胡燕 陳鵬

摘 要：本文簡要描述常規(guī)乘用車車身水箱橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)合車身制造過程中，水箱橫梁上相關(guān)安裝點尺寸偏差進行分析，對不同結(jié)構(gòu)車身尺寸的偏差正負影響進行比對，整理出不同結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸偏差規(guī)律。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu);封閉;公差;焊接

1 白車身前部結(jié)構(gòu)

從白車身車身結(jié)構(gòu)上，一般情況下將車身前艙模塊分成幾大部分：左右縱梁輪罩總成、水箱橫梁總成、前擋板總成、流水槽總成，以及車身焊接裝配零部件左右翼子板、發(fā)艙蓋總成，前艙設(shè)計結(jié)構(gòu)對整車前部外飾部分的裝配效果影響非常大，因為不同結(jié)構(gòu)的設(shè)計對車身對應(yīng)安裝點的控制要求不同，如果再由于保障車身尺寸安裝點的工裝設(shè)計不充分的情況下，前部各對應(yīng)的安裝點尺寸偏差就很大了，有點偏差達±2mm，甚至更偏超過了±3mm，影響整車感官效果的裝配件主要是前?？偝伞⒆笥仪按鬅艨偝?、格柵總成等等，這些安裝點主要設(shè)計在水箱橫梁總成上，本文主要按照水箱橫梁設(shè)計結(jié)構(gòu)的不同，進行分析。

2 水箱橫梁總成設(shè)計結(jié)構(gòu)

車身前艙作為主要零部件安裝的區(qū)域，對應(yīng)的各安裝點精度要求均比較高，

左右前縱梁輪罩安裝點的精度影響著前輪各項性能參數(shù)，作為影響客戶感官的保及大燈的安裝點尺寸精度要求也是更高，以使直接能夠吸引到客戶，保和燈安裝點主要設(shè)計在水箱橫梁總成上，水箱橫梁總成一般分成上橫梁分總成、下橫梁分總成、左豎板分總成、右豎板分總成，中豎板分總成幾大部分，水箱橫梁總成結(jié)構(gòu)分成封閉和半封閉結(jié)構(gòu)，同時針對左右大燈安裝支架總成，結(jié)合不同的設(shè)計理念有螺栓連接和點焊焊接兩種形式，使大燈安裝支架和水箱上橫梁及縱梁輪罩總成鏈接一起，目前普遍采用的是螺栓連接形式。

2.1 封閉式水箱橫梁總成

封閉式水箱橫梁總成結(jié)構(gòu)是將上橫梁總成、下橫梁總成、左右豎板總成形成一個焊接的封閉環(huán)，然后封閉環(huán)裝總成與左右縱梁輪罩總成實施點焊焊接，最終形成一種四面牢固的車身前部焊接總成，如圖1，這種結(jié)構(gòu)在前期車身設(shè)計中比較常用，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝方式簡單，全部采用點焊焊接形式，過程中不需要更換調(diào)整任何作業(yè)工具，封閉水箱橫梁總成結(jié)合前艙整體封閉式的結(jié)構(gòu)能夠?qū)嚿沓叽绾芎玫募s束，一般情況下左右縱梁輪罩總成焊接反彈問題都比較嚴重，通過這種封閉式結(jié)構(gòu)，對其Y向反彈過程缺陷進行有效的制約，但是這種結(jié)構(gòu)也有很大的弊端：（1）已經(jīng)焊接封閉的結(jié)構(gòu)，若出現(xiàn)尺寸的偏差，無法再次進行調(diào)整，影響車身尺寸及外飾匹配效果;（2）影響焊裝、涂裝、總裝后續(xù)多到工序的作業(yè)操作存在，由于封閉環(huán)的存在，在進行艙內(nèi)焊接、噴涂、裝配時，作業(yè)人員均必須跨越進去，影響作業(yè)效率，同時也存在安全隱患，特別是對總裝裝配前艙線束、膨脹壺、隔熱墊、真空助力器等等影響比較明顯，作業(yè)工時影響15S，此種結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)不再被推薦使用。

2.2 半封閉式水箱橫梁總成

半封閉式水箱橫梁總成是指將水箱下橫梁總成、左豎板總成、右豎板總成實施U型焊接，然后再將水箱上橫梁總成實施螺栓連接形成封閉環(huán)裝結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合左右豎板端面搭接結(jié)構(gòu)不同，有分成兩種形式，一種是實施XZ面貼合焊接或裝配的形式，如圖2，一種實施YZ面貼合焊接或裝配的形式，如圖3;這兩種形式對焊接的尺寸的影響控制方面不同。

2.2.1 半封閉式水箱橫梁XZ面結(jié)構(gòu)

水箱橫梁總成與縱梁輪罩總成實施XZ貼合的結(jié)構(gòu)設(shè)計時其大燈及前保安裝點的尺寸控制難度比較大，縱梁本體一般采用1.5mm厚度ST14鋼板成型，拉延深度比較大，成型不到位，出現(xiàn)反彈，導(dǎo)致其尺寸安裝點位置偏差不穩(wěn)定，前期的結(jié)構(gòu)設(shè)計多采用這種形式，如下表所示，該結(jié)構(gòu)Y向尺寸控制明顯不理想，前大燈如表1統(tǒng)計，安裝點第50點的Y向尺寸偏差最大，但是由于安裝點Y向受制約縱梁本體的影響，無法進行有效的尺寸調(diào)整，嚴重影響大燈對應(yīng)位置的安裝，會導(dǎo)致匹配效果不良，同時為了滿足最終的裝配效果，總裝模塊需要對大燈安裝點進行擴孔安裝，但是由于擴口會導(dǎo)致出現(xiàn)安裝點開裂，最終可能影響大燈燈光效果，不滿足裝車要求，同時安裝點第50點X向尺寸基本受控，在要求的公差范圍內(nèi)，主要原因是在進行工裝定位焊接時，可以X正負方向自由的調(diào)整，以滿足公差設(shè)計要求。

2.2.2 半封閉式水箱橫梁YZ面結(jié)構(gòu)

水箱橫梁總成采用螺栓或者點焊焊接的形式，與左右前縱梁輪罩總成YZ端面進行連接，一般情況下發(fā)艙總成焊接時左右前縱梁輪罩總成采用前后各一個定位銷，同時采用的是前部為圓銷定位，后部采用的X方向的菱形銷定位，同時水箱橫梁采用一左一右兩個定位銷定位，仍舊是采用左側(cè)圓銷右側(cè)菱形銷，再進行縱梁輪罩定位焊接時，其工裝能夠比較好的保證下部主定位的尺寸，但是由于縱梁本身零部件反彈，和其直接連接的支架安裝點就難于保證安裝點尺寸，采用YZ端面連接時，為了吸收由于零部件反彈導(dǎo)致Y向尺寸控制問題，以螺栓連接形式威力，主要將端面連接點的安裝孔設(shè)計為φ9*12Y向腰型孔，對應(yīng)連接螺栓型號為M8。

如圖3所示及表2統(tǒng)計前大燈安裝點第36點Y向基本受控，同時第37點Y向安裝同樣基本受控，水箱橫梁左右豎板與前縱梁輪罩總成采用Y向端面螺栓連接，以Y向腰型孔吸收了由于縱梁反彈導(dǎo)致尺寸偏差，同時通過工裝定位可以保障水箱橫梁上大燈及前保安裝的相對位置尺寸，在這里水箱上橫梁總成為了確保整車開口尺寸，仍舊是在焊裝車間采用螺栓連接的形式，將車身形成一個帶有裝配環(huán)節(jié)的封閉環(huán)，通過涂裝噴涂以及過程裝運，將焊接裝配產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力釋放，總裝ZOO1工位上線時將水箱上橫梁總成拆卸下來，流轉(zhuǎn)到內(nèi)飾二階段水箱安裝前道序裝配，這樣方便內(nèi)飾一階段實施前艙隔熱墊、前艙線束、膨脹壺以及發(fā)動機相關(guān)其他附件的安裝，節(jié)省作業(yè)工時。

3 前段模塊的設(shè)計標準化

隨著設(shè)計能力不斷提升，以及產(chǎn)品設(shè)計工程師與工藝規(guī)劃工程師的深入?yún)f(xié)作，將工藝過程的作業(yè)缺陷及難點進一步在產(chǎn)品設(shè)計階段彌補和規(guī)避，前段模塊設(shè)計理念已經(jīng)提出有一段時間，各設(shè)計機構(gòu)都在聯(lián)合工藝技術(shù)部門開展此項工作。前端模塊就是將包含車身部件，散熱器部件、燈具部件以及前保部件集成為獨立的單元實施整車裝配的形式。模塊化的設(shè)計主要結(jié)合裝配工藝要求以及日益變化調(diào)整的產(chǎn)品需求，一方面縮短研發(fā)與制造周期，增加產(chǎn)品系列，快速應(yīng)對市場變化，再一個方面就是減少在線作業(yè)工時，提升作業(yè)效率。水箱橫梁結(jié)構(gòu)作為前段模塊設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可拆卸封閉環(huán)裝結(jié)構(gòu)是目前廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式，主要的作業(yè)流程是焊裝實施水箱橫梁總成焊接，然后在采用螺栓連接的形式以工裝定位的方式形成封閉式車身總成，同時涂裝噴涂，然后再總裝內(nèi)飾Z001工位拆卸，一些車型采用了前段模塊結(jié)構(gòu)的情況下，水箱橫梁總成配送至分裝區(qū)域?qū)嵤┫嚓P(guān)附件安裝形成前段模塊總成，最終在配送至大線實施裝配。

4 結(jié)語

車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的最終目的都必須滿足裝車，但是滿足裝車關(guān)鍵要素是各個安裝點公差控制，不同結(jié)構(gòu)設(shè)計的形式對車身尺寸的控制要點大有不同，產(chǎn)品設(shè)計必須和工藝設(shè)計同步開展，實施GD&T以及RPS設(shè)計。