汽车车架焊接工艺分析及工装设计

李明峰

摘 要：焊接工艺分析及工装设计是影响汽车车架整体构造的关键因素，从某种程度上分析其影响汽车车架整体的安稳性，因此在汽车车架焊接工艺及工装设计进程中，要求技术人员严格依照相关规程操作，进而将焊接变形等不良情况的发生率降至最低水平，全面提升汽车整体制造与加工效果。鉴于此，该文笔者结合长期的实践历程，对相关工艺技术要点及设计方法做出探究。

关键词：汽车车架;焊接技术;工艺分析;工装设计

0 引言

汽车车架整体构造的关键，在于汽车车架焊接工艺与工装设计，其能在一定范围内影响汽车整体的安全性能和用户的使用体验。所以，在汽车车架焊接及工装设计这一工序中，相关工作人员必须具备责任心，严格按照相关的施工规范来完成车架焊接和工装设计，能够降低焊接过程变形量，有利于提升汽车车架的整体性和车架质量的提高。

1 焊接车架前分析

车架是承受汽车重量的关键部位，就和人体的骨骼一样，没有健全并且运转良好的骨骼支架，就不能健康的站立、行走和生活。汽车车架是联系汽车其他各个部分的一个重要结构，也是承受载荷的基础部件。在汽车生产成功后，它不仅仅需要承受汽车的静载荷，更要承受汽车不断行驶过程中的动载荷。所以一辆汽车使用寿命的长短，和汽车车架有很大的关系。边梁式焊接是目前国内载货汽车一般会使用的车架焊接方式。本文主要是以北汽福田的一种货车为例来分析。北汽福田是国内轻型载货汽车行业的主要生产企业之一，而时代轻卡作为其主导产品，自然有特殊和值得学习的地方。主要分析的是它的結构特点。其中七根横梁和两根槽型纵梁，是由它们焊接而成的该车架的闭合式架构。为增加车架的强度，纵梁内部焊接加强纵梁，车架总长约毫米，外宽毫米。车架上的发动机支架、驾驶室支架、板簧支架等焊接在相应的位置。焊接接头共有几百处，接头处焊缝多，每一条焊缝的焊接质量都直接影响到整个车架的强度和刚度，影响外观要求和后续工艺的装配精度，因此，必须设计合理的焊接工艺和车架焊合台，以能保证车架总成的质量。

2 汽车车架焊接工艺分析

2.1 合理选择车架结构材料

通常情况下，汽车车架焊接工艺大体上是应用16Mn低合金钢或Q235A，以上两类材料焊接性能优良，且厚度适宜，完全符合汽车车架焊接工艺对材料提出的要求。以上2种焊接材料在应用前无须进行热处理，也不必使用特别的车架焊接工艺，车架在焊接实践中不易形成裂纹或气泡。

2.2 掌握正确的车架焊接方法

焊接方法是影响车架焊接质量的主要因素之一，因为汽车运行过程中车架是承受动载作用力的主要构件，因此对车架刚性提出较高的要求。在车架焊接期间焊接以后的收缩力处于较高水平，因此一定要选择和汽车整体构架及性能相匹配的焊接方法，同时严格依照车架焊接工艺参数，以实现对线能量的更有效调控。

2.3 焊接加热工艺

汽车车架是由数百条焊接材料整合在一起的，焊缝较短小并且集中分布，如果架体焊接加热缺乏匀称性或焊接人员进行数次加热，焊接接头易在热力作用下而降低接头承载性能。为规避以上不良情况，建议焊接技术人员加大对短焊接的起弧、收弧及衔接的处理力度，将补焊状况发生率降至最低水平，减少加热频次，从根本上保证车架的接头强度。

2.4 科学规划焊接次序

在车架焊接工艺中，焊缝并不是对称式分布，因此为了确保车架的焊接质量，则应在焊接前期对车架不同位置的焊接次序合理规划。多数情况下，焊接技术人员应用对称性焊接和由中间朝向车架两头焊接的形式，采用如上2种焊接方法，并遵照合规的焊接次序，在很大程度上能减少焊接次数。

3 车架焊接工艺流程

根据车架焊接组成的结构特点，在充分考虑预防焊接变形的基础上，将焊接过程分解为先将零部件装焊成组合件，最后由若干零件及组合件装焊成焊接总成。为矫正焊接变形，在存在变形较为严重的两个工序后增加矫形工位。工艺流程包括零部件组焊、焊纵梁加强梁、纵梁焊后矫形大桩定位点固焊、车架补焊一车架装配、车架矫形车架检验弓车架涂装减小焊接变形，在焊接时应先进行点固焊，然后从中间向两端对称补焊，补焊完成后利用机械法对焊接总成进行矫形，在变形严重时也可采用加热法进行矫正。

4 汽车车架工装设计方案分析

车架工装设计的零部件布置分散，尺寸较小，不适用于平行装配法。因此，汽车车架工装设计装配过程中，尺寸较小的装配件和零部件可以先装配好再将其送入大装胎具。

4.1 定位基准的选择

定位基准选择的科学性，可对汽车车架工装操作定位的正确性产生影响，通常情况下，汽车车架工装设计的定位基准孔，就是车架左右纵梁上的前轮中心线孔。

4.2 车架纵梁定位

准确定位车架零部件，必须在克服零部件刚性的基础上，采用气动夹紧，不仅可以减少车架焊接过程的变形，还可以有效提升装配效率。为降低和避免纵梁装焊接时发生变形，且美化车架总体的外部，工装技术人员可对纵梁进行定位夹紧。例如，利用加工过程中定位块，可定位左纵梁下翼面及外腹面，有利于装配过程，便于起模;对于右纵梁的外腹面可采用气缸定位，纵梁内腹面可用双头气缸二次夹紧。

4.3 车架横梁定位

根据实际情况进行调整，若汽车车架工装中使用槽型横梁，可以利用车架纵梁间的宽度来规范汽车的车架宽度方向;在车架的横向及纵向定位中，可采用L形定位块，对其完成限位再完成点焊。前期的工装设计中，将圆管横梁穿过位于车架纵梁上的横梁孔，然后，将其直接焊接在加强梁及纵梁上。

4.4 板簧支架定位

在汽车车架工装板簧支架定位方面，前后板簧支架可利用吊耳孔进行准确定位。

4.5 气路设计

在气路设计中，从气管中进入的气体，可以从总路径分入左右两侧的支管路径，由配气控制阀进行总控制，使其进入夹紧器气缸，可有效保证气路的畅通。

5 预防焊接变形的方法

在焊接实践中，很容易产生大量热，这些热对焊接变形过程的形成有促进作用，另外，在各操作流程中，各部件相互交错也是引起变形的主要原因。结合产生变形的原因，可以采用如下措施加以预防。1）快速推拉夹具的方法：具体是在快速推拉夹具的协助下，把车架前、后段槽钢临近并脱离定位。2）丝杠紧固车架大梁：车辆大梁在胎具中的有效定位不仅要依靠定位块，还需使用由丝杠制作的夹具压住型钢压住，促使其临近定位块的一端。3）尽量减少随机误差，进而从根本上保证工件质量，工件随着随行夹具一并传输至下一个工位。

6 结语

汽车车架是汽车的骨干，是承担汽车动载荷量和静载荷的主要负载者，汽车车架的安全质量、强度、稳定性等，都可对汽车行驶安全产生影响，作用于汽车的载货能力、使用寿命等方面。汽车车架的焊接工艺和工装设计，在一定高度上影响汽车车架的稳定性和安全性，间接影响汽车整体性能的提升。随着汽车车架的焊接工艺和工装设计方案的不断完善和创新，相关工艺流程不断被优化，相信在不久未来，我国的汽车行业会取得巨大进步。

参考文献：

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