某車型下車體后縱梁總成焊裝尺寸的應用研究

梅敏， 龍曲波， 楊宇

(東風(武漢)實業有限公司，湖北武漢 430000)

0 引言

近年來，國內車市非常火熱，汽車整車廠之間的競爭趨于白熱化，伴隨價格的下沉，越來越多的消費者具備了汽車的購買能力，因此伴隨著這一需求的增大，人們開始對汽車從量變需求轉變成了質變的需求。而各大主機廠為了在競爭激烈的市場中保持自己的市場份額，必須實現產能最大化、性價比最優化，這就對產品結構的合理性提出了更高要求，汽車質量更加可靠且舒適耐用，方能確保產品的競爭力，因此對產品的尺寸就必須高要求。下車體后縱梁總成作為后車體的主要強度載體之一，其結構和尺寸精度對左右側位總成的尺寸匹配、頂蓋的焊接、底盤件的安裝尺寸、后防撞梁的安裝尺寸及后臉間隙面差其他內外飾件的安裝有著非常直接的影響，因此對后縱梁總成尺寸控制的研究，可以對現實生產過程起指導作用。本文作者從某車型下車體后縱梁總成的結構、焊接工裝、焊接過程、沖壓件以及工業化階段的尺寸調試出發，探討尺寸的控制方法。

1 后縱梁總成結構介紹

某車型的下車體后縱梁總成結構，如圖1所示。其中對總成尺寸有主要影響的零件為左/右后縱梁、左/右后前縱梁、左/右后縱梁封板、左/右縱梁連接板、后橋橫梁左/右端板、左/右后輪罩地板連接板。

圖1 下車體后縱梁總成結構

2 焊接工裝及焊接過程

單側后縱梁采取3個成型焊工裝及一套總成抓手，工序劃分為OP10、OP20、OP30及Gripper，整個總成結構的焊接順序如下：先由后前縱梁、后縱梁、后橋固定加強板、后前縱梁隔板以及后減震器彈簧支架在OP10序焊成分總成，再將分總成投放到OP20序主工位，同時縱梁連接板和燃油箱支架在OP20序的SUB工位焊成小分總成后投放到OP20序主工位，另外將后橋橫梁端板投放到OP20序主工位，結合這3種零件進一步焊成OP20序的分總成零件，最后在OP30序設置了SUB工位用于焊接后縱梁封板和輪罩地板連接板形成封板分總成，再將封板分總成和OP20序的分總成同步投放到OP30序的主工位夾具上焊成后縱梁總成，焊完后總成抓手抓取進行空中補焊，從而完成后縱梁總成的最終焊接。圖2為焊接流程LAYOUT圖。

后縱梁總成直接承載著后懸掛、后輪胎等底盤配件，同時也直接影響著后側圍左右車身寬度，間接帶來的影響是頂蓋激光焊的可行性。其尺寸狀態的好壞既能影響到后懸掛的裝配、車輛行駛過程中的輪胎偏擺性以及頂蓋激光焊的效果，因此縱梁尺寸狀態的控制有著顯著的重要性。

3 總成尺寸狀態

3.1 總成尺寸狀態

(1)總成上后輪罩地板連接板上兩端Y向面間偏小，當焊接車身總成時，會導致后輪罩的一圈Y向貼合面往外張，進一步影響側圍總成合拼后的車身寬度尺寸。

(2)后縱梁上的Y向貼合面往車身外側超差，當焊接車身總成時，會通過輪罩將側圍總成往車身外側擠壓，影響車身寬度，如圖3所示。

圖3 后縱梁局部測點分布及報告

(3)后縱梁端板上的螺母孔Y、Z向尺寸容易超差，導致總成檢具上檢測銷無法通過。且通過調整夾具滿足了螺母孔的通過性后，當焊接車身總成時依然會出現后圍板上的過孔與后縱梁端板上的螺母孔遮孔缺陷。

3.2 原因分析

(1)從縱梁總成的結構上判斷，輪罩連接板下部的縱梁封板(零件3)靠近Y向翻邊面這一側在Z向僅有一個縱梁隔板(零件9)拖住，結構上容易封板靠翻邊這一側往下踏，間接導致上部輪罩連接板往車身Y側傾斜，從而導致Y向間隙偏小，如圖4所示。

圖4 后縱梁前端結構

(2)左右后前縱梁與縱梁封板Y向型面均為圓弧型角，且數模狀態要求兩個圓弧型面完全貼合，且工藝規劃圓弧型面靠近前部只有一個焊點，此種結構導致圓弧型面無法完全貼合，且只有一個焊點，導致前部焊合之后，尾部炸開，為了消除炸開缺陷，將封板往貼合方向調整，導致另一側面間隙變大，如圖5所示。

圖5 后縱梁總成局部尺寸狀態

(3)縱梁總成上后部僅后縱梁(零件1)伸出，在后縱梁尾端焊上后縱梁端板及端板加強板，但后縱梁為U型輥壓件，高強度、難成形、回彈大，沖壓易造成側面扭曲、基準離空，如圖6所示，焊完總成后縱梁后部扭曲，導致后縱梁端板上的螺母孔尺寸不符，進而導致后圍板上過孔與螺母孔遮孔，影響后防撞梁的安裝。

圖6 后縱梁回彈示意

4 控制方案

4.1 焊接工裝控制及焊點調整

工裝夾具是車身各零件定位和裝配的載體。夾具的主要作用是將焊件準確定位和可靠夾緊，確保焊接件之間的相對位置及尺寸精度，從而確保焊接質量，降低生產成本，進而有效控制總成件的尺寸穩定性[1-2]，方法如下：

(1)在封板分總成上前后各加一處Z向面的支撐壓緊，確保封板分總成靠圓弧側型面不會下塌，如圖7所示。

圖7 后縱梁封板夾具定位圖

(2)縱梁封板與后前縱梁Y向圓弧貼合面上再增加一處焊點，消除貼合面炸開缺陷[5]，如圖8所示。

圖8 后縱梁圓弧新增焊點

4.2 沖壓件控制

零件尺寸對車身尺寸有著重要的影響，因為零件尺寸偏差時導致在總成時，在不壓緊的情況下造成零件之間的貼合間隙，雖然最終能在夾具的壓緊力作用下強行貼合焊接，但是會產生應力，從而造成變形，最終影響總成件尺寸的穩定性。而零件的偏差主要出現在沖壓階段，因此就需要對沖壓件的成型過程進行有效的監控。

后縱梁總成上的沖壓件，除后縱梁外的其他零件成型效果相對較好，因此后縱梁可以根據檢具上的實測尺寸狀態來判斷整改方案，以下主要介紹后縱梁輥壓件的整改。

整改方案為：增加一序側面整形模，對輥壓件側面進行整形，減少后縱梁的回彈和扭曲。同時通過修改后縱梁底部的模具R角的大小來控制零件側面的內收或者外放，R角越小，后縱梁側面越往內收，反之R角越大，后縱梁側面越外放。完整整改后，將整改后的零件上檢具來測量整改效果，通過檢具的測量值來決定下一輪的整改量。

4.3 工業化階段尺寸調試控制(反變形法)

后縱梁總成在后部輥壓件處的結構特點，決定了焊接總成會有扭曲變形，同時由于輥壓件單件變形如圖6所示，往車內側傾斜，因此需要在成型焊夾具工位進行反向矯形即反變形法，反變形法是尺寸調試控制的一種常用方法，通常適用于控制“U”型件焊接扭曲變形[3-4]。后縱梁反變形法如圖9所示。

圖9 后縱梁反變形法

輥壓件的反變形調整類似于如圖9所示的方案，將輥壓件靠車身內側的支撐塊增加墊片，同時靠車身外側的Y向支撐減少墊片，從而確保后縱梁輥壓件焊接之前在夾具上承往車身外側傾斜狀態，當焊接完總成后抵消掉原有往內側傾斜量，以此控制后縱梁總成后部往車身內側傾斜的缺陷。

5 結論

文中通過“人、機、料、法、環”等環節，介紹了某車型后部下車體后縱梁總成的尺寸控制過程和方法。零件的回彈、焊接變形不可避免，需要上游的設計部門不斷從實際生產中總結經驗，通過設計合理的產品結構、工藝、工裝等技術手段，從產品開發設計直至生產出成品的一系列環節和過程，實現零件尺寸的控制，最終實現理想的制造質量和產品質量。

隨著國內汽車市場競爭加劇，而在市場中突出汽車的競爭力是其產品品質，而要想擁有良好的產品品質，就必須要控制好產品的尺寸。文中介紹的某車型后縱梁總成的尺寸控制過程，可以拓展到其他車型，指導類似結構件的尺寸開發。