汽車車架焊接工藝分析及工裝設計

李明峰

摘 要：焊接工藝分析及工裝設計是影響汽車車架整體構造的關鍵因素，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計進程中，要求技術人員嚴格依照相關規(guī)程操作，進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，該文筆者結合長期的實踐歷程，對相關工藝技術要點及設計方法做出探究。

關鍵詞：汽車車架;焊接技術;工藝分析;工裝設計

0 引言

汽車車架整體構造的關鍵，在于汽車車架焊接工藝與工裝設計，其能在一定范圍內影響汽車整體的安全性能和用戶的使用體驗。所以，在汽車車架焊接及工裝設計這一工序中，相關工作人員必須具備責任心，嚴格按照相關的施工規(guī)范來完成車架焊接和工裝設計，能夠降低焊接過程變形量，有利于提升汽車車架的整體性和車架質量的提高。

1 焊接車架前分析

車架是承受汽車重量的關鍵部位，就和人體的骨骼一樣，沒有健全并且運轉良好的骨骼支架，就不能健康的站立、行走和生活。汽車車架是聯系汽車其他各個部分的一個重要結構，也是承受載荷的基礎部件。在汽車生產成功后，它不僅僅需要承受汽車的靜載荷，更要承受汽車不斷行駛過程中的動載荷。所以一輛汽車使用壽命的長短，和汽車車架有很大的關系。邊梁式焊接是目前國內載貨汽車一般會使用的車架焊接方式。本文主要是以北汽福田的一種貨車為例來分析。北汽福田是國內輕型載貨汽車行業(yè)的主要生產企業(yè)之一，而時代輕卡作為其主導產品，自然有特殊和值得學習的地方。主要分析的是它的結構特點。其中七根橫梁和兩根槽型縱梁，是由它們焊接而成的該車架的閉合式架構。為增加車架的強度，縱梁內部焊接加強縱梁，車架總長約毫米，外寬毫米。車架上的發(fā)動機支架、駕駛室支架、板簧支架等焊接在相應的位置。焊接接頭共有幾百處，接頭處焊縫多，每一條焊縫的焊接質量都直接影響到整個車架的強度和剛度，影響外觀要求和后續(xù)工藝的裝配精度，因此，必須設計合理的焊接工藝和車架焊合臺，以能保證車架總成的質量。

2 汽車車架焊接工藝分析

2.1 合理選擇車架結構材料

通常情況下，汽車車架焊接工藝大體上是應用16Mn低合金鋼或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種焊接材料在應用前無須進行熱處理，也不必使用特別的車架焊接工藝，車架在焊接實踐中不易形成裂紋或氣泡。

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量的主要因素之一，因為汽車運行過程中車架是承受動載作用力的主要構件，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架及性能相匹配的焊接方法，同時嚴格依照車架焊接工藝參數，以實現對線能量的更有效調控。

2.3 焊接加熱工藝

汽車車架是由數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行數次加熱，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，建議焊接技術人員加大對短焊接的起弧、收弧及銜接的處理力度，將補焊狀況發(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度。

2.4 科學規(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量，則應在焊接前期對車架不同位置的焊接次序合理規(guī)劃。多數情況下，焊接技術人員應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。

3 車架焊接工藝流程

根據車架焊接組成的結構特點，在充分考慮預防焊接變形的基礎上，將焊接過程分解為先將零部件裝焊成組合件，最后由若干零件及組合件裝焊成焊接總成。為矯正焊接變形，在存在變形較為嚴重的兩個工序后增加矯形工位。工藝流程包括零部件組焊、焊縱梁加強梁、縱梁焊后矯形大樁定位點固焊、車架補焊一車架裝配、車架矯形車架檢驗弓車架涂裝減小焊接變形，在焊接時應先進行點固焊，然后從中間向兩端對稱補焊，補焊完成后利用機械法對焊接總成進行矯形，在變形嚴重時也可采用加熱法進行矯正。

4 汽車車架工裝設計方案分析

車架工裝設計的零部件布置分散，尺寸較小，不適用于平行裝配法。因此，汽車車架工裝設計裝配過程中，尺寸較小的裝配件和零部件可以先裝配好再將其送入大裝胎具。

4.1 定位基準的選擇

定位基準選擇的科學性，可對汽車車架工裝操作定位的正確性產生影響，通常情況下，汽車車架工裝設計的定位基準孔，就是車架左右縱梁上的前輪中心線孔。

4.2 車架縱梁定位

準確定位車架零部件，必須在克服零部件剛性的基礎上，采用氣動夾緊，不僅可以減少車架焊接過程的變形，還可以有效提升裝配效率。為降低和避免縱梁裝焊接時發(fā)生變形，且美化車架總體的外部，工裝技術人員可對縱梁進行定位夾緊。例如，利用加工過程中定位塊，可定位左縱梁下翼面及外腹面，有利于裝配過程，便于起模;對于右縱梁的外腹面可采用氣缸定位，縱梁內腹面可用雙頭氣缸二次夾緊。

4.3 車架橫梁定位

根據實際情況進行調整，若汽車車架工裝中使用槽型橫梁，可以利用車架縱梁間的寬度來規(guī)范汽車的車架寬度方向;在車架的橫向及縱向定位中，可采用L形定位塊，對其完成限位再完成點焊。前期的工裝設計中，將圓管橫梁穿過位于車架縱梁上的橫梁孔，然后，將其直接焊接在加強梁及縱梁上。

4.4 板簧支架定位

在汽車車架工裝板簧支架定位方面，前后板簧支架可利用吊耳孔進行準確定位。

4.5 氣路設計

在氣路設計中，從氣管中進入的氣體，可以從總路徑分入左右兩側的支管路徑，由配氣控制閥進行總控制，使其進入夾緊器氣缸，可有效保證氣路的暢通。

5 預防焊接變形的方法

在焊接實踐中，很容易產生大量熱，這些熱對焊接變形過程的形成有促進作用，另外，在各操作流程中，各部件相互交錯也是引起變形的主要原因。結合產生變形的原因，可以采用如下措施加以預防。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）盡量減少隨機誤差，進而從根本上保證工件質量，工件隨著隨行夾具一并傳輸至下一個工位。

6 結語

汽車車架是汽車的骨干，是承擔汽車動載荷量和靜載荷的主要負載者，汽車車架的安全質量、強度、穩(wěn)定性等，都可對汽車行駛安全產生影響，作用于汽車的載貨能力、使用壽命等方面。汽車車架的焊接工藝和工裝設計，在一定高度上影響汽車車架的穩(wěn)定性和安全性，間接影響汽車整體性能的提升。隨著汽車車架的焊接工藝和工裝設計方案的不斷完善和創(chuàng)新，相關工藝流程不斷被優(yōu)化，相信在不久未來，我國的汽車行業(yè)會取得巨大進步。

參考文獻：

[1]張鵬程.SK81車架輸送線系統(tǒng)在焊裝車間的應用[J].科學技術創(chuàng)新，2018，17（19）：148-150.

[2]朱玉.汽車車架焊接工藝和工裝設計探究[J].工程技術（引文版），2017（02）：00005.

[3]秦冠強.汽車車架焊接工藝和工裝設計的分析[J].工程技術（全文版），2016（09）：00298.