汽車車身的焊接工藝設(shè)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(zhì)量對于交通事故發(fā)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(zhì)量的改善提供必要的條件[1]。本文結(jié)合筆者的實踐工作經(jīng)驗對焊接汽車車身時的工藝設(shè)計及應(yīng)用問題進(jìn)行了分析，旨在促進(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展。

1 焊接工藝的設(shè)計要素

為了順利開展焊接工藝設(shè)計工作，必須具備以下要素：（1）車身數(shù)模。數(shù)模是提供車身零部件位置關(guān)系及結(jié)構(gòu)尺寸等設(shè)計參數(shù)的基本資料，同時利用車身數(shù)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(xì)表，如標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量、規(guī)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(shè)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(shè)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(yīng)用于焊接低碳鋼型汽車沖壓件或車身。為了避免凸焊質(zhì)量受到影響，在焊接汽車車身時應(yīng)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(yīng)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(zhì)量。如車身薄板厚度＜0.5mm，則凸焊機(jī)的電極嵌塊應(yīng)為鎢材料或銅-鎢燒結(jié)材料，以便使平板一側(cè)散熱量得以減少，從而確保不同薄板間實現(xiàn)熱平衡[2]。此外，還應(yīng)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(jìn)行車身裝配工作。（2）利用凸焊機(jī)將螺母及螺栓焊接好之后，應(yīng)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(jìn)行定位，具體焊接方式見圖1。（3）為了順利進(jìn)行凸焊，在焊接汽車車身時應(yīng)確保螺母板底孔孔徑與凸焊螺母大小相適應(yīng)，就一般情況而言，底板孔徑與螺母公稱直徑的差值應(yīng)為1mm左右。此外。應(yīng)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(fā)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(zhì)量，在焊接施工中應(yīng)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(yīng)盡量避免不同零件料厚比相差過大，以免對焊接質(zhì)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(jìn)行焊接，則料厚比應(yīng)為1/3~3，且點焊板層數(shù)應(yīng)＜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(yán)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(yīng)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(xiàn)起翹問題。在控制焊點間距時應(yīng)將車身剛度要求作為依據(jù)，避免出現(xiàn)剛度分流現(xiàn)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(xiàn)虛焊等問題，則應(yīng)保證不同薄板之間的焊接面實現(xiàn)完全貼合，并合理設(shè)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(yīng)＞5mm，為避免后期焊接時出現(xiàn)空間不足的問題，則可以采用直徑為15mm左右的電極進(jìn)行空間校核，并同時利用空間校核數(shù)據(jù)對焊點位置進(jìn)行控制[4]。此外，如車身中的凸焊螺母位于焊點周圍，則在進(jìn)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(zhuǎn)凸焊螺母的方法擴(kuò)大間距。

結(jié)語

綜上所述，車身焊接工藝可對汽車整體的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響，所以應(yīng)注意在完善焊接工藝設(shè)計的基礎(chǔ)上對車身焊接方法進(jìn)行優(yōu)化。此外，由于汽車車身焊接工藝的設(shè)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(shè)計焊接工藝時也應(yīng)全面考慮多種因素，以保證車身焊接質(zhì)量與設(shè)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(shè)計[J].山東大學(xué)學(xué)報（工學(xué)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(jié)構(gòu)變形和殘余應(yīng)力的有限元預(yù)測[J].熱加工工藝，2013，42（09）：192-195.