汽車車架焊接工藝分析

劉美娜

摘 要：介紹汽車車架結構形式及分類，研究車架常用生產工藝形式，為實際生產過程中車架生產工藝的選擇提供參考。分析車架焊接工藝及流程，為車架焊接工藝的進一步優化奠定了基礎。

關鍵詞：車架；焊接；工藝流程

車架設計作為新車型設計開發過程中的一項重要工作，已越來越受重視。車架是整個汽車的基體，汽車上絕大多數部件和總成都是通過車架來固定其位置的。車架的功能是支撐連接汽車的各個零部件，并承受來自車內外的各種載荷。因此，車架的焊接性直接影響零部件的裝配性、整車的耐久性能及碰撞性能等。隨著汽車工業技術的進步以及市場競爭愈加激烈，為縮減產品開發周期以及制造成本，對車型的平臺化要求越來越高，需要更多的考慮工藝流程一致性設計[1]。

1 車架結構形式

車架組成部分為前副車架和后副車架。

前副車架的結構形式一般可分為整體開放式結構和框架式封閉結構兩大類。整體開放式結構如圖1所示，焊接件為大板型結構，多為沖壓板件合成焊接，承載和傳遞主要負荷，其組成中有帶穩定桿的連接支架、擺臂安裝支架、轉向器安裝支架、差速器支架等結構件，完成前副車架功能性作用，安裝時四周輔以襯套管或襯套管支架與車身裝配連接。典型框架式封閉結構如圖2所示，在前副車架主體上增加前橫梁、縱梁，以增加防撞吸能的功能，功能更強，廣泛用于SUV的車型上，實際上是第一類前副車架的一種變型。

后副車架常見結構形式為框架式封閉結構和扭力梁結構，分別如圖3、4所示。

2 車架工藝可行性分析

目前國內生產車架的工藝方法為鉚接和焊接兩種方式。大中型載重汽車的車架多采用鉚接結構，而乘用車、皮卡、輕型貨車的車架多采用焊接結構。焊接結構也有兩種，一種是沖壓焊接結構，另外一種是矩形管焊接車架。目前皮卡車和定位于越野功能的SUV車型的車架多采用沖壓焊接結構，對于鋼制車架焊接方法為CO2氣體保護焊，對于鋁制車架常采用CMT技術[2]。

2.1 焊接可行性分析

焊接可行性分析是前/后副車架焊接工藝分析的主要內容，對副車架的焊接性分析最終應達到焊接操作最方便、焊接成本最低、焊接質量最優、焊接效率最高的目的。在進行焊接性分析時需遵循以下幾點要求：

2.1.1 保證焊接可達性，焊接時焊槍與鈑金件不允許存在干涉，一般預留5mm以上的安全距離。圖5中a）為焊槍與鈑金干涉，經過調整零件切邊長度及過渡圓角半徑，圖5中b）為焊槍與鈑金不干涉的情況。

2.1.2 在焊接過程中不可避免會出現燒邊現象，為保證焊接質量，焊道與鈑金邊線搭接寬度一般為6mm，如圖6所示。

2.1.3 為保證焊接強度，焊接最薄板料厚不得小于0.8mm，焊接層數不得多于3層。

2.1.4 焊接面應為平面，盡量避免將焊縫布置在弧面上。

2.1.5 凸焊螺母底孔直徑要求比螺母公稱直徑大1mm，凸焊螺栓底孔直徑要求比螺栓公稱直徑大0.5mm。

2.1.6 起弧、收弧應預留10mm焊接空間。

2.2 裝配可行性分析

裝配可行性分析是副車架焊接工藝分析的重要內容，分析的目的是實現零部件的裝配簡單、快捷，不費時不費力，不與其他鈑金件存在干涉等，一般遵循以下幾點要求：

2.2.1 產品分塊與現有車型一致或者類似；

2.2.2 產品裝配順序與現有車型一致或者類似；

2.2.3 零部件裝配后確認R角處是否存在干涉，一般預留2mm以上間隙，如圖7所示。

3 車架焊接工藝流程

汽車車架焊接位置較多，焊縫的焊接質量直接關系到整個車架的剛度和強度，對后續工序的配裝精度和外觀也有著很大的影響。與此同時，較多的焊縫更易引起焊接變形，常用控制車架焊接變形的方法有兩種。第一，反變形法對車架焊接變形進行質量控制，在焊接開始前計算焊接結構變形的方向和大小，之后在零件上預制出一定量的反變形，或者通過設置相反的變形以抵消焊接變形，這是車架生產中比較常見的一種控制變形的方法，也是保持設計要求焊后結構的一種工藝方法[3]。第二，利用焊接順序對變形進行控制，在對車架進行焊接的過程中，如果使用不一樣的焊接順序，車架產生的變形也不同，因此，必須對焊接工藝流程控制進行合理的規劃和設計。

根據車架焊接總成的結構特點，在充分考慮預防焊接變形的基礎上，將焊接過程分解為先將零部件裝焊成組合件，最后由若干零件及組合件裝焊成焊接總成。為矯正焊接變形，在存在變形較為嚴重的兩個工序后增加矯形工位。為了減小焊接變形，焊接時應先進行點定焊接，然后從中間向兩端對稱補焊。補焊完成后利用機械法對焊接總成進行矯形，在變形嚴重時也可以用加熱法進行矯正。

以后副車架為例，建議生產線焊接工位如圖8所示，生產線平面布置圖如9所示。

其中小件焊接工位1和小件焊接工位2分別布置兩臺弧焊機器人、弧焊設備、旋轉工作臺和工裝夾具等，工位1用于焊接下擺臂、后橫梁及后副車架骨架，工位2用于焊接下擺臂前后安裝支架和后副車架骨架分總成。工藝過程包括人工上件、夾具定位夾緊、焊接、夾具打開及人工取件，旋轉工作臺可切換，節省的生產節拍，如圖10所示。焊接過程中，兩臺弧焊機器人同時作業，對稱焊接，可有效減少焊接變形。

總成焊接工位，焊接后副車架分總成和后副車架總成，其焊接樹如圖11所示。總成焊接完成后進行人工補焊和下線檢查。

4 結論

綜上所述，本文介紹汽車車架結構形式及分類，研究車架常用生產工藝形式，為實際生產過程中車架生產工藝的選擇提供參考。以后副車架為例，分析車架焊接工藝流程，為車架焊接工藝的進一步優化奠定了基礎。

參考文獻：

[1]杜法鋼.汽車車架的焊接及質量控制分析[J].南方農機.2011（08）.

[2]李衛華.汽車車架焊接過程焊接變形控制方法.汽車與駕駛維修[J].2017（07）.

[3]陳重鈞，張亞岐，肖余芳，等，反向變形約束在梁類件焊接變形控制中的應用[J].塑性工程學報，2017，24（4）.