汽车白车身焊接精度偏差控制研究

汽车白车身焊接精度偏差控制研究

陈敬元

东风本田汽车有限公司 湖北省武汉市

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；焊接精度；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精度的偏差控制。

2、白车身焊装精度的偏差控制

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、焊点顺序、焊缝结构形状等因素产生精度变化，焊接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、焊接工艺、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，在冲压件回弹位置增加定位块且增加夹紧块后，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保护焊主要用于纵梁和4层以上钣金搭接位置焊接，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，在CO2焊缝焊接，当采用通常方法焊接时，横梁发生翘曲变形，同步焊接，因产生热变形互相抵消，可有效控制焊接变形。

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。在车型开发设计过程中，需通过大量的试片实验和车身实物焊接，总结点焊焊接参数。生产现场可根据实际情况，对焊接规范进行调整，调整量为±5%。

3、白车身焊装质量掌控和措施

3.1冲压件精度的影响

对于较高水平的冲压件精度而言，其主要是取得较高精度车身的一个关键问题，拥有较高精度的车身才可以制造出较高水平的焊接车身。对于冲压件精度，其起初是自身的几何尺寸精度，并且建立在模板制作的架构精度，根据对三坐标机勘测展开检测与工件实行全方位的检具，能够为工件自身的大小差距提供有用的检测，随后还应该针对模具展开重复的校准，进而保证其偏差能够在满足要求的范围内。在现实中，冲压件的标准精度通常在0.5cm上下，现实使用阶段虽然每一个冲压件均能够强有力的掌控在这个区域内，但也无法将车身全部的精度进行有力的提升。因为在每一個环节的连接间皆可以发生偏差大或偏差小的现象，并且会伴随工件大小误差的累计造成每一个工件间的间距逐渐扩大，假如在焊接时没有采用有用的举措提供处理，必然会造成全部车身精度下降，最后对车身焊接的牢固性和质量造成影响。对于冲压件精度的大小，其对车身几何精度有着主要性的因素，所以对于新型模具冲出的钣金件一定要应用强有力的办法提供更正，这样做不仅能够较好的满足设计精度，还可以提升白车身焊接的全部质量水平。

3.2科学规划生产线，提升焊接工艺

冲击件与夹具作为单独的个体，然而车身焊接技术是一个繁杂性、系统化的工作，是每一个环节一起去达成的。在这个阶段中主要包含：焊接设施、焊接夹具、控制系统、运输设施等构成。万一生产线与生产工艺中发生不科学合理的安排，则会导致焊接精确度降低，并且焊接也会具备较低的质量。根据较科学的工位划分与安排，既可以帮助提升焊接水平与成果，还可以跟进生产的节奏。 在生产节拍制造阶段时，应该针对生产的平衡化展开全面的分析，最好通过适当的约束力去将生产任务在制定的期限内完结，并且还可以保证各个工位分派的负荷量相互平衡，降低作业时间的偏差，从而落实节省人力、财力、物力的标准，在最基本处提升装配线的运营作用。此外，应该针对每一个工艺元素制定出科学的规划，提升汽车生产厂的整体技术质量和加工水平，进而确保车身焊接的水平和精确度。

结语：综上所述，白车身在汽车中占据着重要的地位，同时也是汽车零部件的一个主要介质，车身焊接的水平好坏对于车身焊接的质量、精准度以及制造的成果有着一定程度的影响作用。所以在进行车身焊接时，需要防备冲压件的自身精确度和连接时，能够承受误差原因影响，造成冲压件之间的牵涉与间隙扩展，进而保证白汽车车身的焊接水平。
参考文献：
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