汽车车身的焊接工艺设计分析

汽车是重要的交通工具，提高汽车制造质量对于交通事故发生率的降低具有重要作用。车身是汽车不可缺少的组成部分，因此要注意完善车身焊接工艺，以便为汽车制造质量的改善提供必要的条件。本文结合笔者的实践工作经验对焊接汽车车身时的工艺设计及应用问题进行了分析，旨在促进汽车行业的发展。

1 焊接工艺的设计要素

为了顺利开展焊接工艺设计工作，必须具备以下要素：车身数模。数模是提供车身零部件位置关系及结构尺寸等设计参数的基本资料，同时利用车身数模还能够制作各类剖面图及轴测图。车身各个零部件的具体明细表，如标准件数量、规格，冲压件编号及名称等。此外，样车、样件及全套图纸也是工艺设计中不可缺少的要素。样车指的是车身分总成、各大总成及整车总成等，样件则主要指冲压件。以上三种要素是保证工艺设计具备合理性的前提，因此必须加以重视。

2 汽车车身的焊接工艺分析

（1）凸焊工艺。在焊接汽车车身时通常会使用到凸焊工艺，凸焊一般被应用于焊接低碳钢型汽车冲压件或车身。为了避免凸焊质量受到影响，在焊接汽车车身时应注意以下事项。凸焊的其一焊接时间主要由三种因素决定，即薄板厚度、凸点刚度及焊接电流。在焊接施工时应将板件凸焊厚度控制在 0.5mm～4mm 之间，并在同一接头处焊接多个熔核，以提高焊接质量。如车身薄板厚度＜0.5mm，则凸焊机的电极嵌块应为钨材料或铜-钨烧结材料，以便使平板一侧散热量得以减少，从而确保不同薄板间实现热平衡。

（2）此外，还应在车身薄板上焊接凸焊螺母及凸焊螺栓，以便于在拧紧螺栓或螺母的情况下就可以进行车身装配工作。其二利用凸焊机将螺母及螺栓焊接好之后，应检查上一级车身零部件与车身整体是否匹配，同时利用定位销对螺母焊接位置进行定位，具体焊接方式见图 1。

（3）为了顺利进行凸焊，在焊接汽车车身时应确保螺母板底孔孔径与凸焊螺母大小相适应，就一般情况而言，底板孔径与螺母公称直径的差值应为 1mm左右。此外。应确保螺栓的公称直径比钣金底孔的孔径小0.5mm 左右，以保证凸焊螺栓能够发挥良好的定位作用。第二点焊工艺。点焊是一种常见的电阻焊工艺，在对汽车车身焊接时如采用点焊工艺，则焊点一般为 4000 个～6000 个，如帕萨特 B5 型汽车车身的焊点为 5892 个，荣威 750 型汽车的车身焊点为 5300 个。为控制点焊质量，在焊接施工中应注意以下问题。其一零件料厚比的控制。板件加热过程容易受到焊接电流及时间的影响，所以应尽量避免不同零件料厚比相差过大，以免对焊接质量造成不良影响，如引起薄板焊穿而厚板尚未完全焊透的问题。如对几个不同的零件同时进行焊接，则料厚比应为 1/3～3，且点焊板层数应＜3 层；如因工艺需要必须同时焊接 4 层板，则可以利用开焊接工艺缺口的方法加以解决。其二严格控制车身边缘与焊点之间的距离，并保证焊点间距符合工艺要求。车身边缘与焊点之间的距离应满足 tv=0.8t1+0.2t2，其中 t1、t2 分别为薄板厚度与厚板厚度，tv 为边缘与焊点之间的距离。实践证明，如点焊时 tv 过大则将会引起车身零件出现起翘问题。在控制焊点间距时应将车身刚度要求作为依据，避免出现刚度分流现象。其三控制好焊接面与焊接空间。为避免在焊接车身时出现虚焊等问题，则应保证不同薄板之间的焊接面实现完全贴合，并合理设置点焊缝的位置。在焊接空间方面，可以尽量使 C 型焊枪或 X 型焊枪接近点焊接头。焊枪电极与焊接孔之间的距离应＞5mm，为避免后期焊接时出现空间不足的问题，则可以采用直径为 15mm 左右的电极进行空间校核，并同时利用空间校核数据对焊点位置进行控制。此外，如车身中的凸焊螺母位于焊点周围，则在进行点焊施工时要确保电极帽与螺母之间的距离＞2mm，如两者之间的距离＜2mm，则可以通过采用旋转凸焊螺母的方法扩大间距。第三，二氧化碳气体保护焊。二氧化碳气体保护焊是以 CO2 气体为保护气体，通过焊丝与工件间产生一定的电弧，电弧产生高温后熔化金属部件进行的焊接工艺，在焊接中通常使用光焊丝作为填充金属。其一相比于其它类型的车身焊接工艺，CO2 气体保护焊有其自身的优势，主要表现在焊接效率高，成本低，焊接质量能够得到保障。同时 CO2 气体保护焊对铁锈有很小的敏感性。可以实现焊接过程机械化与自动化。因此，CO2 气体保护焊应用相对广泛；其二二氧化碳气体保护焊的规范参数相对较多，CO2 流量、所用焊丝型号与尺寸、电弧电压的大小、焊接的电流与速度，直流回路电感等等。选择这些参数要在保障焊接质量的基础上，尽可能地提升焊接效率。

（4）激光焊接。激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接工艺通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。用激光可以焊接一些要求强度高、变形小，用传统方法无法焊接的特种材料的汽车零部件。激光焊接时不与车身的焊接部位接触，以激光器输出并经光源聚焦的高能量密度的激光作为热源，对车身焊接部位进行熔化焊接。激光焊接有很多优势，由于不存在连接间隙或者极小，车身被焊接部位在焊接过程中，几乎不变形，同时，激光焊接的焊接深度与宽度比相对较高，譬如焊接的缝宽为1mm 时，焊接的深度可达 5mm，所以焊接质量很高。

总之，车身焊接工艺可对汽车整体的质量产生极大的影响，所以应注意在完善焊接工艺设计的基础上对车身焊接方法进行优化。此外，由于汽车车身焊接工艺的设计受到多种因素的影响，如投资限制、精度要求、工艺水平及用户观念等，所以在选择与设计焊接工艺时也应全面考虑多种因素，以保证车身焊接质量与设计要求相符。