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车身焊接的设计标准 上汽.pdf

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车身 焊接 设计 标准 上汽
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工 艺 材 料车 身 焊 接 的 设 计 标 准李 天 奇 (上 海 汽 车 集 团 股 份 有 限 公 司 技 术 中 心 )姚 培 京 (上 海 汽 车 集 团 股 份 有 限 公 司 乘 用 车 分 公 司 )1 车 身 焊 接 工 艺 种 类汽 车 车 身 的 制 造 工 艺 主 要 是 焊 接 ,包 括 电 阻点 焊 、 电 弧 焊 、 螺 母 凸 焊 、 螺 柱 焊 、 铜 钎 焊 、 激 光 焊及 摩 擦 焊 等 方 法 。 从 广 义 焊 接 来 讲 ,还 包 括 机 械咬 压 、 自 穿 铆 接 、 胶 接 及 卷 边 等 连 接 方 法 。2 车 身 焊 接 设 计 标 准为 了 确 保 汽 车 车 身 的 连 接 设 计 具 有 可 制 造性 ,各 大 汽 车 公 司 都 制 定 了 相 应 的 焊 接 设 计 标 准 。下 面 对 几 种 常 用 的 焊 接 工 艺 进 行 相 关 介 绍 。2. 1 电 阻 点 焊电 阻 点 焊 是 目 前 汽 车 结 构 制 造 应 用 最 广 泛 的焊 接 方 法 ,尤 其 是 针 对 钢 板 。 设 计 汽 车 车 身 的 电阻 点 焊 时 ,应 该 考 虑 以 下 几 个 方 面 (见 表 1)。(1) 等 效 厚 度 。 汽 车 车 身 的 点 焊 往 往 是 2层板 、 3层 板 ,或 是 更 多 层 板 搭 接 的 结 构 ,且 每 层 板表 1 焊 接 设 计 标 准 比 较序 号 主 要 内 容 某 美 国 企 业 某 英 国 企 业 某 德 国 企 业1 等 效 厚 度3层 板 焊 接 ,且 厚 度 都 不 同 ,取第 二 厚 度 ;2层 板 焊 接 ,且 厚 度 不 同 ,取 薄的 厚 度 ;2或 3层 板 焊 接 ,其 中 2层 厚 度相 同 ,取 相 同 厚 度2层 板 焊 接 ,取 薄 的 厚 度 ;3层 板 焊 接 ,取 界 面 对 应 2层 厚度 的 平 均 值80% 的 薄 板 厚 度+ 20%的 厚 板 厚 度2 单 板 厚 度 (mm) 裸 板 ≥ 0. 65; 电 镀 锌 板 ≥ 0. 7;热 浸 镀 锌 板 ≥ 0. 75 ≤ 3. 0 0. 4~ 4. 03 搭 接 总 厚 度 (mm) ≤ 6. 0 /4 搭 接 板 层 数 2或 3层 2或 3层 2或 3层5 板 材 厚 度 比 例焊 接 搭 接 结 构 中 任 何 2层 的 厚度 比 例 不 超 过 3∶ 1, 3层 搭 接 中外 侧 的 2层 厚 度 比 例 不 超 过 2∶ 1下 列 情 形 无 特 别 限 制 :3层 不 同 厚 度 搭 接 时 ,最 薄 层 在 中间 ; 2或 3层 相 同 厚 度 搭 接一 般 ≤ 2. 5∶ 1特 殊 情 况 ≤ 3∶ 16 最 小 焊 点 间 距(mm) 标 准 19~ 64特 殊 13~ 19 10~ 46 10~ 637 端 点 焊 点 间 距 (mm) / 10~ 17 /8 焊 点 边 缘 间 距 (mm) / 4. 25~ 11 5~ 139 最 小 焊 接 翻 边宽 度 (mm)平 角 (180° ) 14 (无 胶 ) ; 16 (含 胶 )钝 角 (90~ 179° ) 12~ 15 (含 胶 + 1) 13~ 23钝 角 (特 殊 情 况 ) 10~ 14 (Φ 16)8~ 12 (Φ 13) 11. 5~ 17. 5 (Φ 16)10. 5~ 14. 5 (Φ 13)锐 角 (75~ 89° ) 12~ 17 (含 胶 + 1)锐 角 (0~ 74° ) 不 允 许 13~ 2310~ 26 (H≤ 100)15~ 39 (H > 100)10 焊 枪 通 过 最小 间 隙 (mm) 59 25 20~ 50·73· 上 海 汽 车 200815工 艺 材 料的 厚 度 各 有 不 同 。 在 选 择 焊 接 参 数 及 进 行 其 它 相关 焊 接 设 计 前 需 要 确 定 各 种 搭 接 形 式 的 等 效 厚度 。 比 如 , 2层 板 焊 接 的 等 效 厚 度 一 般 就 是 其 中 较薄 板 的 厚 度 。(2) 单 板 厚 度 。 每 块 单 板 的 厚 度 需 要 满 足 一定 的 范 围 。 太 薄 或 太 厚 的 板 材 都 会 影 响 搭 接 结 构的 可 焊 性 。(3) 搭 接 总 厚 度 。 搭 接 总 厚 度 一 般 不 超 出6 mm,否 则 也 会 影 响 可 焊 性 。(4) 搭 接 板 层 数 。 点 焊 搭 接 的 层 数 一 般 为 2或 3层 。 大 于 3层 的 搭 接 ,点 焊 质 量 不 稳 定 。(5) 板 材 厚 度 比 例 。 搭 接 结 构 中 的 任 意 2层厚 度 一 般 不 超 过 3∶ 1,否 则 会 引 起 焊 核 的 界 面 位 置偏 移 。(6) 最 小 焊 点 间 距 。 设 计 焊 点 位 置 时 应 当 考虑 一 定 的 间 距 。 如 果 间 距 太 小 ,在 焊 接 后 续 焊 点时 容 易 引 起 分 流 ,从 而 影 响 焊 接 强 度 。(7) 端 点 及 边 缘 焊 点 间 距 。 焊 点 的 设 计 位 置应 当 距 离 零 件 翻 边 有 一 定 的 距 离 ,以 确 保 其 热 影响 区 的 完 整 性 。(8) 最 小 焊 接 翻 边 宽 度 。 车 身 点 焊 一 般 由 焊枪 完 成 ,其 电 极 直 径 常 用 Φ 16 mm (焊 接 接 触 端 面一 般 为 Φ 5 mm) ,也 有 Φ 13 mm和 Φ 20 mm。 设 计零 件 翻 边 时 ,需 要 满 足 一 定 的 宽 度 要 求 ,从 而 确 保完 整 焊 核 的 形 成 。(9) 焊 枪 通 过 最 小 间 隙 。 点 焊 一 般 是 双 面 压紧 进 行 焊 接 ,所 以 设 计 车 身 结 构 时 需 要 预 留 焊 枪通 过 的 间 隙 。2. 2 电 弧 焊电 弧 焊 可 以 应 用 于 汽 车 车 身 的 对 接 及 搭 接 结构 。 其 中 ,最 常 用 的 工 艺 是 气 体 保 护 焊 。 另 外 ,这里 把 铜 钎 焊 也 放 在 一 起 进 行 讨 论 。 对 于 汽 车 车 身的 电 弧 焊 设 计 ,主 要 考 虑 以 下 几 方 面 。(1) 母 材 厚 度 。 设 计 钢 板 的 气 体 保 护 焊 时 ,一 般 厚 度 要 大 于 1. 2 mm,且 板 材 厚 度 比 例 不 超 过3∶ 1,以 防 止 焊 接 烧 穿 及 母 材 的 集 中 受 热 变 形 。 而设 计 铝 板 时 ,一 般 厚 度 要 大 于 2. 0 mm,厚 度 比 例 不超 过 2∶ 1。 对 于 铜 钎 焊 的 钢 板 ,厚 度 一 般 要 大 于0. 7 mm,厚 度 比 例 不 超 过 5∶ 1。(2) 母 材 镀 层 。 汽 车 车 身 钢 板 的 镀 层 通 常 采用 镀 锌 方 式 ,主 要 有 纯 锌 镀 层 (分 为 电 镀 锌 和 热 浸镀 锌 )和 锌 铁 合 金 镀 层 两 种 。 常 规 的 镀 锌 钢 板 都是 可 以 进 行 电 弧 焊 的 。(3) 接 头 形 式 。 汽 车 车 身 电 弧 焊 的 常 用 接 头设 计 见 表 2。表 2 典 型 汽 车 结 构 焊 接 接 头图 例 接 头 形 式 板 材 层 数搭 接 2搭 接 3T形 2对 接 2端 接 2角 接 2(4) 最 小 翻 边 宽 度 。 一 般 设 计 搭 接 翻 边 的 宽度 要 大 于 8 mm。(5) 最 小 搭 接 宽 度 。 搭 接 接 头 的 重 合 宽 度 要大 于 8 mm。(6) 电 弧 点 焊 最 小 间 距 。 根 据 上 层 板 材 厚 度的 不 同 ,一 般 最 小 间 距 设 计 为 14~ 27 mm。(7) 塞 焊 最 小 间 距 。 根 据 塞 焊 孔 板 材 厚 度 的不 同 ,一 般 最 小 间 距 设 计 为 15~ 21 mm。2. 3 螺 柱 焊汽 车 车 身 制 造 中 还 包 括 螺 柱 焊 ,这 些 焊 接 在车 身 上 的 螺 柱 主 要 用 于 安 装 线 束 及 其 它 附 件 。 设计 螺 柱 焊 时 主 要 注 意 以 下 几 点 。(1) 局 部 表 面 平 整 度 。 在 需 要 焊 接 螺 柱 的 局部 零 件 表 面 区 域 ,设 计 时 要 达 到 一 定 的 平 整 度 ,通常 是 1 mm,见 图 1。(2) 与 周 边 障 碍 净 空 。 如 果 螺 柱 焊 接 的 附 近存 在 障 碍 ,就 会 影 响 螺 柱 焊 接 设 备 的 工 作 ,设 计 时需 要 保 持 一 定 的 净 空 ,见 图 2。·83· 上 海 汽 车 200815 工 艺 材 料图 1 螺 柱 焊 表 面 平 整 要 求图 2 周 边 障 碍 净 空(3) 在 已 焊 零 件 上 的 螺 柱 焊 。 设 计 时 应 当 避免 在 已 经 焊 接 的 零 件 上 进 行 螺 柱 焊 。 如 果 无 法 避免 ,则 需 要 和 之 前 的 焊 点 保 持 一 定 间 距 ,一 般 至 少10 mm,防 止 螺 柱 焊 表 面 有 焊 渣 ,见 图 3。图 3 与 之 前 焊 点 的 间 距(4) 垂 直 。 焊 接 时 ,螺 柱 应 该 垂 直 于 工 件 表面 。 设 计 时 ,不 允 许 非 垂 直 的 螺 柱 焊 接 方 式 。2. 4 机 械 咬 压机 械 咬 压 通 常 应 用 于 车 身 铝 制 引 擎 盖 及 行 李箱 盖 的 制 造 。 包 括 连 接 引 擎 盖 内 板 和 加 强 件 ,引擎 盖 外 板 和 内 板 ,行 李 箱 盖 内 板 分 总 成 及 翼 子 板支 架 连 接 等 多 种 应 用 。设 计 机 械 咬 压 时 ,一 般 是 连 接 2层 板 材 。 如果 是 3层 板 材 ,则 其 中 的 1层 外 板 应 该 设 计 凹 槽或 通 孔 来 避 让 需 要 咬 压 的 位 置 。 而 且 ,需 要 咬 压的 2层 板 材 之 间 不 能 有 设 计 间 隙 。 另 外 ,还 需 要注 意 以 下 方 面 。(1) 垂 直 。 机 械 咬 压 的 作 用 力 应 该 垂 直 于 工件 ,不 允 许 非 垂 直 方 式 的 设 计 。(2) 板 材 搭 接 及 厚 度 。 搭 接 总 厚 度 ( 2层 )一般 不 超 过 6 mm; 2层 板 材 之 间 的 厚 度 比 一 般 不 超过 3∶ 1; 3层 板 材 及 更 多 的 搭 接 方 式 不 能 采 用 机 械咬 压 连 接 。图 4 典 型 咬 压 截 面(4) 冲 压 方 向 。 设 计 时 ,冲 压 方 向 是 从 较 厚板 到 较 薄 板 。 即 较 厚 板 处 于 冲 头 端 ,而 较 薄 板 处于 压 模 端 。(5) 最 小 咬 压 翻 边 宽 度 。 通 常 用 于 机 械 咬 压的 翻 边 宽 度 设 计 范 围 是 12. 5~ 19. 5 mm。(6) 最 小 搭 接 范 围 。 通 常 用 于 机 械 咬 压 的 搭接 范 围 直 径 是 Φ 16~ Φ 26 mm。·93· 上 海 汽 车 200815
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