焊接與汽車車身結(jié)構(gòu).doc

焊接與車身結(jié)構(gòu)作為汽車車身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與焊接之間是相輔相成的，好的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在滿足強(qiáng)度和功能的基礎(chǔ)上，焊接工藝相對簡單，實施較為容易，而車身結(jié)構(gòu)又與裝配關(guān)系息息相關(guān)，目前我們在前期同步工程中針對產(chǎn)品本身主要需處理的兩大類工作：一為車身裝配關(guān)系，二為車身焊接工藝性。車身裝配關(guān)系關(guān)系到生產(chǎn)線的長度、生產(chǎn)組織方式，物流儲運(yùn)等，以下重點就車身結(jié)構(gòu)與裝配關(guān)系作一描述。一 車身結(jié)構(gòu)從車身結(jié)構(gòu)上劃分，車身分承載式車身、半承載式車身、非承載式車身三類。第一類：非承載式車身卡車、大中型客車、越野車等車身通常采用非承載式車身，有獨立的車架，車架與車身之間通過裝配形式連接。車架部分采用鉚接、弧焊、電阻點焊方式連接的都有，弧焊方式居多，并且單獨進(jìn)行涂裝，而后在總裝與車身相互連接；而車身本體部分因車型相異而截然不同，客車多為骨架蒙皮式，由車身骨架加上外覆蓋件組成，因而采用電阻點焊鉚接方式的居多，卡車由駕駛艙和車廂組成，駕駛艙多采用電阻點焊方式，車廂采用電阻點焊弧焊的連接方式，越野車類似于轎車，車身本體由各塊裝焊，多采用電阻點焊，如現(xiàn)規(guī)劃中的P11車型，屬于越野車。第二類：承載式車身轎車（專指乘用車）車身通常為承載式車身，沒有獨立的車架，懸架裝置直接裝配于車身輪罩上，如現(xiàn)生產(chǎn)的A11、B11、規(guī)劃中的M11、B12等車型，車身在總拼時按照模塊化生產(chǎn)一般包括側(cè)圍、地板、頂蓋、后圍等，因車型的不同，在局部構(gòu)成上有較大區(qū)別，在焊接方式上大都采用電阻點焊，零星位置采用弧焊。第三類：半承載式車身半承載式車身介于承載與非承載之間，一般在車身后半部有單獨的車架構(gòu)成，但與承載式車身不同的是，此車架在焊裝即與車身焊接形成一個整體，隨著汽車設(shè)計的發(fā)展，有無單獨的車架概念已越來越模糊，但是否為半承載式的一個根本性的標(biāo)準(zhǔn)，是判斷后部懸架裝置是裝配在輪罩上還是車架上，小型客車、面包車、SUV、MPV通常為半承載式車身，如規(guī)劃中的A18、B13等車型，其模塊化組成與承載式轎車基本相同，焊接方式大都采用電阻點焊，零星位置采用弧焊連接。二 車身裝焊組成除卡車、大中型客車車身結(jié)構(gòu)組成迥然、其它類型車如面包車、小型客車、轎車、SUV、MPV、越野車等在車身本體（不包含車架）組成上大同小異，作為一些大的焊接總成組焊原則，如車身總成、地板總成因大都采用流水線生產(chǎn)輸送方式，為達(dá)到柔性好、共用性強(qiáng)、投資小的目的，要求在這些總成工位盡可能實現(xiàn)一次裝焊、分步焊接，零件上線工位盡可能少。以下主要就轎車車身裝焊各模塊組成做一介紹。1、 車身總成通常車身總成由側(cè)圍總成、地板總成、頂蓋總成、后圍總成、包裹架總成等共五塊構(gòu)成，再增焊部分小件（如前圍左右加強(qiáng)件），但因為各車型的設(shè)計不同而相異。A、包裹架總成（焊接件）越野車、兩廂車、艙背式三廂車、SUV、小型客車、面包車、MPV就沒有包裹架總成，只有傳統(tǒng)的三廂車有包裹架總成。B、后圍總成部分車型后圍總成與車身下部聯(lián)成一體。C、頂蓋總成頂蓋總成上線分兩種形式，一種為分步上線，即頂蓋前橫梁、后橫梁先與車身焊接，而后頂蓋與車身焊接，也有所有頂蓋橫梁先與車身焊接，再焊接頂蓋的形式；另一種為整體上線，頂蓋與橫梁形成一個整體，再與車身焊接，采用此方式通常側(cè)圍與頂蓋橫梁形成的空腔內(nèi)的焊點很難處理，因為頂蓋不能開焊接工藝孔，而橫梁開焊接工藝孔對強(qiáng)度影響較大，且焊接困難，部分車型采用CO2焊連接，也有采用螺栓連接的，但對此處強(qiáng)度都有損失，隨著國家法規(guī)的加強(qiáng)，越來越多的車型拋棄了頂蓋模塊化生產(chǎn)方式，而采用第一種焊接上線方式。D、空氣盒總成空氣盒總成在日系車中習(xí)慣于在車身總成位置焊接，有很多車型也把它放在發(fā)動機(jī)艙總成焊接，越來越多的事實表明，將空氣盒總成放在車身總成上焊接，空氣盒的高低、前后位置精度較差，隨之影響發(fā)動機(jī)蓋、前翼子板的裝配，對發(fā)動機(jī)蓋、前翼子板的面差影響突出，類似車型有B11、BLUEBIRD，后續(xù)調(diào)整工作量較大。E、側(cè)圍總成側(cè)圍總成大都采用整體上線，即側(cè)圍內(nèi)、外板合成一個整體，但也有部分車型側(cè)圍內(nèi)、外板在車身總成上分步上線，同時頂蓋橫梁配合與側(cè)圍內(nèi)板先共同焊接，這種上線方式單純的從焊接實現(xiàn)角度考慮，較容易實現(xiàn)，但需在車身總成部位設(shè)置兩套大型夾具，而且內(nèi)板的強(qiáng)度問題也值得商榷，在模塊化生產(chǎn)的道路上，只要不是強(qiáng)度及功能的必須要求，生產(chǎn)組織方式會變得越來越簡單，因此側(cè)圍分步上線方案被逐漸摒棄。圖1F、地板總成圖2地板總成是車身總成的一個基礎(chǔ)，承載式轎車地板多采用圖1結(jié)構(gòu)，半承載式轎車地板多采用圖2結(jié)構(gòu)，因此相對圖1車身底盤較低，圖2底牌較高，若按此兩種車型共線生產(chǎn)，共線生產(chǎn)困難較大，投資較大。為滿足節(jié)拍的要求，很多車型在車身組焊前都設(shè)置預(yù)裝工位，以減少夾具的投入，提高生產(chǎn)效率，因此在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計上，側(cè)圍與地板的搭接，前、后頂橫梁與側(cè)圍的搭接都要增加相應(yīng)的搭扣設(shè)計，當(dāng)然應(yīng)結(jié)構(gòu)需要，也可采用孔配合、銷連接的支撐連接設(shè)計。2、 側(cè)圍模塊A、側(cè)圍總成側(cè)圍總成由側(cè)圍內(nèi)板、側(cè)圍外板、后輪罩三大部分組成，在此模塊組成內(nèi)變化最大的是后輪罩，依車型不同，裝配順序也不同，主要有三種裝焊方式，其一是：后內(nèi)輪罩與地板焊接組成，后外輪罩與側(cè)圍合成側(cè)圍總成，再進(jìn)行組焊；其二是：后內(nèi)、外輪罩形成輪罩總成，與地板焊接形成總成，側(cè)圍部分沒有后輪罩；其三是：后內(nèi)外輪罩形成輪罩總成，與側(cè)圍連接，而地板總成上沒有后輪罩，在這三種方式中，半承載式車身（MPV、SUV、輕型客車等）采用方式一的居多，焊接實現(xiàn)難度低；承載式與非承載式車身采用第二、第三種方式的都有，采用方式二焊接實現(xiàn)相對容易，而采用方式三焊接實現(xiàn)難度較高，勞動強(qiáng)度大，通常采用機(jī)器人焊接，較方式二后懸位置精度相對要低，后風(fēng)窗框尺寸控制要好。B、側(cè)圍內(nèi)板總成側(cè)圍內(nèi)板總成的形成有兩種方案，一種為形成一個側(cè)圍內(nèi)板總成整體，另一種是側(cè)圍內(nèi)板分塊，形成后輪罩總成、前門框加強(qiáng)板（包括A柱、B柱鉸鏈加強(qiáng)板）、側(cè)圍內(nèi)蓋板（包括B柱內(nèi)板、前后門框上內(nèi)板）三塊，依節(jié)拍要求在側(cè)圍總成上分步上線，兩種方案相比較，前一種是以側(cè)圍內(nèi)板、側(cè)圍外板兩條線為核心集成模塊化生產(chǎn)，再進(jìn)行拼裝，后一種是以側(cè)圍外板一條線為核心集成模塊化生產(chǎn)，生產(chǎn)組織方式相對簡單，但覆蓋件工藝流程較方案一增長，為解決此矛盾，以及降低操作難度，前、后門框一圈的焊點在側(cè)圍總成上進(jìn)行點定，在車身合裝主線上補(bǔ)焊實現(xiàn)，減少外覆蓋件工藝流程，所以后一種方案已越來越多被汽車廠家所采用。3、 地板模塊地板總成由發(fā)動機(jī)艙總成、前地板總成、后地板總成三大塊組成，另增焊門檻等件，而半承載式車身與有、無承載式車身在裝焊組成上有明顯區(qū)別。非承載式車身地板相對承載式要簡單的多，但均可以按照三大塊組成來進(jìn)行組焊，在裝配搭接順序上，發(fā)動機(jī)艙總成、后地板總成先裝配，而后裝配前地板總成。A、發(fā)動機(jī)艙總成發(fā)動機(jī)艙總成由前縱梁前輪罩的合件、前擋板總成、散熱器支架總成、空氣盒總成四個部分組成，除空氣盒總成是在發(fā)動機(jī)艙工位還是在車身總成工位焊接，其余部分在各車型中基本上是完全一致的，關(guān)于空氣盒總成焊接工位變化的影響在車身總成分析中已說明，不再贅述。B、前地板總成前地板總成由中縱梁、中通道、前地板面板及座椅支架等組成。 C、后地板總成后地板總成由后縱梁、后地板面板總成，部分車型根據(jù)生產(chǎn)線需要增焊后輪罩、后圍板總成。但隨著汽車法規(guī)強(qiáng)度越來越嚴(yán)格的要求，在縱梁搭接位置增加了加強(qiáng)板設(shè)計，于是三大塊搭接縫焊接處理變得更加困難，在結(jié)構(gòu)分塊上中縱梁從前地板總成中分離出來，發(fā)動機(jī)艙總成、后地板總成、中縱梁及其加強(qiáng)板焊接形成車身下部骨架，再焊接前地板面板、門檻等零件。半承載式車身地板根據(jù)有無側(cè)滑門（或者說有無踏步板）而區(qū)分，是形成前、后地板總成還是前、后車架（包括后圍總成），從強(qiáng)度設(shè)計角度來說，踏步板位于前、后車架搭接縫中間，在地板面板之下，與車身骨架相連，因此有側(cè)滑門半承載式車身下部裝焊順序為，發(fā)動機(jī)艙總成與后車架、前車架拼合成車身下部骨架，再依次焊接踏步板總成，前、后地板面板、門檻總成和后內(nèi)輪罩，因此焊接工位數(shù)量相對要多，零件上線工位相對要多，車身下部焊接線相對要長。而無側(cè)滑門半承載式車身，車身裝焊順序可按有側(cè)滑門形式進(jìn)行，也可按非承載式車身進(jìn)行，要根據(jù)所在的生產(chǎn)線和車身地板結(jié)構(gòu)具體分析。4、 “四門兩蓋”根據(jù)車型的不同，外裝覆蓋件部分所含內(nèi)容也不同，包括發(fā)動機(jī)蓋、前翼子板、前門、后門、側(cè)滑門、尾門、尾箱等，采用的裝焊方式基本為：點焊包邊點焊（或弧焊）裝配，但為減少外板件的焊接、儲運(yùn)、裝配工程中的磕碰傷，應(yīng)盡可能減少外覆蓋件的工藝流程，外覆蓋件的最短工藝流程為包邊裝配，一般外板件的工藝流程不能超過四道工序（包括凸焊、夾具上點焊、弧焊、裝配），最好控制在三道或三道工序以內(nèi)，避免大型板件（極限尺寸超過1m）凸焊。三 車身焊接1、 車身焊接的難點位置A、前擋板與前地板搭接處由于沖壓不能實現(xiàn)搭接處前擋板結(jié)構(gòu)深度要求，且此處需要加強(qiáng)，因此導(dǎo)致了該位置人工點焊較為困難。B、后內(nèi)輪罩與后地板搭接處此處搭接縫隙大、零件材料厚，連接強(qiáng)度要求高，受空間限制，人工點焊實現(xiàn)困難。C、側(cè)滑門上滑軌上方頂蓋與側(cè)圍搭接處此處受上滑軌零件遮擋，焊接空間狹小，無論是人工焊接，還是機(jī)械焊接，難以實現(xiàn)。D、后頂橫梁與側(cè)圍搭接處由于搭接零件較多，焊接空間受限，點焊實現(xiàn)困難，經(jīng)常會出現(xiàn)三層以上板料搭接。A、B兩處可通過機(jī)器人焊接，降低焊接強(qiáng)度，需要考慮焊鉗進(jìn)出空間，還要避免與夾具干涉；C、D兩處必須在結(jié)構(gòu)上設(shè)計改善，實現(xiàn)點焊要求。2、 車身點焊的板厚、搭接要求A、板厚要求搭接形式材料單層料厚要求合計料厚要求兩層板搭接全為鍍鋅鋼板最薄板1.8mm以內(nèi)全為低碳鋼板最薄板2.0mm以內(nèi)三層板搭接全為鍍鋅鋼板3.6mm以內(nèi)全為低碳鋼板5.4mm以內(nèi)兩三層板搭接最厚板2.4mm以內(nèi)三層以上搭接不允許440MPa高強(qiáng)度鋼板以雙面鍍鋅鋼板計，超出以上范圍的鋼板搭接，要求采用固定點焊或弧焊連接實現(xiàn)。B、三層板搭接順序要求No.搭接狀態(tài)說明料厚要求1薄板在中間，厚板在兩側(cè)1、 最薄料厚：最厚料厚1：32、 側(cè)邊最薄料厚：其余兩料厚之和1：42厚板在中間，薄板在兩側(cè)3薄板、厚板按順序疊加考慮到三層板搭接點焊過程中焊核偏移對焊接質(zhì)量的影響，在設(shè)計過程中盡量采用搭接形式。3、 弧焊要求弧焊每段焊縫長度控制在20mm以內(nèi)，要求盡可能實現(xiàn)塞焊連接形式，在相應(yīng)零件上開圓孔或橢圓孔，不可采用長距離、不間斷弧焊連接，以防止焊接后翹曲、變形。為減少零件變形，車身外覆蓋件弧焊，車身A級、B級面弧焊均采用MIG氬弧銅焊形式。弧焊焊接位置不可設(shè)計在板厚小于0.8mm以下零件處，以防止焊接熔穿。4、 螺母凸焊板厚要求由于凸焊螺母為標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計，螺母凸臺大小固定，不能隨零件板厚而進(jìn)行選擇，為保證螺母凸焊質(zhì)量，因此對凸焊螺母大小與所焊零件料厚對應(yīng)關(guān)系做以下規(guī)定：凸焊螺母直徑M5M6M8M10M12對應(yīng)零件料厚1.01.22.02.5建議采用弧焊四 車身定位1、 定位孔大小要求孔位置孔位大小車身底板主定位孔30 側(cè)圍主定位孔30（前）、16（后）其它定位孔20、16、12、10、8、6、5排液孔50、20、102、 零件定位形式零件基本定位形式采用圓孔橢圓孔的定位形式，所用定位銷采用圓銷，零件定位孔所在面需為平面設(shè)計，不可在曲面上，切要考慮定位支撐強(qiáng)度3、 凸焊螺母、螺釘對應(yīng)零件孔徑和凸焊平臺要求對應(yīng)零件孔徑凸焊平臺形式凸焊平臺大小凸焊螺母螺母直徑+1.0A30A20凸焊螺釘螺釘直徑+0.5A30A20螺柱焊A30五 車身裝配基本工藝流程1、 普通轎車A、車身裝配（調(diào)整線）檢查、下線尾箱裝配機(jī)罩前門7654321油漆件懸掛鈑金修整前翼子板裝配前門裝配機(jī)罩裝配后門裝配小件裝配CO2焊12543876尾箱前翼子板后門8B、車身總成裝焊71654321車身高位補(bǔ)焊車身低位補(bǔ)焊頂蓋裝焊車身補(bǔ)焊車身拼焊車身預(yù)裝前擋板裝焊側(cè)圍7前圍側(cè)加強(qiáng)板65432包裹架車身下部后圍板前頂橫梁后頂橫梁頂蓋若結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度允許，頂蓋與前后頂橫梁合成一個整體上線也可以，作為兩廂車和微面等，不含包裹架總成，頂梁先與車身焊接為宜C、車身下部裝焊2門檻裝焊補(bǔ)焊1地板裝焊4補(bǔ)焊334門檻前豎板發(fā)動機(jī)艙1后地板前地板若確實因結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度無法滿足要求，中縱梁及其加強(qiáng)板先與發(fā)動機(jī)艙、后地板焊接，之后再焊接前地板面板2D、發(fā)動機(jī)艙裝焊部分散熱器支架采用裝配形式，此處不需要焊接前縱梁+輪罩321散熱器支架前擋板上連接板前擋板下連接板前擋板空氣盒21前擋板裝焊發(fā)動機(jī)艙骨架裝焊空氣盒裝焊3E、前地板裝焊中縱梁裝焊1前地板面板裝焊3補(bǔ)焊2因結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度無法滿足要求，中縱梁及其加強(qiáng)板可以挪至車身下部進(jìn)行裝焊321中縱梁中通道加強(qiáng)板前地板面板中縱梁加強(qiáng)板座椅支架F、后地板裝焊4若產(chǎn)品設(shè)計允許，增加步驟4內(nèi)容也是可以的，相應(yīng)側(cè)圍總成上無輪罩，車身拼焊時無后圍上線32后地板后部后地板前部后輪