汽車(chē)頂蓋與側(cè)圍激光釬焊焊縫的檢測(cè)

周平

摘要：本文主要概述了汽車(chē)頂蓋與側(cè)圍激光釬焊鈑金配合方式，介紹了汽車(chē)側(cè)圍與頂蓋激光釬焊處單件精度控制點(diǎn)的識(shí)別。結(jié)合激光釬焊對(duì)于零件搭接面的精度要求，討論了如何精確檢測(cè)側(cè)圍外板與頂蓋外板激光釬焊控制點(diǎn)的方法。通過(guò)準(zhǔn)確識(shí)別激光釬焊零件控制點(diǎn)，設(shè)計(jì)正確的基準(zhǔn)及檢測(cè)塊，合理布置檢測(cè)點(diǎn)并編制檢測(cè)表計(jì)算測(cè)點(diǎn)極差，從而得出側(cè)圍與頂蓋零件激光焊縫的準(zhǔn)確檢測(cè)數(shù)據(jù)。這對(duì)頂蓋、側(cè)圍模具制造，激光釬焊生產(chǎn)線調(diào)試起到指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)覆蓋件;檢具;激光釬焊;測(cè)量;設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U463.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

頂蓋與側(cè)圍激光釬焊外觀質(zhì)量良好，焊縫均勻、平整光滑，所以頂蓋與側(cè)圍激光釬焊被眾多車(chē)型采用。但頂蓋激光釬焊對(duì)沖壓?jiǎn)渭纫蟾?，而?zhǔn)確檢測(cè)頂蓋與側(cè)圍外板激光釬焊關(guān)鍵控制點(diǎn)的精度，則是沖壓?jiǎn)渭叽缇瓤刂频那疤?，也是激光釬焊生產(chǎn)線調(diào)試的依據(jù)。

1頂蓋外板與側(cè)圍外板激光釬焊關(guān)鍵控制點(diǎn)的識(shí)別

頂蓋外板與側(cè)圍外板激光釬焊鈑金貼合為線接觸。側(cè)圍拼裝完成后，頂蓋落在2個(gè)側(cè)圍之間，接觸點(diǎn)決定了側(cè)圍和頂蓋2個(gè)零件的相對(duì)位置關(guān)系（圖1）。此接觸點(diǎn)周?chē)拿婢鶠楣忭樀幕∶?，尤其是頂蓋外板接觸點(diǎn)處的面，為一個(gè)半徑約為2.0mm的圓弧面，接觸點(diǎn)在零件實(shí)物上較難識(shí)別。

找到鈑金接觸點(diǎn)，測(cè)量此接觸點(diǎn)的精度，可以反映出頂蓋和側(cè)圍鈑金貼合點(diǎn)尺寸精度。而激光釬焊填充在鈑金接觸點(diǎn)上方的鈑金縫隙內(nèi)，如果鈑金貼合點(diǎn)精度良好，則可一定程度保證激光釬焊縫隙大小均勻。故可以將側(cè)圍與頂蓋鈑金貼合點(diǎn)作為激光釬焊關(guān)鍵控制點(diǎn)來(lái)檢測(cè)。

2頂蓋外板與側(cè)圍外板激光釬焊關(guān)鍵控制點(diǎn)尺寸精度要求

頂蓋外板與側(cè)圍外板裝配為自適應(yīng)匹配，對(duì)激光釬焊填充面的輪廓度要求較高。頂蓋外板激光釬焊填充面位置度要求為±0.4mm，側(cè)圍外板激光釬焊填充面位置度要求為±0.5mm。頂蓋與側(cè)圍整條焊接貼合整段面輪廓度要求為0.6mm，每150.0mm輪廓度要求0.3mm。頂蓋與側(cè)圍激光釬焊填充面對(duì)整段面的光順度要求高于一般的沖壓件，整段面不允許有較大的起伏和突變。某車(chē)型頂蓋外板與側(cè)圍外板激光釬焊填充面精度要求如圖2和圖3。

3頂蓋與側(cè)圍激光釬焊填充面關(guān)鍵控制點(diǎn)檢測(cè)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)

3.1頂蓋外板激光釬焊填充面關(guān)鍵控制點(diǎn)檢測(cè)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)

頂蓋外板激光釬焊填充面位于頂蓋外板兩側(cè)圓弧面上。檢測(cè)頂蓋外板激光釬焊填充面的精度有3種選擇。

（1）按照車(chē)身坐標(biāo)方向Y向面的隨型偏置面作為檢測(cè)基準(zhǔn)，用此檢測(cè)面可檢測(cè)出頂蓋外板Y向最大輪廓（圖4）。此時(shí)檢測(cè)點(diǎn)在鈑金貼合點(diǎn)上方，接近激光釬焊填充面。

（2）以頂蓋型面偏置3.0mm面作為檢測(cè)基準(zhǔn)，則實(shí)際檢測(cè)點(diǎn)在鈑金貼合點(diǎn)的下方（圖5）。此時(shí)檢測(cè)基準(zhǔn)來(lái)源于頂蓋型面，設(shè)計(jì)上最容易實(shí)現(xiàn)。

（3）用鈑金貼合點(diǎn)處側(cè)圍型面的3.0mm偏置面作為檢測(cè)基準(zhǔn)，此時(shí)檢測(cè)點(diǎn)為頂蓋外板與側(cè)圍外板鈑金貼合點(diǎn)。

以上3種方案中，第1種的檢測(cè)位置雖靠近激光釬焊填充面，但不檢測(cè)鈑金貼合點(diǎn)，就不能確定零件的側(cè)圍和頂蓋的相對(duì)位置關(guān)系，故不能選擇此方案。第2種的檢測(cè)基準(zhǔn)面雖然設(shè)計(jì)上較容易實(shí)現(xiàn)，但其檢測(cè)點(diǎn)離激光焊接貼合面較遠(yuǎn)，且不是鈑金貼合點(diǎn)，通常不推薦此方案。第3種可準(zhǔn)確檢測(cè)鈑金貼合點(diǎn)，故選擇此方案。

用翻轉(zhuǎn)塊作為頂蓋激光釬焊焊縫的檢測(cè)塊，用側(cè)圍外板型面法向3.0mm偏置面作為鈑金貼合點(diǎn)檢測(cè)基準(zhǔn)。為了兼顧檢測(cè)頂蓋外板外觀面，檢測(cè)塊上平面需要做成與頂蓋外觀面的相切面，這樣用百分表可以檢測(cè)頂蓋外板外觀面（圖6）。由于頂蓋激光釬焊面為連續(xù)填充面，故相應(yīng)檢測(cè)塊也要做成連續(xù)的。

為了兼顧制作和操作方便，檢測(cè)塊長(zhǎng)度可設(shè)計(jì)在每塊3000 mm左右，檢測(cè)塊之間的間隙在5.0mm內(nèi)（圖了）。檢測(cè)塊要覆蓋整條激光釬焊焊縫，激光釬焊起始和結(jié)束位置圓角尤其不能遺漏，防止零件圓角位置面畸變?cè)斐杉す忖F焊不良。頂蓋Y向基準(zhǔn)位于激光焊縫處，為了保證基準(zhǔn)剛度，Y向基準(zhǔn)會(huì)做得比較寬，故Y向基準(zhǔn)除基準(zhǔn)點(diǎn)處留5.0mm寬作為基準(zhǔn)面外，其余面也要加工成檢測(cè)塊來(lái)檢測(cè)激光焊縫。

3.2側(cè)圍外板激光釬焊填充面關(guān)鍵控制點(diǎn)的檢測(cè)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)

側(cè)圍外板檢測(cè)基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)則需要與頂蓋外板檢測(cè)基準(zhǔn)做對(duì)應(yīng)，兩者檢測(cè)點(diǎn)需要互相關(guān)聯(lián)。因頂蓋外板選取與側(cè)圍外板鈑金貼合點(diǎn)作為檢測(cè)點(diǎn)，故提取頂蓋外板與側(cè)圍外板鈑金貼合點(diǎn)交線作為檢測(cè)線。選定檢測(cè)線后延激光釬焊?jìng)?cè)圍填充面法向偏置3.0mm即為檢測(cè)基準(zhǔn)線。同步補(bǔ)充出檢測(cè)基準(zhǔn)面即可得到檢測(cè)基準(zhǔn)，可選擇側(cè)圍型面偏置面作為檢測(cè)基準(zhǔn)面（圖8）。

同樣需用翻轉(zhuǎn)塊作為激光焊縫檢測(cè)塊，為了兼顧側(cè)圍外觀面檢測(cè)，檢測(cè)塊上表面需做成與側(cè)圍型面相切的面。與頂蓋相同，側(cè)圍激光焊縫檢測(cè)塊也需要做連續(xù)的，單個(gè)檢測(cè)塊長(zhǎng)度300.0mm左右，檢測(cè)塊之間間隙在5.0mm以內(nèi)（圖9）。激光釬焊起始、結(jié)束的圓角，側(cè)圍B柱、C柱等容易發(fā)生面畸變的位置尤其需要檢測(cè)控制。激光焊縫附近的基準(zhǔn)面夾鉗不能打斷激光焊縫的檢測(cè)塊，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)缺口避讓夾鉗或把夾持放在檢測(cè)塊下方。

4檢測(cè)工具選擇

因頂蓋外板激光焊接檢測(cè)點(diǎn)位于頂蓋外板圓弧面上，以側(cè)圍外板偏置面為檢測(cè)基準(zhǔn)面，用間隙尺檢測(cè)將難以準(zhǔn)確找到檢測(cè)點(diǎn)。因?yàn)殚g隙尺擺放角度不同，讀數(shù)視角不同，所檢測(cè)的結(jié)果也不同。間隙尺本身就存在讀數(shù)誤差，再加上擺放角度誤差，檢測(cè)誤差無(wú)疑會(huì)加大，故需選擇塞尺檢測(cè)此處激光焊接搭接點(diǎn)。為便于快速檢測(cè)判斷，可制作2.5～3.5mm的專用塞尺，即2.5mm開(kāi)始，每隔0.1mm制作一個(gè)賽片，配備到檢具上。

同理，為保證檢測(cè)位置準(zhǔn)確，側(cè)圍外板激光釬焊檢測(cè)點(diǎn)也需用塞尺檢測(cè)。

5頂蓋與側(cè)圍激光釬焊填充面關(guān)鍵控制點(diǎn)測(cè)點(diǎn)布置

頂蓋與側(cè)圍激光釬焊填充面為連續(xù)焊接貼合，中間無(wú)斷點(diǎn)。故相應(yīng)檢測(cè)基準(zhǔn)面和測(cè)量點(diǎn)也要連續(xù)布置，不能中斷過(guò)大。因頂蓋外板落在2個(gè)側(cè)圍之間，激光釬焊填充面離空最大的地方往往出現(xiàn)在頂蓋前后兩端，故激光釬焊開(kāi)始和結(jié)束階段尤其需要加密測(cè)點(diǎn)，從而排除零件自身尺寸偏差造成的離空，好重點(diǎn)調(diào)試焊接生產(chǎn)線。

某車(chē)型頂蓋激光釬焊起始段a，結(jié)束段c以25.0mm為間隔布置測(cè)點(diǎn)，中間段b則以50.0mm為間隔布置測(cè)點(diǎn)（圖10）。頂蓋左右兩側(cè)測(cè)點(diǎn)布置需對(duì)稱。為保證側(cè)圍與頂蓋測(cè)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，便于分析數(shù)據(jù)，側(cè)圍測(cè)點(diǎn)也需按照頂蓋的間隔布置，并做到X向坐標(biāo)一致。為保證測(cè)量重復(fù)性，需在檢測(cè)基準(zhǔn)塊上刻出測(cè)量點(diǎn)，標(biāo)出測(cè)量序號(hào)，以保證同一序號(hào)下每次測(cè)量位置相同。

6測(cè)量表編制及尺寸極差計(jì)算

嚴(yán)格按照測(cè)點(diǎn)布置要求編制測(cè)量表，并把測(cè)量數(shù)據(jù)錄入表中。激光釬焊關(guān)鍵控制點(diǎn)單側(cè)從1號(hào)測(cè)點(diǎn)起，逐測(cè)點(diǎn)150.0mm范圍內(nèi)計(jì)算一次測(cè)量值極差，單側(cè)所有測(cè)點(diǎn)再計(jì)算一次極差，并判斷是否在要求范圍內(nèi)。以此來(lái)判斷是否有測(cè)點(diǎn)測(cè)量值波動(dòng)過(guò)大。

因?yàn)轫斏w和側(cè)圍激光焊接搭接點(diǎn)測(cè)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，可將左右側(cè)圍外板和頂蓋外板3個(gè)零件的激光釬焊檢測(cè)點(diǎn)編入同一個(gè)檢測(cè)表中，計(jì)算對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)測(cè)量值差值，便可評(píng)估出沖壓?jiǎn)渭y(cè)點(diǎn)偏差情況。有了準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)，頂蓋外板和側(cè)圍外板的模具調(diào)試與修改就可以此為依據(jù)。激光釬焊生產(chǎn)線也可以此數(shù)據(jù)排查焊接故障。

7結(jié)束語(yǔ)

準(zhǔn)確找到并選擇合適的激光釬焊關(guān)鍵控制點(diǎn)，制作正確的測(cè)量基準(zhǔn)，選擇正確的測(cè)量工具，便可準(zhǔn)確測(cè)量出控制點(diǎn)尺寸偏差。合理布置測(cè)量點(diǎn)并計(jì)算關(guān)聯(lián)測(cè)量點(diǎn)極差，就可判斷出激光釬焊貼合面是否平順。實(shí)踐證明，用此方法測(cè)量激光釬焊搭接面，可有效指導(dǎo)頂蓋外板與側(cè)圍外板的模具制造和調(diào)試，進(jìn)一步降低激光釬焊故障發(fā)生率。