淺析汽車車身的焊接工藝設(shè)計(jì)

李文斌 賈祥宇

【摘 要】隨著我國(guó)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，汽車行業(yè)也跟隨著科學(xué)的腳步朝著低碳環(huán)保，舒適性和安全性以及車身重量減輕化的方向發(fā)展，為了滿足這一類的需求，車身設(shè)計(jì)開發(fā)與制造工藝的新技術(shù)相繼的出現(xiàn)，為汽車行業(yè)的快速發(fā)展添加了新的動(dòng)力。由此，文章將由汽車車體焊接流程的設(shè)計(jì)要領(lǐng)上去著手研究，歸納總結(jié)汽車車體焊接流程設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，藉此給業(yè)內(nèi)同行們作為借鑒之用。

【關(guān)鍵詞】汽車車身；焊接工藝

引言

從汽車整體結(jié)構(gòu)來(lái)看，主要包括車身、底牌、發(fā)動(dòng)機(jī)等裝置。隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展，汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈，而在汽車制造過(guò)程中，汽車車身設(shè)計(jì)具有重要意義。鑒于新時(shí)代汽車更新速度快、投資大等特點(diǎn)，人們啟用了汽車工藝同步工程，讓汽車制造系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了汽車生產(chǎn)效率的有效提升，為我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。

1、汽車車身焊接工藝概況

汽車制造中必須高度重視焊接工藝，關(guān)乎到汽車整體性能的發(fā)揮，也是汽車在制造的過(guò)程中必須經(jīng)歷的環(huán)節(jié)之一。汽車車身的焊接是復(fù)雜的過(guò)程，由于車身殼體是經(jīng)過(guò)百余種及數(shù)百種薄板沖壓而成，需要將其通過(guò)焊接、鉚接、機(jī)械聯(lián)結(jié)及粘接等工藝方法，聯(lián)合成一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一體，是艱巨而復(fù)雜的過(guò)程，期間針對(duì)車身的材料焊接需要選取技術(shù)含量高的技術(shù)。這樣即可以節(jié)省材料又便于操作，特別是焊接技術(shù)的選取，其密封性較好，具有眾多的優(yōu)勢(shì)性能，是現(xiàn)代汽車制造中運(yùn)用最為廣泛的方法。

2、汽車車身設(shè)計(jì)技術(shù)

2.1、新車車身的設(shè)計(jì)開發(fā)流程

新車車身的設(shè)計(jì)開發(fā)流程是根據(jù)很多項(xiàng)目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分的，我國(guó)現(xiàn)目前最主流的新車車身設(shè)計(jì)開發(fā)流程。其需要注意的是新車車身的設(shè)計(jì)，工藝很多書籍下發(fā)指令后就需要對(duì)軟膜件焊進(jìn)行新車車身可靠性的測(cè)驗(yàn)，同時(shí)在對(duì)新車車身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，要著重全面的考慮到車身的新材料以及新結(jié)構(gòu)在其中應(yīng)用。

2.2、汽車車身焊制程序的技術(shù)設(shè)計(jì)及其要件

為了真正實(shí)現(xiàn)汽車焊制作業(yè)的完美開展，在實(shí)施焊制程序技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)必須構(gòu)建如下幾種要件：①汽車車身結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)表達(dá)模型。一般狀況下，在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域中為打開相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型時(shí)常是采取UG、Catia、ProE等三維型軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，并據(jù)此獲得對(duì)應(yīng)的參數(shù)。在擬定汽車車身焊制程序環(huán)節(jié)中，其整臺(tái)車的數(shù)學(xué)模型是由多個(gè)具體的個(gè)分部數(shù)學(xué)模型組合而成，且由其中確定車身總體構(gòu)架尺寸以及各個(gè)零部件之間的相對(duì)位置關(guān)系等內(nèi)容。另外，尚能夠依托車身結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型來(lái)繪制出各類軸測(cè)視圖以及其中的截面圖等。②樣本工件、樣本車型。涵蓋了汽車車身分部總成、各大件總成、整車總成以及沖壓工件等項(xiàng)目。③成套車體結(jié)構(gòu)圖紙。④車身零配件匯總表。其囊括了車身所有配件的序列排號(hào)、結(jié)構(gòu)名稱，標(biāo)配工件攜帶的數(shù)量、產(chǎn)品規(guī)格以及含有沖壓工件的數(shù)量、序號(hào)以及其部件名稱等多項(xiàng)內(nèi)容。

2.3、沖壓工藝的制定流程

首先，相關(guān)產(chǎn)品部門會(huì)將數(shù)據(jù)模型或者圖紙傳遞到?jīng)_壓專業(yè)部門手中，工作人員會(huì)根據(jù)信息，對(duì)沖壓部門產(chǎn)品的可行性進(jìn)行有效分析，隨后制定出有效可行的具體沖壓工藝流程，該流程主要包括成品工藝的制定、產(chǎn)品拉延，以及具體沖壓方向和成型方式的確定等；另外，還包括修邊、翻邊等工序的確定，這其中涉及到?jīng)_壓方向、定位方式等內(nèi)容的確定；最后，在檢驗(yàn)方式的確定上，還會(huì)涉及到定位點(diǎn)的選取、定位方式的確定以及檢驗(yàn)方式的最終確定。經(jīng)過(guò)沖壓工藝流程的作用，為汽車車身制造提供了質(zhì)量基礎(chǔ)。

2.4、電阻點(diǎn)焊

針對(duì)汽車車身的焊接大概有4000個(gè)焊點(diǎn)，其均勻的布置在整個(gè)車身，因此針對(duì)這些焊點(diǎn)可以采取點(diǎn)焊的手法，當(dāng)然點(diǎn)焊的質(zhì)量要求也非常的高，其會(huì)直接影響到汽車相關(guān)使用技能。點(diǎn)焊的質(zhì)量關(guān)乎到汽車性能的發(fā)揮，特別是安全性和可靠性是關(guān)鍵，影響汽車的使用壽命。此時(shí)必須對(duì)點(diǎn)焊引起高度的關(guān)注，如其工作的原理就是利用電流通過(guò)金屬產(chǎn)生電阻，并通過(guò)電阻的熱融化將金屬達(dá)到兩金屬件間原子結(jié)合的目的。這一個(gè)過(guò)程需要不斷地熟練操作及積極探索相關(guān)應(yīng)對(duì)措施，才能將其達(dá)到較好的效果。焊件裝配質(zhì)量對(duì)電阻點(diǎn)焊也有著影響，裝配的焊件極易產(chǎn)生一定的缺陷，很多間隙會(huì)造成焊接后的變形，標(biāo)準(zhǔn)焊接裝配的間隙應(yīng)該在0.6～0.8mm，制件尺寸裝配間隙應(yīng)該控制在0.1～0.2mm，才能保證焊接的質(zhì)量。

2.5、新車車身新材料的運(yùn)用

由于現(xiàn)代車門的蓋車身附件結(jié)構(gòu)技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，僅僅是依靠結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)車門的質(zhì)量進(jìn)行全面優(yōu)化，還不能完全達(dá)到理想的效果，其還需要通過(guò)對(duì)新材料的充分運(yùn)用，這樣才能促使車門達(dá)到減輕重量的要求。在這些新材料中其中包含了強(qiáng)度較高的IF鋼板，軟鋼板，涵磷鋼板和IS強(qiáng)度鋼板等一系列新材料。比如；寶馬E60（如圖2所示）的車身車門的外板就是運(yùn)用的BH強(qiáng)度鋼板，這一材料的應(yīng)用可以有效的替車身其自身強(qiáng)度。車身的骨架結(jié)構(gòu)中所包括的安全性構(gòu)件還包含了；車門防撞桿，頂蓋橫梁，和ABC柱，前后縱梁以及前后保險(xiǎn)杠等構(gòu)件。這些安全車身安全構(gòu)件也是在復(fù)雜程度上有所不同的，同時(shí)，對(duì)車身進(jìn)行焊接的部分也是相對(duì)較多的并且復(fù)雜，其主要目的是為了保護(hù)乘員的安全問(wèn)題。這些零部件的材料應(yīng)用需要滿足一下條件；第一就是滿足相對(duì)較高的靜態(tài)力學(xué)性能，第二是滿足材料可以較好的成型和焊接的性能，第三是要滿足相對(duì)較高的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，從這幾個(gè)方面入手的話可以有效的防止其吸收能力以及入侵性。常常運(yùn)用到的材料有下面幾種；HSLA系列，MS系列，PHS系列，SAPH系列等鋼板，都能有效的結(jié)合在車身的結(jié)構(gòu)使用中。

2.6、選定車身組裝時(shí)的幾何配合基準(zhǔn)

幾何配合基準(zhǔn)是說(shuō)依據(jù)車身中每一器件或元件結(jié)構(gòu)上的某一顯要部位來(lái)表明此元件在X、Y、Z空間直角坐標(biāo)系內(nèi)的應(yīng)有位置。針對(duì)車身元器件在其幾何結(jié)構(gòu)上所處的基準(zhǔn)位置進(jìn)行表明的效果是否達(dá)到精準(zhǔn)水平，這在相當(dāng)程度上關(guān)乎著整個(gè)車身組裝幾何外觀的精確等級(jí)，基于此，針對(duì)其元器件所處基準(zhǔn)位置的精準(zhǔn)確定至關(guān)重要。其一，須在正式進(jìn)入焊制工序之前，仔細(xì)分析相關(guān)于該部件的定位基準(zhǔn)，并且和客戶一起分析汽車車身的外觀幾何形態(tài)。其二，經(jīng)過(guò)相關(guān)設(shè)計(jì)人員正式確定工件在車身結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)尺寸確定之后再經(jīng)客戶做出具體的判定，另外也可以由客戶親自來(lái)確定其定位尺寸。

3、汽車車身焊接后質(zhì)量檢驗(yàn)措施

焊后的檢驗(yàn)主要分為破壞性檢驗(yàn)和非破壞性檢驗(yàn)，破壞性的檢驗(yàn)對(duì)車身的影響較大，對(duì)焊點(diǎn)的要求較高，需要對(duì)檢測(cè)的焊點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)密的偵察，需要檢測(cè)焊點(diǎn)狀況，并對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行破壞檢測(cè)的方式的積極探索，選取適合的檢測(cè)方法，才能減少對(duì)焊點(diǎn)的影響。非破壞性檢測(cè)能夠發(fā)現(xiàn)焊接的缺陷，如如虛焊、弱焊等，該種模式的檢測(cè)需要在生產(chǎn)的過(guò)程中每間隔一定時(shí)間，再安排余下的檢測(cè)試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量的不合格，并采取控制措施，也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)前序產(chǎn)品進(jìn)行問(wèn)題追溯。因此使得焊接技術(shù)達(dá)到一定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)汽車車身焊接工藝技術(shù)已經(jīng)是當(dāng)下汽車行業(yè)必備的技術(shù)，對(duì)于汽車行業(yè)及國(guó)家來(lái)講都有著一定的深刻意義。汽車行業(yè)還需要不斷地加大研發(fā)的力度，加強(qiáng)對(duì)焊接技術(shù)的研究與應(yīng)用，對(duì)焊接技術(shù)進(jìn)行全面的創(chuàng)新，才能使得汽車制造行業(yè)得到迅速發(fā)展。

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（作者單位：1長(zhǎng)城汽車股份有限公司；

2長(zhǎng)城汽車股份有限公司底盤研究院）