浅谈汽车白车身焊接变形偏差控制

庞禄

【摘要】汽车白车身是整车零部件的载体，是实现整车功能，体现整车外观形象的车体机构。一般来说，汽车白车身（Body-in-White BIW）通常是指已经完成所有焊接装配，还没有进行涂装电泳、喷漆和总装零部件装配阶段之前的车身。本文从白车身焊接过程入手，通过现场工艺和质量数据分析，制定焊接过程变形的控制方法，以达到有效控制白车身尺寸偏差的目的。

【关键词】白车身；焊接变形；偏差控制

1、绪论

汽车制造工艺是一个系统复杂的过程，包含钣金件的铸造、锻造、冲压、焊接，面漆喷涂、零件加工和热处理、部件装配和整车装配等。而汽车白车身是整车的重要组成部分，以“钢结构”为主的支撑部件，车身重量和制造成本约占整车的40%-60%，白车身焊接结构复杂，装配环节众多，层级结构复杂，易累积焊接尺寸偏差。

白车身制造尺寸精度直接决定后工序制造质量，目前在整车制造企业中，普遍存在因白车身尺寸偏差问题导致零部件装配困难或装配符合性差，导致整车外观质量差，生产一致性低，从而影响客户满意度，导致品牌口碑差。整车制造企业应本着“视下一工序为客户”的理念，加强源流控制，强化白车身制造质量控制意识，降低车身制造尺寸偏差，提高车身尺寸精度。本文主要论述了白车身焊接过程变形的偏差控制。

2、白车身焊装变形的偏差控制

在车身焊接过程中，会因为工装夹具、焊接方法、参数选择不当，装焊顺序、焊缝结构形状等因素产生焊接变形，焊接变形会影响车身尺寸精度，降低零部件装配精度，较大的焊接变形还会降低车身结构的承载能力。因此需要选择合理的焊接方法、焊接工藝、焊接规范来控制焊接变形。

2.1 “过定位”设计

白车身焊接结构复杂，是由几百个具有复杂型面的薄板冲压件，经过多工位焊接而成的车身总成，装配环节众多，层级结构复杂。在焊接生产线上，为了减小焊接变形，利用工装夹具将两个或多个冲压零部件进行定位，保证各焊装零部件之间的相对位置，从而减少在焊接过程中分总成的尺寸偏差，提高车身焊接的尺寸精度。

焊接夹具设计的定位原理应遵循“六点定位法则”，即用6个夹具支持点限制零部件6个自由度，使零部件在空间的位置能够完全确定下来的方法。但车身零部件大多是薄板冲压件，刚性小，易变形，而一些车身外覆盖件，通常尺寸较大且形面复杂，这些外覆盖件在自身重力作用下就更容易产生形变，此时仅靠“六点定位法则”定位，根本无法保证零部件的位置精度和形状，所以，必须通过增加工件形面定位解决变形问题，因为增加了定位点数量，所以这种定位方式称为“过定位”方式。

2.2反变形

通过总结分析焊接工件数据变形量，为了抵消焊接变形，提前将焊接工件向焊接变形的反方向进行预变形，以种方法称为反变形法。如图2-2所示冲压件A与B使用定位块1和2对其位置定位，冲压件B 向图示箭头方向发生翘曲，冲压件B凸焊螺母孔向-Y偏2mm，与冲压件A 上凸焊螺母孔不重合。因此，在冲压件B回弹位置增加定位块3且增加夹紧块后，以调节焊接变形和焊后收缩量的变化，消除了偏差。此类方法可应用于底架横梁总成的翘曲变形。

2.3刚性固定法

在工件焊接前，对其施加外力进行刚性约束，防止工件在焊接过程中产生自由变形，例如在前轮毂翻边因冲压件回弹因素，会产生焊接变形，在此处增加限位工装，固定前轮毂翻边位置，可有效防止产生残余变形。

2.4同步焊接法

汽车车身常用的两种焊接方法电阻点焊和CO2保护焊。CO2保护焊是从焊接电源装置经由触头在与焊丝之间产生电弧，通过以这种电弧热熔化钢板和焊丝的焊接方法。CO2保护焊主要用于车架纵梁焊接，有效保证焊接强度。但CO2焊由于产生热量较大，对薄板件造成的变形是比较严重的，为了有效避免焊接变形，可采用同步焊接方法。

当零部件焊缝对称时，可通过同步焊接减少焊接变形，如图2-3车架发动机横梁CO2焊缝焊接，当采用通常方法焊接时，横梁发生翘曲变形，从三坐标数据中可看出发动机后安装支架孔、燃油箱孔均偏差2-3mm。当采取A、D和B、C两处同步焊接，因产生热变形互相抵消，可有效控制焊接变形。

图2-3 同步焊接法

2.5焊接规范

焊接规范包括焊接电流、电极压强、焊接时间等，对不同的冲压件材料、厚度、层数应选择相应的焊接规范。焊接规范分为强规范和弱规范，焊接强规范是焊接电流大，焊接时间短；焊接弱规范是焊接电流小、焊接时间长。车身覆盖件多为薄板冲压件，汽车点焊采用强规范，即用大电流和短时间焊接，合理设置焊接参数，调试焊接压紧力，减少焊接变形，而且提高劳动生产率且能节约电能。C公司在车型开发设计过程中，通过大量的试片实验和车身实物焊接，总结点焊焊接参数，总结了如表2-1中点焊焊接参数。

2）生产现场可根据实际情况，对焊接规范进行调整，调整量为±10%

3. 结语

本章依据白车身制造工艺流程，通过现场工作经验、整理、分析现场质量数据，研究分析了白车身焊接过程中尺寸偏差控制，找出相应的定性与定量质量控制措施，以达到有效控制白车身尺寸偏差的目的，提升车身制造尺寸精度。

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