在汽車(chē)廠(chǎng)中，焊接生產(chǎn)線(xiàn)相對于涂裝線(xiàn)和總裝線(xiàn)來(lái)說(shuō)，剛性強，多品種車(chē)型的通用性差，每更新?lián)Q代一種車(chē)型，均需要更新車(chē)間大量專(zhuān)用設備和生產(chǎn)工藝。焊接工藝設計可以稱(chēng)得上是焊接生產(chǎn)線(xiàn)的“靈魂”，涉及的專(zhuān)業(yè)知識較多，如機械化、電控、非標設備、建筑、結構、水道、暖通、動(dòng)力、電氣、計算機、環(huán)保和通訊等，從宏觀(guān)上決定車(chē)間的工藝水平、物流、投資和預留發(fā)展，具體決定著(zhù)生產(chǎn)線(xiàn)的工藝設備種類(lèi)和數量、夾具形式、物流工位器具形式、機械化輸送方式及控制模式等。因此，焊接工藝設計在焊接生產(chǎn)線(xiàn)的開(kāi)發(fā)中占有舉足輕重的地位，是產(chǎn)生高性?xún)r(jià)比焊接生產(chǎn)線(xiàn)的關(guān)鍵。

1、車(chē)身焊接工藝設計的前提條件

1.1產(chǎn)品資料

a.產(chǎn)品的數學(xué)模型（簡(jiǎn)稱(chēng)數模）。在汽車(chē)制造行業(yè)中，一般情況下用UG,Catia,ProE等三維軟件均能打開(kāi)數模（如圖1），并在其中獲取數據或進(jìn)行深人的工作。在工藝設計過(guò)程中，將所有數模裝配在一起就構成了一個(gè)整車(chē)數模，從數模中可以獲得零部件的結構尺寸、位置關(guān)系。由數模還可以生成整車(chē)、分總成、沖壓件的各種視圖（包括軸測圖），以及可以輸出剖面圖。

b.全套產(chǎn)品圖紙。

c.樣車(chē)、樣件（包括整車(chē)車(chē)身總成、各大總成、分總成和沖壓件）。

d.產(chǎn)品零部件明細表（包括各部件的名稱(chēng)、編號，沖壓件的名稱(chēng)、編號、數量，標準件的規格、數量）。

工藝設計時(shí)，業(yè)主必須提供上述a、b、c中至少1項，d項可以從前3項中分析出來(lái)，正常狀態(tài)下d項（如圖2）早在汽車(chē)設計結束時(shí)就已經(jīng)確定了。如果僅提供b項，那么需要增加大量的車(chē)身拆解、分析工作。

1.2工廠(chǎng)設計的參數

工廠(chǎng)設計的參數包括以下幾方面：

a.生產(chǎn)綱領(lǐng)即年產(chǎn)量；

b.年時(shí)基數即生產(chǎn)班次、生產(chǎn)線(xiàn)的利用率等；

c.生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化程度（機器人＋自動(dòng)焊鉗焊點(diǎn)數／全車(chē)身焊點(diǎn)數x 100%=自動(dòng)化率）；

d.生產(chǎn)線(xiàn)的工藝水平要求（如主要設備選用原則、生產(chǎn)線(xiàn)的輸送方式，電氣控制水平等）；

e.各種材料、外購件的選用原則（如型材、控制元件、氣動(dòng)元件、電機、減速器）；

f.各種公用動(dòng)力介質(zhì)的供應方式、能力、品質(zhì)等參數，建廠(chǎng)所在地的環(huán)境狀況如溫度、濕度等；

g.當生產(chǎn)線(xiàn)布置在原有廠(chǎng)房?jì)葧r(shí)，應收集原有房的土建、公用有關(guān)資料，如廠(chǎng)房柱頂標高、屋架承載能力、電力和動(dòng)力介質(zhì)的余富程度等。

2、工藝分析

2.1工藝線(xiàn)路分析

根據業(yè)主提供的產(chǎn)品資料進(jìn)行產(chǎn)品工藝線(xiàn)路分析（如業(yè)主僅提供樣車(chē)及樣件則需經(jīng)過(guò)樣車(chē)分析→樣車(chē)拆解→樣車(chē)測量→樣車(chē)再裝配過(guò)程），完成裝焊工藝線(xiàn)路圖或爆炸圖設計。

2.1.1產(chǎn)品分塊

同類(lèi)型車(chē)身的分塊基本相同（一般車(chē)身均由地板、側圍、前／后圍、門(mén)、頂蓋等大總成組成），但各總成之間的連接方式及順序往往有較大區別，合理的分塊才能保證車(chē)身的裝配和焊接。例如，解放平頭駕駛室的裝配順序就比較特殊，先形成側后圍焊接總成（左／右側圍與后圍形成焊接總成），而后形成駕駛室總成。

2.1.2確定基準

整個(gè)車(chē)身的設計、制造、檢驗均建立在同一坐標系上，在車(chē)身設計時(shí)一般已經(jīng)考慮到裝配、焊接、總裝配和搬運過(guò)程中所需的基準（孔、面），車(chē)身裝焊的整個(gè)過(guò)程必須建立在一定的基準上才能保證整車(chē)的幾何形狀和尺寸，同時(shí)這些基準也是夾具設計、制造、調整、檢測和維修的基準。確定基準時(shí)應注意以下幾個(gè)方面：

a.基準的統一性，在焊接過(guò)程中基準是逐步傳遞的；

b.基準應便于測量；

c.基準應保證零件的準確定位；

d.基準應考慮便于焊接操作。

2.1.3確定車(chē)身裝配的幾何精度及檢測的基準面

幾何基準是零件或部件的某個(gè)明顯部位，用來(lái)確定該零部件在X,Y,Z坐標系統內的理論位置；準確的部件基準位置用以保證裝配的幾何形狀的準確性，因此基準位置對裝配工作非常重要，在研究焊接過(guò)程之前需要仔細分析部件的基準，必須與用戶(hù)一起完成幾何形狀的分析，由用戶(hù)確定其基準位置、或由設計人員確定后再取得用戶(hù)同意。

為了使這些基準能一直保持準確，在夾具制造與安裝調試過(guò)程中必須嚴格控制以下幾方面。a.在制造焊裝夾具時(shí)進(jìn)行調整（檢測）；b.在生產(chǎn)時(shí)，對裝配好的部件的最后幾何尺寸進(jìn)行校核；C．在維修裝焊夾具時(shí)進(jìn)行檢測。

2.1.4確定裝配順序

車(chē)身的每個(gè)沖壓件、分總成和總成都是按照嚴格的順序進(jìn)行組裝、焊接從而完成整個(gè)車(chē)身焊接的，每個(gè)零件的裝配順序必須保證能完成全部焊接工作且便于焊接。

2.1.5焊點(diǎn)分析

表明焊點(diǎn)的主要參數（焊點(diǎn)的數量、位置、幅度、重要程度）是產(chǎn)品設計時(shí)決定的，但目前部分業(yè)主僅提供產(chǎn)品數模而沒(méi)有產(chǎn)品圖紙。這時(shí)，焊點(diǎn)的主要參數需要工藝設計人員確定。

2.1.5.1定形焊點(diǎn)的確定

相對復雜的工件之間的焊接，往往需經(jīng)過(guò)組裝、補焊的過(guò)程完成。在組裝工位，由于生產(chǎn)節拍限制、設備數量布置空間需要和夾具有效空間占用等原因，不可能完成全部焊接工作，但必須完成部分焊點(diǎn)，這些焊點(diǎn)應能保證工件離開(kāi)夾具時(shí)的形狀尺寸，這部分焊點(diǎn)稱(chēng)為定形焊點(diǎn)，一般情況下定形焊點(diǎn)占總焊接點(diǎn)數的1/3左右。

2.1.5.2焊點(diǎn)分組

車(chē)身每個(gè)總成上都要完成許多焊點(diǎn)，在編制工藝時(shí)必須對焊點(diǎn)進(jìn)行分組，即將1把焊鉗在1個(gè)工作節拍內完成的焊點(diǎn)分為1個(gè)焊點(diǎn)組。

2.1.5.3焊鉗初步選型

焊點(diǎn)分組工作完成后即可進(jìn)行焊鉗選型，確定焊點(diǎn)組的數量即焊鉗的最小數量，根據工件的形狀及尺寸確定焊鉗的形式（X形,C形）及喉深、開(kāi)檔、行程、電極形狀，焊鉗的吊掛形式（橫吊、縱吊、轉環(huán)）根據焊點(diǎn)位置和操作位置確定。焊鉗型號的確定要在夾具總圖設計完成之后，根據選定的焊鉗制造商提供的型譜進(jìn)行焊鉗型號的選擇，對于在型譜中找不到合適焊鉗焊接的焊點(diǎn)，需要重新設計焊鉗與之匹配。2.2編制工藝過(guò)程卡

在具備前提條件下，經(jīng)過(guò)工藝分析，就可以開(kāi)始編制裝焊工藝過(guò)程卡。工藝過(guò)程卡是裝焊線(xiàn)設計、制造和調試整個(gè)過(guò)程的指導性文件，是裝焊線(xiàn)全部工作的基礎，裝焊工藝過(guò)程卡的編制深度和質(zhì)量對裝焊線(xiàn)設計、制造。調試整個(gè)過(guò)程的質(zhì)量甚至成敗起決定性作用。2.2.1生產(chǎn)節拍

一般生產(chǎn)節拍可按式（1)計算：

T節＝全年工作日x每日班次x每班工時(shí)xK1 x

K2/年綱領(lǐng)（1）式中，K1 為工時(shí)利用率，一般取 0.9；K2為設備利用率，一般取0.8-0.9。

2.2.2工位設置及工位生產(chǎn)周期

工位是構成生產(chǎn)線(xiàn)的基本單元，工位生產(chǎn)周期必須小于或等于生產(chǎn)線(xiàn)節拍。工位生產(chǎn)周期是從待焊接零部件上料（裝件）開(kāi)始到完成本工位全部作業(yè)并將工件取出的整個(gè)過(guò)程時(shí)間，同時(shí)應考慮工時(shí)利用率及設備利用率。工位生產(chǎn)周期與操作工人的熟練程度有很大關(guān)系，一般準確的工位生產(chǎn)周期需由實(shí)測確定，工藝設計舊寸應使所有工位的工位生產(chǎn)周期盡可能相等并接近生產(chǎn)節拍。

2.2.3工作密度

工作密度是指一個(gè)工位上設置的焊接設備數量及操作工人數量，主要由工件外形尺寸、焊接工藝方法和焊接工作量決定。

a.按工件外形尺寸決定工作密度。

外形尺寸小于1000 mmxl 500 mm，工作密度取1；外形尺寸小于2 000 mmxl 500 mm，工作密度取1-2；外形尺寸小于3 000 mmx 1500 mm，工作密度取2-3；外形尺寸小于6 000 mmx 1 500 mm，工作密度取3-4.

b.按照焊接工作量和生產(chǎn)節拍確定工作密度。

2.2.4工時(shí)定額估算

工時(shí)定額＝焊接工作時(shí)間＋輔助工作時(shí)間

每一工位或工序的時(shí)間定額一般由裝件、夾具動(dòng)作夾緊、焊接、松開(kāi)夾具和將工件送至下一工位的時(shí)間累計構成，也可用焊接時(shí)間放大而得出，即概算定額，工序時(shí)間定額（工時(shí)）＝焊接工作量÷焊接速度xK。

以下是幾種焊接方法焊接速度的一般狀況估算值，其焊接速度與焊點(diǎn)及焊縫的間距、分布、焊鉗及焊槍的接近性、工人操作難易程度等有一定的關(guān)系，故僅供工藝編制參考。a.手工焊鉗點(diǎn)焊15點(diǎn)/min;b．機械手焊鉗點(diǎn)焊20點(diǎn)/min ; c.C02半自動(dòng)焊300 mm/min ; d.機械手C02自動(dòng)焊400 mm/min; e.螺柱焊（手工8 個(gè)/min; f.凸焊螺母（手工）3個(gè)/min; g.銅釬焊100 mm/min 。

2.2:5工藝卡的內容

a.焊件（總成或合件）簡(jiǎn)圖一般為軸測圖（立體圖），圖中：應標出進(jìn)入裝配沖壓零件的名稱(chēng)、圖號及數量；同時(shí)要標出焊點(diǎn)的位置、數量，甚至施焊的順序；各種標準件如螺母、螺柱、支架等位置、數量及焊接方法。

b二工藝過(guò)程描述：從工件（零、合件）的裝入、定位夾緊、焊接及焊后將合件送往下工序的整個(gè)過(guò)程，按先后順序既簡(jiǎn)單又全面的描述。

c.工序所采用的夾具、設備、輔具及工具的名稱(chēng)、編號及數量作定性及定量分析。

d.給出工序的時(shí)間定額，甚至分每一工步給出，而工時(shí)的確定有如下幾種方法：憑經(jīng)驗；采用人工模仿，秒表測定；計算機仿真。

2.2.6工藝卡的格式

工藝卡格式見(jiàn)焊接工藝卡附表（如表1）。

2.2.7工藝卡編制的工作量

以三廂轎車(chē)為例估算：簡(jiǎn)圖約100張，工藝卡約200張，需要3個(gè)有經(jīng)驗的能夠獨立工作的技術(shù)人員花兩個(gè)月的時(shí)間完成。

3、工藝設計

工藝設計是焊接生產(chǎn)線(xiàn)設計的基礎，其他專(zhuān)業(yè)（機械化、非標設備、土建、公用、電控）設計均以工藝設計文件為指導，工藝設計文件的深度必須滿(mǎn)足相關(guān)專(zhuān)業(yè)的設計需要。工藝設計文件一般包括以下內容。

3.1工藝設備安裝圖

標明工藝設備安裝位置、設備外形、編號，原材料、半成品、成品存放地及通道，工人操作位置，預留面積（如果有），起重設備質(zhì)量、跨度、軌道線(xiàn)，機械化運輸懸鏈、單軌等的范圍軌跡，水、電、氣供應點(diǎn)及局部通風(fēng)位置的坐標等。

3.2設備明細表

3.3焊機、時(shí)控箱布置圖

表示焊機、時(shí)控箱及相關(guān)設備的型號、數量、安裝位置、安裝方式、接管尺寸等內容，供公用各專(zhuān)業(yè)設計支管線(xiàn)和焊機、時(shí)控箱安裝時(shí)使用。簡(jiǎn)單的裝焊線(xiàn)可直接在車(chē)間工藝設備安裝圖中表示。

3.4焊鉗、平衡器布置圖

表示焊鉗、平衡器的型號、數量、安裝位置、吊掛方式，供焊鉗安裝使用。簡(jiǎn)單的裝焊線(xiàn)可直接在車(chē)間工藝平面圖中表示。

3.5滑軌、滑車(chē)布置圖

表示滑軌型號、長(cháng)度位置，滑車(chē)形式、尺寸、位置、數量，供機械化專(zhuān)業(yè)設計滑軌、滑車(chē)安裝圖使用。簡(jiǎn)單的裝焊線(xiàn)可直接在車(chē)間工藝設備安裝圖中表示。

3.6標準設備訂貨任務(wù)書(shū)

3.7非標設備設計任務(wù)書(shū)

說(shuō)明對機械化運輸方式的要求，與機械化相關(guān)的吊掛要求，設備長(cháng)、寬、高及其技術(shù)要求，工藝參數，最大工件尺寸、面積和質(zhì)量等。

3.8夾具設計任務(wù)書(shū)

夾具設計任務(wù)書(shū)（如圖3）是夾具設計的指導文件，也是夾具最終驗收的依據，所以?shī)A具任務(wù)書(shū)一定要得到甲方的認可并簽字。

3.8.1編制的前提條件

a.已編好的工藝卡，認為確實(shí)可行并得到用戶(hù)的認可。

b.按合同與業(yè)主商定的技術(shù)條件，如手動(dòng)或氣動(dòng)，外購件的來(lái)源等。

3.8.2編制步驟

a.根據工藝卡了解裝配順序、焊接順序、焊鉗類(lèi)型、操作位置來(lái)確定工件的位置，以及工作臺面的高度，同時(shí)確定臺面是固定或是可旋轉（水平或垂直），是否需要帶舉升取件的裝置。

b.確定進(jìn)人裝配的零部件定位及夾緊點(diǎn)，并表示出來(lái)，給出序號。

c.確定定位銷(xiāo)及支承夾緊器的形式，并將斷面圖畫(huà)出。

d.確定測量點(diǎn)及計算出其數據（理論數據）。

3.9檢具設計任務(wù)書(shū)

3.10工位器具設計任務(wù)書(shū)

工位器具設計任務(wù)書(shū)是工位器具設計的指導文件，也是工位器具最終驗收的依據；工位器具任務(wù)書(shū)必須符合設計深度要求，必須經(jīng)業(yè)主簽字確認后方可進(jìn)行工位器具設計。說(shuō)明放置工件的名稱(chēng)、編號、數量，工件放置形式、運輸形式，必要時(shí)畫(huà)出簡(jiǎn)圖及注明尺寸。

3.11公用管道司令圖

用以指導廠(chǎng)房管線(xiàn)設計的管線(xiàn)總體布置：規劃圖，避免管線(xiàn)之間或管線(xiàn)與建筑物／構筑物之間直接相碰或不滿(mǎn)足規定的安全距離要求。

3.12車(chē)間土建資料

3.13 車(chē)間公用資料

4、工藝設計的主要注意事項

a.汽車(chē)車(chē)身在裝焊過(guò)程中，合理分塊非常重要，而車(chē)身總成的分塊大體相同，但往往對頭接縫處有所變化，要認真分析。分塊決定夾具的套數、工藝流程，是工藝設計的第一步。

b.工藝設計不能只顧眼前，應該遠近結合、滾動(dòng)發(fā)展，做到近期合理、遠期可行。

c.要充分考慮混線(xiàn)生產(chǎn)的可能性，在夾具設計任務(wù)書(shū)和工藝設備選型上盡可能柔性化。

d.生產(chǎn)方式盡可能精益，盡量減少在制品存放，大型外覆蓋件的物流盡量短；靈活布局車(chē)間內的各條生產(chǎn)線(xiàn)，使各生產(chǎn)線(xiàn)之間工件輸送及與其他車(chē)間的銜接盡量短捷、順暢，提高生產(chǎn)效率。

e.生產(chǎn)線(xiàn)的布置要考慮空中機械化運輸設備和水、電、氣管線(xiàn)布置流暢。

f.小件生產(chǎn)盡量集中布置，提高設備利用率。按照工藝流程在線(xiàn)旁布置小件的模式，從節約成本的角度看是不可取的。

g.焊鉗的選型不容易做好，在焊接生產(chǎn)線(xiàn)調試過(guò)程中更換5%的焊鉗是比較低的，故需要進(jìn)行三維焊鉗與夾具的焊接過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬，提高選型準確性。

h.有條件的項目建議應用數字化工廠(chǎng)軟件虛擬焊接車(chē)間，將以往設計中不宜發(fā)現的問(wèn)題經(jīng)過(guò)計算機仿真，較早地被發(fā)現和解決，提高設計方案、圖紙的準確性和節拍平衡。

i: 工藝設計不能脫離生產(chǎn)管理系統，計算機系統在那些工位取得生產(chǎn)信息，就要求在設備定貨技術(shù)任務(wù)書(shū)明確功能及接口條件。

5、結束語(yǔ)

焊接工藝設計涉及的知識領(lǐng)域寬，受到制約同樣比較多，比如產(chǎn)品系列、用戶(hù)觀(guān)念、工藝水平、質(zhì)量精度要求、周邊物流狀況、投資限制、原有廠(chǎng)房及廠(chǎng)區等，因此要求工藝設計人員見(jiàn)多識廣。生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)水平和自動(dòng)化率不是越高越好，也不是生產(chǎn)線(xiàn)投資越低越好，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，高性?xún)r(jià)比的焊接生產(chǎn)線(xiàn)是工藝設計永恒的追求目標。隨著(zhù)我國汽車(chē)行業(yè)自主品牌的不斷增加，焊接工藝設計也必實(shí)現由國外設計多而轉變成國內設計多，將會(huì )有更多的自主品牌焊接生產(chǎn)線(xiàn)得到廣泛應用。