浅析汽车车身的焊接工艺设计

赵金山

摘要：焊接是汽车车身制造的四大工艺之一。焊接白车身的质量在很大程度上决定了整车的质量.因此，在我国汽车工业不断发展的过程中，要提高车身的整体质量和性能，就必须充分认识和掌握车身的焊接工艺，也只有这样才能在最大程度上提升汽车车身焊接质量，提高汽车整体性能的质量。焊接质量既与前期工艺设计开发过程相关，也跟量产后的质量控制密不可分。设计开发的好的焊接工艺性是焊接质量保证的前提。本文主要介绍了汽车车身焊接工艺的设计与发展，并对相关工艺设计要点进行了简要的分析和阐述。希望能对我国汽车工业的发展起到一定的指导作用。

关键词：汽车车身；焊接工艺；设计

1 汽车车身焊接工艺的设计要素

为了确保汽车焊接工作的顺利开展，在进行焊接工艺设计时需具备如下要素：①汽车车身数学模型。通常情况下，在汽车制造业中打开数模通常是采用UG、Catia、ProE 等三维软件来进行，由此获取相关数据。在汽车车身焊接工艺设计过程中，利用各数字化模块对整车进行数字化建模，得到车身结构尺寸和各部件之间的位置关系等参数。此外，车体数字化模型还可以生成各种轴向图和剖面图。②样件、样车。包括了汽车车身分总成、各大总成、总成以及冲压件等内容。③整套产品图纸。④车身零部件明细表。包括了车身各部件的编号、名称，标准件的数量、规格以及冲压件的数量、编号以及名称等内容。

2 汽车车身焊接工艺设计分析

2.1 确定基准

由于整体车身设计、制造以及检验都是建立在一个坐标系上，因此，在设计车身时往往都将焊接、装配、搬运以及总装配等所需的基准考虑在内。只有确保它们都是建立在一个特定的基础上，整个车辆的大小和几何是保证正确的焊接时的主体。同时，这些基准同样适用于夹具设计、制造、调整、检验和修理。因此，明确基准时应当重视如下几点内容：①基准的统一。②基准需能保证零件的准确定位。③基准需能够方便测量。④基准应当保持焊接操作的便捷。

2.2 平面布置

调整线：靠近油漆车间入口侧布置，预留扩能面积，两种不同系列车型尽量分为两条线布置，公用一个进入油漆车间的通道。

车身线：靠近调整线布置，车身线与调整线之间以存放约20台的车身总成为宜，侧围线分左右布置在车身线的侧围上件工位两侧，采用斜坡积放存储输送机存放侧围总成，并将侧围总成从地面送到车身线装配平台进行侧围与底盘的预装。

为降低投资风险，新车型投放宜采用滚动发展模式，一款车型获得市场认可需要扩大产能时再有计划地在预留面积上实施二期、三期工程，这样可以避免高投入低产出带来的投资效益低下的风险。

2.3 确定车身装配几何基准

几何基准是指部件或零件某一显眼位置，以此来明确这一零部件在X、Y、Z坐标系统内的理论位置。零件几何参考位置的精度在很大程度上決定了车身装配几何的精度，因此，确定其位置非常重要。首先，应在正式焊接前，详细研究部件基准，并同用户一同分析几何形状。其次，经设计人员明确基准部位后再经由用户同意或是用户直接明确基准部位。

2.4凸焊工艺

（1）注意螺母规格与板材厚度的匹配。螺母规格越大，板越厚，所需的焊接参数越大。 薄板用大螺母，厚板用小螺母，这两种情况都不合适。薄板材配大螺母，会造成板材过烧，而且大规格螺母需要承受较大的载荷，板材过薄，无法承受大载荷而造成失效。厚板用小螺母，如果要焊接厚板，需要过大参数，往往会造成螺母过烧，螺母变形，螺纹损坏。

（2）避免多层连接。尽量避免螺栓或螺母先与垫圈连接，然后再将垫圈连接到冲压件上，这种多层连接技术很难实现，容易出现焊接失败的情况，导致连接失效。

（3）焊接工艺的分解。在做工艺分解时，需要考虑螺母所在位置，合理安排工艺顺序。在后面的生产工序，对之前工序凸焊的螺母或螺栓，进行全面的防错检查，避免缺失造成整车功能性的缺陷。

（4）焊接设备的选择。对有镀层的标准件或板材的凸焊工艺，尽可能选择中频凸焊机，减少电网波动带来的影响。另外，在每一个分气管附近增加储气罐，也有利于保持气压的稳定性，从而更好的保证凸焊质量。

（5）焊接参数的调节。凸焊参数在参考经验数据时，应注意尽可能采用硬规范，即大电流、短时间。在调节参数时，气压尽可能小，在0.1～0.4Mpa之间调节可以收到良好的效果。

2.5点焊

为了控制点焊的质量，在利用点焊焊接工艺施工时要注意一些问题：首先，要严格控制零件料厚比。因为加热板件过程中，板件极易受焊接电流与时间的影响，因此，要防止不同零件料的厚比差较大问题，防止焊接质量受到影响。例如：出现焊穿薄板，但厚板依然没有焊透情况。如果遇到由于焊接工艺需要一定要一起焊接4层板时，可运用开焊接工艺缺口法进行解决；其次，有效控白车身边缘和焊点间距离。一般情况下，汽车白车身边缘和焊点间距离要等于0.8倍薄板厚度和0.2倍厚板厚度，大量的实践充分证明，进行点焊时如果薄板厚度太大，车身零件就会有起翘问题出现。控制焊点间距过程中要充分结合车身的刚度要求，防止刚度分流现象出现；最后，要有效控制焊接空间和焊接面。为防止焊接白车身过程中存有虚焊问题，要确保不同薄板间焊接面都贴合，合理布置点焊缝位置。焊接空间方面，应该尽可能的让X型焊枪和C型焊枪和焊接头接近。

2.6 工艺路线

为提高单位面积生产效率和人均生产率，应减少零件自制率，尽量外委需要专业化生产的、宜于运输的零合件。如：轴类零件、滚压型腔类零件。零合件大量外委生产的优点：由于零部件企业可以从整车企业得到稳定的订货，可以事先了解整车企业开发新产品的计划，从而进行技术改造和设备更新，形成大批量的专业化生产，避免在激烈的竞争中被淘汰；对整车企业来说，通过与零部件企业的专业化分工，节约了投资，缩短了产品开发周期，分散了风险，降低了成本，提高了劳动生产率。

3 结束语

汽车车身的焊接过程对整车的制造质量有很大的影响。因此，在汽车制造过程中，我们应该高度重视汽车白车身焊接工艺的选择，因为焊接工艺受用户未定义的一个项目和技术水平的影响。产品系列等因素，设计过程中必须考虑到每个工艺的优缺点和影响因素，结合厂家的要求，不断完善焊接工艺设计，优化焊接方法，综合考虑各种因素，确保车身焊接质量符合要求。

参考文献：

[1]刘奇先.汽车变速箱齿轮CO2激光焊接热过程的有限元分析及试验验证[J].热加工工艺，2012，41（15）.

[2]许瑞麟，朱品朝，于成哉等.汽车车身焊接技术现状及发展趋势[J].电焊机，2010，40（05）.

（作者单位：浙江吉利新能源商用车有限公司商用车研究院试制部）