浅析白车身点焊工艺及质量控制方法

蒋志钢

摘 要：当前汽车工业及其制造技术已随全球科技进步率先进入工业4.0时代，全球汽车制造水平高速发展，汽车生产效率大幅提升，据统计主流的汽车厂商其生产节拍已经达到每隔两分钟左右即可完成一台整车下线，生产节拍之快令人叹服，当然归根到底这一切都离不开汽车制造中最基础的冲压、焊接、涂装、装配四大生产工艺。本文着重从汽车制造四大生产工艺之一的焊接方面，来探讨汽车白车身相关的点焊工艺及其质量控制方法。

关键词：汽车 白车身 焊接 质量 工艺 控制 解决

Analysis on the Spot Welding Process and Quality Control Methods of Body-in-White

Jiang Zhigang

Abstract：The current automotive industry and its manufacturing technology have been entered the Industry 4.0 era with global technological progress. The global automotive manufacturing level is developing rapidly， and automotive production efficiency has been greatly improved. According to statistics， mainstream automotive manufacturers have reached their production cycle every two minutes or so. A complete vehicle can be rolled off the assembly line， and the production cycle is impressive. Of course， in the final analysis， all of this is inseparable from the four most basic production processes of stamping， welding， painting and assembly in automobile manufacturing. This article focuses on the welding aspect of one of the four major production processes of automobile manufacturing， and discusses the spot welding process and its quality control methods related to the automobile body in white.

Key words：automobile， body-in-white， welding， quality， process， control， solution

1 引言

我們知道汽车的制造生产工艺不但复杂繁琐而且精度质量也要求极高，这些都关系到汽车的可靠性和安全性，因此从最基础的生产工艺上做好汽车整车产品设计和质量控制，这样才能生产出用户满意并认可的汽车产品。当前绝大多数品牌的白车身结构是以钢板型材冲压件为基础，然后通过各种焊接手段把各个冲压件一一组合拼接起来而来。一个白车身一般由几十数百个厚度不同的冲压件经过激光焊、点焊、钎焊、螺柱焊、电弧焊、铆钉连接、螺栓连接及各种涂胶粘接等方式最后组成一个完整的白车身。其中焊接工艺在汽车传统生产工艺中，不但有很大占比而且至关重要，而点焊在汽车白车身焊接工艺中属于应用最广泛的一种焊接工艺，一个完整的白车身一般需要布置设计4000-5000个焊点，这些数量繁多的焊点一般均都需要采用电阻点焊工艺来实现。

2 白车身点焊工艺

2.1 点焊工艺的定义

电阻点焊工艺：是将两层或两层以上（一般不超过三层）被焊的冲压件交叠并压紧于两个电极之间，然后接通电流，当电流流过金属零件的接触表面及接触面附近区域时，金属表面及其附近区域产生电阻热，通过电阻热将被焊零件加热到熔化或塑性状态，而后使之形成金属零件间相结合的一种工艺，常用的点焊及原理简图如下图1所示。

2.2 点焊工艺要点及要求

（1）点焊工艺一般较多应用在两层冲压薄板零件之间的搭接边焊接，少量应用三层冲压薄板零件之间的搭接边焊接，极少应用在四层冲压薄板零件之间的交叠搭接焊接，点焊不但对冲压薄板的交叠层数有要求，而且对各冲压薄板的零件的料厚也有要求，不同材质的冲压薄板件搭接焊接其交叠层数、板材料厚的对应关系如下表1所示。

（2）点焊焊接工艺中搭接边宽度的定义原则为：两层薄板点焊搭接边最小宽度为b=4δ+8（当δ1<δ2时，δ按δ2计算），所以从车身点焊工艺来看（车身冲压板材最小料厚一般为0.5mm），因此通常白车身最小允许搭接边宽度为10mm;车身地板纵梁一般采用1.5mm-2.0mm的薄板材料，因此地板纵梁的点焊的最小搭接边宽度一般为14-16mm。当然当白车身某个位置对点焊后的强度要求不是很高时，也就可以适当减小搭接边宽度，同时缩小焊核直径，以便在满足点焊工艺需求的避免强度富余，同时减少耗材降低白车身重量。

（3）点焊焊点布置也要符合点焊工艺要求，长度较长轨迹较直的焊缝点焊焊点间距一般控制在50mm-80mm范围之内，而部分强度要求相对不高的区域，如车门内板加强版与车门内板之间的点焊，其焊点间距可适当增加至100mm;而白车身上部分需要增加螺母板或者冲压小支架的位置，螺母板或冲压小支架与车身本体之间的搭接面较小、较平，但焊接强度要求相对较高，此种情况下可根据实际需求适当增加焊点同时减小焊点间距，以便提升点焊强度（如表2为点焊焊头的最小搭接边宽度和焊点的最小间距位置关系）。

2.3 点焊在白车身焊接上的优势

汽车白车身的焊接包括车身地板、顶盖、侧围、后围、前围及车门总成之间的焊接，它们在相互搭接焊接过程中大量地采用零点焊工艺，因为点焊工艺存在以下诸多优势：

（1）焊接热量局部集中，焊接时间短，焊接变形量及误差较小，板材之间的结合过程简单。

（2）点焊工艺能同时适应不同种类及特殊种类金属薄板之间的焊接。

（3）点焊工艺过程控制简单，目前已基本实现全自动化。

（4）点焊工艺焊接效率极高，耗能低，成本低。

3 白车身点焊质量控制

3.1 白车身点焊质量影响因素

汽车白车身焊接过程中，由于多重因素的共同影响，通常会造成焊接件的外观感官质量较差、焊接精度超差、焊接强度偏弱，或出现一系列的焊接缺陷。因此为了保证白车身制造的高品质、高效率和低成本，完全有必要对影响车身焊接精度、焊接质量的各种因素进行分析。一般影响白车身点焊焊接质量的因素主要有以下几点：

（1）点焊工艺参数对白车身焊接品质的影响，主要影响见表3所示：

（2）白车身的设计对车身点焊质量的影响：设计时要考虑点焊方法的適用性，在满足零件或总成强度和刚度性能的前提条件下，应避免采用厚板材，焊接搭接边的设计尽量满足点焊工艺需求，以便减小焊接变形，同时各搭接边的规划要符合点焊的自动化操作规律。

（3）影响车身焊接精度和点焊质量的另一最重要的因素是焊接夹具。焊接夹具的作用是保证焊接零件之间的相对位置和焊接件的尺寸精度，减少焊接过程中焊接件的变形，提高焊接生产率和焊接质量。

3.2 白车身焊点焊接质量控制方法

白车身焊接质量的好坏关系到车身本身的强度及整车安全性能，因此如何控制点焊焊接质量显得至关重要，一般白车身点焊焊接质量控制手段主要有以下几方面：

（1）从点焊工艺方面考虑，尽量采用两层或三层薄板搭接焊接，搭接边宽度的设定和点焊焊点的布局要符合点焊工艺需求。

（2）从焊点布置位置方面考虑：点焊焊点尽可能布置在大平面的搭接位置区域，尽量避免布置在过渡剧烈的曲面或弧面区域，以免加剧焊接变形风险，同时应避免出现焊点重叠，更不能把焊点布置在装配面、密封面的位置处。

（3）从焊点布置数量方面考虑：白车身焊点的数量应以满足连接强度要求为依据，过密的焊点除了增加焊接成本和焊接时间降低焊接效率外，反而会削弱结构件的强度。

（4）从焊接工装夹具方面考虑：焊接夹具要能满足零件焊接定位精度要求，焊接夹具的设计基准与汽车零件的设计基准或装配基准应保证一致。此外，焊接夹具应方便人工调整，结构应简单。其中定位、压紧系统的设计还要做到方便维修和保养，同时要有一定的调节余量，以便焊件焊接精度发生变化时焊接夹具的定位精度能够适应性调整。

4 结语

白车身点焊焊接及质量控制手段的研究是一项系统性工作，本文通过对点焊焊接工艺特点的探讨和分析，结合影响点焊焊接质量的因素，归纳总结了控制点焊焊接质量一般方法，旨在为白车身的点焊质量控制和缺陷避免方面提供建设性的解决方法。

参考文献：

[1]张西振.汽车车身焊接技术（第2版）.北京理工大学出版社，2005.

[2]李强.汽车车身制造工艺基础.机械工业出版社，2020.