淺析汽車底盤結構件焊縫設計

康偉寧 陳松 祝建崇

對于汽車結構的分析，汽車底盤的重要結構部位是后橋和副車架。后橋在車的為種子比較重要，后橋是比較重要的支撐裝置。對于運用前橋進行驅動的汽車，后橋的作用會比較單一，僅僅是承載的基本的功能。如果是驅動作用是后橋在起作用，不僅僅是起到承載的基本功能，還具有減速和差速的基本功能，同時還會起到驅動的基本功能。副車架也起到了很重要的作用，對于阻止大量的噪音和振動進入汽車起到重要的防護作用。對于這些基本的汽車部件的功能需要非常熟知，然后科學合理進行操作。在當前汽車的生產過程中，結構件在整個汽車零件中占有1/4的比例，是非常重要的汽車組件。在對汽車結構件進行焊接之前，首先需要對焊接質量進行有針對性的策劃，包括選擇焊接設備、評定焊接工藝、確定檢測項目等，在完成對這些要素的策劃之后，便可以從以下幾個方面對焊接質量進行有效控制。

1焊縫設計研究思路

確定焊縫承載能力評價指標是汽車底盤焊縫設計研究最重要的部分，是焊縫安全校核的前提條件。

1.1對后橋懸架臂和襯套管進行工藝實驗，進行焊接熱過程和殘余應力的測量，記錄焊縫方向的焊接熱過程曲線，并采用小孔法獲得近縫區縱向橫向焊接殘余應力，為焊接溫度場和殘余應力場的正確性提供參考。

1.2對懸架臂和襯套管焊接溫度場和殘余應力場進行模擬計算，得到實際試驗相對應的焊接熱過程曲線和焊接殘余應力的數值。

1.3對后橋的懸架臂和襯套管進行拉伸破壞實驗，得到抗拉伸平均載荷，合成計算懸架臂和襯套管的拉伸載荷和焊接殘余應力。

1.4進行焊縫安全校核，和實際的測量結果進行對比。使用計算懸架臂和襯套管焊接溫度場和殘余應力場時的參數命令，對后橋和副車架計算焊接溫度場分布和殘余應力場的計算。

1.5進行焊縫計算。不改變結構整體形狀的基礎上改變了焊縫數量、長度、形式等，完成汽車底盤焊接結構優化。

2工藝因素

從產品屬性角度來看，汽車焊接結構件的屬性相對特殊，需要通過對工藝因素的有效控制實現對產品質量的控制。一般情況下，需要從以下三個方面來控制工藝因素：①人員素質。從事焊接工作的相關人員一定要具備良好的技能素質，不僅能夠對生產時間進行準確的控制，還要能夠確保穩定的產品質量，從而達到控制生產過程中相關工藝因素的目的。②設備穩定性。在對結構件進行焊接的過程中，對電壓、氣壓、水質等條件都有著嚴格的要求。因此，在焊接時，一定要確保焊接設備的高度穩定，定期檢查設備的運行情況。一旦發現問題，需要在第一時間對設備進行維護，避免因設備問題而導致產品質量下降。③參數符合性。工藝參數的準確是確保焊接質量的關鍵。在日常生產過程中，不同類型的汽車結構件在焊接過程中需要運用的工藝參數也存在差異。為了能夠準確控制這些參數，企業需要將這些參數記錄在相應的日常參數記錄表中，并對設備參數變化進行系統性分析，以確保對工藝因素的有效控制。

3實物質量

在對實物質量進行控制的過程中，需要注意以下三方面：①首、中、末件檢驗。對于汽車焊接結構件來說，整個加工過程便是確保產品質量的過程，結構件加工一旦完成，那么產品的質量也就無法改變，因此，對加工首件的質量進行嚴格檢驗，是確保接下來產品質量的關鍵。首先，焊接人員需要在生產前對設備運行情況進行嚴格檢查，確保設備能夠正常生產；其次，在完成首、中、末件架構之后，相關人員還需要以檢驗規范為基礎對產品物流卡進行嚴格檢查，以確保生產材料與生產要求相符；再次，通過檢測設備對產品尺寸進行檢驗，確保產品尺寸符合標準；最后，以缺陷標樣為基礎對焊縫進行缺陷檢查，并將檢查結果填入“三檢”檢驗卡中。②返工件質量。雖然在對汽車結構件進行焊接的過程中有著嚴格的檢驗標準與工藝控制，但一些不合格產品仍然不可避免，這也是實物質量管理過程中的難點。想要控制這些返工件，首先必須有針對性地評審這些不合格產品，明確其不合格原因；其次找到返工工藝，并以此為基礎制定相應的糾錯途徑；最后再次對這些工件進行嚴格檢驗。③進行型式試驗。由于汽車焊接結構件在生產過程中具有一定的特殊性，因此，進行型式試驗是非常有必要的，特別是針對一些缺陷產品，更需要通過腐蝕、沖擊、疲勞等相關試驗，模擬結構件在使用過程中的環境，找到導致缺陷的具體原因，從而提升產品質量。

4焊接變形優化

考慮到經濟性和實用性，通過制定合理的焊接順序和焊接方向控制焊接變形，如果結果不能達到要求，需要從工藝入手進行控制。

4.1懸臂架焊接優化

4.1.1焊接變形預測

進過分析后發現，后橋焊接變形量最大，焊接變形超過了規定的范圍，對裝配造成了困難，還威脅到后橋的使用性能，有必要對其進行優化。對后橋和副車架上各零件形狀觀察之后發現能進行拉伸破壞實驗的只有懸臂架和襯套管，其中懸架臂襯套管的結構特殊，不能在拉伸試驗機上直接安裝。為了方便懸架臂和襯套管方便的在拉伸試驗機上安裝，需要對懸架臂和襯套管進行處理。襯套管上焊接輔助板，懸架臂上彎曲部位進行切割。為了防止拉伸過程中出現較大的變形，要在襯套管內填充實心鋼棒，

4.1.2優化措施

懸架臂不以橫梁為中心對稱，采用原有焊接順序進行焊接，工件焊接完成后從變位機上拆下，工件在溫度較高時沒有受到足夠的變形約束，導致工件產生較大的焊接變形。改變順序后，工件受到夾具約束時間延長，最終的焊接變形量小。

4.2汽車底盤焊縫設計

4.2.1焊縫承載評價方法

選擇焊縫和母材交界面外圍輪廓線上不同方向的最大應力，選擇安全系數N作為焊縫承載能力的評價指標：。

4.2.2焊縫優化設計

Ⅱ工位焊縫位置存在著較大的裝配間隙，焊接會導致較大的殘余應力，需要調整焊接順序減少Ⅱ工位焊縫長度。優化結果如下：

4.2.3副車架焊縫優化設計

塞焊縫的形狀發生了較大的變化，從直線型逐漸改為半環形，焊縫長度從30mm改為50mm。

為了驗證焊縫在實際工作中的承載性能，我們制作了樣品，進行路譜和臺架實驗，證明了優化后的焊縫設計和技術方法的合理性和正確性。

5關于焊接的具體流程和注意事項

對于汽車底盤的結構焊接有很多需要注意的事項，具體的流程是汽車企業非常注意的，在流程中有一些方案需要很多的注意事項。只有將具體的流程貫徹下去，才能夠將汽車底盤的操作科學化合理化。對于焊接的形狀需要進行針對性研究，只有進行精密對比才能夠得出正確的焊接圖紙，對焊接的具體操作提供指導，在理論上給出堅強的支撐。在優化設計方面需要把具體的技術方案進行貫徹，在技術創新的基礎之上，把各項的技術要求真正落實到具體的技術操作中。

6結論

我國的企業在設計汽車底盤還存在依賴于國外技術的問題，很多的核心技術都是引進外國的先進技術，在技術的創新方面缺乏動力和技術支撐。因此，在技術的研發和技術的改進方面需要不斷改進方案，關于底盤結構焊接的安全性是一個比較關鍵的問題。在操作的具體的過程中需要將技術的創新推進比較關鍵的位置。只有保障底盤結構的安全性，才能夠保障汽車技術的進步。只有適合焊接的位置進行合理的規劃，才能夠對焊接的最終結構產生比較好的功效。底盤焊接的技術革新和優化配置是汽車技術的有效方法。

參考文獻：

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[2] 陳星明，何東升.基于單元生死的管道對接焊殘余應力數值模擬[J].熱加工工藝.2009（09）

（作者單位：1.精誠工科汽車系統有限公司底盤研究院；

2.精誠工科汽車系統有限公司底盤事業部；

3.精誠工科汽車系統有限公司底盤研究院）