李达
（上汽通用五菱股份有限公司，广西柳州545000）
摘要：汽车样车的试制是汽车整个研发体系中必不可少的一个环节，对后续的设计验证、优化指导、产品定型有着决定性的作用。文中对汽车的样车试制短周期、高质量、低成本发展趋势进行了分析，指出柔性化焊接线在汽车快速制造中的优势，基于模块化、标准化思想开发了柔性化试制夹具，为试制供应商提供了发展之路。
关键词：汽车夹具；焊接线；软工装；快速制造
中图分类号:U466文献标志码:A文章编号：1002-2333（2021）01-0127-03 Development of Automobile Soft Tooling Trial Production and Fixture
LI Da
（SAIC GM Wuling Automobile Co.,Ltd.,Liuzhou545000,China）
Abstract:The trial production of automobile prototypes is an indispensable link in the entire automobile R&D system, which plays a decisive role in subsequent design verification,optimization guidance,and product finalization.This paper analyzes the short-term,high-quality,and low-cost development trends of prototype car trial production,and points out the advantages of flexible welding lines in rapid automotive manufacturing.Based on the idea of modularization and standardization,a flexible trial production fixture has been developed,which provides a development path for trial production suppliers.
Keywords:automotive fixture;welding line;soft tooling;rapid manufacturing
0引言
汽车开发设计是个系统性的工程。汽车开发主要分为项目方案策划阶段、概念设计阶段、技术设计阶段、样件样车生产和试验阶段、设计改进和量产阶段等阶段，其中样件样车的试制生产阶段是极其重要的一个阶段。汽车样车试制是由设计部门提供相关的图样、数模和产品描述，将设计通过试制方现有的设备生产出来，从而得到样件、样车。它把设计开发概念变成了具有使用价值的实际产品，是汽车新车型由设计到量产过程中必不可少的一个环节，占据着重要地位。
焊接是汽车的四大工艺之一，在汽车行业竞争日益激烈的今天，软工装样件的快速焊接制造成为行业
面临的共同问题。
1汽车快速试制的发展趋势
目前的样件样车试制行业逐步向专业化、体系化的高质量、低成本、短周期靠拢。
1）专业化。经过近几年的发展，样车试制行业已经逐步脱离产品设计链，成为独立的子产业。围绕样车试制，上下游产业链已经慢慢形成，各专业试制公司自身具备丰富的开发经验，有较强的研发能力，对于试制工装完全可以自给自足地完成，并且拥有大型的加工设备，都不同程度地拥有一批核心的加工供应商，整个产业密切合作，实现快速制造。目前的样车试制开发周期已经从5~6个月缩短为2~3个月，某种程度上也抬高了样车试制行业的门槛。
与此同时，样车试制也从传统的碳钢车身逐步向多元材料车身发展，轻量化材料（如铝合金、高强钢、复合材料等）越来越多地被运用到汽车车身中。这些对于汽车的试制也带来了更多的挑战。
2）体系化。TS16949/IATF16949质量管理体系在国内的整车厂、零部件配套厂已推广多年，形成了稳定的、完善的开发与质量管控体系，保障了整个立项、开发、采购、制造、质量、供货等环节的有序运转。
试制工作虽然定义为研发阶段的工作，离产品的量产与稳定供货仍然有一定的周期，且TS16949/IATF
16949对样件样车阶段的工作规定极少，但现在的专业试制公司都有过汽车行业研发或者量产经验，对于TS16949/ IATF16949体系了然于胸，将样车试制作为一个小型的项目开发，相关的流程与质量思维仍然适用。
因此，我国汽车样件样车的试制产业从第一批“吃螃蟹”的企业（即设备相对简陋，制造工艺较简单，家庭作坊式但又能够依靠熟悉汽车车身设计开发、钣金改善能力强的技工队伍支撑，为国内的整车企业提供最初的样件样车试制服务）起步，截至目前已经完成了职业化、专业化、规模化的蜕变。
2汽车快速焊接制造
软工装制造总的流程大致如图1所示，焊接是其中重要的一个步骤。
2.1软工装焊接线布局
焊接线随着汽车的发展，由前期车身全为纯手工打造，到逐渐出现工装夹持车身进行装配焊接，均为固定式、单工位，没有量产的概念，而且线上自动化的设备也几乎
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图2流水线式焊接线
侧
围内板线
地板线主
一汽皇冠焊线
补焊线门、盖线
门、盖安装调整线
侧围外板线
图1软工装试制流程
招投标
报价数
领驭1.8t据发布
工艺数据发布正式数据发布工艺设计
模具设计机加工试模
夹具设计组装调试
零件焊接检测发运
工艺设计
机加工没有，基本上纯靠工人的技巧来保证焊接车身的质量。
目前的软工装焊接线主要有作坊式和流水线式。作坊式的试制生产线源自于早期的、不规范的汽车试制，且多以小型企业为主。与此对应的是流水线式的试制线，主要源自汽车量产线的经验布置，更加规范、更加正规，但存在柔性化程度一般的缺陷。目前大多公司作坊式的试制生产线已经淘汰，均采用流水线式的试制线，流水线式试制线由许多工位组成，每个工位进行相同的工作内容，以完成批量生产。
早期的流水线式试制线仅以单个工位工装夹持，每个
工位都需要人
德国宝马工进行焊接，自
动化程度很低，对操作人员的要求比较高，当车型进行更换后，还需要对生产线进行更改，如图2所示。
近年来，科学技术的飞速发展，使得机器人技术、自动化水平有了快速的提升，焊接线柔性化的概念开始兴起，并且在汽车制造业竞争日益剧烈、车型更新换代较快的推动下，许多汽车公司都在探索着焊接线柔性化的方向，即利用同一条汽车生产线，可以对多级别、多种车型进行焊接试制，很大程度上减少了汽车公司更换车型时更改建设生产线的成本费用，实现“短周期”的试制制造，提高竞争力。因此在软工装焊接的过程中，很多公司都借鉴了柔性化的概念，如图3所示。
软工装试制要求的节拍不高，远低于量产制造，柔性化焊接线的布局显得紧凑，且成本较低。柔性化焊接线的特点主要为缩短更新开发周期，节省场地，降低成本。柔性化焊接线的使用可以节省设计、建设、调试某一车型专用焊接线的时间，适用多个整车厂的多个车型，大大减少了生产线设计、建设的时间和成本。
2.2快速制造夹具的开发
原先各大汽车主机厂针对每一款新车多借用量产开
发思维，都要开发软工装夹具，并且多是采用一次性设计，延续性和兼容性很差。一款车型使用完只能报废，不能沿用其他车型。这种重复设计和制造，大大增加了设计成本和开发成本，而且还严重影响了整个开发周期，拖慢开发进度。专用焊接试制夹具如图4所示。
目前，汽车试制行业意识到量产思维的制造方式不适用于试制项目，已经开始对夹具进行柔性化设计与制造，逐步运用在量产汽车零部件及总成、试制汽车零部件及总成中，组合夹具可体现出柔性化的思维。
组合夹具的核心思想是，基于夹具标准化和模块化，采用一整套根据经验在开发前已经制造好的标准夹具零部件[1]，面向各类产品零部件，根据需求装配而成各类专用夹具，夹具使用完毕后，再拆散成元件和组件。尺寸具有完全互换性及可重复使用，是这类夹具的共同特征之一。组合夹具是一套预先制造好的、具有不同规格、不同形状、不同尺寸，具有完全互换功能的标准元件系统，是由可重复使用的夹具标准零部件和专用零部件之间互相搭配组合而成的[2]，如图5所示。
汽车试制组合夹具有较高的几何尺寸精度、较高的硬度和耐磨性，元件的平均使用寿命在10a 以上。
组装时，夹具结构能满足各种异型零件的加工要求。使用后，可拆卸、清洗、入库，以备组装新的夹具。
快速试制夹具便于组装拆卸，能够适用于较多的零部件，具有良好经济效益，符合现代生产的环境保护要求，其特点主要为以下几个方面：
1）缩短生产准备周期，降低成本。组合夹具将各种夹
图3柔性化焊接线
图4专用焊接试制夹具
焊装夹具、移动式一体化焊机CMT 焊、空压机小推车
片件存放区机加钳工区
预留工位
分总成组焊区
总成焊装区
白车身调整区
钣金制作区
左前门、右前门左中门、右中门发动机盖、背门左侧围总成、右侧围总成前底板、后底板、发动机仓等
外购件、自制件
合装夹具、
悬挂焊机
氩弧焊、电弧焊、CO 2保护焊128
图5柔性化快速试制夹具
具元件灵活地组合起来，节省了大量的设计、制造、调试时间，产品产出效率得到了较大的提高。对于那些新车型开发、试制项目较多的汽车工厂，若是通过传统的方法，制造多个车型所对应的专用工装，这样不仅成本较高，接近甚至超过制造一套柔性组合工装，而且新车型的专用工装在项目完成之
后，使用程度将会大大减少甚至闲置不用，造成了资源的极大浪费。而组合的柔性化试制夹具就很好地克服了这一缺点，可以重复使用，一方面能节省夹具制造的时间和费用，另一方面又能减少夹具库存量和仓储保管费用，大大降低了生产成本。
2）提高生产率。采用组合夹具完成工艺过程，可大幅度降低组装时间，减少了生产准备时间，大大提高了生产效率。
3国内软工装试制供应商
我国汽车样车制作产业，伴随着我国汽车市场推出新车型和改进车型增多，自主品牌的市场表现越来越强势，根据产业体系中社会分工的需要[3-5]，样车试制越来越多地分包出给专业的制作公司，以便汽车设计公司和整车企业把更多精力投入到产品设计当中。
汽车行业中领先的样车试制企业有广西艾盛创制科
技有限公司、上海菲格瑞特汽车科技股份有限公司、中源汽车零部件（大连）股份有限公司等，上述企业的共同点是试制与研发结合密切。自主创新是未来中国汽车企业必须走的一条道路，中长期发展如果没有自主创新，后续的企业发展将面临很大的问题。研发创新的支持才能使得试制行业内的佼佼者能够脱颖而出。
4结语
我国是汽车生产和销售的大国，但是距离汽车技术强国仍然任重道远。现在从国家到汽车企业都十分关注自主创新能力，原有的“以市场换技术”的观念也都已经发生了转变，开始了自主创新之路。对于产业升级，应保持对行业的研发投入，对于研发与试制过程进行持续改善，以提升我国汽车车身试制的整体核心竞争力。在目前的基础上，我国汽车样车试制已积累了许多基础，后续需要提升试制的效率，缩短试制的周期，即继续深化“短周期、低成本、高质量”的试制开发过程，是后续研究重点。
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8-9.（编辑邵明涛）
作者简介：李达(1986—)，男，硕士，助理工程师，经济师，从事车身钣金工装开发及采购方面工作。
收稿日期:2020-05-13
（上接第126页）
压马达的转速就会从0升至n M′，该段调速属于恒转矩调速；在高速段，泵的排量已经调到了最大值V Pmax，可看成是定量泵，然后将变量马达的排量从最大值V Mmax逐渐调小，液压马达的转速就会从n M′进一步升至n Mmax，该段调速属于恒功率调速。
这种调速回路调速范围大，广泛应用于工程机械行驶回路。工程机械行驶装置起步时，速度很低，但
是要具备较大的转矩；待起步完成后，对转矩的要求降低，但又要求具有较快的速度。该类型回路通过低速大转矩和高速小转矩的组合，正好满足了行驶装置的要求。全液压式振动压路机行驶回路采用的就是此种类型的回路。
3结语
容积调速回路在工程机械液压系统中具有广泛的应用。在充分了解各类工程机械的基础上，正确分析各类型容积调速回路的特点，有利于工程机械液压系统的分析及日后的故障诊断与排除。
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（编辑马忠臣）
作者简介：徐成东（1982—），男，硕士，工程师，讲师，研究方向为工程机械液压系统分析及故障诊断。
收稿日期：2020-06-01
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网址：www.jxgcs电邮：*******************2021年第1期
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