劉美娜，鄭明，張錦良，李釗文，楊建

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

汽車側圍尾燈安裝板與側圍外板連接方式研究

劉美娜，鄭明，張錦良，李釗文，楊建

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

如今汽車工業(yè)發(fā)展迅速，人們對于汽車外造型和車身性能等要求越來越高，因此給車身設計與制造帶來越來越巨大的挑戰(zhàn)。目前，汽車側圍尾燈朝著一體化、輕型化、美觀化發(fā)展，該處外造型趨勢逐漸向Z向狹小、X向細長的結構設計形式發(fā)展。汽車側圍尾燈安裝板與側圍外板之間的連接受到汽車外造型和燈具結構約束，在滿足上述兩種約束的前提下，要實現他們之間的可靠連接，那么就對連接方式的可行性提出了更高的要求。該處焊接性及精度關系到面品及后部DTS，為車身設計、制造、質量控制的重點和難點。目前大多主機廠采用電阻點焊對其進行連接，但是對于X向細長造型形式的側圍尾燈在焊接過程中往往出現焊鉗與周圍鈑金干涉而造成焊點不可達，各大主機廠一直在探究更可行的方法。文章介紹汽車側圍尾燈安裝板與側圍外板較為成熟的幾種連接方式，包括激光焊接、CO2氣體保護焊、結構膠連接和電阻點焊。重點針對X向細長結構側圍尾燈安裝板與側圍外板的電阻點焊提供了六種解決方案。

側圍尾燈安裝板；電阻點焊；異形焊鉗；傀儡焊

如今汽車工業(yè)發(fā)展迅速，人們對于汽車外造型和車身性能等要求越來越高，因此給車身設計與制造帶來越來越巨大的挑戰(zhàn)。目前，汽車側圍尾燈朝著一體化、輕型化、美觀化發(fā)展，該處外造型趨勢逐漸向Z向狹小、X向細長的結構設計形式發(fā)展[1]。這種外造型對側圍尾燈安裝板處鈑金結構造成很大約束，與此同時，側圍尾燈內部所布置的燈具結構也會限制側圍尾燈安裝板處鈑金結構。因此在滿足上述兩種約束的前提下，要實現側圍尾燈安裝板與側圍外板之間的可靠連接，那么就對連接方式的可行性提出了更高的要求。

1 側圍尾燈安裝板與側圍外板主要連接方式

1.1 激光焊接

隨著激光技術的成熟、設備成本的下降和生產效率的提高，激光焊接在車身制造中被廣泛應用，主要被用于汽車車門、前后蓋、頂蓋和側圍外板、流水槽和側圍外板等零部件的連接[2]。德國大眾采用激光焊接實現側圍尾燈安裝板與側圍外板的連接，焊后鈑金變形小，焊縫成型美觀，質量穩(wěn)定，很好地保證了側圍尾燈安裝板與燈具的安裝精度，并且大大提高了工作效率，如圖1所示。車身設計中，減重、降本和性能提升是最重要的三個目標，然而激光焊接不僅成本高，而且對于待焊白車身鈑金件之間的裝配精度具有較高要求，因此，在側圍尾燈安裝板與側圍外板的連接中并沒有得到特別廣泛的應用。

圖1 側圍尾燈安裝板與側圍外板的激光焊接

1.2 CO2氣體保護焊

CO2氣體保護焊具有操作靈活、簡單、成本低、對油污和銹跡的敏感性差等特點，而被國內各汽車公司廣泛應用，也有一些主機廠用其進行側圍尾燈安裝板與側圍外板的連接，如圖2所示。雖然CO2氣體保護焊在技術和設備方面已日趨完善，但焊縫成形粗糙、飛濺較大，嚴重影響焊接質量，進而影響側圍尾燈裝配精度，而且易產生焊渣，污染環(huán)境且焊接后需要打磨，工序繁瑣，增加生產節(jié)拍。所以CO2氣體保護焊并不是焊接側圍尾燈安裝板與側圍外板最好的連接方式。隨著汽車車身輕量化發(fā)展，汽車產品向“更輕、更安全、低成本、高性能”方向發(fā)展目標，也需要 CO2焊接技術向“精量化焊接制造”的方向發(fā)展，才能進一步推動其在汽車中應用，才能更好服務于未來汽車行業(yè)[3]。

圖2 側圍尾燈安裝板與側圍外板的CO2保護焊

1.3 結構膠連接

隨著人們對新型結構膠粘劑的不斷研究開發(fā)，結構膠逐漸可以作為連接汽車部件的主要手段。結構膠具有強度高，能承受較大載荷，且耐老化、耐疲勞、耐腐蝕，在預期壽命內性能穩(wěn)定，適用于承受強力的結構件粘接[4]。主要適用于汽車車門、發(fā)動機艙蓋、后背門（行李箱蓋）內外板以及一些特殊位置的粘接[5]。廣汽傳祺某些車型采用結構膠實現側圍尾燈安裝板與側圍外板連接，取得了不錯的效果。然而，由于結構膠成本較高，常溫固化時間長，對溫度濕度較為敏感，并且耐久性較差，因此，并沒有被其他主機廠廣泛地應用在側圍尾燈安裝板與側圍外板的連接。

2 針對電阻點焊的研究

電阻點焊是白車身最主要的連接方式，由于具有成本低、連接強度高、操作性好等優(yōu)點，應用最為廣泛。目前，國內外主機廠大多采用電阻點焊實現側圍尾燈安裝板與側圍外板的連接。但是，由于電阻點焊需要一定的焊接空間及進出通道才能實現焊鉗可達，因此對產品結構有較高的要求。

2.1 設計解決方案

汽車側圍尾燈處狹長結構造型趨勢使得側圍尾燈安裝板與側圍外板連接時受到很大的空間約束。采用電阻點焊進行連接時，焊點可以布置在車身 X、Y、Z方向上或者與某一坐標方向帶有一定角度?？紤]到側圍尾燈安裝板與側圍外板連接處的焊鉗操作性和可達性，最理想情況是將此處鈑金結構設計為X向或Y向搭接，進而實現X向或Y向焊接，圖3為廣汽傳祺某車型側圍尾燈安裝板與側圍外板的Y向焊點處剖面圖，焊鉗可達。

圖3 廣汽傳祺Y向焊點剖面圖

然而車身A面受沖壓成型以及側圍尾燈結構設計要求的影響，很難將搭接面設計成X向或者Y向。因此，在整車開發(fā)過程中，建議在概念設計階段采用如下四種方式設計。

a）將造型分縫線1盡可能前移，使得側圍尾燈安裝板與側圍外板的搭接結構和焊接位置被后背門和后保險杠遮擋。其中分縫線1為側圍外板與后背門或行李箱蓋分縫線；分縫線2為側圍外板與后保分縫線，如圖4所示。由于白車身焊接完成后，才進行后背門和后保險杠的裝配，因此此種設計使得造型A面對優(yōu)異的鈑金搭接方式的限制降低，更利于實現X向或者Y向電阻點焊。

圖4 側圍尾燈外造型及鈑金結構

b）將尾燈設計為相對側圍外板、后背門外板和后保盡可能外凸出。這種情況下布置燈具所需空間小，鈑金件成型深度淺，可以實現尾燈安裝板與側圍外板一體成型，避免進行焊點布置。

c）LED燈帶X向靠后，Z向靠中，側圍尾燈前面Z向高度狹窄處布置反光片，有利于側圍尾燈Z向狹窄區(qū)域與側圍外板一體式沖壓成型，如圖5所示。燈具前段安裝點為卡扣安裝，從根本上減少側圍尾燈安裝板與側圍外板的焊點，其余焊點可設置在Y向上。

圖5 側圍尾燈狹窄處布置反光片

圖6 側圍尾燈前段狹窄處斷面圖

經過對多款車型研究，將側圍尾燈Z向狹窄區(qū)域與側圍外板設計為一體式沖壓成型時，對于距離燈具尖角不同位置處（如圖6所示），Z向高度、鈑金凹入深度、燈具厚度和燈具外凸尺寸要滿足表1所示工藝約束。

表1 不同斷面位置約束值

為了實現側圍尾燈后段Y向點焊，側圍尾燈安裝板與側圍外板搭接處需設置臺階，并且滿足Z向高度約28mm；Y向深度小于30mm；W寬度A面尺寸大于10mm，如圖7所示。

圖7 側圍尾燈后段斷面圖

d）在側圍尾燈處或在后背門外板上增加飾板，使得側圍尾燈安裝板與側圍外板的搭接結構和焊接位置被飾板遮擋。這樣側圍外板或后背門外板與尾燈安裝板處結構可以設置為X向或者Y向搭接，焊點布置在飾板下面。

2.2 工程解決方案

在某些情況下，概念設計階段并不能按照以上四種方式進行設計而只能布置Z向搭接，而普通焊鉗在空間結構上屬于單一平面，進行車身正Z向或Z向帶角度條件下的電阻點焊時，常常出現焊鉗與側圍外板或流水槽或側圍尾燈安裝板等鈑金件干涉，導致焊接性能差，焊接無法實現，如圖8所示。為了實現Z向焊接，建議采用如下兩種方式。

圖8 Z向焊點焊鉗干涉

a）焊接側圍尾燈安裝板時可以設計專用異型焊鉗，能夠實現在車身 X、Y、Z方向上或者與某一坐標方向帶有一定角度的電阻點焊，尤其針對普通焊鉗無法實現的在車身正 Z向或Z向帶角度條件下的電阻點焊，如圖9所示。此異型焊鉗通過選用雙L型的漸變式下握桿，以及上握桿、上電極桿、上電極帽與下電極帽、下電極桿、下握桿構成的空間立體結構，能夠有效地避開周圍零件以使其兩個電極準確到達焊接位置，精確地進行焊接，充分保證了側圍尾燈安裝板的焊接精度，如圖10所示。此外，也可以實現多種結構形式側圍尾燈安裝板的焊接，對于不同車型可通過設計調整電極桿和握桿的尺寸改變焊鉗的喉深和喉寬，進而實現狹小空間的焊接。由于焊鉗握桿沒有對中，焊接壓力低于普通焊鉗，僅僅可達到 2KN-2.5KN，因此對于焊接處鈑金材料厚度有一定的要求，一般總料厚不能超過4mm，否則無法保證焊接強度。

圖9 異型焊鉗

圖10 Z向焊點可達

b）另一種實現側圍尾燈安裝板與側圍外板焊接的方式是傀儡焊?？芎?，即將焊鉗做到夾具上，通過電纜和銅板等連接將焊接位置以一塊銅電極板的形式轉移到容易達到位置，通過機器人或者人工用普通焊機焊槍給這對銅電極板通電，來實現遠距離焊接的方法，通常用于焊接普通焊鉗不能焊接的零件。焊接側圍尾燈座板時，通過在夾具的板件下方預埋傀儡焊鉗，板件上方夾具夾緊塊實現定位和電流傳導，并通過絕緣墊片隔離，傀儡焊鉗通過附纜和銅排引出后可以便利的利用外部焊鉗[6]。但是布置傀儡焊機構需要占用較大的空間，包括額外增加銅排、附纜和傀儡焊鉗，因此從投資成本上考慮，盡量避免使用傀儡焊工藝。

3 小結

綜上所述，應對汽車側圍尾燈處外造型發(fā)展趨勢，可以采用多種連接方法實現側圍尾燈安裝板與側圍外板的連接，相對比較電阻點焊應用更為廣泛。在車身概念設計階段就要采取合適的設計方案盡量布置X向或Y向焊點，優(yōu)先選擇側圍外板與后背門或行李箱蓋分縫線前移方案，其次選擇將側圍尾燈設計為相對側圍外板、后背門外板和后保盡可能外凸出方案，再次選擇將LED燈帶X向靠后，Z向靠中布置，側圍尾燈前面Z向高度狹窄處布置反光片方案以及在側圍尾燈處或在后背門外板上增加飾板方案。對于無法實現布置X向或Y向焊點，而只能布置Z向焊點的情況，可采用異形焊鉗或者傀儡焊方式進行焊接。

[1] 陳捷,周太明.汽車尾燈的發(fā)展動向[J].中國照明電器,1999, (10):1-5.

[2] 郎旭元,張元鐘.激光技術在汽車工業(yè)中的應用[J].機械工程師,2006,(6):20-23.

[3] 楊勝統(tǒng).淺談CO_2氣體保護焊在汽車車身焊接中的應用[J].裝備制造技術,2009,(2):147-149.

[4] 李全鋼.結構膠在汽車白車身上的應用研究[J].內燃機與配件,2016,(12):121-122.

[5] 楊曉軍,王宇飛.結構膠連接與現代汽車車身連接技術[J].工藝與裝備,2010,37(4):24-25.

[6] 吳青云,魏慶豐,安榮麗,袁會利.傀儡焊在車身制作中的應用研究[J].金屬加工(熱加工),2016,(18):73-77.

Study on the Connection Mode of the Mounting Plate of the Automobile Side Rear Lamp and the Side Wall Panel

Liu Meina, Zheng Ming, Zhang Jinliang, Li Zhaowen, Yang Jian
( Guangzhou Automobile Group CO. LTD Automotuve Engineering Institute, Guangdong Guangzhou 511434 )

In recent years the automobile industry is growing fast, people begin to place a greater demand of automobile appearance modeling and body performance. So there is a growing challenge to automobile design and manufacturing. At present, the development of the automobile side rear lamps are towards integration, light and aesthetic. The exterior trend of this area gradually develops into the small structure of body coordinate Z and thin structure of body coordinate X. The connection between the mounting plate of the automobile side rear lamp and the side wall panel is restricted by automobile appearance modeling and the structure of the lamp. Under the premise of meeting these constraints, a higher requirement is made for the feasibility of the connection method to achieve a reliable connection between them. The welding and accuracy of the site are related to the surface and the rear DTS. It is the key and difficult point of automobile design, manufacturing, and quality control. Most of the main automobile manufacturers use resistance spot welding to connect them. However, for the thin structure of body coordinate X of the rear lamp, the welding gun always interferes with the surrounding metal plates in the welding process, which causes the welding points to be inaccessible. Most automobile manufacturers have been exploring more viable approaches. In this paper, several kinds of connection methods for the mounting plate of the rear lamp of the body side and the side wall panel are introduced. Laser welding, CO2 gas protection welding, structural adhesive connection and resistance spot welding are included. The six solutions are provided for the resistance spot welding, especially for the thin structural of body coordinate X of the rear lamp.

the mounting plate of the automobile side rear lamp; Resistance spot welding; Special-shaped electrodeholder; Puppet welding

CLC NO.: TG457.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-38-04

TG457.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-38-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.014

劉美娜（1989-），女，現就職于廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，焊接工藝工程師，主要工作任務為研究白車身新工藝連接方法和車身同步SE分析，吉林大學碩士學位。