轿车车身拼装工艺及质量控制

轿车车身拼装工艺及质量控制

轿车车身总成拼装焊接是轿车制造的重要生产过程，也是轿车生产质量控制的重要环节。本文简要介绍国内外轿车企业车身总成拼装焊接的规划思路、工艺设计及其相关的设备配置和使用，并针对车身拼装焊接工艺特点介绍其相应使用的质量控制方法。

中国质量认证中心上海分中心 庄明惠

随着世界各国轿车工业的飞速发展，目前国内外汽车企业对轿车车身总成拼装焊接生产线的规划思路已发生重大变革。最近几年，轿车生产企业在注意车身设计改进、车身焊接工艺改进、厂房扩建和设备更新的同时，通过采用激光焊接、多头自动焊机、焊接机器人、在线测量和混合式拼装自动线等新技术、新工艺及改进输送线等各种途径，旨在规划出既能实施柔性化生产，又能确保产品质量好、制造工艺简单、生产周期短和投资成本低的轿车车身拼装焊接生产线。

送设备一般采用动力驱动的氯丁二烯橡胶滚轮或双轨摩擦接触式的结构。为确保轿车车身总成拼装焊接产品质量的可靠性、安全性和经济性，车间还设置破坏性试验室和三坐标测试室。因此，车身拼装焊接车间就应针对轿车车身总成各部件的产品特点，来考虑这几个作业区域的规划。其规划思路可以归纳为以下几方面。

( ) 设施设备的选定

由于轿车车身总成拼装焊接车间既要考虑精益化、模块化设计理念，又要考虑不同类别、不同规格产品的柔性化生产，还要注意不同类别、不同规格产品形成过程中质量控制手段的配置。因此，车身拼装焊接车间焊接设备和检测设备的选定应根据这些不同部件的产品特点和控制要求来考虑。

a.应满足产品加工的系统要求。由于轿车车身各部件的功能不同，那么这些部件就会有不同的产品结构，企业就应根据不同的产品结构选用不同的焊机设备和确定不同的检测设备。为保证这些焊机的焊接电弧电压稳定性，生产线应装有可靠的稳压电源来控制，车间网路的电弧电压变化一般应限制在0.5 V以

内，才能使各类焊机正常工作；轿车车身拼装焊接过程中会产生大量废气，为保证这些检测设备的稳定性和使用寿命，必须在车间装有排风装置，在三坐标测试室装有温控装置以确保三坐标测试室有一个合适的工作环境。由于轿车车身拼装是采用循环水冷却和气体保护等焊接方法，这样对循环水质、气源气体混合比例和气体流量又提出了控制要求。

b.应保证焊接设备和检测设备的能力要求。首先，应考虑选购的检测设备和焊机具有良好而稳定的机械性能和电气性能；其次，要使各类焊机达到其加工产品焊接的特殊工艺要求，焊炬应确保按产品焊接工艺轨迹稳定地作四维空间的无级调节；最后，要使检测设备和焊接设备满足大批量、高效率的生产目标，检测设备和焊机要适应产品的多品种检测、焊接能力及多种生产节拍连线生产的调整要求。 c.应注意检测设备和焊接设备的主要技术参数要求。检测设备主要技术参数应从输入电源、工作电压调节范围、检测精度、检测稳定性和检测速度等方面进行考虑；而焊接设备主要技术参数应从输入电

轿车车身拼装焊接车间的

规划思路

轿车生产企业的车身拼装焊接车间应是采用精益化、模块化设计理念，根据产品特点和生产规模，通过工装定位和各种焊接等加工方法把冲压件制造成车身。国外轿车生产企业的拼装焊接车间一般都是由车身总成拼装、底板发动机仓总成拼装、左、右侧围总成拼装和四门两盖总成拼装这几个作业区域组成。各总成拼装作业区域均采用平行的地面输送设备，将加工好的各总成运送到车身总成拼装台，输

源、额定焊接电流、工作电压调节范围、额定负载持续率、送丝速度、焊接速度、空行程速度等方面的稳定性进行考虑，才能实现轿车车身总成拼装焊接生产能力和质量控制能力的整体平衡性。 (2) 工艺方法的确定

由于轿车车身总成是由不同的部件组合而成，其工艺评定要针对以下几点来考虑。

a.焊接工艺评定目的。其评定目的就是针对不同的产品结构、产品原材料和产品焊接辅料，按不同产品的焊接要求，对各种焊接设备参数和焊接工艺参数进行确定。 b.焊接工艺评定内容。焊接工艺评定的主要内容就是通过确定的焊接环境要求、产品原材料、焊接辅料（焊丝、焊条、焊剂、保护气体）、板材焊前剖口形状和角度及质量检验方法，选定最佳的焊接方法、焊接顺序和焊接易损件（电极和导电嘴）更换频次；选择最合理的焊接设备参数（输入电源、额定焊接电流、工作电压、额定负载持续率）和焊接工艺参数（焊接电流、电弧电压、送丝速度、焊接速度、空行程速度、气体混合比和气源的压力）的范围。

c.焊接工艺评定程序。企业应根据轿车车身不同产品部件的性能要求、产品结构特点、焊接钢种、焊接辅料（焊丝、焊条、焊剂、保护气体）等情况提出“产品焊接工艺评定任务书”；这份焊接工艺评定任务书应规定焊接环境、焊接工艺方法、焊接辅料（焊丝、焊条、焊剂、保护气体）、检测项目等要求，还应明确焊接设备参数和焊接工艺参数的具体范围；在焊接工程师的监督下，由相关人员按规定任务书执行，并由焊接工程师根据产

带连接，冲压车间附近都有冲压零件暂存仓库，冲压零件和组合部件按照正确的生产指令供应轿车车身拼装焊接车间，而完工的轿车车身总成由输送带送到油漆车间。为确保这些总成的焊接质量，轿车车身拼装车间还设有破坏性试验室和三坐标测试室。现分别介绍各作业区域的工艺特点和质量控制要点如下。

( ) 四门两盖总成焊接工序 四门两盖总成是一个独立而又特殊的部件，它既是安全件、又是运动件、还是轿车装饰件。国外汽车企业为实现四门两盖总成外表面美观及产品安全，首先从产品设计改进出发，通用公司某轿车的四门两盖总成原有900多个零件，通过采用大型钣金件和组合件代替许多小型零件的设计改进，减少了45%左右的零件；其次，通过工艺革新来达到产品安全性目的，该公司采用多功能点焊机来进行门盖内外板、加强板和车盖防撞板焊接，同时应用先进的涂胶及折边工艺，达到减轻产品结构质量，提高产品外表面平整度、强度、刚度及装配精度。为提高生产效率，通用公司在工装设计和试生产时，实施工装优化设计和优化管理，设计时充分考虑夹具定位基准与产品设计基准和产品装配基准的一致性，达到消除基准传递不一致而产生的尺寸误差；在夹具正式使用前，充分解决夹具定位结构件的变形误差，减少影响产品尺寸精度的因素，解决零件与零件的装配协调性、外观质量及整车装配速度等问题。

(2) 左/右侧围总成焊接工序 由于轿车左/右侧围总成设计结构复杂，国外汽车企业原来是用移动式点焊枪进行手工焊接。为提高

品实物质量和有效性来确定焊接工艺和设备。

(3) 检测项目的确定

要确保轿车车身拼装焊接各部件的产品质量，就必须确定轿车车身总成各部件的检测项目、判定准则和检测手段。

a.检测项目的立项。轿车车身总成各部件拼装焊接的检测项目立项有二个依据和一个原则：二个依据就是车身总成各部件必须以变形最少来满足产品标准要求和车身各部件形成后必须满足特定用户的技术要求；一个原则就是车身各部件拼装焊接加工必须是高效率完成。企业只有针对二个依据和一个原则，才能确定检测项目。

b.检测项目的判定准则。针对各部件焊接产品的不同特定要求，制定各类产品焊接检测项目判定准则是实施产品质量控制的重点。由于轿车车身拼装焊接各部件质量要求不同，那么各部件焊接检测项目的判定依据，就必须根据各部件产品的特殊要求、安全性要求、可靠性要求来制定。因此，按焊接检测项目判定准则编制的检验规范，必须明确质量特性、检验方法、检验手段和检验频次。

c.检验手段的配备。如何使各种状况下生产的轿车车身总成和各部件实现产品质量稳定，必须针对其不同的产品、工艺特点和各部件焊接生产实际过程的生产节拍，确定合适的检测手段，确保产品质量要求。

2 轿车车身总成拼装焊接工

艺设计

轿车车身拼装焊接车间规划一般都是邻近冲压车间和油漆车间，车间物流是用封闭的动力驱动输送

生产效率，通用公司首先对移动式点焊枪作相应的设计改进，以减少焊接总次数，达到能够自动焊接；对左/右侧围总成焊接线进行改造，安装转盘式输送机和可交替动作的左/右侧围焊接夹具，可同时实现自动装夹、自动焊接及零部件按规定生产节拍用机械传送带搬运；对用于拼装的所有自动焊机都装有电子眼，以防止自动焊机的意外操作。其次，对左/右侧围总成部分零件采用新材料，如内饰板采用塑料浇注成一体，装配容易且牢固；对左/右侧围总成的部分零件采用新工艺，如以激光焊接代替重迭焊，使焊缝平整光滑，从而使左/右侧围总成质量减轻；为提高左/右侧围总成焊接工艺性，通用公司还采用粘结工艺来结合内部缓冲块、加强块、十字架加强筋及用高频加热器加热的新工艺，这些新工艺的使用，不但减少了处理时间，而且使产品质量有大幅度提高。

(3) 车身底板焊接工序 车身底板是轿车车身总成的关键部件，通用公司车身底板焊接运送系统采用传送线式，工作时车身底板用吊钩沿架空道输送、提升及下降。车身底板拼装是在移动式拼装台上完成，此焊接平台由5个拼装台工位组成，每个拼装台工位都有轨道连接，要焊接的零部件都是通过动力驱动输送带送到工位，并具有能在移动输送带上自动分度的能力，从而使底板在拼装台规定的工位中正确定位和夹紧。第一和第三工位工作内容是安装，第一工位是将前后底板、制动踏板下的加强件等零件通过液压夹具来夹紧定位，第三工位也是将组成发动机仓等零部件通过液压夹具夹紧定位；第二和第四工位工作内容是焊接，通过

速度为 00台/h，比其他汽车装配线平均速度高50%。完成车身结构尺寸规定定位焊缝的焊接后，这些随行夹具将自动移去，车身总成离开移动式车身总成拼装线进入专用输送系统。在专用输送系统两边有多台自动焊机来完成车身总成其余焊缝的焊接，每台自动焊机都按规定的程序正确地重复一系列规定动作指令，其焊接方式也是激光焊接，完成全部焊接指令后，车身总成自动进行车门等部件装配，然后进入油漆车间。

多台自动焊接机器人用激光焊接分别完成底板的焊接；第五工位工作内容是车身底板的拼装焊接，即将完成焊接的底板与发动机仓合拢后焊接，也是通过多台自动焊接机器人采用激光焊接完成的，完成焊接的车身底板是通过动力驱动输送带送到车身总成拼装焊接生产线。 (4) 车身总成拼装焊接工序 通用公司轿车车身总成焊接运送系统也是采用传送线式，工作时车身总成用吊钩沿架空道输送、提升及下降。车身总成拼装是采用自动线，这条自动线具有自动定位、自动夹紧、自动装卸的能力。车身总成拼装是在移动式车身总成拼装台上进行，这台设备共有8个工位，并具有能在移动输送带上自动分度的能力，从而使车身总成拼装台能在规定的工位中正确定位和夹紧。车身总成拼装台的输送带是采用大马力机械输送装置，能在8 s内完成正确分度。车身总成拼装台首先是将底板通过随行夹具自动放在车身总成拼装台上，在规定的工位中进行正确定位和夹紧；然后将左、右侧围总成通过随行夹具自动移入车身总成拼装台，按规定工位进行定位和夹紧；整体式车顶是由随行夹具通过架空输送线送到车身总成拼装工位，然后按规定工位进行定位和夹紧。当这些总成都定位和夹紧完毕，即开始对车身总成车身的关键部位按规定焊接要求进行焊缝焊接。为保证车身总成有足够的刚度和车身结构尺寸有足够的精度，车身的 600个焊缝有90%以上由70余台自动焊接机器人焊接，其中有40余台是五轴自动焊接机器人。每台自动焊接机器人每小时可焊2 000条焊缝，其焊接方式是激光焊接，因而能保证焊缝质量。拼装线上装配

3 轿车车身总成拼装焊接的

质量控制

轿车的四门两盖总成、车身底板总成、左/右侧围总成、车身总成的焊接质量，归纳起来有以下几种质量控制方法。 ( ) 焊接强度检查

轿车四门两盖总成、车身底板总成和左/右侧围总成焊点的焊接强度，一般采用焊接非破坏性检查、焊接破坏性检查和超声波检查等方法，并由破坏性试验室来控制这些评定并分析这些评定数据。具体过程如下。

a.焊接非破坏性检查就是按照凿检图要求的频次、方法、判定准则对焊点质量进行评定。焊接非破坏性检查一般由操作工人完成，操作工人每天对这些总成焊接件，按照规定频次先清理焊点数目和外观质量是否符合规定, 然后将专用凿子插入规定检查的焊点3~ 0 mm处，到焊点内端平后，就上下扳动凿子，检查焊点是否松动，接着拔出凿子，如果焊点松动，则对缺陷的焊点填写说明缺陷部位及种类的缺陷记录。

b.焊接破坏性检查就是按照焊

接破坏性作业指导书的规定项目、频次和要求，对这些总成焊点质量进行判定。检查方法就是利用液压张力钳或气动凿子将这些产品所有焊点全部撕开，对母材上留下的撕洞和焊核进行检查；检查撕洞是否烧穿、是否存在不可接受的焊接裂纹等缺陷；用游标卡尺检查焊核尺寸。如符合标准要求，则此焊点为合格，否则为不合格，对缺陷焊点填写说明缺陷部位及种类的缺陷记录。焊接破坏性检查一般是由经过专门培训的检验员完成。

c.国外汽车企业近期已广泛采用超声波技术来检查焊点质量。其方法就是技术人员预先根据各种不同总成的板材配置，设计各种不同检测计划，检验人员只要根据不同总成，按照检测计划要求将超声波检测仪放置到该被检测总成，就能检查出被检测总成的焊点质量。必须注意，在超声波检测仪开始操作时，先要核对检测程序是否正确，再检查检测仪外接设备是否正常后方可实施操作。超声波检查应由经过专门培训检验员完成。 (2) 焊接尺寸检查

轿车四门两盖总成、车身底板总成、左/右侧围总成和车身总成焊接尺寸，一般应用总成检测标准样架、柔性检具、激光测量仪和悬臂三坐标测量仪来检测，并由三坐标测试室来控制这些检测和分析这些检测数据。具体过程如下。 a.轿车四门两盖总成的焊接尺寸一般是用标准样架来进行抽样检验，以确定这些总成焊接尺寸是否符合规定。标准样架是根据轿车四门两盖总成的外形尺寸和装配要求设计制造的，为确保轿车四门两盖总成焊接尺寸，对这些总成标准样架的测量点要定期检测，每天还要

工程师编制操作程序，检验人员必须严格按操作程序实施，工程技术人员根据采集数据对程序进行修正后，完成最佳程序提供使用，并定期分析采集数据。

必须注意，每批轿车的各类总成检测采集到的数据应是在相同生产工艺状况下完成的，并保持每批轿车各类总成的生产批号。经检验合格的各类总成应按批号建立发放记录，以备追溯性检查使用。凡在检验中发现各类总成的缺陷产品，必须按生产批号做好检验记录和汇总分析，同时由相关部门制订纠正措施和进行质量改进。

总之，车身总成拼装工艺是一个不断更新、发展的技术领域，随着国内外汽车企业对轿车拼装工艺研究的不断深入，及针对产品质量问题进行原因分析和制定相应的质量改进措施，将使轿车拼装技术水平不断提高。

用标准样件对测量点进行校正，有关人员对总成尺寸的检测结果、样架测量点的检测结果和样架测量点的校正结果，按规定进行记录和分析。

b.由于车身底板总成和左、右侧围总成外形复杂，制造和使用标准样架难度较大，因此国外汽车企业一般都采用柔性检具来检测这些总成的焊接尺寸。柔性检具在使用前由专门计算机软件工程师编制操作程序，检验人员必须严格按操作程序实施，工程技术人员根据采集数据对程序进行修正后，完成最佳程序提供使用，并定期分析采集数据。

c.对轿车车身总成焊接尺寸的检测，国内轿车生产企业一般都采用悬臂三坐标测量仪。由于轿车车身总成要测量的数据有3 000个左右，测量周期较长，因此其测量频次难以提高，对产品焊接尺寸变化亦无法进行有效控制，目前国外轿车企业已广泛采用激光测量仪来对车身总成焊接尺寸进行检测。激光测量仪一般是放在车身总成焊接线末端，焊接完工的车身总成必须通过激光测量仪，这样就能完成车身总成焊接尺寸的检测。激光测量仪在使用前也必须由专门计算机软件

作者简介

庄明惠，高级工程师，原在上汽（集团）汽车工程研究院和国家机动车产品质量监督检验中心（上海）工作，现在中国质量认证中心工作。曾参加上海通用汽车公司项目支持小组，并被上海市经委聘为轿车国产化项目鉴定专家组成员，参加别克轿车、帕萨特轿车等整车和零部件国产化鉴定。并在国内外杂志发表五十余篇论文。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/nda4.html