汽車車架焊接工藝和工裝設計之間的關系初探

晏林壽

摘?要：汽車車架焊接工藝與工裝設計是汽車設計制造過程中的重要環節，把握其要點有助于保證汽車車架的穩固性。在此，本文以某汽車為例，詳細解說其焊接工藝和工裝設計的注意要點。

關鍵詞：汽車車架;焊接工藝;工裝設計;夾具

汽車中的各個成分均是直接或間接安裝在車架上的，車架是汽車的主體結構之一，其承受著車體自身質量以及汽車的載貨質量，故而對焊接接頭變形和焊件強度要求較高，且焊點多，容易出現遺漏、重復的情況，必須在焊接工藝中確定焊接參數，掌握焊接要點，保證優良的焊接質量。另外，隨著汽車生產制造規模的擴大和個性化需求的提高，在汽車總裝車間，存在多種車型在同一平臺上生產的情況，這樣就容易出現工裝的矛盾，合理進行工裝設計，對于降低成本、提高質量具有重要意義。

1.汽車車架焊接工藝分析

某載貨汽車的車架采用過梁式焊接工藝，有7根橫梁和2根槽型縱梁，焊接成車架的閉式結構，其中，縱梁內部焊接加強縱梁，從而有效提高車架的強度和穩固性。該車架長約6.5m，外寬約0.76m，平面度則要求≤2mm，左右縱梁對角線長度偏差在3mm范圍內，板簧支架對角線的長度偏差在2mm范圍內。在該車架中，焊接接頭有好幾百處，接頭處的焊縫多，焊縫質量直接決定了車架的穩固性，且還會影響到后續工程的裝配。因此，必須提高焊接質量。

由于車架材料為16Mn低合金鋼，且材料的厚度均勻適中，焊接性能優，不容易產生裂紋、氣孔等，故而也無需進行焊后熱處理。由于該車架的橫縱梁并不完全對稱，故而必須加強橫縱梁的焊接以及合理安排焊接順序，從中間開始焊接，然后對稱向兩頭施焊，這樣有助于降低焊接變形性，提高車架的穩固性。

基于上述因素的考慮，決定采用二氧化碳氣體保護焊，這種焊接工藝的成本低、且效率高，操作起來非常簡單，非常適合自動焊和全方位焊接，但是焊接時不能有風，室內作業最好。另外，二氧化碳氣體保護焊的焊縫抗裂性強，焊縫的氫、氮等含量較少。在該車架焊接中，選用NBC-350型號焊機;焊絲為H08Mn2S1A，其直徑為1mm;焊接時的電流在170-210A之間，電弧電壓在22-26V之間，氣體流速控制在10-13L/min，焊接速度為50cm/min。實踐經驗證明：焊接電流、電弧電壓、保護氣體流速等焊接工藝參數都會對焊接質量產生重要影響，在施焊前必須進行科學的焊接工藝設計，經過科學實驗驗證，確定最佳工藝參數，從而取得最優焊接成形效果。

為預防焊接變形，需要合理設計焊接順序，首先將零部件裝焊成組合件，再將若干個零部件與組合件裝焊成整體。在這個焊接過程中，或多或少都會出現焊接變形情況，故而應掌握變形的矯正關鍵點，在關鍵環節進行矯正。總體焊接流程為：零部件組焊成組合件-焊縱梁內部的加強縱梁-縱梁焊接完成后矯正-大樁定位后進行點固焊-車架的補焊-裝配車架-車架矯正-檢驗-涂裝車架。在這個焊接過程中，為降低車架變形性，提高整體車架的穩固性和美觀性，需要先進行點固焊，然后再從中間向兩端進行對稱補焊，接著對其進行矯正，若變形不嚴重，可采用機械法矯正，變形嚴重的則可采用加熱法矯正。

2.汽車車架工裝設計分析

汽車車架的工裝設計對整車性能具有重要而直接的影響，不僅影響到車架的制造精度，而且對于車架生產效率起到關鍵性影響。工裝設計是保證焊接質量的前提和基礎，是保證汽車設計制造精度的重要因素。工裝設計主要是裝焊夾具，在工作平臺上布置定位件、夾緊件、支座、導向支架等附具，這是用來定位、夾緊結構零部件的機械裝置，是保證焊接程序完成的前提。由于車架的零部件中，只有縱梁尺寸較大，其他的較小且很分散，我們不可能將車架分解成若干個小的部件進行組裝。另外，車架零部件的剛性強，若在定位夾緊中采用人工方法，不容易實現可靠定位，因此，多需要使用定位塊、夾具來夾緊，減輕工人的勞動強度，提高生產效率。由于汽車的型式和種類較多，而焊接時使用的夾具型號多，為保證生產的順利進行，廠家一般自己生產制造出結構簡單、操作方便且實用的夾具。選擇定位基準孔、車架縱梁定位夾緊、橫梁定位等均是工裝設計的要點。

第一，在上述汽車車架中，將左右縱梁上的前輪中心線孔作為定位基準孔。

第二，為減少后續焊接變形現象，并使車架保持其美觀性，必須先將縱梁定位好，然后夾緊，對左縱梁的下翼面、外腹面用定位塊定位并夾緊;對右縱梁的外腹面和內腹面定位夾緊，外腹面用氣缸定位，內腹面則用雙頭氣缸夾緊，使其不會在焊接過程隨意變換位置。該車架中有7根橫梁，圓管橫梁需要穿過縱梁上的橫梁孔然后直接焊接到縱梁和加強梁上，故而圓管橫梁只需要使用定位塊進行側面定位就好。而槽型橫梁的前后以及上下可采用L型定位塊定位，然后進行點焊。

第三，板簧采用吊耳孔定位。在焊接施工中，采用二氧化碳氣體保護焊接工藝，會產生大量的熱，而這些熱容易造成焊接變形，且各部件的相互交叉等也會容易造成變形，因此，在車架焊接過程中，必須采用合理方式控制焊接變形。

首先，剛性固定法，使用夾具對有關部件定位夾緊，避免出現脫離定位情況，這種方法在車架焊接中應用最為廣泛，且能取得較好效果。如：在車架前后端分別應用推拉夾具定位夾緊，減少焊接變形。

其次，反變形法，就是先預測好焊接結構的變形尺寸以及方向，然后在焊接時給予一個相反方向的變形來抵消焊接產生的變形，使得焊后的構件符合要求，這是車架焊接中常用的一種控制變形方法。但是，由于焊接變形的影響因素多，故而很難準確預測出變形大小以及方向，只能得出一個估計值，需要進行科學試驗測試得出準確的數據，然后合理應用反變形法，進而取得較好的控制變形效果。

3.結束語

工裝設計與焊接工藝是車架制造中的關鍵環節，對于車架質量有直接影響。進行恰當的工裝設計，合理設計焊接工藝參數，做好焊接變形的控制，解決汽車車架焊接中容易變形的難題。經過安全性測試，該車架的穩固性高，各個技術指標也符合要求。良好的工裝設計和焊接工藝能有效提高生產效率，提高車架生產質量，為汽車的后續制造精度奠定堅實基礎，使廠家生產出高質量的汽車，提高我國的汽車制造水平。

參考文獻：

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