某車型下車體后縱梁總成焊裝尺寸的應用研究

梅敏， 龍曲波， 楊宇

(東風(武漢)實業(yè)有限公司，湖北武漢 430000)

0 引言

近年來，國內(nèi)車市非?；馃幔囌噺S之間的競爭趨于白熱化，伴隨價格的下沉，越來越多的消費者具備了汽車的購買能力，因此伴隨著這一需求的增大，人們開始對汽車從量變需求轉(zhuǎn)變成了質(zhì)變的需求。而各大主機廠為了在競爭激烈的市場中保持自己的市場份額，必須實現(xiàn)產(chǎn)能最大化、性價比最優(yōu)化，這就對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性提出了更高要求，汽車質(zhì)量更加可靠且舒適耐用，方能確保產(chǎn)品的競爭力，因此對產(chǎn)品的尺寸就必須高要求。下車體后縱梁總成作為后車體的主要強度載體之一，其結(jié)構(gòu)和尺寸精度對左右側(cè)位總成的尺寸匹配、頂蓋的焊接、底盤件的安裝尺寸、后防撞梁的安裝尺寸及后臉間隙面差其他內(nèi)外飾件的安裝有著非常直接的影響，因此對后縱梁總成尺寸控制的研究，可以對現(xiàn)實生產(chǎn)過程起指導作用。本文作者從某車型下車體后縱梁總成的結(jié)構(gòu)、焊接工裝、焊接過程、沖壓件以及工業(yè)化階段的尺寸調(diào)試出發(fā)，探討尺寸的控制方法。

1 后縱梁總成結(jié)構(gòu)介紹

某車型的下車體后縱梁總成結(jié)構(gòu)，如圖1所示。其中對總成尺寸有主要影響的零件為左/右后縱梁、左/右后前縱梁、左/右后縱梁封板、左/右縱梁連接板、后橋橫梁左/右端板、左/右后輪罩地板連接板。

圖1 下車體后縱梁總成結(jié)構(gòu)

2 焊接工裝及焊接過程

單側(cè)后縱梁采取3個成型焊工裝及一套總成抓手，工序劃分為OP10、OP20、OP30及Gripper，整個總成結(jié)構(gòu)的焊接順序如下：先由后前縱梁、后縱梁、后橋固定加強板、后前縱梁隔板以及后減震器彈簧支架在OP10序焊成分總成，再將分總成投放到OP20序主工位，同時縱梁連接板和燃油箱支架在OP20序的SUB工位焊成小分總成后投放到OP20序主工位，另外將后橋橫梁端板投放到OP20序主工位，結(jié)合這3種零件進一步焊成OP20序的分總成零件，最后在OP30序設(shè)置了SUB工位用于焊接后縱梁封板和輪罩地板連接板形成封板分總成，再將封板分總成和OP20序的分總成同步投放到OP30序的主工位夾具上焊成后縱梁總成，焊完后總成抓手抓取進行空中補焊，從而完成后縱梁總成的最終焊接。圖2為焊接流程LAYOUT圖。

后縱梁總成直接承載著后懸掛、后輪胎等底盤配件，同時也直接影響著后側(cè)圍左右車身寬度，間接帶來的影響是頂蓋激光焊的可行性。其尺寸狀態(tài)的好壞既能影響到后懸掛的裝配、車輛行駛過程中的輪胎偏擺性以及頂蓋激光焊的效果，因此縱梁尺寸狀態(tài)的控制有著顯著的重要性。

3 總成尺寸狀態(tài)

3.1 總成尺寸狀態(tài)

(1)總成上后輪罩地板連接板上兩端Y向面間偏小，當焊接車身總成時，會導致后輪罩的一圈Y向貼合面往外張，進一步影響側(cè)圍總成合拼后的車身寬度尺寸。

(2)后縱梁上的Y向貼合面往車身外側(cè)超差，當焊接車身總成時，會通過輪罩將側(cè)圍總成往車身外側(cè)擠壓，影響車身寬度，如圖3所示。

圖3 后縱梁局部測點分布及報告

(3)后縱梁端板上的螺母孔Y、Z向尺寸容易超差，導致總成檢具上檢測銷無法通過。且通過調(diào)整夾具滿足了螺母孔的通過性后，當焊接車身總成時依然會出現(xiàn)后圍板上的過孔與后縱梁端板上的螺母孔遮孔缺陷。

3.2 原因分析

(1)從縱梁總成的結(jié)構(gòu)上判斷，輪罩連接板下部的縱梁封板(零件3)靠近Y向翻邊面這一側(cè)在Z向僅有一個縱梁隔板(零件9)拖住，結(jié)構(gòu)上容易封板靠翻邊這一側(cè)往下踏，間接導致上部輪罩連接板往車身Y側(cè)傾斜，從而導致Y向間隙偏小，如圖4所示。

圖4 后縱梁前端結(jié)構(gòu)

(2)左右后前縱梁與縱梁封板Y向型面均為圓弧型角，且數(shù)模狀態(tài)要求兩個圓弧型面完全貼合，且工藝規(guī)劃圓弧型面靠近前部只有一個焊點，此種結(jié)構(gòu)導致圓弧型面無法完全貼合，且只有一個焊點，導致前部焊合之后，尾部炸開，為了消除炸開缺陷，將封板往貼合方向調(diào)整，導致另一側(cè)面間隙變大，如圖5所示。

圖5 后縱梁總成局部尺寸狀態(tài)

(3)縱梁總成上后部僅后縱梁(零件1)伸出，在后縱梁尾端焊上后縱梁端板及端板加強板，但后縱梁為U型輥壓件，高強度、難成形、回彈大，沖壓易造成側(cè)面扭曲、基準離空，如圖6所示，焊完總成后縱梁后部扭曲，導致后縱梁端板上的螺母孔尺寸不符，進而導致后圍板上過孔與螺母孔遮孔，影響后防撞梁的安裝。

圖6 后縱梁回彈示意

4 控制方案

4.1 焊接工裝控制及焊點調(diào)整

工裝夾具是車身各零件定位和裝配的載體。夾具的主要作用是將焊件準確定位和可靠夾緊，確保焊接件之間的相對位置及尺寸精度，從而確保焊接質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，進而有效控制總成件的尺寸穩(wěn)定性[1-2]，方法如下：

(1)在封板分總成上前后各加一處Z向面的支撐壓緊，確保封板分總成靠圓弧側(cè)型面不會下塌，如圖7所示。

圖7 后縱梁封板夾具定位圖

(2)縱梁封板與后前縱梁Y向圓弧貼合面上再增加一處焊點，消除貼合面炸開缺陷[5]，如圖8所示。

圖8 后縱梁圓弧新增焊點

4.2 沖壓件控制

零件尺寸對車身尺寸有著重要的影響，因為零件尺寸偏差時導致在總成時，在不壓緊的情況下造成零件之間的貼合間隙，雖然最終能在夾具的壓緊力作用下強行貼合焊接，但是會產(chǎn)生應力，從而造成變形，最終影響總成件尺寸的穩(wěn)定性。而零件的偏差主要出現(xiàn)在沖壓階段，因此就需要對沖壓件的成型過程進行有效的監(jiān)控。

后縱梁總成上的沖壓件，除后縱梁外的其他零件成型效果相對較好，因此后縱梁可以根據(jù)檢具上的實測尺寸狀態(tài)來判斷整改方案，以下主要介紹后縱梁輥壓件的整改。

整改方案為：增加一序側(cè)面整形模，對輥壓件側(cè)面進行整形，減少后縱梁的回彈和扭曲。同時通過修改后縱梁底部的模具R角的大小來控制零件側(cè)面的內(nèi)收或者外放，R角越小，后縱梁側(cè)面越往內(nèi)收，反之R角越大，后縱梁側(cè)面越外放。完整整改后，將整改后的零件上檢具來測量整改效果，通過檢具的測量值來決定下一輪的整改量。

4.3 工業(yè)化階段尺寸調(diào)試控制(反變形法)

后縱梁總成在后部輥壓件處的結(jié)構(gòu)特點，決定了焊接總成會有扭曲變形，同時由于輥壓件單件變形如圖6所示，往車內(nèi)側(cè)傾斜，因此需要在成型焊夾具工位進行反向矯形即反變形法，反變形法是尺寸調(diào)試控制的一種常用方法，通常適用于控制“U”型件焊接扭曲變形[3-4]。后縱梁反變形法如圖9所示。

圖9 后縱梁反變形法

輥壓件的反變形調(diào)整類似于如圖9所示的方案，將輥壓件靠車身內(nèi)側(cè)的支撐塊增加墊片，同時靠車身外側(cè)的Y向支撐減少墊片，從而確保后縱梁輥壓件焊接之前在夾具上承往車身外側(cè)傾斜狀態(tài)，當焊接完總成后抵消掉原有往內(nèi)側(cè)傾斜量，以此控制后縱梁總成后部往車身內(nèi)側(cè)傾斜的缺陷。

5 結(jié)論

文中通過“人、機、料、法、環(huán)”等環(huán)節(jié)，介紹了某車型后部下車體后縱梁總成的尺寸控制過程和方法。零件的回彈、焊接變形不可避免，需要上游的設(shè)計部門不斷從實際生產(chǎn)中總結(jié)經(jīng)驗，通過設(shè)計合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝、工裝等技術(shù)手段，從產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計直至生產(chǎn)出成品的一系列環(huán)節(jié)和過程，實現(xiàn)零件尺寸的控制，最終實現(xiàn)理想的制造質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著國內(nèi)汽車市場競爭加劇，而在市場中突出汽車的競爭力是其產(chǎn)品品質(zhì)，而要想擁有良好的產(chǎn)品品質(zhì)，就必須要控制好產(chǎn)品的尺寸。文中介紹的某車型后縱梁總成的尺寸控制過程，可以拓展到其他車型，指導類似結(jié)構(gòu)件的尺寸開發(fā)。