浅谈汽车工厂与汽车工艺设计

第5卷　第19期

2015年7月

浅谈汽车工厂与汽车工艺设计

尹　雷

长城汽车股份有限公司技术中心　河北省汽车工程技术研究中心　河北省　071000

摘　要：近年来中外汽车产业发展形势发生着重大的变化，中国汽车产业的发展面临着新的问题和挑战。自主品牌发展虽然有长足进步，但是总体上实力不强，面临较大的竞争压力，发展面临激烈的竞争环境。自主品牌技术创新能力不强，关键技术领域缺乏自主知识产权，缺乏技术经验积累。基于此，本文就汽车工厂与汽车工艺设计进行分析与研究。

关键词：汽车工厂；汽车工艺；设计

Abstract： Chinese and foreign automobile industry development situation in recent years the major changes, the development of China's automobile industry is facing new problems and challenges. The independent brand development, although there is a great progress, but the overall strength is not strong, face greater competitive pressure, facing fierce competition environment. Independent brand technology innovation ability is not strong, the key technical areas lack of independent intellectual property rights, lack of technical experience. Based on this, in this paper, the car factory and auto process design analysis and research.

Key words： Car factory; The process; Design

中图分类号： S611 文献标识码： A

前言

汽车制造业的不断发展和新技术产生对汽车工厂建设提出了越来越严格的要求。汽车工艺设计作为汽车生产的基础，设计的好坏直接影响着汽车质量问题以及企业的效益问题，由此工艺设计人员在工作中，一定要严谨认真，精心设计，为企业带来效益，促进企业的发展。

一、汽车工厂建设项目安全设施设计标准化

近年来，我国汽车工业的快速发展，国家及时调整汽车产业政策。规模化、集团化成为企业发展的主流。汽车工厂建设项目集聚增加，建设规划部门压力加大。随着对汽车质量、安全、环保等要求不断提高，汽车工厂对工艺、装备精度也在不断提高。所以，建设汽车现代化工厂不仅在工艺、装备主体工程上达到生产需求，还要在安全设施上达到国家规定的标准，以致在投产后，员工有一个良好的作业环境，达到作业环境的本质安全。

（一）配置专门的机构

配置专门建设阶段的安全管理机构。该机构将项目建设阶段与项目建设投产后的日常管理分开，也就是将建设项目安全设施建设阶段的管理机构设置在规划设计部门，其目的保证建设项目安全设施必须符合国家、行业标准，为作业环境创造本质安全，保障员工在作业时安全与健康。

（二）部门人员配置

该部门的人员配置原则是，安全管理工作者必须懂得相关国家、行业的法律法规、技术标准。熟练掌握安全技术标准在实践中的运用，在安全设施设计、施工中能够及时发现不合格项，并能依据国家、行业标准，提出整改意见。

（三）提高对主体工程设计人员培训

在汽车工厂四大工艺主体设计过程中，各专业技术工程师对整个工艺设计是没有什么问题。但是，在对电气、机械、防火防爆、特种设备、职业卫生、常规防护、工业管网、安全色、安全标志、设备设施安全距离布局设计等是否国家安全技术标准，是这些工程技术人员的短板。提高对主体工程设计人员的安全技术标准的培训，是拓展该群体眼界，提高业务能力，防止安全设施不符合国家标准最有效途径。

（四）安全设施全程监控

汽车制造厂建设项目安全设施建设阶段的管理机构，必须参与建设项目安全设施设计。不论本单位设计的项目，还是委托、共同与其它设计院设计的项目。若等到建设项目初步设计出来后，再来审核不仅时间长，而且极有可能有漏项，只有同步参与设计，及时审核，结合本单位实际提出调整设计，将安全设施设计达到最佳。

二、汽车生产工艺设计

（一）汽车冲压工艺设计

1.冲压工艺。

在汽车工厂冲压车间是具有重要意义的，其中冲压生产为整车生产的首要工序，而且在不同的生产纲领和不同的投资强度条件下，冲压生产采用的生产设备与生产工艺不尽相同。冲压车间的生产工艺主要包括料片的落料，还有料片的成形这两个方面。冲压工艺首先要选择好合适的板材，把这些板材依据相对应的数据，进行切割，裁定出合适的大小。再把这些板材放到冲压机床上进行冲孔、切边等，这一系列准备都是为了下一个步骤，每一个工件都需要一个模具，将这一个模具放到机床上，将打磨好的板材冲压成模具形状，再经过切边、翻边等工序，最后才能成为所需要的车身工件，冲压工艺在汽车生产中占有重要地位。

2.冲压工艺设计。

冲压工艺设计是工件模具设计和制造的基础，也是决定工件能否顺利成形的关键，更是产品稳定和批量生产的重要保证。汽车工件工艺设计之前，要确定生产纲领、产品图及产品模具、冲压线机床资料、零件的验收标准和模具设计条件，并进行汽车工件的冲压公益性分析，然后进行冲压工艺方案的设计，根据生产纲领确定工艺方案。确定最佳的工艺方案，同时要考虑冲压工序类型、冲压次数和冲压顺序、工序的组合方式、工序编号、内容及使用设备等等，还要注意拉延工艺的设计。冲压工艺设计是典型的复杂问题，所以要求设计人员一定要严谨。

（二）汽车焊装工艺设计

1.焊接工艺。

在汽车生产过程中，首先要经过冲压工艺，然后将冲压好的车身板件进行局部的加热或者加压而接合在一起形成车身总成。车身这种壳体零件形面复杂，经过数百件薄板冲压件焊接、粘贴和机械连接等方法才能使得车身真正完整。在汽车性能当

第5卷　第19期2015年7月

中，车身好坏非常关键，因此汽车焊装工艺也是生产工艺中必不可少的组成。汽车工厂中常见的焊接工艺方法主要有：1）点焊，点焊主要用于板材工件与总成工件的组合，它的一个焊接过程包括预压、焊接、维持、休止四个过程；其特点为普遍适用于整个焊接过程，对环境因素无过高的要求，员工适应快。

2）凸焊，又称固定点焊，主要用于螺栓、螺母与板材工件的组合，同样也属于点焊的一种，其在汽车工厂中生产效率高，它可同时焊接一个或若干个凸点，在汽车工厂中应用越来越广泛；

3）缝焊，这是一种密封焊缝的焊接方法，它的工作原理是用一对滚盘电极在两电极间通以连续或者断续电流脉冲，使电极间焊缝形成一个熔核搭载；主要用于汽车顶盖与车身的连接，如激光焊技术；

4）螺柱焊，螺柱焊是将标准螺柱与被焊工件紧固的一种焊接方法，它通过螺柱与被焊工件之间的电弧热使螺柱与被焊工件表面熔化形成熔池，再施加一定的压力，待熔池冷却后形成金属粘连的一种焊接方法。分为短周期模式、电容式储能式螺柱焊等，其中短周期螺柱焊使用比较普遍，电容储能式螺柱焊主要应用在较薄的零件上，主要是为了防止较薄零件焊穿和变形。

2.焊接工艺设计。

在汽车厂中，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品种车型的通用性差，每更新换代一种车型，都需要更新车间大量专用设备和生产工艺。焊接工艺设计可以称得上焊接生产线的“灵魂”，涉及的专业知识较多，如机械化、电控、非标设备、建筑、结构、水道、暖通、动力、电气、计算机、环保和通讯等，从宏观上决定车间的工艺水平、物流、投资和预留发展，具体决定着生产线的工艺设备种类和数量、夹具形式、物流工位器具形式、机械化输送方式及控制模式等。因此，焊接工艺设计在焊接生产线的开发中占有举足轻重的地位是产生高性价比焊接生产线的关键。所以焊接工艺设计在焊接生产线的开发中占有举足轻重的地位，是产生高性价比焊接生产线的关键。

首先确定焊接工艺设计的前提条件，如下：

1）产品的资料（产品的数据模型，全套的产品图纸，样车、样件，产品零部件明细表等）；

2）工厂设计的参数（生产纲领即年产量，年时基数即生产班次、生产线的利用率等，生产线的自动化程度，生产线的工艺水平要求，各种材料、设备的选用原则，各种公用动力介质的供应方式、能力、品质等参数等等）；

然后进行工艺分析，首先要分析工艺线路，确定基准、产品分块、确定装配顺序、焊点分析，经过这些工艺分析，就可以开始编制装焊工艺过程卡。工艺过程卡是装焊线设计、制造和调试整个过程的指导文件，是装焊线全部工作的基础工艺过程卡是装焊线设计、制造和调试整个过程的指导性文件，是装焊线全部工作的基础，装焊工艺过程卡的编制深度和质量对装焊线设计、制造、调试整个过程的质量甚至成败起决定性作用。然后确定生产节拍、工位设置及工位生产周期、工作密度等。根据这些分析和准备，制定工艺设计文件，它包括工艺设备安装图、设备明细表、焊机布置图、焊钳、平衡器布置图、滑轨、滑车布置图、标准设备订货任务书等。工艺设计涉及的知识领域宽，同时所受制约也比较多，所以要求设计人员经验丰富。

（三）涂装工艺

1.涂装工艺

在汽车工厂生产工艺中，涂装工艺有车防腐蚀和增加美观两个主要特征。但其技术要求比较高，涂装工艺流程也较为复杂化。涂装工艺包括所采用的涂装技术（工艺参数）的合理性和先进性，涂装设备和涂装工具的先进性和可靠性，涂装环境条件以及涂装操作人员的技能、素质等。涂装工艺的工序主要包括：漆前预处理、底漆喷涂和面漆喷漆工艺以及烘干工艺等过程，在汽车涂装工艺过程中需要大量的化学试剂处理，还要有精细的工艺参数控制措施，涂装工艺要求很高还体现在油漆材料和各项加工设备上面。由此可以得出，涂装工艺一般都是各个汽车工厂的技术秘密，在汽车表面涂层中属于一级装饰精度，特点是外观美丽和光亮如镜。汽车涂装的特点如下：1）汽车涂装属于高级保护性涂装，所得涂层必须具备极优良的耐蚀性、耐候性和耐沥青、油污、酸、碱、鸟粪等物质的侵蚀作用．汽车属户外用品，因而要求汽车涂层适应寒冷地区、湿热带、工业地区和沿海等各种气候条件；

2）汽车涂装（以汽车车身涂装为主）又属于中、高级装饰涂装，必须进行精心的涂装设计和具备良好的涂装环境及条件，才能使涂层具有优良的装饰性。

3）汽车涂装是最典型的工业涂装、除修补涂装外，生产节奏一般为几十秒至几分钟。为此必须选用高效快速的涂装前的表面预处理方法、涂装方法、干燥方法、传送方式及其工艺装备。

4）汽车涂装件产品一般系多层涂装因靠单层涂装一般达不到上述优良的保护性和装饰性。如轿车车身涂层就是由底涂层、中间涂层、面涂层组成，涂层的总厚度控制在100μm

左右。

2.涂装工艺设计。

以汽车主要部件车身的涂装为例来研究其历史，世界汽车涂装工艺的发展过程可划分为五个阶段，参见表1一1。

今后一段时期内汽车涂装技术的主要发展趋势有以下几方面：

1）为适应市场竞争的需要和追赶新潮流，努力提高汽车涂层的外观装饰（高光泽、高鲜映性、多色彩化、增加立体感等）、耐擦伤性、抗石击性和耐环境对涂膜的污染性。

2）为控制汽车徐装生产带来的环境污染

3）尽可能地提高涂装生产效率，简化工艺减少材料及能源消耗，降低涂装成本。

总之，将来汽车涂装领域发展方向是在不提高汽车成本的条件下提高产品质量、减少对环境的污染，使涂装对环境的污染降到零。

涂装工艺不仅工艺复杂，工程建设周期长，而且投资巨大。

第5卷　第19期2015年7月

涂装工艺设计作为涂装线的源头，设计的好坏不仅直接影响投资成本，而且还关系到涂装质量和生产成本。所以在设计时要考虑挖掘潜能、节约投资以及运行成本，对公司的发展和成本非常的重要。在设计时应该从生产纲领的选择，工艺水平确定、设备选择、材料选择、能源策略等方面进行严谨的设计，以便为企业带来效益，促进发展。

（四）总装工艺

1.总装工艺

在汽车工厂生产工艺中，总装工艺是将车身、发动机、变速器、仪表盘、内饰、车灯、车门和轮胎等构成整辆车的各零件，按照严格规定的精度标准和技术要求，装配起来生产出整车的过程。汽车工厂全部制造工艺的最终环节就是总装工艺。经过汽车产业和工艺水平的不断提高，对汽车产品提出了更高要求，实现汽车在各种复杂环境中的运载功能就要求汽车产品具有经济性和耐用性，更重要的是有好的动力性能。上述这些要求的实现，都是通过汽车工厂总装工艺来确保无虞。

2.总装工艺设计

汽车工厂总装车间设计主要由总装、部装和检测返修等线体和车身储存输配区共同构成，在总装车间中主轴线为总装线。还要考虑有可能生产扩展，在各种设计中考虑到以后发展和预留空间。其装配车间内可以设有钢架，满足输送设备的安装，还可以由工艺统一规划所有动力管道，插接式母线槽，电动、气动工具，都可以统一安装在钢架上。除此之外整个车间工艺设备与公用管道，要做到布置合理与和谐。

工艺设计是实现产品设计、保证产品质量的先决条件。就汽车总装而言，有效的汽车装配工艺设计也是提高汽车装配质量的关键。只有设计有效的工艺过程、工艺规范和制定严格的工艺管理文件，并选择能够满足上述要求的设备、工装和测试手段，才能装配出质量优质的汽车。由此可见总装工艺设计的重要性。

结束语：现代汽车不仅是一个简单的代步工具，它是一代又一代人智慧的结晶，是一个高科技的结晶体。汽车工艺设计的优劣直接影响着产品的质量、生产效率和生产成本。工艺设计是确定工艺设计方案的全过程，它是根据产品的标准、生产纲领和物流、设备、厂房等优化组合实现。工艺设计中工艺流程和布置选择不合适，带来的后果是生产过程中产生的质量问题无法解决、运行成本增加、效率低、不能满足国家法规要求等。因此，必须高度重视工艺设计，并且做到精心设计，才能够为企业带来效益。

参考文献：

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[5]吴娥红.基于对汽车车架焊接工艺的研究[J].科技展望,2014,22:165.

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