摘要：现代器械制造,尤其是汽车制造业,零部件的质量和生产效率的高低绝大程度上取决于焊接和工装夹具。焊接是经由加热和压制,将不同性质工件产生原子间进行加工和耦合的工艺,应用范围非常广。工装夹具也是焊接过程中不可缺少的设备。本文就焊接、工装在生产效率方面的影响进行论述。
关键词：焊接工艺;?工装夹具;?生产效率;?技术改进;
近年来，我国汽车工业进入了高速高质的发展阶段。汽车产业已成为影响制造业整体水平的典型产业。焊接技术可应用在汽车发动机、车架、车身等各个部位。制造商一直致力于优化汽车结构性能，从车身重量、刚度和抗冲性、成本等方面进行研究。目前市场竞争激烈以及生产批量加大的情况，汽车焊接技术虽然性能稳定，但其工作时间仍可以缩减，从而加强整体生产效率。
1 汽车制造主要焊接、工装技术应用
1.1 焊接工艺应用
1.1.1 弧焊工艺
弧焊技术在汽车制造领域里使用范围最广，主要以MIG弧焊技术为主，可精确控制焊接点。然而，此技术在不同的焊接部件中使用的焊接方法是完全自动化的状态，这表示焊接零件会产生焊接界面精准度得不到保证的问题，也会出现焊接偏离轨迹的现象，严重影响焊接件的质量。为了减少汽车零部件的焊缝数量，生产商开发了焊缝跟踪形式，找出了弧焊过程中存在的焊接误差，减少了弧焊过程中的不足。
1.1.2 二氧化碳气体焊接工艺
二氧化碳气体焊接技术是用点焊头对对焊件表面进行局部加热以便熔化的方法，在熔液通过焊接部分与焊接区域连接后，一直加入二氧化碳保护气体，预防氧化和腐蚀，直到液体冷却从而完成整个焊接过程。这种技术不用在焊接区和焊缝之间施加压缩力，在熔焊后的整个液体和焊接区域中加入二氧化碳气体，以防止氧化。从价格上看，电阻焊成本小，性价比高。但在使用时，二氧化碳气体的存在使许多焊接区域出现不稳定情况，降低精确度。
1.1.3 激光焊接工艺
激光焊接的能量密度非常高，作业质量优于传统焊接。制造商要重点关注的点是如何保证激光焊接中工艺的监测和质量控制问题。在汽车车身制造过程中，激光焊接技术的应用可以有效提高产品生产灵活性，降低零件和焊接工装的使用数，在降低车身重量的同时缩减制造费用，提高车身的抗压性，使产品更具竞争力。目前的技术中，焊接机器人和焊接自动化也成功地应用到部件组装生产中，极大提高了生产率。
2 汽车车架焊接工艺分析
2.1 汽车车架焊接前期
车架是承担汽车重力的重要构件，与企业运行的安稳性密切相关性。边梁式焊接是当前汽车车架焊接工艺中经常使用的一种焊接形式，采用7根横梁与2根槽型纵梁，其能把汽车车架焊接成为封闭式架构，增强车架的强度。汽车车架焊接工艺实施过程中需使用到多种材料，焊接接头繁多，可达到数百处，如果一个焊接接头有质量问题，则很可能会影响汽车车架整体的焊接质量，因此一定要严格依照相关规范进行车架焊接工艺操作，从根本上保证车架焊接工艺各流程的质量安全。
2.2 汽车车架焊接工艺
2.2.1 合理选择车架结构材料
通常情况下，汽车车架焊接工艺大体上是应用16Mn低合金刚或Q235A，以上两类材料焊接性能优良，且厚度适宜，完全符合汽车车架焊接工艺对材料提出的要求。以上2种焊接材料在应用前无须进行热处理，也不必使用特别的车架焊接工艺，车架在焊接实践中不易形成裂纹或气泡。
2.2.2掌握正确的车架焊接方法
焊接方法是影响车架焊接质量的主要因素之一，因为汽车运行过程中车架是承受动载作用力的主要构件，因此对车架刚性提出较高的要求。在车架焊接期间焊接以后的收缩力处于较高水平，因此一定要选择和汽车整体构架及性能相匹配的焊接方法，同时严格依照车架焊接工艺参数，以实现对线能量的更有效调控。
2.2.3 焊接加热工艺
汽车车架是由数百条焊接材料整合在一起的，焊缝较短小并且集中分布，如果架体焊接加热缺乏匀称性或焊接人员进行数次加热，焊接接头易在热力作用下而降低接头承载性能。为规避以上不良情况，建议焊接技术人员加大对短焊接的起弧、收弧及衔接的处理力度，将补焊状况发生率降至最低水平，减少加热频次，从根本上保证车架的接头强度。
2.2.4 科学规划焊接次序
在车架焊接工艺中，焊缝并不是对称式分布，因此为了确保车架的焊接质量，则应在焊接前期对车架不同位置的焊接次序合理规划。多数情况下，焊接技术人员应用对称性焊接和由中间朝向车架两头焊接的形式，采用如上2种焊接方法，并遵照合规的焊接次序，在很大程度上能减少焊接次数。
2.3 车架焊接工艺流程
2.3.1 CO2气体保护
将CO2气体保护应用于汽车车架焊接工艺中，主要是因为其能实现对汽车车架焊接成本的有效控制，增强汽车车架的抗裂纹及抗锈、抗氢能力，最终优化汽车产品的制造效率。另外，CO2气体保护措施实施后，汽车车架焊接结束时无须进行清渣操作，其能减少焊接变形程度，其在车架各个部位的焊接体现出较高的适用性。在车架焊接工艺中，为确保CO2气体保护的作用充分发挥出来，基础是保证焊接工艺参数的准确度。通常情况下，焊机选用的型号是NBC-350，焊丝牌号是H08Mn2S1A，焊丝内径为mm，焊接电流、电压的取值区间分别为170 A～210 A、22 V～26 V，焊接速度以50 cm/min为宜，气体流量取值范围为10 L/min～13 L/min。
3 焊接、工装技术工作效率性能优化
汽车制造过程中，品牌商和制造单位一般会重点关注焊接质量问题，因为焊接操作质量直接影响到零件的生产。科学有效的焊接、工装改进与应用不仅能保证焊接质量，也会优化产品生产效率，降低生产成本。实现焊接性能优化首先要找出问题的“源头”，再“对症下药”。我司主导改善的后桥工位产能不足问题，在进行原因分析及改善主导步骤后，解决了各工位工时不平衡的问题，提升瓶颈工位生产效率，为公司节省了人力资源和材料的成本消耗。在后桥JG11工位产能不足问题中，焊接机器人的工作时间往往是影响整体焊接效率的关键点，不同工位焊接时间的较大时间差会造成公式不平衡问题，影响产能。JG11工位机器人焊接时间是112秒，而零件放置平均时间需要10秒，JPH值则为26.55，作为瓶颈工位，显然这个数值不能满足生产性能要求。根据确定的影响原因，包括工装夹具的老化、焊道分布不合理等，我司采取了有效对策进行工位改善。最主要的对策就是根据针对不合理的焊道分布，拆除原来的焊道，通过熔深试验和反向弯曲试验重新工位调整。经过整改后的机器人焊接时间为92秒，JPH值为31.76，生产效率提升目标得以实现。通过改善各个工位机器人焊接速度时间，达到各个工位时间平衡，缩短每台份工时，提升焊接效率。在此案例中，改进策略的有效实施使得生产目标达到设定值，工作小组的成员的能力得到提升，同时JG11工位性能优化也为日后的其他瓶颈工位改善提供了经验。另外，我公司参与的弹簧臂衬套压伤改善的项目，也是先进行了原因分析后，有效降低了其压伤报废成本。其次，车身零件的优化与试制也能给焊接过程提供品质保证。例如，我司参加的马自达第6代、第7代白车身零件的开发试制项目，通过对零件进行样本试制与检测，保证了零件自身的品质育成，大大提升了后面焊接工位的生产效率。上述内容表明，汽车零件品质的改善及焊接、工装工艺时间、设备管理上的优化与部件生产效率是成正比发展的。
4 结论
我国制造业的自主研发道路在科技研发成果不断增加的基础上越走越宽，制造工艺也在不断改进，前景广阔。中国汽车产业必须依靠包括焊接技术在内的制造技术的改进和创新能力的提高，提高器械制造过程中的作业性能，提高整体生产率。
参考文献
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