汽車焊裝技術

主編：李敏、姚永來

任務十二焊接新技術目錄汽車車身焊接的新技術01焊接材料的應用及發(fā)展趨勢03汽車車身焊接工藝發(fā)展趨勢02展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展04

任務導入任務：根據(jù)如圖12-1所示，識別該焊接設備名稱、設備的用途，使用該設備進行的是哪種焊接？圖12-1某焊接設備**工藝**汽車車身焊接的新技術12.1激光拼焊板技術激光拼焊板技術**材料**拼焊板是將幾塊不同材質、不同厚度、不同涂層的鋼材焊接成一塊整體板，再沖壓設備落料、拉延、沖孔、整形而形成沖壓件，從而達到不同承載不同板厚的設計要求。拼焊板工藝主要是為汽車行業(yè)進行配套服務，尤其在車身零部件生產(chǎn)、制造和設計方面，采用激光拼焊板可以給汽車制造業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。如車身裝配中的大量點焊，焊鉗在工件邊緣上進行焊接，搭接寬度需要16mm，而激光拼焊板無需搭接，點焊改為激光拼焊技術可以節(jié)省鋼材。如圖12-2所示，汽車前縱梁形成的最終結構。展望**圖12-2汽車前縱梁**工藝**汽車車身焊接的新技術12.1激光拼焊板技術激光拼焊板技術**材料**激光拼焊板可以提高形成材料的強度、疲勞、吸能、防腐，如圖所示的12-3所示，汽車邊梁通過激光拼焊形成的最終效果。展望**圖12-3汽車前部邊梁**工藝**汽車車身焊接的新技術12.2激光－MIG復合焊技術（1）與單獨激光焊、電弧焊間的區(qū)別**材料**激光-MIG電弧的復合焊接技術是一種復雜的激光電弧復合焊，在汽車加工中應用范圍最廣、潛力最大。激光-MIG復合焊接的實踐應用證明，該技術應用范圍廣且焊接質量高。在焊接質量方面，該技術焊接質量大于單獨激光焊接的質量或單獨MIG電弧焊的質量。這是由于汽車車身工件裝配對焊接間隙要求高，單獨的激光焊或MIG電弧焊均存在較大局限性。展望**單獨激光焊接的局限性體現(xiàn)在激光束直徑小，熱作用區(qū)域窄，難以滿足焊接間隙的要求。加工車身時，單獨激光焊接中激光光束難以滿足要求，導致加工反射率或導熱系數(shù)較高的車身材料時容易發(fā)生裂紋、氣孔以及焊縫成型差等問題。**工藝**汽車車身焊接的新技術12.2激光－MIG復合焊技術（1）與單獨激光焊、電弧焊間的區(qū)別**材料**單獨MIG電弧焊局限性體現(xiàn)在其單道焊縫熔池較淺，加工厚板多層車身鋼材時難以深入底部，容易造成側壁引弧、坡口寬度等問題。另外，應用該技術焊接車身材料時，雖然熱輸入大，但是難以控制熱影響區(qū)，易形成裂紋。在激光-MIG電弧的復合焊接技術工藝中，激光和電弧相互作用、取長補短。其工藝原理如圖12-4所示。展望**圖12-4激光復合焊接原理圖**工藝**汽車車身焊接的新技術12.2激光－MIG復合焊技術（2）激光-MIG的復合焊接技術的加工特點**材料**激光-MIG的復合焊接技術涉及焊接熔滴過渡，耦合過程復雜，耦合不好會使熔滴受力大小與方向發(fā)生變化，導致激光與電弧的間距太大或電弧軸線和焊絲軸線間的夾角過大，沿焊絲方向的促使熔滴過渡更快，大幅降低發(fā)生的合力，出現(xiàn)不穩(wěn)定熔滴。因此，需要考慮耦合對熔滴受力和過渡形式的作用。。展望**另外，焊絲末端熔化產(chǎn)生的液體金屬會在重力、電磁力、張力以及等離子流力等力的作用下出現(xiàn)脫離進入熔池出現(xiàn)熔滴過渡。為使熔滴沿焊絲軸脫落，需保證與焊絲方向平行的使熔滴過渡的力大于阻礙該過程發(fā)生的合力。**工藝**汽車車身焊接的新技術12.2激光－MIG復合焊技術（3）激光-MIG復合焊接的技術優(yōu)勢**材料**相比單一激光焊接或單一電弧焊接技術，激光-MIG復合焊接的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其良好的搭橋能力和高導熱系數(shù)，能適應車身焊接中較大焊接間隙與小電流穩(wěn)定焊接的需求。該技術焊接速度較快，熱輸入小，易于控制焊接熱影響區(qū)。基于熔池凝固速度慢的特性，它能有效清除加工位置的氣孔、裂紋等缺陷。激光復合焊效果圖見圖12-5。展望**圖12-5激光復合焊效果圖**工藝**汽車車身焊接的新技術12.2激光－MIG復合焊技術（4）激光-MIG復合焊接的關鍵參數(shù)**材料**展望**（1）保護氣體常用的保護氣體有He、Ar及二者的混合氣體。保護氣體不同，電離能也不同，所得等離子體大小也不同。使用He氣會形成體積小的等離子體，有利于母材吸收激光能量。（2）激光功率激光功率對熔深、焊接效率等具有重要影響。在進行車身單道熔透焊接時，為提高效率，會選擇大功率激光以充分發(fā)揮激光的密度優(yōu)勢。在進行非熔透焊接時，需合理控制激光功率。（3）激光與電弧的間距激光與電弧的間距即等離子體與電弧間的耦合參數(shù)，會對焊接的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。二者間距過小時，激光匙孔噴出的蒸汽形成的反作用力會阻礙熔滴過渡出現(xiàn)較大飛濺。**工藝**汽車車身焊接的新技術12.2激光－MIG復合焊技術（4）激光-MIG復合焊接的關鍵參數(shù)**材料**展望**圖12-6MIG復合焊技術激光焊與電弧焊是兩種不同的焊接工藝，激光焊是通過光纖將能量傳輸?shù)焦ぜ?，而電弧焊則是通過弧柱傳輸能量。激光焊的熱影響區(qū)非常窄，焊縫的深寬比很高，具有較高的焊接速度。但由于焦點直徑很小，所以焊縫”搭橋”能力很差。激光復合焊技術是將這兩種焊接技術有機結合起來。如圖12-6所示，MIG復合焊技術結構工作時的狀態(tài)。**工藝**汽車車身焊接的新技術12.2激光－MIG復合焊技術（4）激光-MIG復合焊接的關鍵參數(shù)**材料**展望**圖12-7MIG焊與激光—MIG焊試驗采用了15mm厚的A7N01鋁合金測試MIG焊與激光—MIG焊的效率，結果如圖12-7所示，通過對比兩種方法的焊接工藝參數(shù)、接頭組織和力學性能，得到的結果是激光—MIG復合焊接接頭常規(guī)力學性能方面略好于MIG焊；激光—MIG復合焊接的焊接效率明顯高于MIG焊，且其焊接熱量輸入顯著低于MIG。激光—MIG復合焊接方法在鋁合金厚板焊接方面具有一定優(yōu)勢。**工藝**汽車車身焊接的新技術12.3高效弧焊技術高效弧焊技術**材料**展望**脈沖GMAW（P-GMAW）、雙絲MIG/MAG焊（Twin-Wire、Tandem-Wire）等代表了當前在汽車制造中應用的高效、高速焊接新工藝。這兩種焊接方法與機器人相配合，能充分體現(xiàn)高效化焊接的特點，實現(xiàn)了機器人系統(tǒng)在空間可達性和焊接速度的協(xié)同和完美組合。雙絲MIG/MAG焊有兩種基本形式：一種是雙絲焊接工藝（Twin-Wire），兩個焊絲都是釆用同樣的焊接參數(shù)；另一種是Tandem-Wire，采用兩個獨立的導電嘴和兩個獨立的電源，每個電弧有自己獨立的焊接參數(shù)。機器人的鋁合金脈沖MIG焊接及Tandem的焊接，前者的焊速為60cm/min～80cm/min，后者的焊速為180cm/min～210cm/min，用于寶馬5系列及奔馳（S級和E級）車型的鋁合金后軸。**工藝**汽車車身焊接的新技術12.4攪拌摩擦焊接技術攪拌摩擦焊接技術**材料**展望**由于FSW焊接接頭無裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，焊接變形小、焊接強度高、焊縫密封性好等特點。攪拌摩擦焊接技術工作原理如圖12-8所示，將具有特殊性質的攪拌頭插進工件之上，使高速旋轉的攪拌頭與工件之間發(fā)生摩擦，并利用所產(chǎn)生的熱量對金屬進行熱塑性的過程，另外，在進行攪拌的過程中，前端受到壓力的作用從而向后端發(fā)生塑性流動，進而完成整個壓焊過程。圖12-8攪拌模板焊接工作原理**工藝**汽車車身焊接的新技術12.4攪拌摩擦焊接技術攪拌摩擦焊接技術**材料**展望**一種點焊路線為日本馬自達公司發(fā)明的“帶有匙孔攪拌摩擦點焊技術”，該技術采用的設備與普通攪拌摩擦焊設備相似，焊接過程分為3個階段：壓入過程、連接過程、回撤過程。該技術過程簡單，連接效率高，但匙孔的存在造成接頭承載面積下降，影響接頭外觀和力學性能。該技術已在馬自達RX-8車型上進行了應用，連接鋁合金發(fā)動機罩和后門（見圖12-9）。（b）攪拌摩擦點焊汽車部件（a）帶鑰匙孔攪拌摩擦點焊工藝過程**工藝**汽車車身焊接的新技術12.4攪拌摩擦焊接技術攪拌摩擦焊接技術**材料**展望**第二種為原德國GKSS中心發(fā)明的“回填式攪拌摩擦點焊技術”，通過攪拌針與軸套的配合運動可以有效解決匙孔殘留問題，消除焊接匙孔。其主要工藝過程如下：④磨平形成焊點。當攪拌針和軸套重回壓緊套平面，將焊點磨平，攪拌工具整體從工件表面移走，完成焊接過程（見圖12-10）。圖12-10回填式攪拌摩擦點焊工藝過程**工藝**汽車車身焊接的新技術12.4攪拌摩擦焊接技術攪拌摩擦焊接技術**材料**展望**回填式攪拌摩擦點焊技術，焊后焊點表面平整無匙孔，解決了非回填式攪拌摩擦點焊焊后存在匙孔的缺欠，提高接頭承載能力，是一種高質量低成本的鋁合金焊接方法，連接強度相比其他鋁合金連接工藝明顯提升，可以焊接全系列鋁合金。焊接過程穩(wěn)定，節(jié)約能源，可實現(xiàn)零飛濺、無污染焊接，但是生產(chǎn)效率較其他鋁合金連接工藝低，且由于焊接過程中需要清洗攪拌工具，使自動化生產(chǎn)難以實現(xiàn)，目前寶馬、奧迪、福特等國內外汽車企業(yè)正在致力于研究其在汽車生產(chǎn)中的應用技術，以使其用于汽車生產(chǎn)中。目前已有企業(yè)研發(fā)出機器人攪拌摩擦點焊設備，采用C形焊鉗結構，可實現(xiàn)鋁合金車身薄板搭接焊（見圖12-11）圖12-11攪拌摩擦點焊機器人**工藝**汽車車身焊接的新技術12.4攪拌摩擦焊接技術攪拌摩擦焊接技術**材料**展望**攪拌摩擦焊接技術具有以下幾個優(yōu)點：①在進行焊接的過程中不會產(chǎn)生煙塵以及飛濺，并且整個操作中均不會出現(xiàn)有害光線，例如：紅外線、紫外線；②焊接后不會發(fā)生變形，由于攪拌焊接的溫度較低，焊接以后的剩余應力遠小于熔化焊，加上在熱塑性的過程中也不會出現(xiàn)形變的過程，所以在焊接完成以后不會出現(xiàn)變形的情況；③應用的范圍相對較廣，可以進行所有鋁合金材料的焊接，并且不受任何軸類部件的限制，可以進行多種形式的接頭焊接，例如：塔接、對接等；④焊接成本低。在進行攪拌焊接時，無需消耗焊絲、保護氣體、焊劑以及焊條等材料，**工藝**汽車車身焊接的新技術12.5冷金屬過渡焊接技術（1）CMT焊接技術的原理**材料**展望**冷金屬過渡技術（即CMT焊接技術）是在短路過渡基礎上開發(fā)的，普通的短路過渡過程如下：焊絲端部熔化形成熔滴，熔滴與熔池接觸形成短路，焊絲爆斷，短路時伴有大的電流和飛濺。而CMT技術在熔滴短路時，焊機得到短路信號后會切斷電流，同時焊絲的回抽運動幫助熔滴脫落，實現(xiàn)熔滴的冷過渡，消除了飛濺現(xiàn)象。CMT短路過渡示意圖如圖12-12所示。圖12-12CMT短路過渡過程**工藝**汽車車身焊接的新技術12.5冷金屬過渡焊接技術（2）CMT焊接技術的特點**材料**展望**與普通MIG/MAG焊接相比，CMT焊接具有3個明顯的不同之處：1）送絲運動與熔滴過渡過程進行數(shù)字化協(xié)調CMT技術首次將焊接的送絲運動同熔滴過渡過程相結合。整個焊接系統(tǒng)的運行（包括焊絲的運動）均為閉環(huán)控制，如圖12-13所示。2）低熱輸入量：CMT技術實現(xiàn)了無電流狀態(tài)下的熔滴過渡CMT焊接系統(tǒng)采用數(shù)字化控制，對熔滴過渡進程進行監(jiān)控。圖12-14是CMT焊接短路過渡過程中電流和電壓的變化。3）無飛濺過渡：在短路狀態(tài)下焊絲的回抽運動幫助焊絲與熔滴分離傳統(tǒng)的短路過渡是通過持續(xù)輸入的電流造成短路橋爆炸，使焊絲端頭的熔滴脫落，進入熔池。**工藝**汽車車身焊接的新技術12.5冷金屬過渡焊接技術（2）CMT焊接技術的特點**材料**展望**與普通MIG/MAG焊接相比，CMT焊接具有3個明顯的不同之處：圖12-13CMT控制電路圖12-14CMT短路過渡電壓電流變化圖**工藝**汽車車身焊接的新技術12.5冷金屬過渡焊接技術（3）CMT在汽車行業(yè)的應用**材料**展望**近年來，國內汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車行業(yè)對白車身焊接質量的要求也不斷提高，外觀質量也成為白車身質量的一個重要評判準擇。MIG/MAG焊是目前較常規(guī)的熔化焊接工藝技術，但由于其熱輸入量較大、飛濺大、變形量難以控制，故在薄板焊接領域也難以得到推廣，特別是1mm以上的超薄板是MIG/MAG焊工藝使用“禁區(qū)”。而白車身外覆蓋件（車門、側圍、頂蓋）板厚均在1mm左右且白車身焊接有其固有的特點。由于白車身焊接的特殊性，故對焊接方法也提出了更高的要求。CMT冷金屬過渡焊接技術通過將熔滴過渡和焊絲運動協(xié)同控制，實現(xiàn)“冷-熱”交替焊接過程，具有熱輸入量小、無飛濺、焊縫美觀、裝配間隙容忍度高、污染小、焊接速度快等優(yōu)點，完美的解決了薄板焊接的難題。近年來，已被國內眾多汽車主機廠應用，尤其是在車門、頂蓋等外觀要求高的部位，CMT冷金屬過渡焊接技術已成為了一種不可替代的焊接技術。**工藝**汽車車身焊接的新技術12.5磁脈沖焊接技術磁脈沖焊接技術**材料**展望**世界造車新勢力已經(jīng)逐漸開始將新能源汽車上的普通鋼材改變?yōu)楦邚姸蠕摗X合金材料和復合材料，因為它們與普通鋼材來說更具優(yōu)勢，就拿鋁合金材料來說，如果我們在新能源汽車上使用鋁合金材料來代替普通鋼的話，它不僅可以減輕整車重量，還可以具有提高有效載荷、降低燃油消耗、提高制動性能、提高輪胎壽命等效果。而如果我們用復合材料來代替普通鋼材作為汽車材料的話，它也具備許多優(yōu)點，例如：密度小、易設計成整體結構、耐腐蝕、隔熱隔電、耐沖擊、抗振等。如果說輕量化是未來汽車核心競爭力，那么異種材料的連接就是輕量化的核心。**工藝**汽車車身焊接的新技術12.6磁脈沖焊接技術磁脈沖焊接技術**材料**展望**下圖12-15為某車型輕量化設計后各部位所采用的代替材質，不同強度級別的鋼、鋁、鎂，不同類別的復合材料（碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、生態(tài)纖維、塑料），獲得非?？捎^的減重效果。圖12-15車身輕量化材料示意圖**工藝**汽車車身焊接的新技術12.6磁脈沖焊接技術（1）板件磁脈沖連接技術原理**材料**展望**磁脈沖焊接（MagneticPulseWelding）是一種新型的固態(tài)焊接工藝，其原理是利用電磁力驅動焊接結構中動件與靜件高速碰撞而實現(xiàn)冶金焊接效果，板件焊接如圖12-16所示。圖12-16板-板磁脈沖焊接過程示意圖**工藝**汽車車身焊接的新技術12.6磁脈沖焊接技術（2）磁脈沖焊接技術的特點**材料**展望**與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，磁脈沖焊接技術具有以下優(yōu)勢：如上下圖12-17所示磁脈沖焊接連接的板材焊后效果特別出眾，較比鉚接與螺接的冷連接跟為出眾。（1）不需要輔料，無排放，綠色環(huán)保；（2）能獲得優(yōu)異的焊接效果，焊接效率高；（3）焊接由計算機控制，易于自動化生產(chǎn)；（4）焊接后無需進行后續(xù)熱處理，節(jié)省工序；（5）磁脈沖焊接接頭氣密性好，耐腐蝕性好。**工藝**汽車車身焊接的新技術12.6磁脈沖焊接技術（2）磁脈沖焊接技術的特點**材料**展望**如上下圖12-17所示磁脈沖焊接連接的板材焊后效果特別出眾，較比鉚接與螺接的冷連接跟為出眾。圖12-17使用磁脈沖焊接連接的異種材料焊后圖**工藝**汽車車身焊接的新技術12.6磁脈沖焊接技術（3）磁脈沖焊接的應用**材料**展望**磁脈沖異種材料的焊接在汽車混合材料（例如鋼鋁混合、碳纖維等）的連接上起到了重要的作用，因有些部位輕量化材料無法達到強度要求，而必須使用鋼材質來滿足車身強度要求，這樣就必須使用到連接，異種材料的連接是無法采用焊接的，而冷連接技術又受到結構的限制。磁脈沖連接技術的誕生完美的解決了上述的問題。磁脈沖焊接技術在汽車各零部件上及材料上的應用示例。應用案例，如圖12-18所示。圖12-18磁脈沖連接應用案例（a）鋼----鋁混合座椅（b）鋁合金前車架**工藝**汽車車身焊接的新技術12.6磁脈沖焊接技術（3）磁脈沖焊接的應用**材料**展望**磁脈沖連接技術目前已基本完善，并且經(jīng)過幾代的換代開發(fā)已經(jīng)可以實現(xiàn)汽車輕量化異種材料的連接，在脈沖焊接自動化平臺（如圖12-19所示）的開發(fā)之后，可以說脈沖連接技術真正可以適用于各種汽車的白車身異種材料連接。針對不同的車型，平臺化在儲備了各種車型的儲備庫中來進行匹配的同時，還可以針對未儲備的新型汽車進行適當?shù)母膩磉_到滿足生產(chǎn)的需求，圖12-19磁脈沖焊接自動化平臺示意圖汽車車身焊接工藝發(fā)展趨勢**新技術12.2.1焊接機器人技術的自動數(shù)字化焊接機器人技術的自動數(shù)字化**材料**展望**對于所有制造生產(chǎn)行業(yè)而言，自動數(shù)字化都是一個大的趨勢。自動數(shù)字化可以將很多復雜多樣的信息，機械設備等按照人的要求，在沒有人或者很少人參與的情況下完成工作。通過自動數(shù)字化模式，整個生產(chǎn)制造行業(yè)都將采取數(shù)字化和機器人自動化來運作，對人員的需求大大減少，這樣一是節(jié)約了人力資源成本，二是能夠更加系統(tǒng)高效的完成生產(chǎn)過程，使整個生產(chǎn)過程更加批量化、系統(tǒng)化，在更短的時間內創(chuàng)造更多的產(chǎn)品和價值，長時期內會大大的節(jié)約成本，提到行業(yè)產(chǎn)能。汽車車身焊接工藝發(fā)展趨勢**新技術12.2.2焊接柔性化焊接柔性化**材料**展望**由于汽車行業(yè)市場越來越具有個性化，汽車品型越來越多，產(chǎn)品日新月異，這就要求汽車在焊接線上要具有足夠的柔性，以提高對市場的靈活應變能力。焊接機器人因其靈活性的優(yōu)點被行業(yè)大量使用，最具代表性的是六自由度點焊機器人以及弧焊機器人，它們可根據(jù)焊接的不同需求，自動換取相應的焊鉗。傳輸裝置方面，將使用大量無人駕駛的感應導向小車，這些都使得整個汽車車身焊接線更具柔性化。汽車車身焊接工藝發(fā)展趨勢**新技術12.2.3綠色環(huán)?；G色環(huán)?；?*材料**展望**隨著社會的發(fā)展，不僅安全性，環(huán)保也將成為汽車行業(yè)發(fā)展的主流線。未來的汽車車身焊接線會更具輕量化，最大限度減少車身負荷，在生產(chǎn)過程中減少對環(huán)境的污染。汽車生產(chǎn)企業(yè)要肩負起這樣的社會責任感和使命感，自覺成為節(jié)能環(huán)保大環(huán)境中的一員，不然勢必會被行業(yè)所淘汰。所以汽車車身焊接技術應該在保證安全的大前提下，盡可能多使用新型環(huán)保技術，堅定綠色發(fā)展方針，為國家和社會在自己的領域內做出應有的表率和貢獻。汽車車身焊接工藝發(fā)展趨勢**新技術12.2.4制造虛擬化制造虛擬化**材料**展望**未來在包括汽車焊接技術領域乃至整個制造行業(yè)會應用到虛擬化設計生產(chǎn)，這一設計會省去許多實際操作環(huán)節(jié)，但是卻可以在實際生產(chǎn)中達到及時發(fā)現(xiàn)問題并有效校正的效果。從虛擬設計開始，不僅可以看得到實際效果，還可以在后續(xù)的跟隨生產(chǎn)中提出驗證問題的方案，再到裝配環(huán)節(jié)，加工環(huán)節(jié)的應用，可以大大縮短研發(fā)一項新產(chǎn)品新技術的時間周期，可以使研發(fā)更具效率，創(chuàng)造更多的產(chǎn)品和價值，同時也大大降低了成本。**工藝****新技術12.3.1鍍鋅鋼板鍍鋅鋼板焊接材料的應用及發(fā)展趨勢展望**隨著汽車工業(yè)發(fā)展，為了提高車體使用壽命和增強車體材料的抗腐性能，鍍鋅鋼板得到廣泛使用。由于在目前汽車車身制造中，主要采用電阻點焊方法，與無鍍層鋼板相比，鍍鋅鋼板的點焊過程中還存在--些問題：先于鋼板熔化的鋅層形成鋅環(huán)而分流，致使焊接電流密度減??；鋅層表面燒損、污染電極而使電極壽命降低;鋅層電阻率低，接觸電阻?。蝗菀桩a(chǎn)生焊接飛濺、裂紋及氣孔等缺陷。在汽車底盤中用最廣泛，如圖12-20所示，汽車的前橋以及汽車防撞梁所形成用的材料。圖12-19汽車車橋和防撞梁**工藝****新技術12.3.2高強度鋼板高強度鋼板焊接材料的應用及發(fā)展趨勢展望**為了實現(xiàn)汽車輕量化，提高汽車安全性能，高強度鋼板的應用正逐年增加。目前高強度鋼板的品種主要有含磷冷軋鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板及冷軋雙相鋼板等。（1）含磷高強度冷軋鋼板具有較高強度，良好的強度和塑性平衡，良好的耐腐蝕性及點焊性能:主要用于側圍、車門、頂蓬和行李箱蓋。（2）烘烤硬化冷軋鋼板這種簡稱為BH鋼板的烘烤硬化鋼板既薄又有足夠的強度,是車身外板輕量化設計首選材料之一（3）冷軋雙相鋼板主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如車門加強板、保險杠等。**工藝****新技術12.3.2高強度鋼板鍍鋅鋼板焊接材料的應用及發(fā)展趨勢展望**現(xiàn)今出現(xiàn)了新一代的高強度鋼板材料——超細晶粒鋼。該鋼種主要指在經(jīng)濟指標進一步提高的基礎上，鋼鐵材料的強度、韌性比現(xiàn)有的鋼材提高一倍。新一代超細晶粒鋼在組織結構上具有超細晶粒、高潔凈度、高均勻度的特性。當前用于研究的新一代超細晶粒鋼主要有400MPa級和800MPa級兩種。如圖12-21所示，從鋼材沖壓到焊接所形成的結構。圖12-21沖壓到焊接形成的結構**工藝****新技術12.3.3鋁合金鍍鋅鋼板焊接材料的應用及發(fā)展趨勢展望**與汽車鋼板相比，鋁合金具有密度小、比強度高、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形和可回收再生等優(yōu)點，技術成熟。鋁合金焊接有五個主要的特點：1）鋁合金表面有一層致密的氧化薄膜，焊接時如未能將其清除，將會影響基本金屬的熔化質量，形成夾雜等質量問題。2）熱導率大（約為鋼的4倍），導電性好，焊接時若要達到與鋼相同的焊速，則焊接熱輸入要比焊鋼時大2～4倍。3）線膨脹系數(shù)大，焊件有產(chǎn)生較大的熱應力、變形及裂紋的傾向。4）易出現(xiàn)氣孔。5）鋁合金焊接接頭的強度降低。**工藝****新技術12.3.3鋁合金鋁合金焊接材料的應用及發(fā)展趨勢展望**鋁合金的應用案例，如圖12-22所示。圖12-22前隔板和機蓋結構**工藝****新技術12.3.4鎂合金鎂合金焊接材料的應用及發(fā)展趨勢展望**鎂的密度僅為鋼材密度的35%。它的比強度、比剛度高，阻尼性、導熱性好，尺寸穩(wěn)定性好，因此，在汽車工業(yè)中得到了廣泛的應用。目前，鎂合金在汽車工業(yè)中主要運用于車門鑄造，隨著壓鑄技術的進步，已可以制造出形狀復雜的薄壁鎂合金車身零件，如前/后擋板、儀表盤和方向盤等。**工藝****新技術12.3.5高強度纖維復合材料高強度纖維復合材料焊接材料的應用及發(fā)展趨勢展望**20世紀80年代后期，復合材料車身外覆件得到大量的應用和推廣，如發(fā)動機罩、翼子板、車門和頂蓬等，甚至出現(xiàn)了全復合材料的轎車車身。用復合材料作為汽車車身外覆件，無論從設計還是生產(chǎn)制造、應用都已成熟，并已從外覆件的使用向內飾件和結構件方向發(fā)展。新材料與新工藝是相輔相成的，汽車工業(yè)正在開發(fā)新的制造方法并對傳統(tǒng)的工藝進行更新。據(jù)有關方面預測，在今后10年中，轎車自身質量還將減輕20%，除了大量采用復合材料和輕質合金外，車身設計方法也將發(fā)生重大變化。**工藝****新技術12.4.1展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展（1）柔性生產(chǎn)的原理*材料*展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展1.柔性的夾具是開發(fā)柔性化焊接的前提條件和基礎標準化的概念對于夾具設計異常重要，可以大大減輕設計工作量、主機廠易損件和各件的準備量。柔性夾具的標準化設計可以有效的提升汽車制造的效率，同時也能提高生產(chǎn)質量，對于提升我們的汽車車身質量有著直接的影響。2.定位于夾緊對焊接的重要性機器人對工件的搬運和飛行焊接過中，都需要對工件進行定位和夾緊。在考慮生產(chǎn)周期和成本節(jié)約，結合奇瑞某生產(chǎn)線多車型混線生產(chǎn)，其產(chǎn)線的適應能力必須要求更強。**工藝****新技術12.4.1展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展（2）柔性生產(chǎn)的應用以奇瑞河南分公司的M1線為例，是焊裝車間比較成功比較智能最具有代表性的一條生產(chǎn)線，他實現(xiàn)了高度的柔性化，自動化率主線100%，全線74%，它是小時可達30JPH的一條生產(chǎn)能力最強的產(chǎn)線。這條柔性化焊裝生產(chǎn)線由焊接設備、輸送系統(tǒng)、定位工裝三個主要組成部分，而三個部分都滿足柔性化設計的需要。柔性生產(chǎn)線的定位工裝系統(tǒng)，可以完成多種主打車型在生產(chǎn)中可以8秒完成任意車型切換，它將夾具、焊接機器人、轉臺、滑臺構建成一個工作站，實現(xiàn)多種車型兩套夾具自動切換，具有節(jié)拍高、布局緊湊、投資少的特點。最具代表性的就要說說機器人抓手了，它可以同時抓取多個板件壓緊、定位、檢測等精確地系統(tǒng)結構，通過機器人放到焊接治具上進行焊接，大大的提高了上件的速度和準確性。實現(xiàn)效率最大化。*材料*展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展**工藝****新技術12.4.1展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展（3）柔性化生產(chǎn)的意義在競爭激烈的汽車行業(yè)，車型更新?lián)Q代的節(jié)奏逐漸加快，為此，選擇汽車行業(yè)的生產(chǎn)方式，柔性化也顯得越來越重要機器人在柔性化生產(chǎn)線中的應用模式各種各樣，只有不斷地摸索、創(chuàng)新，研究新技術的投入方式以及機器人的應用模式，才能適應時代潮流，穩(wěn)步可持續(xù)地發(fā)展。*材料*展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展**工藝****新技術12.4.2智能化焊裝工廠建設（1）實施背景縱觀汽車制造中的焊接現(xiàn)狀，可見汽車工業(yè)焊接的發(fā)展趨勢為：發(fā)展輕便靈巧的智能設備及自動化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)。而工業(yè)機器人及物聯(lián)網(wǎng)技術，因具有靈活性和自動化的生產(chǎn)特點，故在汽車生產(chǎn)中已大規(guī)模地被使用。20世紀90年起RFID技術已被廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。如美國通用汽車公司在汽車生產(chǎn)廠的焊裝、噴漆和裝配等生產(chǎn)線上，都采用了RFID技術；而在國內也有汽車主機廠公司已經(jīng)利用RFID技術管理焊裝車間的生產(chǎn)，并且是使用AVI系統(tǒng)，其在生產(chǎn)流水線上已經(jīng)能夠實現(xiàn)自動控制、監(jiān)視，提高生產(chǎn)率，改進生產(chǎn)方式，節(jié)約成本，把AVI系統(tǒng)運用到焊裝車間的生產(chǎn)管理中，逐漸把ERP、MES、PDM系統(tǒng)在公司普及應用。*材料*展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展**工藝****新技術12.4.2智能化焊裝工廠建設（2）主要做法基于物聯(lián)網(wǎng)的汽車白車身柔性焊接智能工廠項目實施后，可實現(xiàn)生產(chǎn)計劃自動下達車型指令，協(xié)調焊裝設備滿足車型生產(chǎn)要求，協(xié)調機器人設備按照生產(chǎn)任務需求適時調用相對應的車型程序，實時提示車型信息拉動生產(chǎn)，從而實現(xiàn)同線多車型智能生產(chǎn)制造。項目完成后，將保證企業(yè)能夠按主機廠的生產(chǎn)計劃進行排產(chǎn)，使庫存降低15-40%，延期交貨減少80%，提高生產(chǎn)能力30%，人工營運成本降低20%。公司智能制造體系規(guī)劃，如下圖12-23所示。圖12-23公司智能制造體系的規(guī)劃*材料*展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展**工藝****新技術12.4.2智能化焊裝工廠建設（2）主要做法①信息集成技術的提升?，F(xiàn)在主要有以下3種技術實現(xiàn)信息集成：內部函數(shù)調用、直接數(shù)據(jù)庫訪問和中間文件交換。以采用中間文件交換方式為例，是將PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)需要交換的信息，按照統(tǒng)一的文件格式和接口要求進行存儲，PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)通過各自編制的數(shù)據(jù)導Ⅳ導出接口來實現(xiàn)兩系統(tǒng)的信息交換，實現(xiàn)了開發(fā)周期短、集成成本低、易實施、見效快。系統(tǒng)展示，如圖12-24所示。圖12-24系統(tǒng)展示圖*材料*展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展**工藝****新技術12.4.2智能化焊裝工廠建設（2）主要做法②生產(chǎn)計劃數(shù)據(jù)自動生成。生產(chǎn)計劃需要手動導入，效率低，容易出錯。將計劃制定規(guī)則邏輯化，確定計劃排產(chǎn)各項參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)對生產(chǎn)計劃的自動編排。采取的具體措施為：首先，將計劃制定規(guī)則邏輯化，確定計劃排產(chǎn)各項參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)對生產(chǎn)計劃的自動編排；然后，增加離線回線車管理功能，在車輛離線回線處掃描錄入離線回線車輛信息；定義好OEE統(tǒng)計管理的流程及邏輯算法，在系統(tǒng)中實現(xiàn)OEE的管理功能。生產(chǎn)計劃流程圖，如圖12-25所示。圖12-25新生產(chǎn)計劃生產(chǎn)流程圖*材料*展望焊裝生產(chǎn)線未來發(fā)展**工藝****新技術12.4.2智能化焊裝工廠建設（2）主要做法③車型識別系統(tǒng)智能化白車身焊裝線為了達成要實現(xiàn)柔性生產(chǎn)，解決該難題主要依靠車型代碼規(guī)劃及車型識別技術的應用。RFID讀寫技術的應用是其使用的基礎,該技術已經(jīng)廣泛運用于智能制造、倉儲物流、醫(yī)療、智能交通等領域，具有干擾性超強、數(shù)據(jù)容量十分龐大、可以動態(tài)操作、使用壽命長、防沖突和安全性高等特點。RFID載碼體數(shù)