汽车车身的焊接工艺设计

刘春光

摘 要：焊接是汽车车身制造四大工艺之一，焊接白车身的质量在很大程度上决定着整车质量。因此，在我国汽车行业不断发展的过程中，要想提升汽车车身的整体质量和使用性能，应当对汽车车身的焊接工艺进行全面的了解和掌握，也只有这样才能在最大程度上提升汽车车身焊接质量，提升汽车的整体性能。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。文章主要是对汽车车身的焊接工艺设计开发为主，对其相关的工艺设计要点进行了简要的分析和阐述，希望对我国汽车行业的发展，给予一定程度上的指导。

关键词：汽车车身；焊接工艺；设计形式

1 汽车车身的焊接工艺的设计要素

（1）汽车模型设计。一般情况下，汽车制造行业在汽车模型构建的过程中，经常采用UG、CATIA、Pro-E等三维软件进行构建，从而获得相关的数据。在汽车车身的焊接过程中，整车模型主要是利用数模装配组成的，在软件中可以获得汽车车身结构的大小，以及各个零件之间的相关参数。（2）样件、样车。在汽车车身的焊接过程中，试制人员应当对汽车车身的生产工艺进行全面的了解，其中包括了汽车车身分总成、冲压件等各个方面的内容。（3）设计图纸。开发人员应当编制完善的焊接工艺方案，这样可以为汽车车身的焊接工艺的实现提供了重要的技术支持。（4）零件明细。在汽车车身的焊接过程中，工作人员应当对各个部分的零部件，进行全面的记录，其中包括有：汽车车身各个部件的编号、名称、标准件的数量、规格等个方面，这样在零件查找和制造过程中，可以提供了重要的参考依据。

2 汽车车身的焊接工艺设计分析

2.1 车身部件的拆解

汽车车身部件的拆解是汽车车身的焊接工艺设计中非常重要的组成部分，主要是对侧围、后围、顶盖等各个总成零件，进行合理的工艺划分。但是，在划分的过程中，由于形状和大小的不一致，所以在连接工艺实现的过程中，也会存在着一定程度上的差异性。因此，在汽车车身划分的过程中，就是要针对其差异性，制定合理的连接形式，这样才能在最大程度上保证了汽车车身的焊接质量、尺寸精度及生产节拍。例如：在汽车车身焊接的过程中，应当按照其顺序、大小、形状等的差异性，进行全面的划分：由纵梁、地板组成下车身；由轮罩、侧围内板骨架组成主车身；由A柱、B柱、C柱、门槛及侧围外板组成左右侧围；然后进行整车合车，最后安装四门两盖。之后，再根据生产节拍要求和尺寸控制有利原则将各部分总成进行进一步的拆解。

2.2 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，板材越厚，需要的焊接参数越大。薄板材配大螺母，厚板材配小螺母，这两种情况都是不合适的。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。厚板材配小螺母，如果要焊透厚板材，需要比较大的参数，往往会造成螺母过烧，螺母变形，螺纹损坏，那么怎么选择比较合理呢？经过多年研究总结如表1：

（2）避免多层连接。尽量避免螺栓或螺母先与垫圈连接，垫圈再与冲压件连接，这种多层连接工艺上较难实现，易出现焊不透的情况，造成连接失效。

（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。

2.3 点焊工艺

（1）零件板厚的控制。点焊工艺首先是要保证焊点强度，板材过厚或搭接层数过多，点焊很难焊透，板材过薄，则焊点容易烧穿，这都会影响到焊接强度，进而影响整车的刚度。因此，在点焊工艺设计过程中，必须对其零件的厚度，进行有效的控制，使工艺得以实现，一般情況零件单层板厚在0.7～3.2mm，其焊板层数应当小于4层，就是避免4层板焊接，减少3层板焊接。还要注意搭接板材厚度比不要超过1：3，否则会出现熔核严重偏移，对焊接强度极其不利。

（2）控制搭边宽度和焊点间距。搭边尺寸太大，造成材料浪费，车身增重；搭边太小，热影响区到板材边缘，板材金属脆化，同时也不利于焊接操作，易出现边缘焊，会影响到车身强度。焊点间距太大，造成连接强度不足；焊点间距太小，既造成资源浪费，还可因分流而造成强度减小。冲压件匹配时的搭边尺寸和焊点间距控制是保证汽车车身点焊工艺质量的重要因素。从笔者多年经验，以表2控制较为合适：

（3）焊点可达性。再好的设计工艺实现不了也是枉然，焊点可达性是在做点焊开发设计时需要考虑的重要因素。零件的焊点位置是否焊枪可达到，结构是否是开敞的，与周边零件的型面或翻边距离是否过近，尤其一些有外观要求的表面，建议手工焊留50mm以上间隙，机器人焊接留30mm以上间隙即可。

（4）焊接面角度。焊接面的角度设计也是一个必须考虑到的因素，尤其是采取手工焊接，有些角度根本无法操作，最好是能设计在X/Y/Z平行平面上，如果实在不可避免，在同一个零件搭接焊点尽可能选在相近的角度。

2.4 保护焊工艺

保护焊是汽车车身的焊接工艺设计中非常重要的组成部分，主要应用在下车身和底盘零件，是车身强度的重要保证。气保焊工艺是利用CO2作为保护气体的气体保护电弧焊。气保焊质量受人为因素影响较多，再加上焊接角度不好操作，一般用于汽车气保焊是采用机器人焊接。只要工艺参数设置合理，工装夹具稳定，机器人气保焊很容易收到良好效果。

3 结束语

综上所述，本文对汽车车身焊接工艺的一些要点和设计形式，进行了简要的分析和阐述，只有对汽车车身的焊接工艺形式进行深入的了解，在工艺设计开发过程进行全面的考虑，才能保证汽车车身的焊接质量能够达到理想效果。

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