試制白車身焊接質(zhì)量控制研究

雷帥

摘 要：隨著人們生活水平的日益提高，作為日常代步工具的汽車已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了普及。同時(shí)，人們對(duì)汽車的外觀、功能以及舒適度方面也提出了更為個(gè)性化的需求。車身是汽車外觀的主要載體，轎車白車身焊裝質(zhì)量對(duì)整車的美觀度具有重大的影響。文章對(duì)這一環(huán)節(jié)質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析與研究，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)人員提供充足的理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：白車身；焊接；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：U463.82 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）32-0100-02

Abstract： With the improvement of people's living standard， the automobile， as a daily means of transportation， has been popularized step by step. At the same time， the appearance， function and comfort of the car also put forward more personalized needs. Car body is the main carrier of automobile appearance， and the welding quality of car body in white has a great influence on the beauty of the whole car. This paper analyzes and studies the key technology of quality control in this link， hoping to provide sufficient theoretical reference for the relevant technical personnel.

Keywords： BIW； welding； quality control

我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)在近20年的時(shí)間發(fā)展歷程中，在整車生產(chǎn)尤其是白車身焊接方面，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，但在試制階段受限于制造數(shù)量少及制造周期短，仍處于手工操作的狀態(tài)，但白車身作為整車裝配的載體，與其他工序之間又具有承上啟下的緊密聯(lián)系，同時(shí)為了滿足量產(chǎn)前充分驗(yàn)證的需要，試制白車身的質(zhì)量尤為關(guān)鍵。因此，須充分重視對(duì)試制階段白車身焊接質(zhì)量的控制。

1 試制白車身焊接概述

試制白車身焊接工藝相比于量產(chǎn)階段有顯著不同，主要體現(xiàn)在工裝集成度高，手工操作的焊接一致性波動(dòng)大等方面，但同時(shí)車身焊接工藝對(duì)以下幾個(gè)方面又有著決定性作用：（1）決定車身的外形輪廓及裝配精度；（2）決定車身的剛度及安全性；（3）決定汽車內(nèi)部空間的舒適性及承載能力；（4）決定和影響著車身的自重及耗油指數(shù)。對(duì)于后兩項(xiàng)來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)階段已有相應(yīng)的仿真計(jì)算和評(píng)估，但前兩項(xiàng)對(duì)于后續(xù)的試驗(yàn)驗(yàn)證有著至關(guān)重要的作用，其主要通過(guò)幾何尺寸質(zhì)量水平、焊接強(qiáng)度和焊接參數(shù)的準(zhǔn)確性、焊接后外觀缺陷這三項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)其質(zhì)量。

2 試制白車身焊接的影響因素

2.1 焊接工藝

焊接工藝主要包括焊接工位排布和上料順序排布、工位內(nèi)的焊點(diǎn)順序、焊接參數(shù)（包含電阻點(diǎn)焊和緊固件焊接）以及焊接質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)方面。首先試制階段的特殊性決定了白車身焊接的工裝集成度高，在確保各定位符合GD&T;要求的基礎(chǔ)上，合理安排零件的上料和焊接順序?qū)ν瓿珊蟮某叽缬兄陵P(guān)重要的作用；其次需保證在工位內(nèi)多個(gè)焊點(diǎn)的焊接順序和合理，降低焊接過(guò)程中出現(xiàn)的累積誤差以及確保定位焊點(diǎn)在工裝上的有效焊接，從而保證尺寸的穩(wěn)定性，再次需保證在焊槍可達(dá)的前提下，不同的料厚組合需要采用相對(duì)應(yīng)的焊接參數(shù)（包括焊接壓力、焊接電流、焊接時(shí)間等），從而確保每個(gè)焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量，為后續(xù)的車身強(qiáng)度驗(yàn)證提供準(zhǔn)備有效的數(shù)據(jù)支持；最后則是要開發(fā)有效的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同焊點(diǎn)開發(fā)破壞性檢查和非破壞性檢查的標(biāo)準(zhǔn)，為完成后的白車身檢查提供有效依據(jù)。

試制階段在考慮以上因素的前提下，還要盡量采用簡(jiǎn)易、合理、經(jīng)濟(jì)的焊接方式、焊點(diǎn)布置以及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 焊接工裝

多數(shù)沖壓鈑金零件的剛性都較差，且試制階段的零件尺寸也會(huì)存在一定程度的尺寸波動(dòng)，需要通過(guò)焊接工裝對(duì)其進(jìn)行固定，使它們處于正確位置上，并保持合理的搭匹配間隙，所以試制階段的工裝既承擔(dān)零件定位的作用，同時(shí)也在一定程度上充當(dāng)檢具檢測(cè)零件偏差進(jìn)而矯正零件變形的作用。試制白車身的焊接工裝多為手工操作工裝，要求對(duì)每個(gè)零件須按照GD&T;圖紙要求進(jìn)行定位。另外，手動(dòng)工裝在試制過(guò)程中定位銷也會(huì)發(fā)生偏移、松動(dòng)或者磨損等現(xiàn)象，導(dǎo)致所定位產(chǎn)品件的位置也隨之發(fā)生偏移，或者產(chǎn)品件所受的夾緊力發(fā)生變化，從而對(duì)裝配尺寸造成影響。

2.3 沖壓零件尺寸

試制階段的沖壓件一般都會(huì)采用工序較少費(fèi)用相對(duì)較低的軟模零件，同時(shí)因試制需求的零件數(shù)量較少，外加沖壓調(diào)試的時(shí)間短，會(huì)出現(xiàn)部分沖壓零件尺寸不滿足要求的情況，該情況也會(huì)影響到焊接質(zhì)量和尺寸。

2.4 焊接操作的一致性

試制焊接工藝對(duì)車間人員的操作水平具有較高要求，要求每次焊接須完全按照工藝要求的順序、參數(shù)以及姿態(tài)進(jìn)行操作，同時(shí)要求焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，由于車間人員的流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致不同的人之間操作有差異，所以需要開發(fā)細(xì)致的操作指導(dǎo)書，明確操作的順序、參數(shù)等，最大程度降低由于操作差異導(dǎo)致的焊接質(zhì)量波動(dòng)。

3 加強(qiáng)白車身焊接質(zhì)量控制

3.1 細(xì)化焊接工藝

分工位編制的焊接工藝指導(dǎo)書，須與本工位的工裝夾具相結(jié)合，明確該工位的工裝數(shù)量，每套工裝對(duì)應(yīng)的零件數(shù)量、焊點(diǎn)數(shù)量，以及上料順序、工裝加緊順序、焊接順序和焊接的參數(shù)，焊接工藝須確保在沖壓零件尺寸符合要求的前提下，焊接不會(huì)導(dǎo)致尺寸偏差，更不能出現(xiàn)焊點(diǎn)質(zhì)量或者緊固件焊接質(zhì)量出現(xiàn)缺陷。

電阻點(diǎn)焊的焊接參數(shù)是充分考慮焊點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的鈑材屬性和板材厚度后設(shè)定的參數(shù)，一般情況均為二層或三層焊，該狀態(tài)下一般以次厚板的板厚作為依據(jù)設(shè)定焊接參數(shù)，特殊情況下會(huì)存在四層板焊接，此時(shí)必須提前完成料片試驗(yàn)從而確定相應(yīng)的焊接參數(shù)。

另外白車身上存在眾多的螺柱螺母焊接，該焊接參數(shù)是以端部直徑或者端部凸焊點(diǎn)的個(gè)數(shù)來(lái)確認(rèn)凸焊或提弧焊的參數(shù)，同時(shí)焊接完成后須進(jìn)行破壞性試驗(yàn)以及非破壞性扭矩檢測(cè)試驗(yàn)，兩者均符合要求（板材撕裂的同時(shí)扭矩達(dá)到要求）方可認(rèn)定焊接質(zhì)量滿足要求。

3.2 高效發(fā)揮夾具的定位功能

充分發(fā)揮夾具的定位以及夾緊功能，將零件固定在正確的位置并保持不變，基本要求是完全符合GD&T;定位要求，對(duì)于實(shí)際焊接過(guò)程中狹長(zhǎng)形鈑金零件需增加相應(yīng)的輔助基準(zhǔn)，一是用于確保零件處于正確位置，同時(shí)也可檢測(cè)零件本身是否符合尺寸要求；另外在靠近定位焊點(diǎn)的位置須有相應(yīng)的基準(zhǔn)面和加緊面，從而確保各定位點(diǎn)的尺寸準(zhǔn)確。

針對(duì)工裝上的焊點(diǎn)順序，一般原則為先完成主定位方向的定位點(diǎn)，再完成次定位方向的定位點(diǎn)，最后完成其他焊點(diǎn)（定位焊完成后理論上可打開夾具進(jìn)行焊接而不會(huì)造成尺寸偏差）。若零件存在偏差，一般判斷依據(jù)為，厚度低于1mm零件與夾具的間隙不大于2mm為宜，厚度大于1mm零件與夾具的間隙不大于1mm為宜，否則零件偏差過(guò)大會(huì)影響焊接后尺寸。

有效地利用夾具，在空間上對(duì)零部件的位置進(jìn)行約束，尤其對(duì)于那些強(qiáng)度較低、極易變形的薄板而言，夾具難以發(fā)揮出夾緊定位的功能。因此，在對(duì)它們進(jìn)行定位約束時(shí)，要科學(xué)合理的設(shè)定定位的點(diǎn)數(shù)及位置，盡量根據(jù)安裝孔的情況來(lái)分析其定位的基準(zhǔn)點(diǎn)。

3.3 強(qiáng)化焊接質(zhì)量的檢測(cè)

電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的檢測(cè)，分為破壞性檢測(cè)和非破壞性檢測(cè)兩種方法，破壞性檢測(cè)多用于量產(chǎn)階段，在項(xiàng)目前期通過(guò)檢測(cè)撕裂的每個(gè)焊點(diǎn)焊核直徑確保焊接質(zhì)量，耗時(shí)長(zhǎng)所需專業(yè)設(shè)備多。試制階段多采用后者，主要為非破壞性鑿檢和超聲波檢測(cè)。

采用非破壞性鑿檢的方法，要求鑿檢后焊點(diǎn)處鈑金不出現(xiàn)脫開為合格依據(jù)，核心在于制定檢查規(guī)則，通過(guò)多項(xiàng)目驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，同樣的板材組合下的焊點(diǎn)，采用每次檢測(cè)其1/3，即每3輛車完成一輪全部檢測(cè)的方法，既可有效確保無(wú)焊接缺陷外溢，同時(shí)也較全檢節(jié)省2/3的資源，提升效率。同理，針對(duì)高強(qiáng)鋼和內(nèi)部有涂膠無(wú)法采用鑿檢的方法進(jìn)行檢測(cè)的焊點(diǎn)，采用相同原則利用超聲波設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)焊核直徑是否合格（標(biāo)準(zhǔn)可參考下表）。如發(fā)現(xiàn)批量性焊接問(wèn)題則應(yīng)盡早調(diào)整焊接參數(shù)，確保后續(xù)焊接質(zhì)量。

3.4 提升作業(yè)人員的技能水平及改善作業(yè)方式

為最大程度降低人為因素造成的焊接質(zhì)量波動(dòng)，需在完善標(biāo)準(zhǔn)化操作指導(dǎo)的前提下，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行有效的焊接操作培訓(xùn)，使其操作均符合工藝的要求。

另外，最大程度改善車間的人機(jī)工程，確保各種設(shè)備易于準(zhǔn)確操作，降低車身作業(yè)人員的作業(yè)強(qiáng)度，避免因疲勞作業(yè)等引起的質(zhì)量波動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

良好的試制白車身質(zhì)量為后續(xù)的裝配問(wèn)題分析、車身強(qiáng)度分析、整車耐久分析等均有重要意義，也能為后續(xù)量產(chǎn)車身的質(zhì)量控制提供有效指導(dǎo)。但試制階段仍處于車身數(shù)據(jù)未完全凍結(jié)階段，焊接工藝和焊接工裝的開發(fā)有著客觀困難，所以需要借助工程師積累以往項(xiàng)目中豐富的經(jīng)驗(yàn)，形成有效的工藝開發(fā)指導(dǎo)，以對(duì)后續(xù)項(xiàng)目工藝開發(fā)提供技術(shù)支持，長(zhǎng)期來(lái)看這也是逐步提升焊接工藝開發(fā)和焊接質(zhì)量控制的有效途徑。

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