汽車公司實習心得之焊接與汽車車身結構

2022-01-04 11:27:09 字數 4795 閱讀 2175

焊接與車身結構

作為汽車車身產品結構與焊接之間是相輔相成的,好的產品結構,在滿足強度和功能的基礎上,焊接工藝相對簡單,實施較為容易,而車身結構又與裝配關係息息相關,目前我們在前期同步工程中針對產品本身主要需處理的兩大類工作:一為車身裝配關係,二為車身焊接工藝性。車身裝配關係關係到生產線的長度、生產組織方式,物流儲運等,以下重點就車身結構與裝配關係作一描述。

一車身結構

從車身結構上劃分,車身分承載式車身、半承載式車身、非承載式車身三類。

第一類:非承載式車身

卡車、大中型客車、越野車等車身通常採用非承載式車身,有獨立的車架,車架與車身之間通過裝配形式連線。車架部分採用鉚接、弧焊、電阻點焊方式連線的都有,弧焊方式居多,並且單獨進行塗裝,而後在**與車身相互連線;而車身本體部分因車型相異而截然不同,客車多為骨架蒙皮式,由車身骨架加上外覆蓋件組成,因而採用電阻點焊+鉚接方式的居多,卡車由駕駛艙和車廂組成,駕駛艙多採用電阻點焊方式,車廂採用電阻點焊+弧焊的連線方式,越野車類似於轎車,車身本體由各塊裝焊,多採用電阻點焊,如現規劃中的p11車型,屬於越野車。

第二類:承載式車身

轎車(專指乘用車)車身通常為承載式車身,沒有獨立的車架,懸架裝置直接裝配於車身輪罩上,如現生產的a11、b11、規劃中的m11、b12等車型,車身在總拼時按照模組化生產一般包括側圍、地板、頂蓋、後圍等,因車型的不同,在區域性構成上有較大區別,在焊接方式上大都採用電阻點焊,零星位置採用弧焊。

第三類:半承載式車身

半承載式車身介於承載與非承載之間,一般在車身後半部有單獨的車架構成,但與承載式車身不同的是,此車架在焊裝即與車身焊接形成乙個整體,隨著汽車設計的發展,有無單獨的車架概念已越來越模糊,但是否為半承載式的乙個根本性的標準,是判斷後部懸架裝置是裝配在輪罩上還是車架上,小型客車、麵包車、suv、mpv通常為半承載式車身,如規劃中的a18、b13等車型,其模組化組成與承載式轎車基本相同,焊接方式大都採用電阻點焊,零星位置採用弧焊連線。

二車身裝焊組成

除卡車、大中型客車車身結構組成迥然、其它型別車如麵包車、小型客車、轎車、suv、mpv、越野車等在車身本體(不包含車架)組成上大同小異,作為一些大的焊接總成組焊原則,如車身總成、車身下部總成因大都採用流水線生產輸送方式,為達到柔性好、共用性強、投資小的目的,要求在這些總成工位盡可能實現一次裝焊、分步焊接,零件上線工位盡可能少。

以下主要就轎車車身裝焊各模組組成做一介紹。

1、 車身總成

通常車身總成由側圍總成、車身下部總成、頂蓋總成、後圍總成、包裹架總成等共五塊構成,再增焊部分小件(如前圍左/右加強件),但因為各車型的設計不同而相異。

a、包裹架總成(焊接件)

越野車、兩廂車、艙背式三廂車、suv、小型客車、麵包車、mpv就沒有包裹架總成,只有傳統的三廂車有包裹架總成。

b、後圍總成

部分車型後圍總成與車身下部聯成一體。

c、頂蓋總成

頂蓋總成上線分兩種形式,一種為分步上線,即頂蓋前橫樑、後橫樑先與車身焊接,而後頂蓋與車身焊接,也有所有頂蓋橫樑先與車身焊接,再焊接頂蓋的形式;另一種為整體上線,頂蓋與橫樑形成乙個整體,再與車身焊接,採用此方式通常側圍與頂蓋橫樑形成的空腔內的焊點很難處理,因為頂蓋不能開焊接工藝孔,而橫樑開焊接工藝孔對強度影響較大,且點焊困難,部分車型採用co2焊連線,也有採用螺栓連線的,但對此處強度都有損失,隨著國家法規的加強,越來越多的車型拋棄了頂蓋模組化生產方式,而採用第一種焊接上線方式。

d、水盒總成(空氣盒總成)

水盒總成在日系車中習慣於在車身總成位置焊接,有很多車型也把它放在發動機艙總成焊接,越來越多的事實表明,將水盒總成放在車身總成上焊接,空氣盒的高低、前後位置精度較差,隨之影響發動機蓋、前翼子板的裝配,對發動機蓋、前翼子板的面差影響突出,類似車型有b11、bluebird,後續調整工作量較大。

e、側圍總成

側圍總成大都採用整體上線,即側圍內、外板合成乙個整體,但也有部分車型側圍內、外板在車身總成上分步上線,同時頂蓋橫樑配合與側圍內板先行焊接,這種上線方式單純的從焊接實現角度考慮,較容易實現,但需在車身總成部位設定兩套大型夾具,而且內板的強度問題也值得商榷,在模組化生產的道路上,只要不是強度及功能的必須要求,生產組織方式會變得越來越簡單,因此側圍分步上線方案被逐漸摒棄。

f、車身下部總成

車身下部總成是車身總成的乙個基礎,承載式轎車地板多採用圖1結構,半承載式轎車地板多採用圖2結構,因此相對圖1車身底盤較低,圖2底盤較高,若按此兩種車型共線生產,共線生產困難較大,投資較大。

為滿足節拍的要求,很多車型在車身組焊前都設定預裝工位,以減少夾具的投入,提高生產效率,因此在車身結構設計上,側圍與車身下部的搭接,前、後頂橫樑與側圍的搭接都要增加相應的搭扣設計,當然應結構需要,也可採用孔配合、銷連線的支撐連線設計。

2、 側圍模組

a、側圍總成

側圍總成由側圍內板總成、側圍外板總成、後輪罩總成三大部分組成,在此模組組成內變化最大的是後輪罩總成,依車型不同,裝配順序也不同,主要有三種裝焊方式,其一是:後內輪罩與地板焊接組成,後外輪罩與側圍合成側圍總成,再進行組焊;其二是:後內、外輪罩形成輪罩總成,與地板焊接形成總成,側圍部分沒有後輪罩;其三是:

後內外輪罩形成輪罩總成,與側圍連線,而地板總成上沒有後輪罩,在這三種方式中,半承載式車身(mpv、suv、輕型客車等)採用方式一的居多,焊接實現難度低;承載式與非承載式車身採用第

二、第三種方式的都有,採用方式二焊接實現相對容易,而採用方式三焊接實現難度較高,勞動強度大,通常採用機械人焊接,較方式二后懸位置精度相對要低,後風窗框尺寸控制要好。

b、側圍內板總成

側圍內板總成的形成有兩種方案,一種為形成乙個側圍內板總成整體,另一種是側圍內板分塊,形成後輪罩總成、前門框加強板(包括a柱、b柱鉸鏈加強板)、側圍內蓋板(包括b柱內板、前後門框上內板)三塊,依節拍要求在側圍總成上分步上線,兩種方案相比較,前一種是以側圍內板、側圍外板兩條線為核心整合模組化生產,再進行拼裝,後一種是以側圍外板一條線為核心整合模組化生產,生產組織方式相對簡單,但覆蓋件工藝流程較方案一增長,為解決此矛盾,以及降低操作難度,前、後門框一圈的焊點在側圍總成上進行點定,在車身合裝主線上補焊實現,減少外覆蓋件工藝流程,所以後一種方案已越來越多被汽車廠家所採用。

3、 車身下部模組

車身下部總成由發動機艙總成、前地板總成、後地板總成三大塊組成,另增焊門檻等件,而半承載式車身與有、無承載式車身在裝焊組成上有明顯區別。

非承載式車身地板相對承載式要簡單的多,但均可以按照三大塊組成來進行組焊,在裝配搭接順序上,發動機艙總成、後地板總成先裝配,而後裝配前地板總成。

a、發動機艙總成

發動機艙總成由前縱樑+前輪罩的合件、前擋板總成、散熱器支架總成、水盒總成四個部分組成,除水盒總成是在發動機艙工位還是在車身總成工位焊接,其餘部分在各車型中基本上是完全一致的,關於水盒總成焊接工位變化的影響在車身總成分析中已說明,不再贅述。

b、前地板總成

前地板總成由中縱樑、中通道、前地板面板及座椅支架等組成。

c、後地板總成

後地板總成由後縱樑、後地板面板總成,部分車型根據生產線需要增焊後輪罩、後圍板總成等。

但隨著汽車法規強度越來越嚴格的要求,在車身縱樑搭接位置增加了加強板設計,於是三大塊搭接縫焊接處理變得更加困難,在結構分塊上中縱樑從前地板總成中分離出來,發動機艙總成、後地板總成、中縱樑及其加強板焊接形成車身下部骨架,再焊接前地板面板、門檻等零件。

半承載式車身下部總成根據有無側滑門(或者說有無踏步板)而區分,是形成前、後地板總成還是前、後車架(包括後圍總成),從強度設計角度來說,踏步板位於前、後車架搭接縫中間,在地板面板之下,與車身骨架相連,因此有側滑門半承載式車身下部裝焊順序為,發動機艙總成與後車架、前車架拼合成車身下部骨架,再依次焊接踏步板總成,前、後地板面板、門檻總成和後內輪罩,因此焊接工位數量相對要多,零件上線工位相對要多,車身下部焊接線相對要長。

而無側滑門半承載式車身,車身裝焊順序可按有側滑門形式進行,也可按非承載式車身進行,要根據所在的生產線和車身地板結構具體分析。

4、 「四門兩蓋」

根據車型的不同,外裝覆蓋件部分所含內容也不同,包括發動機蓋、前翼子板、前門、後門、側滑門、尾門、尾箱等,採用的裝焊方式基本為:點焊→包邊→點焊(或弧焊)→裝配,但為減少外板件的焊接、儲運、裝配工程中的磕碰傷,應盡可能減少外覆蓋件的工藝流程,外覆蓋件的最短工藝流程為包邊→裝配,一般外板件的工藝流程不能超過四道工序(包括凸焊、夾具上點焊、弧焊、裝配),最好控制在三道或三道工序以內,避免大型板件(極限尺寸超過1m)凸焊。

三車身焊接

1、 車身焊接的難點位置

a、前擋板與前地板搭接處

由於沖壓不能實現搭接處前擋板結構深度要求,且此處強度需要加強,所以大部分車型此處搭接點焊是在立面位置,受空間影響,該位置人工點焊實現較為困難。

b、後內輪罩與後地板搭接處

此處搭接縫隙大、零件材料厚,連線強度要求高,受空間限制,人工點焊實現困難。

c、側滑門上滑軌上方頂蓋與側圍搭接處

此處受上滑軌零件遮擋,焊接空間狹小,無論是人工焊接,還是機械焊接,難以實現。

d、後頂橫樑與側圍搭接處

由於搭接零件較多,焊接空間受限,點焊實現困難,經常會出現三層以上板料搭接。

a、b兩處可通過機械人焊接,降低焊接強度,需要考慮焊鉗進出空間,還要避免與夾具干涉;c、d兩處必須在結構上設計改善,實現點焊要求。

2、 車身點焊的板厚、搭接要求

a、板厚要求

≥440mpa高強度鋼板以雙面鍍鋅鋼板計,超出以上範圍的鋼板搭接,要求採用固定點焊或弧焊連線實現。

b、三層板搭接順序要求

考慮到三層板搭接點焊過程中焊核偏移對焊接質量的影響,在設計過程中盡量採用第一種搭接形式。

3、 弧焊要求

弧焊每段焊縫長度控制在20mm以內,要求盡可能實現塞焊連線形式,在相應零件上開圓孔或橢圓孔,不可採用長距離、不間斷弧焊連線,以防止焊接後翹曲、變形。

為減少零件變形,車身外覆蓋件弧焊,車身a級、b級面弧焊均採用mig氬弧銅焊形式。

弧焊焊接位置不可設計在板厚小於0.8mm以下零件處,以防止焊接熔穿。

4、 螺母凸焊板厚要求

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