淺析汽車車身的焊接工藝設(shè)計(jì)

趙金山

摘要：焊接是汽車車身制造的四大工藝之一。焊接白車身的質(zhì)量在很大程度上決定了整車的質(zhì)量.因此，在我國汽車工業(yè)不斷發(fā)展的過程中，要提高車身的整體質(zhì)量和性能，就必須充分認(rèn)識和掌握車身的焊接工藝，也只有這樣才能在最大程度上提升汽車車身焊接質(zhì)量，提高汽車整體性能的質(zhì)量。焊接質(zhì)量既與前期工藝設(shè)計(jì)開發(fā)過程相關(guān)，也跟量產(chǎn)后的質(zhì)量控制密不可分。設(shè)計(jì)開發(fā)的好的焊接工藝性是焊接質(zhì)量保證的前提。本文主要介紹了汽車車身焊接工藝的設(shè)計(jì)與發(fā)展，并對相關(guān)工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了簡要的分析和闡述。希望能對我國汽車工業(yè)的發(fā)展起到一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：汽車車身；焊接工藝；設(shè)計(jì)

1 汽車車身焊接工藝的設(shè)計(jì)要素

為了確保汽車焊接工作的順利開展，在進(jìn)行焊接工藝設(shè)計(jì)時(shí)需具備如下要素：①汽車車身數(shù)學(xué)模型。通常情況下，在汽車制造業(yè)中打開數(shù)模通常是采用UG、Catia、ProE 等三維軟件來進(jìn)行，由此獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。在汽車車身焊接工藝設(shè)計(jì)過程中，利用各數(shù)字化模塊對整車進(jìn)行數(shù)字化建模，得到車身結(jié)構(gòu)尺寸和各部件之間的位置關(guān)系等參數(shù)。此外，車體數(shù)字化模型還可以生成各種軸向圖和剖面圖。②樣件、樣車。包括了汽車車身分總成、各大總成、總成以及沖壓件等內(nèi)容。③整套產(chǎn)品圖紙。④車身零部件明細(xì)表。包括了車身各部件的編號、名稱，標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)量、規(guī)格以及沖壓件的數(shù)量、編號以及名稱等內(nèi)容。

2 汽車車身焊接工藝設(shè)計(jì)分析

2.1 確定基準(zhǔn)

由于整體車身設(shè)計(jì)、制造以及檢驗(yàn)都是建立在一個(gè)坐標(biāo)系上，因此，在設(shè)計(jì)車身時(shí)往往都將焊接、裝配、搬運(yùn)以及總裝配等所需的基準(zhǔn)考慮在內(nèi)。只有確保它們都是建立在一個(gè)特定的基礎(chǔ)上，整個(gè)車輛的大小和幾何是保證正確的焊接時(shí)的主體。同時(shí)，這些基準(zhǔn)同樣適用于夾具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)整、檢驗(yàn)和修理。因此，明確基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)當(dāng)重視如下幾點(diǎn)內(nèi)容：①基準(zhǔn)的統(tǒng)一。②基準(zhǔn)需能保證零件的準(zhǔn)確定位。③基準(zhǔn)需能夠方便測量。④基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)保持焊接操作的便捷。

2.2 平面布置

調(diào)整線：靠近油漆車間入口側(cè)布置，預(yù)留擴(kuò)能面積，兩種不同系列車型盡量分為兩條線布置，公用一個(gè)進(jìn)入油漆車間的通道。

車身線：靠近調(diào)整線布置，車身線與調(diào)整線之間以存放約20臺的車身總成為宜，側(cè)圍線分左右布置在車身線的側(cè)圍上件工位兩側(cè)，采用斜坡積放存儲輸送機(jī)存放側(cè)圍總成，并將側(cè)圍總成從地面送到車身線裝配平臺進(jìn)行側(cè)圍與底盤的預(yù)裝。

為降低投資風(fēng)險(xiǎn)，新車型投放宜采用滾動發(fā)展模式，一款車型獲得市場認(rèn)可需要擴(kuò)大產(chǎn)能時(shí)再有計(jì)劃地在預(yù)留面積上實(shí)施二期、三期工程，這樣可以避免高投入低產(chǎn)出帶來的投資效益低下的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 確定車身裝配幾何基準(zhǔn)

幾何基準(zhǔn)是指部件或零件某一顯眼位置，以此來明確這一零部件在X、Y、Z坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的理論位置。零件幾何參考位置的精度在很大程度上決定了車身裝配幾何的精度，因此，確定其位置非常重要。首先，應(yīng)在正式焊接前，詳細(xì)研究部件基準(zhǔn)，并同用戶一同分析幾何形狀。其次，經(jīng)設(shè)計(jì)人員明確基準(zhǔn)部位后再經(jīng)由用戶同意或是用戶直接明確基準(zhǔn)部位。

2.4凸焊工藝

（1）注意螺母規(guī)格與板材厚度的匹配。螺母規(guī)格越大，板越厚，所需的焊接參數(shù)越大。 薄板用大螺母，厚板用小螺母，這兩種情況都不合適。薄板材配大螺母，會造成板材過燒，而且大規(guī)格螺母需要承受較大的載荷，板材過薄，無法承受大載荷而造成失效。厚板用小螺母，如果要焊接厚板，需要過大參數(shù)，往往會造成螺母過燒，螺母變形，螺紋損壞。

（2）避免多層連接。盡量避免螺栓或螺母先與墊圈連接，然后再將墊圈連接到?jīng)_壓件上，這種多層連接技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)，容易出現(xiàn)焊接失敗的情況，導(dǎo)致連接失效。

（3）焊接工藝的分解。在做工藝分解時(shí)，需要考慮螺母所在位置，合理安排工藝順序。在后面的生產(chǎn)工序，對之前工序凸焊的螺母或螺栓，進(jìn)行全面的防錯(cuò)檢查，避免缺失造成整車功能性的缺陷。

（4）焊接設(shè)備的選擇。對有鍍層的標(biāo)準(zhǔn)件或板材的凸焊工藝，盡可能選擇中頻凸焊機(jī)，減少電網(wǎng)波動帶來的影響。另外，在每一個(gè)分氣管附近增加儲氣罐，也有利于保持氣壓的穩(wěn)定性，從而更好的保證凸焊質(zhì)量。

（5）焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)。凸焊參數(shù)在參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意盡可能采用硬規(guī)范，即大電流、短時(shí)間。在調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí)，氣壓盡可能小，在0.1～0.4Mpa之間調(diào)節(jié)可以收到良好的效果。

2.5點(diǎn)焊

為了控制點(diǎn)焊的質(zhì)量，在利用點(diǎn)焊焊接工藝施工時(shí)要注意一些問題：首先，要嚴(yán)格控制零件料厚比。因?yàn)榧訜岚寮^程中，板件極易受焊接電流與時(shí)間的影響，因此，要防止不同零件料的厚比差較大問題，防止焊接質(zhì)量受到影響。例如：出現(xiàn)焊穿薄板，但厚板依然沒有焊透情況。如果遇到由于焊接工藝需要一定要一起焊接4層板時(shí)，可運(yùn)用開焊接工藝缺口法進(jìn)行解決；其次，有效控白車身邊緣和焊點(diǎn)間距離。一般情況下，汽車白車身邊緣和焊點(diǎn)間距離要等于0.8倍薄板厚度和0.2倍厚板厚度，大量的實(shí)踐充分證明，進(jìn)行點(diǎn)焊時(shí)如果薄板厚度太大，車身零件就會有起翹問題出現(xiàn)。控制焊點(diǎn)間距過程中要充分結(jié)合車身的剛度要求，防止剛度分流現(xiàn)象出現(xiàn)；最后，要有效控制焊接空間和焊接面。為防止焊接白車身過程中存有虛焊問題，要確保不同薄板間焊接面都貼合，合理布置點(diǎn)焊縫位置。焊接空間方面，應(yīng)該盡可能的讓X型焊槍和C型焊槍和焊接頭接近。

2.6 工藝路線

為提高單位面積生產(chǎn)效率和人均生產(chǎn)率，應(yīng)減少零件自制率，盡量外委需要專業(yè)化生產(chǎn)的、宜于運(yùn)輸?shù)牧愫霞Ｈ纾狠S類零件、滾壓型腔類零件。零合件大量外委生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)：由于零部件企業(yè)可以從整車企業(yè)得到穩(wěn)定的訂貨，可以事先了解整車企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的計(jì)劃，從而進(jìn)行技術(shù)改造和設(shè)備更新，形成大批量的專業(yè)化生產(chǎn)，避免在激烈的競爭中被淘汰；對整車企業(yè)來說，通過與零部件企業(yè)的專業(yè)化分工，節(jié)約了投資，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，分散了風(fēng)險(xiǎn)，降低了成本，提高了勞動生產(chǎn)率。

3 結(jié)束語

汽車車身的焊接過程對整車的制造質(zhì)量有很大的影響。因此，在汽車制造過程中，我們應(yīng)該高度重視汽車白車身焊接工藝的選擇，因?yàn)楹附庸に囀苡脩粑炊x的一個(gè)項(xiàng)目和技術(shù)水平的影響。產(chǎn)品系列等因素，設(shè)計(jì)過程中必須考慮到每個(gè)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)和影響因素，結(jié)合廠家的要求，不斷完善焊接工藝設(shè)計(jì)，優(yōu)化焊接方法，綜合考慮各種因素，確保車身焊接質(zhì)量符合要求。

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（作者單位：浙江吉利新能源商用車有限公司商用車研究院試制部）