汽车车架焊接工艺分析及工装设计
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摘 要：为全面保证汽车制造与加工效果，加强汽车车架焊接工艺要点分析及工装设计措施研究具有很大现实意义。该文首先阐述了汽车车架结构特点，在此基础上对其焊接工艺与工装设计进行较全面的论述。希望能与同行共同分享实践经验，共同优化汽车车架结构的设计效果，提升汽车结构设计的安全性能，推动我国汽车行业健康、持续发展进程。
关键词：汽车车架;焊接技术;工艺分析;工装设计
中图分类号：U466 文献标志码：A
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。
1 汽车车架结构特征
车架是承受载荷的基础构件，也是影响汽车使用年限的關键因素之一。北汽福田作为国内轻型载货汽车行业的一个主要制造企业。笔者以时代轻卡为实例去阐述车架的结构特征。从宏观上分析，该车架有2根槽形纵梁与7根横梁焊接形成的封闭式构架。为了增强车架强度，应在纵梁中焊接加强纵梁，车架总长度大概是6 500 mm，外宽是760 mm，规定车架上平面的平面度≥2 mm，左右两侧纵梁对角线长度偏差最大值≤3 mm，板簧支架对角线偏差最大值≤2 mm。车架上部的发动机支架、板簧支架等均应被焊接在相应部位。焊接接头达到了几百处，接头位置焊缝众多，焊缝焊接质量是影响车架强度与刚度、外观要求与装配精度的主要因素，正因如此，一定要科学规划合理的焊接工艺，进而确保车架加工的整体质量。
2 汽车车架焊接工艺分析
2.1 汽车车架焊接前期
车架是承担汽车重力的重要构件，与企业运行的安稳性密切相关性。边梁式焊接是当前汽车车架焊接工艺中经常使用的一种焊接形式，采用7根横梁与2根槽型纵梁，其能把汽车车架焊接成为封闭式架构，增强车架的强度。汽车车架焊接工艺实施过程中需使用到多种材料，焊接接头繁多，可达到数百处，如果一个焊接接头有质量问题，则很可能会影响汽车车架整体的焊接质量，因此一定要严格依照相关规范进行车架焊接工艺操作，从根本上保证车架焊接工艺各流程的质量安全。
2.2 汽车车架焊接工艺
2.2.1 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低合金刚或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。
2.2.2 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。
2.2.3 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。
2.2.4 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。
2.3 车架焊接工艺流程
2.3.1 CO2气体保护
将CO2气体保护应用于汽车车架焊接工艺中，主要是因为其能实现对汽车车架焊接成本的有效控制，增强汽车车架的抗裂纹及抗锈、抗氢能力，最终优化汽车产品的制造效率。另外，CO2气体保护措施实施后，汽车车架焊接结束时无须进行清渣操作，其能减少焊接变形程度，其在车架各个部位的焊接体现出较高的适用性。在车架焊接工艺中，为确保CO2气体保护的作用充分发挥出来，基础是保证焊接工艺参数的准确度。通常情况下，焊机选用的型号是NBC-350，焊丝牌号是H08Mn2S1A，焊丝内径为mm，焊接电流、电压的取值区间分别为170 A～210 A、22 V～26 V，焊接速度以50 cm/min为宜，气体流量取值范围为10 L/min～13 L/min。
2.3.2 车架焊接工艺程序
在车架焊接实践中，应立足于车架焊接工艺特征，并深度分析焊接变形的现实问题，以此为基础，科学整合焊接时所用的材料。此外，在焊接进程中，结构变形问题难以完全规避，如果发现应及时给予纠正措施，保证汽车车架焊接质量。笔者认为，在汽车车架焊接工艺实践中，应依照“零部件组焊→焊接纵梁加强梁→纵梁焊后纠偏→大桩定位点固定焊→车架补焊→车架装配→车架形体矫正→车架质量检测→车架涂装”次序进行，这是保证车架焊接质量的关键因素。
3 工装设计方案
3.1 选定定位基准
最好把车架左右侧纵梁上部的前轮中心线孔设为定位基准孔。
3.2 车架纵梁定位夹紧
减少或规避纵梁装焊时焊接变形的情况，实现对车架规格的有效调控，因此建议对纵梁实施定位夹紧的形式。采用已加工的定位块对左纵梁下翼面、外腹面进行定位，为保证装配和起模操作的便捷性，建议使用气缸定位右纵梁的外腹面，纵梁内腹面则建议使用一对头气缸夹紧。
3.3 横梁定位
圆管横梁通常穿插过纵梁上的横梁孔直焊在纵梁与加强梁，因此只需要使用定位块实现侧向定位就可以。2个纵梁宽度的功能以保证槽型横梁在车架宽度方向为主，而针对前后、上下方向上可以应用“L”形定位块度后点焊形成有效限制。
3.4 规划气路
由始源于气管的气体经由总管路整合至左右两侧的支管，最后经由配气控制阀整合至夹紧器气缸。
4 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。
5 结语
在汽车车架制造加工的进程中，只有保证车架焊接工艺与工装设计的合理性，进而从根本上保证车架结构的稳定性与美观性。在具体实践中，焊接人员一定要扎实掌握车架焊接工艺操作要点、焊接质量及工装设计要点，进而整体提升汽车车辆综合安全性能。
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