淺析汽車儀表板橫梁的焊接控制

李振偉 徐佳佳 王永剛 邢文濤

摘 要：本文介紹了儀表板橫梁的結構，分析了焊接生產過程中的尺寸控制方法，以便于解決儀表板橫梁尺寸不穩(wěn)定的質量問題。

關鍵詞：儀表板橫梁;焊接尺寸控制;質量問題

1 前言

汽車儀表板橫梁（Cross Car Beam）是乘用車內飾件的重要組成部分，連接著車身前圍、左右側圍和地板，具有支撐安全氣囊和電器等相關零部件，以及定位儀表板的功能，它的零部件質量直接決定了車身內飾儀表盤的裝配穩(wěn)定性。鑒于汽車儀表板橫梁的重要功能，導致其總成上面的焊接零件數(shù)量較多，而總裝車間又對儀表板橫梁的尺寸精度普遍要求較高。在此背景下，筆者從本公司生產實際出發(fā)，詳細介紹了汽車儀表板橫梁的焊接生產工藝及尺寸控制方法。

2 一種儀表板橫梁的結構介紹

此型號儀表板橫梁由轉向管柱支架、儀表板安裝支架、前圍支架、中央支架、空調上/下支架、T-BOX支架、PAB支架、空調上/下支架、手套箱支架、導航支架、保險盒安裝支架、360模塊安裝支架等共計45種零部件焊接而成。

3 焊接方法

本公司主要采用DAIHEN弧焊機器人“Almega”系列弧焊機器人進行自動化MIG焊接，“Almega”系列乃驅使最新電子機械技術所開發(fā)高性能多功能的機器人，配合變位系統(tǒng)組成弧焊工作站，充分實現(xiàn)了儀表板橫梁360°無死角焊接。

弧焊工序共分四序，兩個工作站：一號工作站：①第一序焊接儀表板駕駛側大小管、轉向管柱支架、左側管梁支架、右側管梁支架、PAB支架、導航支架、管梁加強板。第一序裝件完成后，夾具夾緊，控制器發(fā)出信號，變位機旋轉，弧焊機器人開始焊接第一序。同時第一序焊接的時候，工人開始進行第二序零件裝夾。②第二序焊接前圍連接支架、儀表安裝支架、手套箱上支架、導航框架支架、中控下側支架、副駕駛下側支架。第二序裝件完成后，夾具夾緊，控制器發(fā)出信號，變位機旋轉，弧焊機器人開始焊接第二序，同時第二序焊接的時候，工人開始進行第一序零件裝夾，如此循環(huán)。二號工作站：①第三序焊接保險絲盒上安裝支架、T-BOX支架、空調上/下安裝支架、360模塊安裝支架、管梁加強支架、診斷接口支架。第三序裝件完成后，夾具夾緊，控制器發(fā)出信號，變位機旋轉，弧焊機器人開始焊接第三序。同時第三序焊接的時候，工人開始進行第四序零件裝夾。②第四序焊接中央左支架、中央右支架、左側機械手支架、右側機械手支架、左/右側儀表板上支架、左/右側儀表板中支架、手套箱框支架、儀表板中部安裝支架、線束支架、IP主定位支架。第四序裝件完成后，夾具夾緊，控制器發(fā)出信號，變位機旋轉，弧焊機器人開始焊接第四序。同時第四序焊接的時候，工人開始進行第三序零件裝件，如此循環(huán)。

4 焊接尺寸控制

（1）反變形法。發(fā)變形法是指根據(jù)生產中已經發(fā)生變形的規(guī)律，預先把焊件人為地制出一個變形，使這個變形與焊后發(fā)生的變形方向相反而數(shù)值相等，即事先估計好結構變形的大小和方向，然后在裝配時給予一個相反方向的變形，與焊接變形相抵消。因焊接變形因素較多，包括焊接順序、拘束度、焊接條件和接頭特征等。在實際生產的工藝規(guī)范和相同條件下通過實驗來實測確定，再根據(jù)所得數(shù)據(jù)確定反變形量。

（2）剛性固定法。這個是目前儀表板橫梁生產過程中主要的尺寸控制手段，即通過焊接夾具定位和禁固，將零部件加以固定來限制焊接變形，裝夾的剛度越大，變形越小，裝夾點越靠近焊接點，變形越小。

（3）合理的焊接順序。焊接順序對儀表板橫梁結構的變形有很大影響。焊接順序合理，焊接變形可以通過自由收縮，相互抵消;焊接順序不合理，焊接變形將互相疊加。所以儀表板橫梁在焊接時，盡量采用對稱焊接法，以使焊縫引起的變形相互抵消;當焊縫不對稱時，先焊焊縫少的一側，因為焊縫越長，變形越大，先焊焊縫少的一側，可以增大焊縫多的一側焊接時焊件的結構剛度和反變形能力。

在調試階段，筆者發(fā)現(xiàn)轉向管柱支架的尺寸一致性較差。由于轉向管柱支架承載著安裝汽車方向盤轉向機構的作用，所以其尺寸的裝配性和焊接強度非常重要。為了找出尺寸不穩(wěn)定的原因，筆者對儀表板橫梁進行了分段工序檢測，第一序焊接完成后，將儀表板橫梁進行檢具檢測，發(fā)現(xiàn)此時的安裝孔位是符合檢具的。但是在第二、三、四序焊接完成后，轉向管柱支架安裝孔在檢具上的狀態(tài)發(fā)生了偏差。筆者認為造成安裝孔尺寸不穩(wěn)定的原因主要是，轉向管柱支架由于要承受的載荷較高，所以為了保證其強度，支架的兩側都有焊縫，而最初為了平衡焊接節(jié)拍，在第一序只焊接了轉向管柱支架的外側焊縫，而將內側焊縫放在了第二序進行焊接。第二序焊接時由于轉向管柱支架的夾具定位已經撤離，導致焊接時產生的應力影響安裝孔位的尺寸精度。因此筆者決定更改初始焊接工藝，將轉向管柱支架在第一序一次焊接完成，并通過分析焊接應力對轉向管柱的變形影響，采用預調整的方法，來抵消焊接過程中的熱變形影響。

5 結論

在儀表板橫梁焊接生產中，采用反變形法、剛性固定法和合理的焊接順序來控制焊接變形，并采用一次工序的焊接完成來抵消焊接熱輸入不均勻帶來的變形影響。

參考文獻：

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[2]王洪光.實用焊接工藝手冊[M].2010.4.

[3]陳祝年.焊接工程師手冊[M].2010.2.

作者簡介：李振偉（1990-），男，河南開封人，大專，初級，長期從事汽車焊接工藝技術及自動化專業(yè)研究。