汽車車身的焊接工藝設計分析

謝江

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，上海 200000）

汽車是重要的交通工具，提高汽車制造質量對于交通事故發生率的降低具有重要作用。車身是汽車不可缺少的組成部分，因此要注意完善車身焊接工藝，以便為汽車制造質量的改善提供必要的條件[1]。本文結合筆者的實踐工作經驗對焊接汽車車身時的工藝設計及應用問題進行了分析，旨在促進汽車行業的發展。

1 焊接工藝的設計要素

為了順利開展焊接工藝設計工作，必須具備以下要素：（1）車身數模。數模是提供車身零部件位置關系及結構尺寸等設計參數的基本資料，同時利用車身數模還能夠制作各類剖面圖及軸測圖。（2）車身各個零部件的具體明細表，如標準件數量、規格，沖壓件編號及名稱等。此外，樣車、樣件及全套圖紙也是工藝設計中不可缺少的要素。樣車指的是車身分總成、各大總成及整車總成等，樣件則主要指沖壓件。以上三種要素是保證工藝設計具備合理性的前提，因此必須加以重視。

2 汽車車身的焊接工藝分析

2.1 凸焊工藝

在焊接汽車車身時通常會使用到凸焊工藝，凸焊一般被應用于焊接低碳鋼型汽車沖壓件或車身。為了避免凸焊質量受到影響，在焊接汽車車身時應注意以下事項。（1）凸焊的焊接時間主要由三種因素決定，即薄板厚度、凸點剛度及焊接電流。在焊接施工時應將板件凸焊厚度控制在0.5mm~4mm之間，并在同一接頭處焊接多個熔核，以提高焊接質量。如車身薄板厚度＜0.5mm，則凸焊機的電極嵌塊應為鎢材料或銅-鎢燒結材料，以便使平板一側散熱量得以減少，從而確保不同薄板間實現熱平衡[2]。此外，還應在車身薄板上焊接凸焊螺母及凸焊螺栓，以便于在擰緊螺栓或螺母的情況下就可以進行車身裝配工作。（2）利用凸焊機將螺母及螺栓焊接好之后，應檢查上一級車身零部件與車身整體是否匹配，同時利用定位銷對螺母焊接位置進行定位，具體焊接方式見圖1。（3）為了順利進行凸焊，在焊接汽車車身時應確保螺母板底孔孔徑與凸焊螺母大小相適應，就一般情況而言，底板孔徑與螺母公稱直徑的差值應為1mm左右。此外。應確保螺栓的公稱直徑比鈑金底孔的孔徑小0.5mm左右，以保證凸焊螺栓能夠發揮良好的定位作用。

圖1 螺母焊接工藝簡圖

2.2 點焊工藝

點焊是一種常見的電阻焊工藝，在對汽車車身焊接時如采用點焊工藝，則焊點一般為4000個~6000個，如帕薩特B5型汽車車身的焊點為5892個，榮威750型汽車的車身焊點為5300個。為控制點焊質量，在焊接施工中應注意以下問題。（1）零件料厚比的控制。板件加熱過程容易受到焊接電流及時間的影響，所以應盡量避免不同零件料厚比相差過大，以免對焊接質量造成不良影響，如引起薄板焊穿而厚板尚未完全焊透的問題。如對幾個不同的零件同時進行焊接，則料厚比應為1/3~3，且點焊板層數應＜3層；如因工藝需要必須同時焊接4層板，則可以利用開焊接工藝缺口的方法加以解決。（2）嚴格控制車身邊緣與焊點之間的距離，并保證焊點間距符合工藝要求。車身邊緣與焊點之間的距離應滿足tv=0.8t1+0.2t2，其中t1、t2分別為薄板厚度與厚板厚度，tv為邊緣與焊點之間的距離。實踐證明，如點焊時tv過大則將會引起車身零件出現起翹問題。在控制焊點間距時應將車身剛度要求作為依據，避免出現剛度分流現象[3]。（3）控制好焊接面與焊接空間。為避免在焊接車身時出現虛焊等問題，則應保證不同薄板之間的焊接面實現完全貼合，并合理設置點焊縫的位置。在焊接空間方面，可以盡量使C型焊槍或X型焊槍接近點焊接頭。焊槍電極與焊接孔之間的距離應＞5mm，為避免后期焊接時出現空間不足的問題，則可以采用直徑為15mm左右的電極進行空間校核，并同時利用空間校核數據對焊點位置進行控制[4]。此外，如車身中的凸焊螺母位于焊點周圍，則在進行點焊施工時要確保電極帽與螺母之間的距離＞2mm，如兩者之間的距離＜2mm，則可以通過采用旋轉凸焊螺母的方法擴大間距。

結語

綜上所述，車身焊接工藝可對汽車整體的質量產生極大的影響，所以應注意在完善焊接工藝設計的基礎上對車身焊接方法進行優化。此外，由于汽車車身焊接工藝的設計受到多種因素的影響，如投資限制、精度要求、工藝水平及用戶觀念等，所以在選擇與設計焊接工藝時也應全面考慮多種因素，以保證車身焊接質量與設計要求相符。

[1]于奎剛，楊志宏.基于柔性裝配偏差模型的汽車車身薄板零件公差設計[J].山東大學學報（工學版）,2014，44（03）：01-06.

[2]宮金寶，高成勇，李文剛.筒狀及管狀金屬焊接汽車零部件涂裝工藝的探討[J].汽車工藝與材料，2014（01）：10-14.

[3]劉奇先.汽車變速箱齒輪CO2激光焊接熱過程的有限元分析及試驗驗證[J].熱加工工藝，2012，41（15）：148-154.

[4]郭三愛.不同焊接順序的汽車用S355J2G3鋼工字梁焊接結構變形和殘余應力的有限元預測[J].熱加工工藝，2013，42（09）：192-195.