本文作者：张少辉汪旭作者单位：柳州五菱汽车工业有限公司

工艺方案设计是为了实现产品生产制造的一种先导性、前瞻性的技术工作。作为汽车生产四大工艺之一的焊装来说，工艺方案的设计更是如此。设计人员既要有机械、电控、设备、工装、动力、通讯及环保等方面的理论知识，还要具有一定的实践经验。焊装工艺方案设计的好坏，从宏观上决定了焊接车间的工艺水平、物流、投资与预留发展的空间，直接决定着生产线的工艺装备种类和数量、夹具的形式、输送模式、电控方式和物流走向等内容。因此，焊装工艺设计在焊装生产线的开发中，具有举足轻重的地位，是开发高性价比焊装生产线的前提。汽车车身焊装工艺方案设计前，必须首先明确输入条件，然后做总体方案设计，最后做工装方案设计，完成后即可进入具体的结构设计阶段。具体思路如下所述。

1焊装工艺方案设计的输入条件

焊装工艺方案设计的输入条件和汽车生产的其他工艺如冲压、涂装、总装相比，焊装生产线刚性强，多品种车型通用性差，每更新换代一种车型，就要更换大量的非标设备，替换现场的生产工艺。因此，前期的输入条件要尽可能全面。（1）尽量收集原有厂房的土建、公用有关资料。包括厂房柱顶标高、屋架承载能力、车间行车的数量及吨位、电力和动力介质的现有能力以及供应方式等；（2）工厂所在地的状况。包括环境条件如温度和湿度，周边外协件的厂家分布情况等；（3）生产纲领（年产量）；（4）年时基数。包括生产班次、生产线利用率等；（5）生产线的自动化程度。自动化率=（机器人焊点数+自动焊钳焊点数）/全车身焊点总数×100%；（6）生产线的工艺水平要求。包括生产线主要设备选用原则，输送方式，电气控制水平等；（7）产品3D数模及2D图纸，明确产品的具体结构形式及尺寸；（8）产品的系列化问题，是否预留必要的接口，一定的柔性改造方案等。有了明确的输入条件，就可以进行工艺方案设计了。

2总体工艺方案设计

2.1生产设备能力计算

（1）JPH（台/时）=年生产纲领（/全年工作日×每日班次×每班工时×工时利用率×设备利用率）；工时利用率一般取0.9，设备利用率取0.8～0.9。（2）标准生产能力=标准生产时间×JPH×综合开工率；标准生产时间=251d×7.67h×班次。（3）最大生产能力=最大生产时间×JPH×综合开工率；最大生产时间=251d×7.67h×班次+36h×12月×班次。（4）标准负荷=生产纲领/标准生产能力。（5）最大负荷=生产纲领/最大生产能力。

2.2工艺流程制定

根据产品结构特点，进行产品工艺分块。首先确定大的分块原则，如某轻型客车的工艺分块为：下车体总成，左/右侧围总成，顶棚总成，前风窗总成，后窗上横梁合件，后窗下横梁合件，左/右翼子板，在总拼工位合拢；然后在补焊调整工位进行司机门、乘客门、发动机盖、后仓门、前保险杠、后保险杠安装。据此，再结合产品数模，就可初步画出此车型的工艺流程图（如图1）。

2.3制造策略制定

根据工艺流程，结合公司的发展思路及周边外协厂的分布情况，确定哪些分总成外协，哪些分总成自制。需要外协的直接扩散，对自制件需要做进一步的工艺分析。

2.4焊点分析

（1）统计计算自制分总成以及总成合拢时的所有焊点数量，CO2焊的焊缝条数及长度；（2）确定定形焊点。焊接过程一般通过组装、焊接、补焊完成整个过程。由于工装的限制与焊接通道的影响和设备的布置空间以及工位节拍的影响，不可能在一个工位完成所有焊点，但必须完成部分焊接工作，以保证工件离开夹具后的形状尺寸，这部分焊点就是定形焊点。一般占总焊点数的1/3左右。（3）焊点分组，把一把焊钳可以完成的焊点分为一组，以保证焊接设备的选型。

2.5确定装配焊接顺序

以利于装配、利于焊接并保证产品品质为原则，确定装配焊接顺序，画出较详细的白车身焊合总成工艺树图，完成初步的工位划分。要注意此工艺树图需明确到需要装配焊接的单个零件，这样才能有较准确均衡的工位划分。

2.6生产线平面布置图绘制

焊接生产车间是承载焊接结构件生产的主要场地，如何合理地布置生产线，按时、按质和按量地进行生产，经济地使用人力资源、机械设备和材料，就显得十分重要了。生产线布置的关键，是功能区分明显，简洁自然，物流顺畅合理。焊接生产线平面布置图主要包括：钢结构的尺寸位置，工位拚台的具体摆放及走向，工位物料的位置，成品物料的存放，工位间物料的输送，物料上下线的输送，各工位操作工、焊接设备的数量及布置，人行通道和物流通道的尺寸等内容。

2.7工装方案概述

（1）明确夹具的结构形式，以及选择手动，气动，电动的原则，各种动作方式占的比例；（2）明确工位间的输送吊运方式及零件的上、下线方式；（3）明确焊接方式及焊接设备的布置形式；（4）明确生产线主要设备的品牌选择；（5）明确生产线水、电、气以及CO2气体的输送方式。

2.8组建项目开发团队

（1）建立项目团队，以项目的方式进行运作管理。一般结构如图2所示。（2）分别对各个岗位进行职责定义，使各个模块各司其职。

2.9预算编制

针对工艺方案，分项进行预算编制，使决策层在决策时对费用的投入一目了然，能够很快做出判断和取舍。

2.10计划编制

根据焊装生产线开发的客观规律，并结合项目的总体要求，编制详细工作计划。此计划一般按下面各个阶段制定：总体开发方案书编制阶段，工装方案设计阶段，工装结构设计阶段，工装制造阶段，工装安装调试阶段，产品调试阶段，小批生产阶段，批量生产阶段。焊装生产线总体工艺方案书编制完成，经过审核批准后，正式予以。之后根据项目团队的分工，进入各个具体工位拚台的方案设计阶段。此阶段工作既是对前面总体方案的细化，也是一种验证微调的过程，并且完成之后，可以作为区域工厂的工艺卡使用。

3工装方案设计

3.1工位BOP

总体工艺方案中已经画出了工艺树图，工位图号、零件名称与零件数量即可。

3.2焊点分布图

把总体方案书中的焊点在各个工位产品图中详细标出，并计算出数量和CO2焊缝长度，对能用相同焊接设备焊接的焊点进行分组。完成后还要根据时间节拍计算表的计算结果，把焊点向前后工位进行增减分配。

3.3设备人员分布图

工位操作工数量及焊接设备的数量，一般参考两个标准：（1）工件外形尺寸。外形尺寸＜1000mm×1500mm，数量为1；＜2000mm×1500mm，数量为1～2；＜3000mm×1500mm，数量为2～3；＜6000mm×1500mm，数量为3～4。（2）焊接工作量和工位节拍。

3.4时间节拍计算表

根据工人取件、装夹、焊接、吊运的操作顺序，一步步进行计算。计算时注意工人之间的协作时间，工人的等待时间等。单人操作最长的时间，就是本工位的节拍时间。

3.5拚台方案图

在拚台方案图中，需要标明焊接高度，拚台的大概形式，有无工作踏台，工作踏台的形式及高度等信息。

3.6夹具方案图

在夹具方案图中，需要标明本拚台夹具的套数，每套的布置位置、定位方式（孔定位或者面定位）、夹紧方式（手动或者气动）。

3.7操作说明书

在上面的时间节拍计算表中，已经列出了详细的操作步骤，在操作说明书中只要把各个工人的动作顺序揉合在一起，并配以简单的工装图片、操作工作台与工人的位置即可。

4结束语

汽车焊装生产线工艺方案的设计，是一项非常复杂的工作，只有在设计中反复和产品设计人员、工装设计人员、现场生产人员及具体施工人员反复沟通、讨论，集合众人的智慧，才能最终做出好的工艺方案设计，使随后的工装夹具设计更简洁，使生产的布局更合理，物流更顺畅，使以后的系列车型柔性化生产更容易实现。