汽车车身焊装技术

汽车车身装焊工艺一、概述图10-20轿车白车身1—发动机罩前支撑板2—散热器固定框架3—前裙板4—前框架5—前翼子板6—地板总成7—门槛8—前门9—后门10—门窗框11—车轮挡泥板12—后翼子板13—后围板14—行李箱盖15—后立柱(C柱)16—后围上盖板17—后窗台板18—上边梁19—顶盖20—中立柱(B柱)21—前立柱(A柱)22—前围侧板23—前围板24—前围上盖板25—前挡泥板26—发动机罩图10-21车身底板分总成二、车身焊接的主要类型及焊接工艺(一)点焊1.点焊的优点及原理(1)优点1)与熔焊方法相比，点焊是在压力作用下通过内部电阻热加热金属而形成焊点，其冶金过程简单，且加热集中，热影响区域小，易于获得品质优良的焊接接头。2)与铆接相比，不需其他金属，结构质量轻，这对有着较高行驶速度的乘用车十分重要，可以达到轻量化节省能源的要求。3)焊接过程中不产生弧光、有害气体及噪声，工人劳动条件好。4)点焊过程因机械化、自动化程度高，通用点焊机焊接速度达60点／min，快速点焊机可达600点／min，可提高生产效率，减轻操作者的劳动强度。(2)点焊循环的原理1)预压。2)焊接。3)锻压。4)休止。图10-22点焊原理图1—变压器2—电极3—板件4—熔化核心(熔核)图10-23点焊的焊接过程a)预压b)焊接c)锻压d)休止2.点焊工艺1)图10-24所示为常见的点焊接头形式。2)焊点的最小中心距、焊点数目决定点焊板件接头的强度。3)焊点直径(也称焊点熔核直径)是影响焊点强度的主要因素。4)焊透率和表面压坑深度。图10-24点焊的接头形式a)单剪搭接接头b)双剪搭接接头c)带垫片的对接接头d)弯边搭接接头表10-15焊点的最小中心距(mm)3.点焊的规范参数及对焊接质量的影响(1)焊接时间和焊接电流焊接时间和焊接电流对板件加热有重大影响，在其他参数不变的情况下，通电时间与焊点强度的关系如图10-25所示。(2)电极压力电极压力决定了板件间接触状态以及塑性变形的范围和强度。(3)电极直径电极直径增大，电极接触面积也增大，通过的电流密度变小，同时散热效果增强，引起焊点加热不够，造成板件焊点强度下降，故应按推荐值和试焊的情况来确定。图10-25焊点强度与通电时间的关系5.控制点焊质量的措施(1)焊件表面清理点焊机工作时因电流大、阻抗小，所以二次电压一般为不大于10V的低电压。(2)板件装配车身覆盖件装配时易产生的缺陷是：由于板件间曲率不一致引起的间隙过大或板件间位置的错移，造成板件焊后翘曲变形或应力过大。(3)点焊分流与焊点间距点焊时没有经过焊接区，未参加形成焊点的那一部分电流称为分流电流，简称分流。(4)不同厚度板和多层板的焊接在车身点焊中，还要解决不同厚度板件的焊接问题。图10-26装配间隙a)圆角半径配合不准确b)蒙皮与型材不贴合c)弯曲角度不垂直且零件有相对转动所致图10-28三层不同厚度板件的电阻点焊图10-28三层不同厚度板件的电阻点焊6.车身点焊工艺性(1)工艺分块车身覆盖件的分块，应该在冲压工艺允许的前提下，使零件数越少越好(随着冲压设备和模具水平的提高，可以得到强有力的保障)，这样可以减少焊接工作量和装配误差。1)减少零件数，取消相应的装焊工序，使装焊夹具简单；减少检具的使用频率，提高车身总装的效率，从而降低生产成本。2)保证洞口空间尺寸的准确性，大幅度提高车身的装配质量。3)取消部分零件之间的点焊搭接量，减少材料的消耗，减轻了车身的重量。4)有利于提高车身整体刚度。(2)点焊工艺的选择1)点焊工作量应尽量放在分总成的装焊工位上，尽量形成较大的组件、合件和分总成再置于总装焊夹具上，简化总装焊夹具，在总装焊线上的装配时间缩短，保证装焊质量。2)根据焊件的形状和焊点位置正确选择点焊设备。3)对某些外观要求较严格的外覆盖件，点焊表面不允许有凹面，可使用大平面电极，从而使凹面不明显。4)应考虑点焊的接近性，主要在板件的结构设计中加以考虑。5)焊好的板件应有足够的刚度，满足转运的要求，减少在运输中的变形。图10-29大零件上焊点在中间位置时的焊接情况7.点焊设备图10-30悬挂式点焊机a)有电缆式点焊机b)无电缆式点焊机(二)凸焊凸焊与点焊相比，其不同点是预先在板件上加工出凸点，或利用焊件上能使电流集中的型面、倒角等作为焊接时的相互接触部位。焊接时靠凸点接触，提高了单位面积上的压力与电流密度，有利于将板件表面氧化膜压破，使热量集中，减小分流，减小了点焊中心距，一次可进行多点凸焊，提高了生产率，并减小了接头的翘曲变形。在车身上，一般是将凸焊螺母(有凸点的螺母)焊在薄板上,这样在装配时只需要拧紧螺栓即可,提高了装配工效。(三)钎焊钎焊是利用某些熔点低于被连接材料熔点的金属(即钎料，例如车身焊接中常用铜)作连接的媒介物，经加热熔化后在连接界面上产生流动润湿作用，待钎料冷却结晶后与被连接金属形成结合面。(四)激光焊作为汽车两大主体之一的车身越来越受到生产企业和用户的重视。汽车车身价值约占整辆车的1／5。20世纪90年代后期美国以提高汽车车身质量为目标而开展了“2mm工程”和“亚毫米冲压”大型研究项目。“亚毫米冲压”是指将冲压件的精度控制在小于1mm的范围内，并趋近于零，这是以提高汽车车身冲压件的质量和制造技术为目标的研究项目。该研究项目已经完成，从提交的报告来看，取得了许多有益的成果，有希望得到汽车制造厂的实际应用。“亚毫米冲压”为激光焊上线提供了条件，因为激光焊接要求被焊件尺寸较精确。在实际应用中，激光焊常采用对接和搭接的接头形式。“2mm工程”是以提高汽车车身装配质量为目标的研究项目，即将车身尺寸变动量控制在2mm以内。采用激光焊接工艺能显著改善车身抗冲击性能和耐疲劳性能，也是“2mm工程”实施的强有力保证。该项目已经完成，正在美国三大汽车公司装配制造厂推广应用，取得了极大的效益，车身制造质量达到世界先进水平。(五)二氧化碳(CO2)焊1)焊接成本低。2)生产率高。3)适用范围广。4)抗锈能力较其他焊接方法强，焊缝含氢量低，抗裂性好。5)因是明弧，便于观察和控制焊接过程，有利于实现焊接过程的机械化和自动化，焊后不需清渣。图10-31CO气体保护焊的焊接设备示意图三、装焊夹具与车身装焊生产线(一)装焊夹具(1)装焊夹具的作用车身结构复杂，种类多，产量大，为了保证车身装焊质量，提高装焊效率，减轻劳动强度，必须大量使用装焊夹具。1)使被装配的板件获得准确的空间位置并被夹紧。2)保证焊接工艺能正常进行。3)采用结构良好且便于操作的翻转式装焊夹具，定位、夹紧和松开应省力而迅速，可减轻劳动强度，提高生产率，保证装焊质量。(2)装焊夹具的结构特点装焊夹具要保证板件夹紧、定位的要求。1)车身制件大多为具有空间曲面的覆盖件，形状复杂，而且刚性差、易变形。2)在装配焊接时，通常是将车身制件逐件地放入夹具，装焊完后，将已焊成整体的车身装焊件从夹具中整体取出。3)车身总成装焊夹具(主焊台)是保证车身装焊质量的关键装备，其结构复杂。(二)辅助工具1.调整样架(简称样架)2.检验夹具(简称检具)(三)车身装焊生产线1.布置方式1)底板分总成装焊线。2)侧围板生产线。3)车身总成装焊线。2.车身装焊线的基本形式(1)贯通式装焊线图10-33所示为贯通式装焊线示意图。(2)环形式装焊线环形式装焊线适用于工件刚性较差、组成零件数较多(如前围板等)，特别是尺寸精度要求较严格的部件、总成等的装焊。图10-33贯通式装焊线示意图图10-35矩形地面环形线图10-35矩形地面环形线图10-36地下环形线a)采用提升多点焊机b)采用托起式多点焊机图10-37“门框”式夹具环行线A—随行夹具C、D—左右侧围板总成“门框”线E、F—左右侧围板总成“门框”式装焊夹具H、G—左右侧围总成装焊工位J—底板带前端总成装入车身随行夹具Q—车身总成下装焊线M—左右侧围“门框”夹具连同左右侧围总成上线与车身随行夹具合装N—空的左右侧围板“门框’夹具与车身环形线脱离