焊接与汽车车身结构

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焊接与车身结构

作为汽车车身产品结构与焊接之间是相辅相成的,好的产品结构,在满足强度和功能的基础上,焊接工艺相对简单,实施较为容易,而车身结构又与装配关系息息相关,目前我们在前期同步工程中针对产品本身主要需处理的两大类工作:一为车身装配关系,二为车身焊接工艺性。车身装配关系关系到生产线的长度、生产组织方式,物流储运等,以下重点就车身结构与装配关系作一描述。

一车身结构

从车身结构上划分,车身分承载式车身、半承载式车身、非承载式车身三类。

第一类:非承载式车身

卡车、大中型客车、越野车等车身通常采用非承载式车身,有独立的车架,车架与车身之间通过装配形式连接。车架部分采用铆接、弧焊、电阻点焊方式连接的都有,弧焊方式居多,并且单独进行涂装,而后在总装与车身相互连接;而车身本体部分因车型相异而截然不同,客车多为骨架蒙皮式,由车身骨架加上外覆盖件组成,因而采用电阻点焊+铆接方式的居多,卡车由驾驶舱和车厢组成,驾驶舱多采用电阻点焊方式,车厢采用电阻点焊+弧焊的连接方式,越野车类似于轿车,车身本体由各块装焊,多采用电阻点焊,如现规划中的P11车型,属于越野车。

第二类:承载式车身

轿车(专指乘用车)车身通常为承载式车身,没有独立的车架,悬架装置直接装配于车身轮罩上,如现生产的A11、B11、规划中的M11、B12等车型,车身在总拼时按照模块化生产一般包括侧围、地板、顶盖、后围等,因车型的不同,在局部构成上有较大区别,在焊接方式上大都采用电阻点焊,零星位置采用弧焊。

第三类:半承载式车身

半承载式车身介于承载与非承载之间,一般在车身后半部有单独的车架构成,但与承载式车身不同的是,此车架在焊装即与车身焊接形成一个整体,随着汽车设计的发展,有无单独的车架概念已越来越模糊,但是否为半承载式的一个根本性的标准,是判断后部悬架装置是装配在轮罩上还是

车架上,小型客车、面包车、SUV、MPV通常为半承载式车身,如规划中的A18、B13等车型,其模块化组成与承载式轿车基本相同,焊接方式大都采用电阻点焊,零星位置采用弧焊连接。

二车身装焊组成

除卡车、大中型客车车身结构组成迥然、其它类型车如面包车、小型客车、轿车、SUV、MPV、越野车等在车身本体(不包含车架)组成上大同小异,作为一些大的焊接总成组焊原则,如车身总成、地板总成因大都采用流水线生产输送方式,为达到柔性好、共用性强、投资小的目的,要求在这些总成工位尽可能实现一次装焊、分步焊接,零件上线工位尽可能少。

以下主要就轿车车身装焊各模块组成做一介绍。

1、车身总成

通常车身总成由侧围总成、地板总成、顶盖总成、后围总成、包裹架总成等共五块构成,再增焊部分小件(如前围左右加强件),但因为各车型的设计不同而相异。

A、包裹架总成(焊接件)

越野车、两厢车、舱背式三厢车、SUV、小型客车、面包车、MPV就没有包裹架总成,只有传统的三厢车有包裹架总成。

B、后围总成

部分车型后围总成与车身下部联成一体。

C、顶盖总成

顶盖总成上线分两种形式,一种为分步上线,即顶盖前横梁、后横梁先与车身焊接,而后顶盖与车身焊接,也有所有顶盖横梁先与车身焊接,再焊接顶盖的形式;另一种为整体上线,顶盖与横梁形成一个整体,再与车身焊接,采用此方式通常侧围与顶盖横梁形成的空腔内的焊点很难处理,因为顶盖不能开焊接工艺孔,而横梁开焊接工艺孔对强度影响较大,且焊接困难,部分车型采用CO2焊连接,也有采用螺栓连接的,但对此处强度都有损失,随着国家法规的加强,越来越多的车型抛弃了顶盖模块化生产方式,而采用第一种焊接上线方式。

D 、空气盒总成

空气盒总成在日系车中习惯于在车身总成位置焊接,有很多车型也把它放在发动机舱总成焊接,越来越多的事实表明,将空气盒总成放在车身总成上焊接,空气盒的高低、前后位置精度较差,随之影响发动机盖、前翼子板的装配,对发动机盖、前翼子板的面差影响突出,类似车型有B11、BLUEBIRD ,后续调整工作量较大。

E 、侧围总成

侧围总成大都采用整体上线,即侧围内、外板合成一个整体,但也有部分车型侧围内、外板在车身总成上分步上线,同时顶盖横梁配合与侧围内板先共同焊接,这种上线方式单纯的从焊接实现角度考虑,较容易实现,但需在车身总成部位设置两套大型夹具,而且内板的强度问题也值得商榷,在模块化生产的道路上,只要不是强度及功能的必须要求,生产组织方式会变得越来越简单,因此侧围分步上线方案被逐渐摒弃。

F 、地板总成

地板总成是车身总成的一个基础,承载式轿车地板多采用图1结构,

半承载式轿车地板多采用图2结构,因此相对图1车身底盘较低,图2

底牌较高,若按此两种车型共线生产,共线生产困难较大,投资较大。

为满足节拍的要求,很多车型在车身组焊前都设置预装工位,以减少夹具的投入,提高生产效率,因此在车身结构设计上,侧围与地板的搭接,前、后顶横梁与侧围的搭接都要增加相应的搭扣设计,当然应结构需要,也可采用孔配合、销连接的支撑连接设计。

2、 侧围模块 A 、侧围总成

侧围总成由侧围内板、侧围外板、后轮罩三大部分组成,在此模块组成内变化最大的是后轮罩,依车型不同,装配顺序也不同,主要有三种装焊方式,其一是:后内轮罩与地板焊接组成,后外轮罩与侧围合成侧围总成,再进行组焊;其二是:后内、外轮罩形成轮罩总成,与地板焊接形成总成,侧围部分没有后轮罩;其三是:后内外轮罩形成轮罩总成,与侧围连接,而地板总成上没有后轮罩,

图1 图2

在这三种方式中,半承载式车身(MPV、SUV、轻型客车等)采用方式一的居多,焊接实现难度低;承载式与非承载式车身采用第二、第三种方式的都有,采用方式二焊接实现相对容易,而采用方式三焊接实现难度较高,劳动强度大,通常采用机器人焊接,较方式二后悬位置精度相对要低,后风窗框尺寸控制要好。

B、侧围内板总成

侧围内板总成的形成有两种方案,一种为形成一个侧围内板总成整体,另一种是侧围内板分块,形成后轮罩总成、前门框加强板(包括A柱、B柱铰链加强板)、侧围内盖板(包括B柱内板、前后门框上内板)三块,依节拍要求在侧围总成上分步上线,两种方案相比较,前一种是以侧围内板、侧围外板两条线为核心集成模块化生产,再进行拼装,后一种是以侧围外板一条线为核心集成模块化生产,生产组织方式相对简单,但覆盖件工艺流程较方案一增长,为解决此矛盾,以及降低操作难度,前、后门框一圈的焊点在侧围总成上进行点定,在车身合装主线上补焊实现,减少外覆盖件工艺流程,所以后一种方案已越来越多被汽车厂家所采用。

3、地板模块

地板总成由发动机舱总成、前地板总成、后地板总成三大块组成,另增焊门槛等件,而半承载式车身与有、无承载式车身在装焊组成上有明显区别。

非承载式车身地板相对承载式要简单的多,但均可以按照三大块组成来进行组焊,在装配搭接顺序上,发动机舱总成、后地板总成先装配,而后装配前地板总成。

A、发动机舱总成

发动机舱总成由前纵梁+前轮罩的合件、前挡板总成、散热器支架总成、空气盒总成四个部分组成,除空气盒总成是在发动机舱工位还是在车身总成工位焊接,其余部分在各车型中基本上是完全一致的,关于空气盒总成焊接工位变化的影响在车身总成分析中已说明,不再赘述。

B、前地板总成

前地板总成由中纵梁、中通道、前地板面板及座椅支架等组成。

C、后地板总成