(xing)特點，焊(han)裝工(gong)藝(yi)評(ping)審問題不(bu)多，提出的(de)評(ping)審問題如果(guo)產(chan)品(pin)(pin)采納則會對產(chan)品(pin)(pin)造型(xing)進行改動。
焊裝領域針對造型的工藝(yi)評審維(wei)度主要(yao)有如下7個方面。

2.1 通(tong)過性


考慮車身、側圍、頂蓋(gai)產品的(de)尺寸和工(gong)(gong)(gong)藝內容等信息在已有生產線(xian)上的(de)通(tong)過性。如圖1某(mou)車型頂蓋(gai)與(yu)側圍區域(yu)造型所示，頂蓋(gai)與(yu)側圍的(de)拼(pin)接處縫隙(xi)很小(xiao)，沒有傳統(tong)的(de)裝(zhuang)飾條的(de)安裝(zhuang)空間，所以判斷此(ci)處會設(she)計成激光焊，該(gai)工(gong)(gong)(gong)藝現有生產線(xian)無法實現，必須(xu)提(ti)出工(gong)(gong)(gong)藝評(ping)審(shen)，建議將此(ci)處改(gai)為點(dian)焊工(gong)(gong)(gong)藝。

圖1 某車型頂蓋與側圍區(qu)域(yu)造(zao)型

2.2 降低(di)工藝難度


車(che)身(shen)分縫、棱(leng)線、特征點的搭接關系盡量少，降低匹配和調(diao)(diao)整的難度(du)。如(ru)圖2某車(che)型翼(yi)子板與前蓋匹配區域所示(shi)，翼(yi)子板與前蓋匹配區域需(xu)要保證的特征點過多，調(diao)(diao)整的方向(xiang)也較多，調(diao)(diao)整困難，提出工藝評(ping)審建議，減(jian)少匹配方向(xiang)。

圖2 某(mou)車型翼(yi)子(zi)板與(yu)前蓋匹配區域

2.3 降低生(sheng)準(zhun)投資


考慮(lv)外(wai)(wai)表(biao)面(mian)沖(chong)壓(ya)零件(jian)分(fen)塊(kuai)(kuai)方式對焊裝面(mian)積、投資和(he)質量的(de)影響，建(jian)議(yi)外(wai)(wai)表(biao)面(mian)零件(jian)盡量減少分(fen)塊(kuai)(kuai)。

2.4 提升質量


考慮(lv)門蓋(gai)的(de)形狀特征對包(bao)邊壓合(he)可(ke)實現性和(he)外表面質量(liang)的(de)影響。如圖(tu)3（a）某車型(xing)后蓋(gai)造型(xing)所(suo)示(shi)(shi)，其(qi)后蓋(gai)前(qian)部(bu)(bu)尖角(jiao)(jiao)為銳角(jiao)(jiao)，壓合(he)壓料設置(zhi)困難，容易引(yin)起(qi)角(jiao)(jiao)部(bu)(bu)塌(ta)角(jiao)(jiao)和(he)角(jiao)(jiao)部(bu)(bu)坑質量(liang)問題，建議改為圖(tu)3（b）所(suo)示(shi)(shi)的(de)直角(jiao)(jiao)或者(zhe)鈍角(jiao)(jiao)。

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圖(tu)3 某車型后蓋造型

2.5 考慮車(che)身焊接可達性


如后(hou)蓋燈(deng)(deng)口(kou)、側(ce)圍尾燈(deng)(deng)口(kou)處預留出足夠的焊(han)接空間。如下圖4某車型(xing)側(ce)圍后(hou)尾燈(deng)(deng)造型(xing)所示，側(ce)圍后(hou)尾燈(deng)(deng)端部過窄、夾角小(xiao)且(qie)延伸尺寸較大，由于空間限(xian)制很難實現點焊(han)，建議(yi)更改(gai)為冷(leng)金屬過度(du)焊(han)或者更改(gai)造型(xing)。

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圖(tu)4 某車型側圍后尾(wei)燈造型

2.6 結構穩(wen)定性


如圖5某(mou)車型翼子(zi)板(ban)(ban)與A柱搭(da)接(jie)區域造型，翼子(zi)板(ban)(ban)與A柱匹配區域為搭(da)接(jie)結(jie)構，翼子(zi)板(ban)(ban)與側(ce)圍大(da)面積無連接(jie)，有翹邊風險(xian)，建議更改此處造型。

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圖5 某(mou)車型翼(yi)子板與A柱(zhu)搭接(jie)區域造型

2.7 基因問題規避


由于造型(xing)設計(ji)帶來的質(zhi)量(liang)問題(ti)，必須(xu)在造型(xing)階(jie)段(duan)提出。如圖(tu)6(a)所(suo)示，某車(che)型(xing)投產后出現過(guo)大(da)天(tian)窗頂蓋坑的問題(ti)，此(ci)(ci)問題(ti)難(nan)以通過(guo)工藝(yi)解決，在新車(che)型(xing)造型(xing)階(jie)段(duan)就要提出，建(jian)議增加加強筋規避此(ci)(ci)問題(ti)，如圖(tu)6（b）所(suo)示。

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圖6 某車(che)型頂(ding)蓋(gai)坑質量問(wen)題



車(che)身主斷面設(she)計(ji)是(shi)汽(qi)車(che)車(che)身設(she)計(ji)中(zhong)的重(zhong)要(yao)環節，它貫穿于整(zheng)個(ge)汽(qi)車(che)車(che)身設(she)計(ji)開(kai)發過程(cheng)中(zhong)。從車(che)身油泥(ni)模型(xing)制作開(kai)始(shi)到(dao)車(che)身結(jie)構設(she)計(ji)完成的整(zheng)個(ge)過程(cheng)中(zhong)，它是(shi)車(che)身造型(xing)階段工程(cheng)可行(xing)性分析的重(zhong)要(yao)手(shou)段與(yu)工具(ju)，是(shi)指(zhi)導車(che)身結(jie)構設(she)計(ji)的重(zhong)要(yao)依據。

車身主(zhu)斷面定義了零件之間的結(jie)構斷面形式、搭(da)接關系、可裝(zhuang)配(pei)性(xing)、涂膠(jiao)結(jie)構、工具可操作性(xing)等關系，通過(guo)工藝評審(shen)可以在結(jie)構設計前提(ti)前發現并解決一(yi)些問題。

焊裝主斷面工藝(yi)評(ping)審主要從以下方(fang)面進(jin)行。

3.1 焊(han)接搭(da)接邊長度(du)


焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)搭接(jie)(jie)邊(bian)長(chang)度是主(zhu)斷(duan)面(mian)評審的一(yi)項重要(yao)(yao)內(nei)容，一(yi)般要(yao)(yao)求焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)邊(bian)≥12 mm，如圖7所示某車(che)型B柱主(zhu)斷(duan)面(mian)結構，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)邊(bian)只有10 mm，存在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)質(zhi)量不(bu)良的問題，要(yao)(yao)求將焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)邊(bian)加大到12 mm以上。

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圖7 某車型B柱主(zhu)斷面結(jie)構問題

3.2 零件(jian)間(jian)干涉性(xing)檢查


通(tong)過斷面(mian)評審發(fa)現數據上(shang)存在的干(gan)(gan)涉點。如圖8所示，某車型加油(you)口座下部與側圍外(wai)板搭(da)接處在上(shang)件過程中存在干(gan)(gan)涉點，需要消(xiao)除(chu)干(gan)(gan)涉。

圖8 某車型加油口座(zuo)下部與側圍(wei)外板(ban)搭接處干涉問題(ti)

3.3 結(jie)構強度評(ping)審


主要(yao)評審安裝裝配中產品的結(jie)構強度、穩定(ding)性等質量問(wen)題。如圖9所示某車型后(hou)保險(xian)杠下固定(ding)支架結(jie)構過長，強度不足易變(bian)形，影響安裝質量，建議減短后(hou)保險(xian)杠固定(ding)支架結(jie)構，增加強度。

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圖9 某車型后保險杠(gang)下(xia)固定支架


3.4 包(bao)邊(bian)尺寸


壓合包(bao)邊是主斷面(mian)評(ping)審(shen)中重要部分，主要評(ping)審(shen)包(bao)邊長度和內外(wai)(wai)板間隙，包(bao)邊太(tai)短(duan)影(ying)響(xiang)包(bao)邊效(xiao)果(guo)，內外(wai)(wai)板間隙太(tai)小，則存在干(gan)涉風險(xian)。如圖(tu)10（a）所示，前門(men)外(wai)(wai)板與加強板搭接(jie)面(mian)為(wei)(wei)3.3 mm，影(ying)響(xiang)包(bao)邊效(xiao)果(guo)。建(jian)議參照圖(tu)10（b）所示壓合包(bao)邊評(ping)審(shen)標準修改(gai)搭接(jie)面(mian)為(wei)(wei)5～8 mm。

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圖10 壓合(he)包邊問(wen)題及評(ping)審標(biao)準

3.5 裝配(pei)操作性(xing)


裝(zhuang)配操作性(xing)(xing)評審是對人工操作可行性(xing)(xing)和(he)便利性(xing)(xing)進行評審。如圖11某車(che)型后門安(an)裝(zhuang)鉸(jiao)鏈時為2個相反(fan)方向(xiang)作業，操作不(bu)便，要求改(gai)為車(che)身外部安(an)裝(zhuang)螺栓。

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圖11 某(mou)車型后門安裝鉸(jiao)鏈操作問題(ti)




在(zai)產品(pin)造(zao)型設計后的(de)車(che)(che)身(shen)(shen)(shen)結(jie)構(gou)設計階段，設計師會發(fa)(fa)放白車(che)(che)身(shen)(shen)(shen)結(jie)構(gou)數(shu)(shu)(shu)據(ju)，包括車(che)(che)身(shen)(shen)(shen)數(shu)(shu)(shu)據(ju)、焊點數(shu)(shu)(shu)據(ju)、涂(tu)膠數(shu)(shu)(shu)據(ju)、加工(gong)基準(zhun)、BOM等信息。從首版(ban)(ban)結(jie)構(gou)數(shu)(shu)(shu)據(ju)發(fa)(fa)放到數(shu)(shu)(shu)據(ju)凍(dong)結(jie)前，工(gong)藝部門會根據(ju)不(bu)同版(ban)(ban)數(shu)(shu)(shu)據(ju)持續提出工(gong)藝評(ping)審，評(ping)審主要是(shi)針對產品(pin)裝配性(xing)(xing)(xing)、焊接工(gong)藝性(xing)(xing)(xing)、加工(gong)基準(zhun)合理性(xing)(xing)(xing)、夾(jia)具可實現性(xing)(xing)(xing)、借用件、涂(tu)膠、生產線的(de)通(tong)過性(xing)(xing)(xing)、節(jie)拍合理性(xing)(xing)(xing)等方面，提高產品(pin)制造(zao)過程(cheng)中的(de)質(zhi)量，降低投資，規(gui)避(bi)停臺風險(xian)。

4.1 裝配可行性


a.零件層(ceng)級(ji)結構分析，層(ceng)級(ji)結構決定了工藝，要(yao)求各分總成裝配順(shun)序與(yu)原有工藝一致(zhi)，且結構簡化。如圖12（a）中，某車型設計時側(ce)圍內(nei)板A柱(zhu)(zhu)(zhu)、C柱(zhu)(zhu)(zhu)在B柱(zhu)(zhu)(zhu)處搭(da)接，且涂膠在不(bu)同件上(shang)，需二(er)次涂膠，建議(yi)如圖12（b）所示(shi)將C柱(zhu)(zhu)(zhu)與(yu)B柱(zhu)(zhu)(zhu)不(bu)搭(da)接。

b.零件裝配(pei)干(gan)涉(she)(she)檢查(cha)(cha)，分動態(tai)和靜(jing)態(tai)檢查(cha)(cha)。靜(jing)態(tai)干(gan)涉(she)(she)檢查(cha)(cha)包(bao)括零件搭接R角，非(fei)焊(han)接面(mian)的間(jian)隙(xi)。動態(tai)檢查(cha)(cha)即模擬實際裝配(pei)過程，保證零件無干(gan)涉(she)(she)。如圖(tu)13所示在裝配(pei)側(ce)圍C柱總成過程中(zhong)與側(ce)圍外板(ban)干(gan)涉(she)(she)，使外板(ban)變形(xing)或者裝配(pei)不到位，建議將干(gan)涉(she)(she)部位切除。

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圖12 某車型B柱搭(da)接(jie)結構

圖13 某車型(xing)裝配(pei)過(guo)程中干(gan)涉問題

c.防錯(cuo)(cuo)檢查(cha)分析，主要(yao)關注(zhu)結構(gou)對稱或者相(xiang)似(si)的零(ling)件，防錯(cuo)(cuo)方(fang)法主要(yao)是(shi)在零(ling)件上(shang)使用(yong)數字、字母、箭頭或開孔進行標識防錯(cuo)(cuo)。如圖(tu)14所示，某車型頂蓋行李箱支架為非對稱件，螺柱左(zuo)右兩側差異較小，容易裝反，建議增加工藝缺口(kou)進行防錯(cuo)(cuo)。

d.工具(ju)操(cao)作(zuo)性分(fen)析(xi)，應(ying)盡可能與現有生產線(xian)的通用(yong)裝(zhuang)配工具(ju)共用(yong)，保(bao)證操(cao)作(zuo)空間足夠(gou)，降低操(cao)作(zuo)難度。

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圖14 某車型頂(ding)蓋行李箱(xiang)支架防錯裝(zhuang)問題

4.2 焊接工藝性


a.焊(han)裝工藝主要(yao)有(you)點焊(han)、凸焊(han)、螺柱(zhu)焊(han)、CO2焊(han)、MIG（熔化極(ji)氣體保護電弧焊(han)）焊(han)、CMT（冷金屬(shu)過渡焊(han)）、激光焊(han)等工藝，要(yao)分析(xi)是否有(you)超出(chu)已有(you)焊(han)接工藝范圍的工藝。

b.焊接(jie)工(gong)藝(yi)的選(xuan)(xuan)擇，考慮特殊部位選(xuan)(xuan)擇不同的焊接(jie)工(gong)藝(yi)對零件質量(liang)的影響，如圖15所示(shi),某車型(xing)后背門尾燈處設計(ji)為CO2焊工(gong)藝(yi)，由于后門外板為薄板，CO2焊熱量(liang)大(da)，外表面容易變形，建議改為點(dian)焊，消除質量(liang)隱患(huan)。

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圖15 某車(che)型后(hou)背門尾燈處(chu)工藝問題

c.焊(han)接(jie)可達性(xing)，即(ji)考(kao)慮(lv)零(ling)(ling)件結構、尺寸、形狀與預估的(de)夾具結構、焊(han)鉗是否(fou)存在干涉、障礙(ai)、刮碰，能否(fou)順利(li)實(shi)現焊(han)接(jie)。重點(dian)關注(zhu)狹(xia)小空(kong)間、形狀復(fu)雜零(ling)(ling)件。通(tong)過評審確保工藝性(xing)良好，保證點(dian)焊(han)、凸焊(han)、螺柱焊(han)、弧焊(han)等焊(han)接(jie)操作(zuo)的(de)順利(li)進(jin)行。

如圖16所示，某車型螺(luo)柱焊(han)時螺(luo)柱周圍空(kong)間不足(zu)，為保(bao)證定位精度，螺(luo)柱焊(han)時焊(han)槍需使用焊(han)接(jie)樣板，一般為圓形襯套導(dao)向，直徑50 mm左右(you)，因此焊(han)接(jie)部位需要保(bao)證足(zu)夠的焊(han)接(jie)空(kong)間。

圖16 某車型螺柱焊工藝(yi)問題(ti)

4.3 加工基準的合理性評審


加(jia)工基準(zhun)評審(shen)主要(yao)目(mu)的是簡化(hua)夾具結構(gou)(gou)，降(jiang)低制(zhi)造成本，提高操(cao)作便(bian)利(li)性。如圖17所示，某(mou)車(che)型側圍內板基準(zhun)孔所在平(ping)(ping)面角度的存在，使(shi)得定(ding)位(wei)機構(gou)(gou)需要(yao)傾斜設計，連接機構(gou)(gou)復雜，評審(shen)后取消凸(tu)臺，使(shi)定(ding)位(wei)面與X面平(ping)(ping)行，簡化(hua)了結構(gou)(gou)，優化(hua)了焊接空間。

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圖17 某車型側(ce)圍內板基(ji)準孔問題


4.4 夾(jia)具的(de)可實現性

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