白车身焊接误差原因及控制方法
在汽车车身焊接过程中，由于诸多因素的影响，造成组焊件及白车身焊接精度的误差超过规定值，就会产生不良影响。为了保证汽车生产的高质量、快节拍和低成本，有必要对汽车焊接误差产生的原因进行深入和全面的分析，并采取有效措施进行控制。汽车焊接误差产生的原因有很多，主要涉及到产品设计、焊接夹具、零件、焊接变形和操作过程变形5个方面。通过对产生焊接误差的各方面因素进行合理的、综合的控制，即可有效地减小焊接误差。产品的设计质量决定产品的固有质量，因此保证产品质量必须从产品设计开始。产品设计首先应考虑车身关键控制孔位，因为关键控制孔位直接影响车身装配精度。其次，在冲压工艺允许的情况下，应尽可能减少车身零件分块，尽量采用整体冲压件，以减小装配误差和焊接变形。此外，冲压件的结构和形面设计，装配孔、工艺孔的安排布置及焊接接头的设计也要合理，这样可很好地定位和焊接，从而减小焊接误差。产品设计还要考虑焊接方法的采用，在满足结构使用性能的前提下，应尽量降低板厚。焊接接头的设计尽量采用电阻点焊方法，以减小变形，且接头的设计要利于焊接操作。在满足结构形状刚度和强度的前提下，还要使焊接量降到最少，以减小焊接变形。最后产品设计基准应与装配基准或加工面基准重合，或者说有装配关系的相邻结构面应选择同一设计基准，这样有利于焊接夹具的设计。在产品设计完成后，焊接夹具是保证车身焊接精度最重要的因素。焊接夹具的作用是保证焊接零件之间的相对位置和焊接件的尺寸精度，减少焊接过程中焊接件的变形，提高焊接生产率。夹具一般由基准面、角座、规制板、夹持臂、定位销、定位型面、气缸及气动元件组成。主要通过定位型面、定位销、夹持臂进行定位和夹紧，从而确保工件的位置精度。而在焊接夹具设计、制造、调整、使用和维护等各个环节都存在产生焊接误差的因素。焊接夹具设计最重要是选择定位基准。定位基准选择是否合理的标准是能否保证定位可靠、精度高、方便装配与焊接，以及利于简化夹具结构等。根据基准重合原理，一般应选择零件上重要的装配孔、工艺孔和装配面做定位基准。其次，根据定位基准一致性原则，一整套焊接夹具的定位基准应具有继承性和统一性。定位基准和定位孔、定位面的选择还要考虑到对总成尺寸的影响要尽量小，以减小总成尺寸的累积误差。此外，夹具的设计基准与产品的设计基准或装配基准应重合，这样可以消除因基准不同而产生的尺寸误差，简化装配关系，提高装配精度。除此以外，焊接夹具的结构还要方便工人操作，在满足使用要求的前提下，尽可能简化。定位、压紧装置的设计还要考虑到便于维修和更换，并能在一定范围内进行调节，以保证定位精度和焊件焊接收缩量的调整。夹具制造精度达不到设计要求也是产生焊接误差的原因之一。大型焊接夹具定位压紧件数量较多，结构较复杂，以及焊接夹具制造、装配技术手段上的问题，都会影响焊接夹具的制造精度。为保证夹具的制造精度，除对定位元件的加工误差进行合理的控制外，还需对夹具的装配基准和测量基准的加工误差进行合理控制。随着夹具制造方面经验不断丰富，加上现代化的加工手段，夹具制造厂家有能力保证较高的夹具制造精度。由于焊接夹具设计或制造，以及零件尺寸误差等原因，在试生产前一般都要经过夹具调试来检验夹具能否保证焊接精度。在进行夹具调试时，夹具应是基准。夹具与零件配合不良导致的焊接误差，可能是夹具制造精度的原因，也有可能是零件尺寸误差造成的。在夹具使用初期，有时可能仅是夹具的某些部位与零件发生干涉。这时只需对夹具干涉部位进行简单的修磨。如果确定是夹具定位件制造精度原因，需要对夹具定位件尺寸进行调整;如果是零件尺寸有误差，这时需要修整零件的模具，或者对夹具进行调整，但是对夹具的调整需要特别慎重。一般来说，凡是影响到后续焊接、整车装配、整车外观质量及性能的重要的夹具定位销和定位块是不能轻率地进行调整的。零件尺寸不合格也是产生焊接误差的原因之一。所谓零件尺寸不合格是指零件尺寸不符合产品图纸要求，即通常说的零件尺寸误差。有些情况下，零件的某些尺寸误差对焊接所造成的影响可通过调整夹具来消除。但在很多情况下，零件尺寸不合格特别是主要尺寸不合格都会产生焊接误差。主要表现为零件无法在夹具上装夹，或零件之间不贴合，从而造成无法焊接。有些由于零件配合不良，虽然在夹具压紧力作用下强行贴合，并强制点焊。但由于产生了较大的强制变形，从而产生焊接误差。所以零件的尺寸是应该保证的，特别是一些重要的装配孔、装配面和工艺孔的尺寸必须严格控制。零件的尺寸误差主要取决于冲压模具的设计和制造水平。另外，由于薄板冲压件弹性大，尺寸稳定性差，存在一定的可变形性。即使是合格的冲压件，在运输、操作过程中也很容易产生变形，因此要采取措施进行控制。江准汽车股份有限公司主要是采用检具对一些比较重要的冲压件的尺寸进行检查，也使用三坐标测量仪或其它测量手段。焊接变形引起的焊接误差一般较难定量计算，焊接变形量的确定应通过理论分析与实际测量相结合。理论分析是对各部位的变形情况进行大致的定性分析，具体数值还要进行实际测量或试验测量。焊接变形量的测量所需要的检测手段比较复杂，而且不同部位、不同焊接方法、焊接规范和不同的操作顺序等都要具体分析。通过对夹具的调整在夹具上进行反变形，也可以抵消部分焊接变形。因此，汽车焊接时应选择合理的焊接方法和焊接工艺，控制稳定的焊接规范，以减少焊接变形。汽车车身的焊接方法以电阻点焊为主。电阻点焊为内部热源，冶金过程简单，且加热集中，热影响区较小，容易获得优质接头。其次是MAG焊和MIG焊。MAG焊中以CO2焊最为常见，焊接结构较为复杂，电阻点焊焊钳操作不良的部位。同时对某些板厚相差较大的接头处和角接、对接以及强度和密封要求较高的连接处，一般也采用CO2焊来进行焊接或补焊。但是 CO2焊由于热量较大，对薄板件造成的变形较严重，应尽量限制使用;MIG焊主要用于车身部分搭接接头处的补焊和填充焊，以氩弧焊比较常见。氢弧焊的焊接变形较小，焊后容易打磨，能保证外观质量。而其它电弧焊焊接方法和气焊一般不用于车身焊接。焊接时应严格按照焊接工艺操作，在焊接工艺卡上要对焊点位置、数量、间距和点焊顺序明确规定，并且要求操作者严格执行，从而获碍较小的和较稳定的焊接变形。下表表示的是工艺参数对焊接质量的影响。自动化生产线采用机器人或自动焊枪焊接，焊点的距离均匀，点焊顺序稳定，能够最大限度地减小焊接变形，而且焊接变形也非常稳定和容易控制。汽车点焊一般采用强规范，即采用大电流和短时间等接，以减小薄板件的焊接变形。对于CO2焊和氧延焊，在保证接头强度和性能的前提下，应尽量减小焊缝的线能量。无论哪种焊接方法都应采用比较稳定的焊接规范。汽车焊接时一般不希望有较大的强制变形量，在试生产夹具调试阶段和正常批量生产时都应尽量减小和避免这种变形，所以必须对零件的尺寸精度严加控制。同时对组件、分总成的精度也要严格保证与控制。焊接夹具设计时，各定位、夹紧装置在装夹零件或组件时所分配的收缩量和夹紧力，与结构实际焊接中各部位的收缩余量和所需夹紧力并非完全一致，因此要通过焊接过程分析对夹具进行调整。以减小焊接变形。一个小总成焊接完成后，从夹具中取出，再放入另一个夹具中焊接。在这一系列装夹取放件过程中，不可避免地会产生一定的变形，造成焊接误差。这种焊接误差一般属于随机误差，要尽量避免。为保证质量，焊接工作全部在随行夹具上进行，当工件焊接完成后，工件与随行夹具一齐传送到下一工位，全部工作完成后，工件吊离夹具，空夹具继续作用。随行夹具不仅有利于零组件定位基准的统一，而且因取消工件重复装夹取放的过程，可以减少操作过程中引起的变形，加快生产节拍。其缺点主要是成本较高，手工焊钳在随行夹具上有些焊点往往达不到。所以它主要适用于自动化点焊，可以根据需要部分采用随行夹具。汽车焊接有其内在的规律。就是影响焊接质量的各个因素与焊接质量之间以及各因素之间所具有的必然联系。要保证良好的车身焊接质量，从产品开发设计直至生产出成品的一系列环节和过程，都必须进行综合控制。只有掌握汽车焊接内在规律，采用先进的技术管理方法、质量管理方法和质量检测手段，有效控制汽车焊接误差，才能提高汽车焊接质量。
