張涵， 臧偉，魏普，趙校巍

(1.長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北保定 071000；2.河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000)

白車身數(shù)模審核焊接工藝規(guī)范淺析

張涵1,2， 臧偉1,2，魏普1,2，趙校巍1,2

(1.長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北保定 071000；2.河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000)

白車身數(shù)模審核是焊裝工藝研發(fā)中的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容。在新車型開發(fā)設(shè)計(jì)階段對(duì)白車身數(shù)模進(jìn)行充分審核，提前識(shí)別焊裝工藝中的制件搭接與配合、定位、焊接關(guān)系、涂膠工藝、包邊等重要工藝特性的問題，將會(huì)極大地減少投資成本、工裝開發(fā)問題以及后期車型進(jìn)廠后的調(diào)試問題。

白車身；焊裝工藝；數(shù)據(jù)模型；工藝審核

0 引言

白車身制造是各大汽車廠商最為關(guān)注的領(lǐng)域之一。在白車身的制造中，焊裝工藝起著承前啟后的重要作用。車身焊接過程中，各種工裝將數(shù)百個(gè)鈑金單件通過數(shù)千個(gè)焊點(diǎn)連接在一起，形成白車身。其中又涉及弧焊、涂膠、包邊等各種工藝。面對(duì)如此復(fù)雜的一個(gè)系統(tǒng)過程，前期的白車身數(shù)模審核就顯得極為重要，不但可以充分識(shí)別各種影響焊接工藝的問題，更好地保證產(chǎn)品工藝可行性及確定最優(yōu)化的白車身結(jié)構(gòu)，而且能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期。

1 制件搭接與配合的相關(guān)審核分析

在對(duì)車身各個(gè)鈑金件之間的搭接關(guān)系進(jìn)行評(píng)審時(shí)，最重要的是保證零部件相互配合及安裝時(shí)無干涉現(xiàn)象。

1.1 R角配合要求

R角干涉是車身設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的一種問題，現(xiàn)場調(diào)試中一旦出現(xiàn)此類問題，將對(duì)白車身精度有很大影響。因此，在前期數(shù)模審核時(shí)，在鈑金件R角配合處應(yīng)加以重視。由于沖壓工藝加工公差限制，鈑金件中的R角與設(shè)計(jì)一定存在相關(guān)差異。所以，若兩個(gè)制件在R角處搭接配合，這兩個(gè)制件R角一定要存在差異，切勿相同。數(shù)模審核時(shí)，可如圖1所示依照如下相關(guān)準(zhǔn)則進(jìn)行：

(1)R1<15 mm時(shí)：R2≥R1+3 mm；

(2)15 mm≤R1≤30 mm時(shí)：R2≥R1+4 mm；

(3)R1>30 mm時(shí)：R2≥R1+5 mm。

圖1 兩制件R角處搭接配合示意圖

1.2 翻邊末端與圓角末端的距離要求

沖壓件對(duì)相關(guān)鈑金件板端的精度要求不高，加上沖壓件的回彈等問題，所以要求在車身設(shè)計(jì)階段預(yù)留板端的誤差量，來保證現(xiàn)場的正常裝配。在通常情況下，板端的誤差不會(huì)高于±1.5 mm，而圓角處的偏差一般為±0.5 mm[1]。這就需要板端與圓角搭接位置在空間允許的條件下預(yù)留d≥2 mm 的間隙，以保證匹配過程中不產(chǎn)生板端干涉現(xiàn)象，如圖2所示。

圖2 板端與圓角搭接位置預(yù)留間隙要求

1.3 存在移動(dòng)公差部位的圖紙審核要求

一般來說，影響到車身的寬度、長度及高度或者關(guān)系到車身外觀品質(zhì)的零件，都應(yīng)設(shè)定移動(dòng)公差。偏移量一般在0.5～0.7 mm范圍內(nèi)，如圖3所示。

圖3 存在移動(dòng)公差部位的圖紙審核要求

2 定位審核

定位是指對(duì)鈑金件的6個(gè)空間自由度進(jìn)行限制。絕大多數(shù)的車身鈑金件都是采用孔定位，孔定位的定位精度高，總成公差也可以通過定位孔去控制、調(diào)整。而形面定位一般僅適用于空間狹小且無精度要求的制件，一般在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)避免應(yīng)用形面定位。相關(guān)審核要求可參考如下：

2.1 定位孔尺寸要求

評(píng)審定位系統(tǒng)時(shí)需要注意：定位孔的位置應(yīng)分散于工件最大尺寸方向上，方便日后工裝夾具單元的布置。且孔間距a與零件長度L的比值a/L≥0.6,如圖4所示。

圖4 定位孔尺寸要求

2.2 定位孔選取的原則

在進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)定位孔審核時(shí)，一般有以下幾項(xiàng)原則：

(1)定位孔所處平面方向應(yīng)平行于基準(zhǔn)面方向，盡量避免空間坐標(biāo)孔，以方便夾具制造和生產(chǎn)；

(2)一個(gè)制件原則上應(yīng)有兩個(gè)定位孔，特殊情況如采用一個(gè)定位孔需增加定位面以保證完全控制6個(gè)自由度；

(3)定位孔避免設(shè)計(jì)在門口、窗口的翻邊位置，翻邊孔在沖壓過程中精度、孔徑不能保證，會(huì)造成定位不準(zhǔn)；

(4)關(guān)鍵定位孔應(yīng)采用凸臺(tái)形式，不僅可有效防止漏雨，同時(shí)由于孔周圍剛性較好，不易導(dǎo)致孔變形，更能保證焊接后的總成精度；

(5)盒狀結(jié)構(gòu)的總成件，由于內(nèi)部無法設(shè)置定位機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致定位不足，所以考慮采用定位過孔的結(jié)構(gòu)，然后夾具采用臺(tái)階銷方式，同時(shí)定位2個(gè)元件，使夾具簡單、定位合理。

2.3 定位孔與定位過孔需滿足的條件

定位過孔的要求見圖5，其中d1為定位孔直徑，d2為定位過孔的直徑(d3為3層板定位過孔的直徑)。

圖5 定位過孔的要求

(1)L<30 mm,d2=d1+3 mm(3層板時(shí)，d2=d1+3 mm，d3=d2+1 mm)；

(2)L≥30 mm，d2=d1+5 mm。

3 焊接工藝性審核

前期針對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)審核中，對(duì)于焊接性的審核主要是分析車身零件的組成結(jié)構(gòu)、焊點(diǎn)分布、焊點(diǎn)的操作性等，同時(shí)還需針對(duì)產(chǎn)品技術(shù)條件進(jìn)行審核，查看文件中要求的安保焊點(diǎn)數(shù)目、位置、檢測條件等是否工藝可行。

3.1 焊點(diǎn)最小間距及板厚的要求

在焊接工藝中，一個(gè)制件最少需要2個(gè)焊點(diǎn)去固定。一般的，焊點(diǎn)之間的最小間距應(yīng)不小于25 mm。若產(chǎn)品無法滿足最小間距要求，可適當(dāng)?shù)貙?duì)間距進(jìn)行調(diào)整，焊點(diǎn)之間間距不能小于10 mm。

對(duì)板材板厚進(jìn)行審核時(shí)，應(yīng)要求焊接層不大于3層 ，總厚度(t1+t2+t3)≤6 mm(鍍鋅板不大于4 mm，且避免3層焊鍍鋅板)。特殊情況需出現(xiàn)4層焊接時(shí)，應(yīng)注意其總厚度需滿足不大于5 mm的要求。

3.2 焊接搭接邊的要求

在實(shí)際焊接作業(yè)中，熔核的直徑基本在5～7 mm 之間，因此為了保證焊接質(zhì)量，避免焊接時(shí)只能形成半點(diǎn)，一般的焊接搭接邊最小設(shè)置為13 mm(在門蓋總成中最小可為11 mm)。審核時(shí)，針對(duì)不同板厚(最薄板)應(yīng)對(duì)應(yīng)不同的搭接邊寬度，如表1所示。

表1 不同板厚(最薄板)對(duì)應(yīng)的不同搭接邊寬度

3.3 焊點(diǎn)與定位孔之間的距離要求

(1)機(jī)器人焊接時(shí)：

d≥(h/2+g/2)+5 mm

(2)人工焊接時(shí)：

d≥(h/2+g/2)+10 mm

式中：h等于定位孔尺寸加6 mm，g為焊鉗寬度。

焊點(diǎn)與定位塊之間的距離要求見圖6。

圖6 焊點(diǎn)與定位塊之間的距離要求

4 涂膠工藝性審核

為了保證車身的防水性、密封性以及更好的減震防噪性等，需對(duì)車身進(jìn)行涂膠。車身骨架上的膠種類一般為點(diǎn)焊密封膠、點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)膠、折邊膠以及各類膠片。進(jìn)行涂膠審核時(shí)，需保證合理的涂膠斷面的涂膠形式、涂膠間距及涂膠空間的尺寸大小。對(duì)于人工涂膠(貼膠片)的位置，需在沖壓件上做明顯的特征，保證現(xiàn)場操作簡單可行，不易出錯(cuò)。

5 包邊結(jié)構(gòu)

門蓋件的包邊形式一般可分為一般包邊、空包邊、水滴包邊以及尖角包邊，各自形式如表2所示。

表2 各形式包邊結(jié)構(gòu)

5.1 包邊翻邊要求

門蓋的各種部位(平面部位、倒角部位、棱線部位等)要求翻邊長度不同。但翻邊的精度須可控并穩(wěn)定，一般都必須要求偏差控制在0.5 mm以內(nèi)。同時(shí)為了避免門蓋包邊時(shí)出現(xiàn)包邊干涉或內(nèi)外板合裝不易操作問題，一般的對(duì)應(yīng)的門蓋內(nèi)板的輪廓要求距外板翻邊部位間隙在1.5～2 mm之內(nèi)。

5.2 翻邊角度設(shè)定

進(jìn)行包邊工藝時(shí)，為了獲得最優(yōu)的包邊品質(zhì)，翻邊的角度尤為重要，一般的車門外板翻邊角度要求為90°～105°，特殊情況下最大允許到110°。依據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)超過110°時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的包邊不良[2]。

車門預(yù)包邊角度的設(shè)定。預(yù)包邊進(jìn)入角α一般設(shè)定為以下角度：

(1)一般部位的進(jìn)入角：45°～55°。

(2)拐角部位的進(jìn)入角：30°～45°。

6 總結(jié)

對(duì)各種工藝的焊接可行性進(jìn)行分析。在前期項(xiàng)目開發(fā)中，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的焊接工藝進(jìn)行審核，使大量的問題在產(chǎn)品數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)階段就能得到預(yù)防，從而降低項(xiàng)目投資成本，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。目前，車身前期的焊接工藝可行性分析在各大主機(jī)廠都得到極大的重視。

【1】杜坤，魏慶豐，趙濤，等.車身數(shù)模焊接工藝分析方法淺析[J].汽車工藝與材料,2012(3)：28-33.

【2】趙廣力，陳建衛(wèi)，劉義.車門包邊方式及控制要點(diǎn)分析[J].汽車工藝與材料,2013(10)：45-49.

White Body Data Model Audit Welding Procedure Specification

ZHANG Han1,2,ZANG Wei1,2,WEI Pu1,2,ZHAO Xiaowei1,2

(1.Research & Development Center of Great Wall Motor Company, Baoding Hebei 071000,China; 2.Automotive Engineering Technical Center of Hebei, Baoding Hebei 071000,China)

White body data model audit is an important content in the research and development work of welding technology. In development design stage of new models, white body data model was fully reviewed to identify the problems in welding lap and cooperation, orientation, welding, coating process, package and other important features in advance.Then the investment cost, tooling development and debugging problems after the late vehicles into factory would be greatly reduced.

White body; Welding process; Data model; Technology audit

2016-09-27

張涵(1990—)，男，本科，助理工程師，主要從事于車身焊接工藝研究。E-mail：1074884782@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.02.016

U463.82

A

1674-1986(2017)02-060-04