汽車車架焊接工藝分析及工裝設計

李帥勇

摘? 要：為全面保證汽車制造與加工效果，加強汽車車架焊接工藝要點分析及工裝設計措施研究具有很大現實意義。該文首先闡述了汽車車架結構特點，在此基礎上對其焊接工藝與工裝設計進行較全面的論述。希望能與同行共同分享實踐經驗，共同優化汽車車架結構的設計效果，提升汽車結構設計的安全性能，推動我國汽車行業健康、持續發展進程。

關鍵詞：汽車車架;焊接技術;工藝分析;工裝設計

中圖分類號：U466? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

焊接工藝分析及工裝設計是影響汽車車架整體構造的關鍵因素，從某種程度上分析其影響汽車車架整體的安穩性，因此在汽車車架焊接工藝及工裝設計進程中，要求技術人員嚴格依照相關規程操作，進而將焊接變形等不良情況的發生率降至最低水平，全面提升汽車整體制造與加工效果。鑒于此，該文筆者結合長期的實踐歷程，對相關工藝技術要點及設計方法做出探究。

1 汽車車架結構特征

車架是承受載荷的基礎構件，也是影響汽車使用年限的關鍵因素之一。北汽福田作為國內輕型載貨汽車行業的一個主要制造企業。筆者以時代輕卡為實例去闡述車架的結構特征。從宏觀上分析，該車架有2根槽形縱梁與7根橫梁焊接形成的封閉式構架。為了增強車架強度，應在縱梁中焊接加強縱梁，車架總長度大概是6 500 mm，外寬是760 mm，規定車架上平面的平面度≥2 mm，左右兩側縱梁對角線長度偏差最大值≤3 mm，板簧支架對角線偏差最大值≤2 mm。車架上部的發動機支架、板簧支架等均應被焊接在相應部位。焊接接頭達到了幾百處，接頭位置焊縫眾多，焊縫焊接質量是影響車架強度與剛度、外觀要求與裝配精度的主要因素，正因如此，一定要科學規劃合理的焊接工藝，進而確保車架加工的整體質量。

2 汽車車架焊接工藝分析

2.1 汽車車架焊接前期

車架是承擔汽車重力的重要構件，與企業運行的安穩性密切相關性。邊梁式焊接是當前汽車車架焊接工藝中經常使用的一種焊接形式，采用7根橫梁與2根槽型縱梁，其能把汽車車架焊接成為封閉式架構，增強車架的強度。汽車車架焊接工藝實施過程中需使用到多種材料，焊接接頭繁多，可達到數百處，如果一個焊接接頭有質量問題，則很可能會影響汽車車架整體的焊接質量，因此一定要嚴格依照相關規范進行車架焊接工藝操作，從根本上保證車架焊接工藝各流程的質量安全。

2.2 汽車車架焊接工藝

2.2.1 合理選擇車架結構材料

通常情況下，汽車車架焊接工藝大體上是應用16Mn低合金剛或Q235A，以上兩類材料焊接性能優良，且厚度適宜，完全符合汽車車架焊接工藝對材料提出的要求。以上2種焊接材料在應用前無須進行熱處理，也不必使用特別的車架焊接工藝，車架在焊接實踐中不易形成裂紋或氣泡。

2.2.2 掌握正確的車架焊接方法

焊接方法是影響車架焊接質量的主要因素之一，因為汽車運行過程中車架是承受動載作用力的主要構件，因此對車架剛性提出較高的要求。在車架焊接期間焊接以后的收縮力處于較高水平，因此一定要選擇和汽車整體構架及性能相匹配的焊接方法，同時嚴格依照車架焊接工藝參數，以實現對線能量的更有效調控。

2.2.3 焊接加熱工藝

汽車車架是由數百條焊接材料整合在一起的，焊縫較短小并且集中分布，如果架體焊接加熱缺乏勻稱性或焊接人員進行數次加熱，焊接接頭易在熱力作用下而降低接頭承載性能。為規避以上不良情況，建議焊接技術人員加大對短焊接的起弧、收弧及銜接的處理力度，將補焊狀況發生率降至最低水平，減少加熱頻次，從根本上保證車架的接頭強度。

2.2.4 科學規劃焊接次序

在車架焊接工藝中，焊縫并不是對稱式分布，因此為了確保車架的焊接質量，則應在焊接前期對車架不同位置的焊接次序合理規劃。多數情況下，焊接技術人員應用對稱性焊接和由中間朝向車架兩頭焊接的形式，采用如上2種焊接方法，并遵照合規的焊接次序，在很大程度上能減少焊接次數。

2.3 車架焊接工藝流程

2.3.1 CO2氣體保護

將CO2氣體保護應用于汽車車架焊接工藝中，主要是因為其能實現對汽車車架焊接成本的有效控制，增強汽車車架的抗裂紋及抗銹、抗氫能力，最終優化汽車產品的制造效率。另外，CO2氣體保護措施實施后，汽車車架焊接結束時無須進行清渣操作，其能減少焊接變形程度，其在車架各個部位的焊接體現出較高的適用性。在車架焊接工藝中，為確保CO2氣體保護的作用充分發揮出來，基礎是保證焊接工藝參數的準確度。通常情況下，焊機選用的型號是NBC-350，焊絲牌號是H08Mn2S1A，焊絲內徑為mm，焊接電流、電壓的取值區間分別為170 A～210 A、22 V～26 V，焊接速度以50 cm/min為宜，氣體流量取值范圍為10 L/min～13 L/min。

2.3.2 車架焊接工藝程序

在車架焊接實踐中，應立足于車架焊接工藝特征，并深度分析焊接變形的現實問題，以此為基礎，科學整合焊接時所用的材料。此外，在焊接進程中，結構變形問題難以完全規避，如果發現應及時給予糾正措施，保證汽車車架焊接質量。筆者認為，在汽車車架焊接工藝實踐中，應依照“零部件組焊→焊接縱梁加強梁→縱梁焊后糾偏→大樁定位點固定焊→車架補焊→車架裝配→車架形體矯正→車架質量檢測→車架涂裝”次序進行，這是保證車架焊接質量的關鍵因素。

3 工裝設計方案

3.1 選定定位基準

最好把車架左右側縱梁上部的前輪中心線孔設為定位基準孔。

3.2 車架縱梁定位夾緊

減少或規避縱梁裝焊時焊接變形的情況，實現對車架規格的有效調控，因此建議對縱梁實施定位夾緊的形式。采用已加工的定位塊對左縱梁下翼面、外腹面進行定位，為保證裝配和起模操作的便捷性，建議使用氣缸定位右縱梁的外腹面，縱梁內腹面則建議使用一對頭氣缸夾緊。

3.3 橫梁定位

圓管橫梁通常穿插過縱梁上的橫梁孔直焊在縱梁與加強梁，因此只需要使用定位塊實現側向定位就可以。2個縱梁寬度的功能以保證槽型橫梁在車架寬度方向為主，而針對前后、上下方向上可以應用“L”形定位塊度后點焊形成有效限制。

3.4 規劃氣路

由始源于氣管的氣體經由總管路整合至左右兩側的支管，最后經由配氣控制閥整合至夾緊器氣缸。

4 預防焊接變形的方法

在焊接實踐中，很容易產生大量熱，這些熱對焊接變形過程的形成有促進作用，另外，在各操作流程中，各部件相互交錯也是引起變形的主要原因。結合產生變形的原因，可以采用如下措施加以預防。1）快速推拉夾具的方法：具體是在快速推拉夾具的協助下，把車架前、后段槽鋼臨近并脫離定位。2） 絲杠緊固車架大梁：車輛大梁在胎具中的有效定位不僅要依靠定位塊，還需使用由絲杠制作的夾具壓住型鋼壓住，促使其臨近定位塊的一端。3）盡量減少隨機誤差，進而從根本上保證工件質量，工件隨著隨行夾具一并傳輸至下一個工位。

5 結語

在汽車車架制造加工的進程中，只有保證車架焊接工藝與工裝設計的合理性，進而從根本上保證車架結構的穩定性與美觀性。在具體實踐中，焊接人員一定要扎實掌握車架焊接工藝操作要點、焊接質量及工裝設計要點，進而整體提升汽車車輛綜合安全性能。

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