汽車車架焊接工藝分析及工裝設(shè)計(jì)

李帥勇

摘? 要：為全面保證汽車制造與加工效果，加強(qiáng)汽車車架焊接工藝要點(diǎn)分析及工裝設(shè)計(jì)措施研究具有很大現(xiàn)實(shí)意義。該文首先闡述了汽車車架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上對其焊接工藝與工裝設(shè)計(jì)進(jìn)行較全面的論述。希望能與同行共同分享實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，共同優(yōu)化汽車車架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果，提升汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性能，推動(dòng)我國汽車行業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：汽車車架;焊接技術(shù);工藝分析;工裝設(shè)計(jì)

中圖分類號：U466? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

焊接工藝分析及工裝設(shè)計(jì)是影響汽車車架整體構(gòu)造的關(guān)鍵因素，從某種程度上分析其影響汽車車架整體的安穩(wěn)性，因此在汽車車架焊接工藝及工裝設(shè)計(jì)進(jìn)程中，要求技術(shù)人員嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)程操作，進(jìn)而將焊接變形等不良情況的發(fā)生率降至最低水平，全面提升汽車整體制造與加工效果。鑒于此，該文筆者結(jié)合長期的實(shí)踐歷程，對相關(guān)工藝技術(shù)要點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法做出探究。

1 汽車車架結(jié)構(gòu)特征

車架是承受載荷的基礎(chǔ)構(gòu)件，也是影響汽車使用年限的關(guān)鍵因素之一。北汽福田作為國內(nèi)輕型載貨汽車行業(yè)的一個(gè)主要制造企業(yè)。筆者以時(shí)代輕卡為實(shí)例去闡述車架的結(jié)構(gòu)特征。從宏觀上分析，該車架有2根槽形縱梁與7根橫梁焊接形成的封閉式構(gòu)架。為了增強(qiáng)車架強(qiáng)度，應(yīng)在縱梁中焊接加強(qiáng)縱梁，車架總長度大概是6 500 mm，外寬是760 mm，規(guī)定車架上平面的平面度≥2 mm，左右兩側(cè)縱梁對角線長度偏差最大值≤3 mm，板簧支架對角線偏差最大值≤2 mm。車架上部的發(fā)動(dòng)機(jī)支架、板簧支架等均應(yīng)被焊接在相應(yīng)部位。焊接接頭達(dá)到了幾百處，接頭位置焊縫眾多，焊縫焊接質(zhì)量是影響車架強(qiáng)度與剛度、外觀要求與裝配精度的主要因素，正因如此，一定要科學(xué)規(guī)劃合理的焊接工藝，進(jìn)而確保車架加工的整體質(zhì)量。

2 汽車車架焊接工藝分析

2.1 汽車車架焊接前期

車架是承擔(dān)汽車重力的重要構(gòu)件，與企業(yè)運(yùn)行的安穩(wěn)性密切相關(guān)性。邊梁式焊接是當(dāng)前汽車車架焊接工藝中經(jīng)常使用的一種焊接形式，采用7根橫梁與2根槽型縱梁，其能把汽車車架焊接成為封閉式架構(gòu)，增強(qiáng)車架的強(qiáng)度。汽車車架焊接工藝實(shí)施過程中需使用到多種材料，焊接接頭繁多，可達(dá)到數(shù)百處，如果一個(gè)焊接接頭有質(zhì)量問題，則很可能會(huì)影響汽車車架整體的焊接質(zhì)量，因此一定要嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行車架焊接工藝操作，從根本上保證車架焊接工藝各流程的質(zhì)量安全。

2.2 汽車車架焊接工藝

2.2.1 合理選擇車架結(jié)構(gòu)材料

通常情況下，汽車車架焊接工藝大體上是應(yīng)用16Mn低合金剛或Q235A，以上兩類材料焊接性能優(yōu)良，且厚度適宜，完全符合汽車車架焊接工藝對材料提出的要求。以上2種焊接材料在應(yīng)用前無須進(jìn)行熱處理，也不必使用特別的車架焊接工藝，車架在焊接實(shí)踐中不易形成裂紋或氣泡。

2.2.2 掌握正確的車架焊接方法

焊接方法是影響車架焊接質(zhì)量的主要因素之一，因?yàn)槠囘\(yùn)行過程中車架是承受動(dòng)載作用力的主要構(gòu)件，因此對車架剛性提出較高的要求。在車架焊接期間焊接以后的收縮力處于較高水平，因此一定要選擇和汽車整體構(gòu)架及性能相匹配的焊接方法，同時(shí)嚴(yán)格依照車架焊接工藝參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對線能量的更有效調(diào)控。

2.2.3 焊接加熱工藝

汽車車架是由數(shù)百條焊接材料整合在一起的，焊縫較短小并且集中分布，如果架體焊接加熱缺乏勻稱性或焊接人員進(jìn)行數(shù)次加熱，焊接接頭易在熱力作用下而降低接頭承載性能。為規(guī)避以上不良情況，建議焊接技術(shù)人員加大對短焊接的起弧、收弧及銜接的處理力度，將補(bǔ)焊狀況發(fā)生率降至最低水平，減少加熱頻次，從根本上保證車架的接頭強(qiáng)度。

2.2.4 科學(xué)規(guī)劃焊接次序

在車架焊接工藝中，焊縫并不是對稱式分布，因此為了確保車架的焊接質(zhì)量，則應(yīng)在焊接前期對車架不同位置的焊接次序合理規(guī)劃。多數(shù)情況下，焊接技術(shù)人員應(yīng)用對稱性焊接和由中間朝向車架兩頭焊接的形式，采用如上2種焊接方法，并遵照合規(guī)的焊接次序，在很大程度上能減少焊接次數(shù)。

2.3 車架焊接工藝流程

2.3.1 CO2氣體保護(hù)

將CO2氣體保護(hù)應(yīng)用于汽車車架焊接工藝中，主要是因?yàn)槠淠軐?shí)現(xiàn)對汽車車架焊接成本的有效控制，增強(qiáng)汽車車架的抗裂紋及抗銹、抗氫能力，最終優(yōu)化汽車產(chǎn)品的制造效率。另外，CO2氣體保護(hù)措施實(shí)施后，汽車車架焊接結(jié)束時(shí)無須進(jìn)行清渣操作，其能減少焊接變形程度，其在車架各個(gè)部位的焊接體現(xiàn)出較高的適用性。在車架焊接工藝中，為確保CO2氣體保護(hù)的作用充分發(fā)揮出來，基礎(chǔ)是保證焊接工藝參數(shù)的準(zhǔn)確度。通常情況下，焊機(jī)選用的型號是NBC-350，焊絲牌號是H08Mn2S1A，焊絲內(nèi)徑為mm，焊接電流、電壓的取值區(qū)間分別為170 A～210 A、22 V～26 V，焊接速度以50 cm/min為宜，氣體流量取值范圍為10 L/min～13 L/min。

2.3.2 車架焊接工藝程序

在車架焊接實(shí)踐中，應(yīng)立足于車架焊接工藝特征，并深度分析焊接變形的現(xiàn)實(shí)問題，以此為基礎(chǔ)，科學(xué)整合焊接時(shí)所用的材料。此外，在焊接進(jìn)程中，結(jié)構(gòu)變形問題難以完全規(guī)避，如果發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)給予糾正措施，保證汽車車架焊接質(zhì)量。筆者認(rèn)為，在汽車車架焊接工藝實(shí)踐中，應(yīng)依照“零部件組焊→焊接縱梁加強(qiáng)梁→縱梁焊后糾偏→大樁定位點(diǎn)固定焊→車架補(bǔ)焊→車架裝配→車架形體矯正→車架質(zhì)量檢測→車架涂裝”次序進(jìn)行，這是保證車架焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

3 工裝設(shè)計(jì)方案

3.1 選定定位基準(zhǔn)

最好把車架左右側(cè)縱梁上部的前輪中心線孔設(shè)為定位基準(zhǔn)孔。

3.2 車架縱梁定位夾緊

減少或規(guī)避縱梁裝焊時(shí)焊接變形的情況，實(shí)現(xiàn)對車架規(guī)格的有效調(diào)控，因此建議對縱梁實(shí)施定位夾緊的形式。采用已加工的定位塊對左縱梁下翼面、外腹面進(jìn)行定位，為保證裝配和起模操作的便捷性，建議使用氣缸定位右縱梁的外腹面，縱梁內(nèi)腹面則建議使用一對頭氣缸夾緊。

3.3 橫梁定位

圓管橫梁通常穿插過縱梁上的橫梁孔直焊在縱梁與加強(qiáng)梁，因此只需要使用定位塊實(shí)現(xiàn)側(cè)向定位就可以。2個(gè)縱梁寬度的功能以保證槽型橫梁在車架寬度方向?yàn)橹?，而針對前后、上下方向上可以?yīng)用“L”形定位塊度后點(diǎn)焊形成有效限制。

3.4 規(guī)劃氣路

由始源于氣管的氣體經(jīng)由總管路整合至左右兩側(cè)的支管，最后經(jīng)由配氣控制閥整合至夾緊器氣缸。

4 預(yù)防焊接變形的方法

在焊接實(shí)踐中，很容易產(chǎn)生大量熱，這些熱對焊接變形過程的形成有促進(jìn)作用，另外，在各操作流程中，各部件相互交錯(cuò)也是引起變形的主要原因。結(jié)合產(chǎn)生變形的原因，可以采用如下措施加以預(yù)防。1）快速推拉夾具的方法：具體是在快速推拉夾具的協(xié)助下，把車架前、后段槽鋼臨近并脫離定位。2） 絲杠緊固車架大梁：車輛大梁在胎具中的有效定位不僅要依靠定位塊，還需使用由絲杠制作的夾具壓住型鋼壓住，促使其臨近定位塊的一端。3）盡量減少隨機(jī)誤差，進(jìn)而從根本上保證工件質(zhì)量，工件隨著隨行夾具一并傳輸至下一個(gè)工位。

5 結(jié)語

在汽車車架制造加工的進(jìn)程中，只有保證車架焊接工藝與工裝設(shè)計(jì)的合理性，進(jìn)而從根本上保證車架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與美觀性。在具體實(shí)踐中，焊接人員一定要扎實(shí)掌握車架焊接工藝操作要點(diǎn)、焊接質(zhì)量及工裝設(shè)計(jì)要點(diǎn)，進(jìn)而整體提升汽車車輛綜合安全性能。

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