1、 1 车身设计工艺规范-车身联结设计 目录目录 1.1.焊接定位结构设计焊接定位结构设计 .1 1 键入章标题(第 2 级).2 键入章标题(第 3 级).3 2.2.点焊结构设计点焊结构设计 .4 4 2.1点焊焊接边结构设计 .5 键入章标题(第 3 级).6 2.2.点焊焊接料厚设计.5 键入章标题(第 3 级).6 2.3.点焊焊点布置设计.5 键入章标题(第 3 级).6 2.4.点焊焊装避让设计.5 键入章标题(第 3 级).6 2.5.点焊焊接指示设计.5 键入章标题(第 3 级).6 2.6.点焊典型结构示例.5 键入章标题(第 3 级).6 2.7.点焊相关其他补充.5 键入
2、章标题(第 3 级).6 3.3.保护焊结构设计保护焊结构设计 .4 4 3.1保护焊焊接结构设计 .5 键入章标题(第 3 级).6 3.2.保护焊焊接布置设计 .5 键入章标题(第 3 级).6 3.3.保护焊典型结构示例 .5 键入章标题(第 3 级).6 3.4.保护焊相关其他补充 .5 键入章标题(第 3 级).6 4.4.凸焊结构设计凸焊结构设计 .4 4 2 4.1.凸焊焊接结构设计 .5 键入章标题(第 3 级).6 4.2.凸焊焊接布置设计.5 键入章标题(第 3 级).6 4.3.凸焊焊接指示设计 .5 键入章标题(第 3 级).6 4.4.凸焊典型结构示例 .5 键入章标
3、题(第 3 级).6 4.5.凸焊相关其他补充 .5 键入章标题(第 3 级).6 5.5.铆接结构设计铆接结构设计 .4 4 5.1.铆接联结结构设计.5 键入章标题(第 3 级).6 5.2.铆接结构布置设计.5 键入章标题(第 3 级).6 5.3.铆接典型结构示例 .5 键入章标题(第 3 级).6 5.4.铆接相关其他补充 .5 键入章标题(第 3 级).6 6.6.激光焊接结构设计激光焊接结构设计 .4 4 6.1.激光焊接结构设计 .5 键入章标题(第 3 级).6 6.2.激光焊接布置设计.5 键入章标题(第 3 级).6 6.3.激光焊接典型结构.5 键入章标题(第 3 级)
4、.6 6.4.激光焊接相关补充.5 键入章标题(第 3 级).6 7.7.镁铝合金车身联结结构设计镁铝合金车身联结结构设计 .4 4 键入章标题(第 2 级).5 键入章标题(第 3 级).6 3 8.8.车身其他联结结构设计车身其他联结结构设计 .4 4 键入章标题(第 2 级).5 键入章标题(第 3 级).6 9.9.车身联结工艺发展方向车身联结工艺发展方向 .4 4 键入章标题(第 2 级).5 键入章标题(第 3 级).6 4 车身设计工艺规范-车身联结设计 1.1.联结联结定位结构设计定位结构设计 焊接精度的保证，必须要有合理的定位。车身骨架 的零件数目一般 450600个之间，总
5、成数在 150250 个之间。车身骨架是由多个钣金件从零件分总成总成车身骨架多级焊接而成的，只有定位合理的零件、分总成、总成、车身骨架的定位系统。才能保证整个车身骨架的焊接精度。定位法则：定位法则采用 3-2-1 法则，每个刚性物体（刚体）在三维空间中皆具有六个 自由度，其中三个移动式平行于坐标系的轴线，三个围绕轴线转动。见下图：常见定位方式：3 3-2 2-1 1 定位法则定位法则：1).3 个面(S)控制零件在一条轴线 2 个旋转方向的自由度；2).主定位销(H)或面(E&e)控制零件 2 条轴线运动的 4 个自由度；3).次定位销(h)或面(E)控制零件 1 条轴线 2 个旋转方向的自由
6、度。面定位 孔销定位 6 零件定位孔所在面需为平面设计，不可在曲面上；定位孔处零件刚性相对较好；同一零件定位孔法线方向尽可能相互平行，并尽可能缩减同一零件/总成的 定位孔平面间距离；大型零件、总成主定位孔须与设计主平面平行；尽可能避开焊点位置；杜绝定位孔径向受力；降低装配难度。1.1.1.数量 确保零件装配稳定，定位点须合理使用，谨慎使用过定位。1.1.2.误差积累 误差积累方向为从上到下、从左到右、从前到后；定位点的统一与延续性及误差积累方向的一致性；模块化生产方式贯穿其中，须有误差消减措施；在车身装配工序上，X、Y、Z 方向上都要有可以消减误差的滑动平面。1.2.1.2.定位孔的要求定位孔
7、的要求 孔径与所定位零件重量相匹配，如料太薄，可采用翻边孔、台阶孔，翻边孔的翻边直线部分不得少于 3mm；，有三作用：a、加强 b、防漏或漏液孔 c、改善时小面积更改。见下图：定位孔大小要求如下表：工艺孔 孔径大小 主定位孔 32、30、25、20、16、12、14、10、8、6、5 辅助定位孔（长圆孔）3238、3036、2531、2026、1620、1216、1014、812、610、59“”内为推荐优先选用孔径；具体情况根据主车厂要求。形状相似零件的定位孔孔距要求长度不一，避免错装；模具包边的零件定位孔建议采用翻边孔，以提高孔对销的导向作用，建议优先采用16、20 两种尺寸；受重力影响的
8、零件如侧围外板、门内板，尽可能采用翻边孔定位。1.3.1.3.过孔的设计过孔的设计 避让定位孔的过孔要求比定位孔直径至少大 2mm；避让螺母孔的过孔要求比螺母焊接定位孔至少大 2mm；具体内容参见白车身孔数据通用标准:1.4.1.4.定位面的要求定位面的要求 设计的定位面的大小为 XXXmm、XXXXmm（实际生产中夹具使用夹紧块截面宽度可能为 XXmm、XXmm、XXmm，检具夹紧块较夹具更小），能够满足正常的 8 左前定位孔为车身定位的主定位孔，优先选择左侧定位（即采用左侧两定位孔实现定位，右侧定位孔辅助定位）。1.5.4.定位面设置 主定位面尽可能设置在纵梁底面上（在主平面上）。1.8.
9、1.8.圆孔圆孔&长圆孔定位注意事项长圆孔定位注意事项 1.8.1.两圆孔定位与圆孔+长圆孔定位的区别 两圆孔作定位孔，可使用两圆销定位，这是明显的过定位，两圆孔或两圆销之间没有主辅定位的区别，对零件的定位孔相对位置精度要求较高，相比较圆孔+长圆孔定位，在两孔连线方向上定位孔精度较高，这种方式在丰田汽车中普及应用；两圆孔作定位孔，使用圆销+菱销定位，在装配上可以预防干涉现象，在两孔连线方向上有一定的公差释放功能，在日韩及中国汽车业应用较为普遍；圆孔+长圆孔定位，这是遵循 N-2-1 的定位法则，在两孔连线方向上公差可以释放，焊接应力较小，这种方式在欧美系汽车中应用较为广泛，韩国现代汽车也逐步推
10、广这种定位方式；圆孔+长圆孔定位，对于公差消减的方向研究比较复杂，基准的继承性要求较高。1.8.2.圆孔+长圆孔定位要求 两孔中心连线与长圆孔的长度方向夹角小于 15，见下图；尺寸较大、且刚性不足的零件不可使用长圆孔定位，如侧围外板、前/后地板、前挡板等零件，以通过定位孔的适当过定位提高装配精度；夹角15 9 强度较高、板料较厚的零件推荐使用长圆孔，如前/后纵梁、B 柱加强板等零件，避免装配过程中的出入困难，和对定位销的强烈冲击、磨损；圆孔及长圆孔的相对位置要求，按照零件精度需求制定，即零件精度要求较高的位置设置圆孔，长圆孔放在精度要求相对较低的位置，如无特殊要求，圆孔较长圆孔位置在 X 向前
11、侧、Y 向左侧、Z 向上侧，使公差沿从前往后、从上往下、从左往右积累。10 2.2.点焊结构设计点焊结构设计 2.12.1点焊焊接边结构设计点焊焊接边结构设计 2.1.1.焊接边宽度 焊接翻边的宽度一般在 14mm17mm 之间如图：1)搭接边宽度过窄或过宽的危害：搭接边宽度过宽对焊接本身并没有影响，但会增加材料的浪费，增加车身重量；搭接边宽度过窄将直接影响焊接效果，焊点强度下降；搭接边宽度过窄，焊接时飞溅增加，特别是对于侧围门洞处，飞溅会损伤零件表面；由于焊边窄，焊接时零件止边被压溃，切边不齐，在密封位置会对装配件（特别是密封条）装配产生影响，造成功能障碍。奔驰标准（参考）：奔驰标准（参考）
12、：dLdL:Nugget diameterNugget diameter dP:Spot diameterdP:Spot diameter dPdP min:Required minimum spotmin:Required minimum spot diameterdiameter NHZ:Hold intervalNHZ:Hold interval dLdL min:Required minimum nuggetmin:Required minimum nugget diameter diameter NHZ:Hold intervalNHZ:Hold interval eEeE:Dept
13、h of electrode indentation Depth of electrode indentation NHZ:Hold intervalNHZ:Hold interval FE:FE:Electrode force Electrode force HV:HV:Vickers hardnessVickers hardness IS:IS:Welding currentWelding current NHZ:Hold interval NHZ:Hold interval NWZ:Postheating timeNWZ:Postheating time PSK:WeldPSK:Weld
14、-bondingbonding R Re e:Yield s:Yield strength trength R Rm m:Tensile strength:Tensile strength t:t:Sheet thickness Sheet thickness t tG G:Total sheet thicknessTotal sheet thickness WEZ:Heat affected zone(HAZ)WEZ:Heat affected zone(HAZ)t tminmin:Minimum(relevant)sheet thickness of a welding task Mini
15、mum(relevant)sheet thickness of a welding task t tS S:Welding time:Welding time t tV V:Reference sheet thickness Reference sheet thickness VHZ:SquVHZ:Squeeze time eeze time VWZ:Preheating time VWZ:Preheating time 12 2.2.2.2.点焊焊点焊焊钳钳避让设计避让设计 焊钳通过孔的直径要求(图示如下)：条件 I :d80 mm，D26 mm 16 mm(焊钳臂）+5mm+5mm 条件
16、II:d80 mm，D40 mm 30 mm(焊钳固定器）+5mm+5mm 焊钳空间设计基本准则：焊接面尽可能是平面；有足够的焊钳进出零件的空间；能够实现点焊面与焊钳极臂垂直；有电极焊接时的运动空间；有足够的可视空间，至少能看见一个极臂与板件的接触点；零件不能与焊钳钳身、悬挂钢缆、焊钳转盘相干涉。焊接工艺孔的设计要求：I I 焊钳极臂通过孔焊钳极臂通过孔 工艺孔需与焊接面正对，即焊接面的法线需通过工艺孔的中心如图；根据孔与焊接面的垂直距离，距离为零，紧挨着焊接面，孔的大小需超过焊钳电极帽直径，要求大于XX，在不可视情况下，要加大孔径；距离小于 XXmm，孔的直径超过焊钳电极帽直径（有13、16
17、 两种）即可，一般要求大于XX；距离在 2070mm 范围内，孔的直径超过电极接杆直径（16）即可，为防止操作不当引起的分流和孔径变形，要求大于XX；距离大于 70mm，孔的直径需能容纳电极握杆（或称小极臂）尺寸（34），要求大于XX。如下表：作一介绍：13 图与图两种工艺孔结构对工艺孔尺寸的要求基本相同，图的工艺孔尺寸可适当缩小，当焊接面与工艺孔面垂直时，孔的极限尺寸只需满足上图焊钳 S 的大小就可以了。III III 半封闭空间半封闭空间 对于半封闭空间，可焊空间的要求相对封闭空间要求要低，但空间越小，所付出的制造成本越高，如下图所例举的前挡板与空气盒之间的搭接空间、图所例举的侧围外板与后
18、外轮罩之间的搭接空间是典型的例子。图、中尺寸 a 为焊点中心到焊点法线方向上最近零件之间的距离，以下表二例举了在 a 为不同区间内的焊接工艺实施情况：焊钳位置空间指焊接时焊钳机体部分的空间，焊钳属非标产品，再配合各种异型吊挂，焊钳的位置空间可以适当改变，减少吊挂装置对焊钳位置空间的影响。焊点最少间距要求焊点最少间距要求 单位（单位（mmmm）D D 大大众众标准：标准：搭接度 b 是工件焊接法兰接触面的宽度,两个接触面的平面必须是平行放置并密切接触(如下图)：b b 是边界线的最短距离是边界线的最短距离.一般为一般为:b:b 2v.2v.14 在多列点焊缝情况下在多列点焊缝情况下,焊缝距离焊缝
19、距离 f f 就是相对于焊点中心的相邻焊缝之间的最小距就是相对于焊点中心的相邻焊缝之间的最小距离离(图图 8 8 至图至图 10).10).一般为一般为:f:f e.e.料厚、搭边宽度、焊点点距关系表如下：E E上海同捷上海同捷/长城长城 设计参考设计参考 图 7.单列单面点焊缝 图 8.双列单面点焊缝 图 9.双列单面错位点焊缝 图 10.双列双面点焊缝 15 板厚板厚(最薄板最薄板)t t（mmmm）焊点直径焊点直径 d d（mmmm）最小焊点直径最小焊点直径dmindmin（mmmm）二层板焊点间最小距离二层板焊点间最小距离e e（mmmm）三层板焊点间最小距离三层板焊点间最小距离e e
20、（mmmm）焊点到边焊点到边缘距离缘距离 f f（mmmm）0.4-0.59 4.5-5.0 3.0 10-12 13-15 4 0.6-0.79 5.0-6.0 3.5 12-16 15-20 4 0.8-1.39 5.5-6.5 4.0 16-25 20-32 5-6 1.4-1.99 6.0-7.0 4.5 25-40 33-50 7-9 2.0-2.49 6.5-7.5 5.0 40-50 50-63 9-10 2.50-2.99 7.0-8.0 5.5 50-60 63-75 10-11 3.0-3.49 7.5-8.5 6.0 60-70 75-85 11-12 3.5-3.99
21、8.0-9.0 6.5 70-80 85-95 12-13 4.0-4.5 8.5-9.5 7.0 80-90 95-100 13-14 2.4.2.焊点同 C02 保护焊焊缝之间的间隙要求：d d X XX Xmmmm 此标准是防止二保焊导致分流，用于二保焊在前，点焊在后的情况用于二保焊在前，点焊在后的情况。单排焊点 焊点到边缘的距离 双排焊点并列双排焊点并列 双排焊点交错排列双排焊点交错排列 16 其他参考：其他参考：C02 保护焊 d d X XX X mmmm 17 2.6.点焊典型结构示例 车身点焊难点位置介绍（见图 1 标识处）A.侧围与地板在后轮罩位置的连接，如图 1 位置 1
22、处：1）.当采用日韩式的模块设置，后内轮罩归属侧围总成，在与地板拼焊1 3 4 2 5 6 7 18 时，连接位置位于图 2 区域 1 处，此位置轮罩与地板是曲面配合，配合间隙较大，在焊接时需要一把异常庞大的焊钳从后门洞或者尾箱处穿过（见图 3），焊接此位置，人工操作非常困难，通常采用机器人焊接，区域 1 区域 2 后内轮罩 后外轮罩 侧围外板 后纵梁 焊钳 焊钳 区域 3 图 2 后轮罩处 X 向截面 行李箱处 外轮罩 后门洞处 外轮罩 内轮罩 内轮罩 侧围外板 侧围外板 19 20 3.3.保护焊结构设计保护焊结构设计 3.1.保护焊焊接结构设计 焊接料厚等于或低于焊接料厚等于或低于 mm
23、mm 的钢板，为避免熔穿现象发生，不建议采用弧焊的钢板，为避免熔穿现象发生，不建议采用弧焊,对接焊缝的间隙要根据对接料厚进行选择，焊接厚度越大，所留间隙越大，间间隙要求在隙要求在 mmmm 范围内范围内，零件较薄时，不需要计算焊角大小，以能够装配进入为准，当有夹紧保证贴合间隙为 0 时，可不要求间隙，搭接也不要求留有间隙；经过表面处理的零件尽可能不采用弧焊，以防止损化镀层或涂层。建议普通两厢、三厢轿车弧焊长度控制在 2.5m 以内，面包车、MPV、SUV 弧焊长度控制在 4m 以内;由于 CO2焊焊接产生的变形较大，所以在焊接时不建议采用连续长距离连续弧焊，每段距离长度为每段距离长度为 mmm
24、m 之间之间。车身骨架构件的板厚一般为只要通过适当的运条技术仍然可以防止烧穿和降低加厚高。当然,此时会影响生产率的提高。3.2.保护焊焊接布置设计.焊缝长度焊缝长度(单位：单位：mm)mm)弧焊空间及位置要求，弧焊可进行全位置焊接，因此受空间影响较小，但基本的弧焊位置、角度必须得到保证，因此要求如下：在弧焊焊角正对方向上无结构、视线遮挡；在弧焊焊角正对方向上无结构、视线遮挡；部分可能存在搭接不良或搭接间隙大的位置要有可供铁锤修正的空间；部分可能存在搭接不良或搭接间隙大的位置要有可供铁锤修正的空间；图 1，前挡板总成和纵梁+轮罩总成之间的搭接弧焊，见图中红色线条所示，无论从机舱内看还是机舱外看，
25、空间都较为狭小，按照给定的工艺，从外侧缺口伸入焊枪焊接，则视线缝隙不足，焊接困难；如果零件间搭接不良，铁锤很难有修正空间，操作不良，工艺实现不良。机舱外机舱外 view 机舱内机舱内 view 前轮罩总成 前轮罩总成 B13-5300931 GUSSET_DASH_PNL_LH 前挡板总成 前挡板总成 22 弧焊区域无涂胶（在弧焊前，焊接区域表面及附近不可有粘结剂，否则会引弧焊区域无涂胶（在弧焊前，焊接区域表面及附近不可有粘结剂，否则会引起粘结剂的氧化、着火）；起粘结剂的氧化、着火）；图 8，后轮罩与后纵梁的焊接面是重要的密封位置，此位置应该有点焊密封胶涂布，但却设计了塞焊孔，在塞焊过程中，会
26、造成密封胶着火，密封胶氧化产生的气体不仅影响弧焊质量，而且还会危害操作工身体健康。弧焊 图 4 弧焊对接结构 图 7 弧焊位置实现艰难 23 弧焊位置尽可能不与涂胶密封区域重叠，以利于涂装密封胶弧焊位置尽可能不与涂胶密封区域重叠，以利于涂装密封胶涂敷；涂敷；图 9，该搭接缝隙是要涂刷焊缝密封胶的，前段没有弧焊的位置（绿色线条）是可以正常涂密封胶，后段无论采用弧焊还是钎焊（红色线条），都不好处理，焊缝已被填充，胶不好涂，如果不涂，涂胶区域和焊缝区域就会有明显的不一致。弧焊焊缝不能设在车身弧焊焊缝不能设在车身 A A 级区域，尽可能避开级区域，尽可能避开 B B 级区域，如不能避免，要求级区域，如
27、不能避免，要求有对焊缝打磨、修整的空间；有对焊缝打磨、修整的空间；图 9 中弧焊位置为 A 级外观面弧焊，即使采用 MIG 钎焊，也难以避免变形，还好，位置空间比较开阔，适合进行钣金修整，但图 10 中焊缝位于流水槽底部，属于C 级外观面，焊缝也需进行钣金修整，由于位置在 U 型槽底，打磨机打磨比较困难，此处的弧焊或改成弧焊，或者取消。3.3.弧焊总长度要求 建议普通两厢、三厢轿车弧焊长度控制在 2.5m 以内，面包车、MPV、SUV 弧焊长度控制在 4m 以内（若有单独的车架，车身部分弧焊长度控制在 2.5m 以内）；最重要的是与标竿车型，即设定竞争对手车型进行对比，要比竞争车型弧焊长度短、
28、所使用部位少。图 8 弧焊位置与密封位置相冲突 左 右 对a 弧焊 弧焊 图 12 无需设置弧焊间隙的情况 24 3.4.CO2塞焊技术要求 4.为防止零件贴合不良影响焊接质量，要求有可供铁锤修正钣金的空间；5.单层板塞焊是允许的，禁止使用双层塞焊，如图 1，可能因为钣金的错位造成塞焊区域无法实施；3.6.板件之间的凸焊，焊接材料厚度、凸点大小、凸点位置等要求如下。板材厚度要求：最适宜的厚度为 0.5-4mm，并且材料的厚度比可以达到 6：1。凸点位置要求：焊接同种金属时，应将凸点冲在较厚的工件上；焊接异种金属时，应将凸点冲在电阻率较高的工件上，但当在厚板上冲出凸点有困难时，也可在薄板上冲凸点
29、，但焊点强度会降低。凸点大小要求如下表：4.4.标件标件凸焊结构设计凸焊结构设计 4.1.凸焊焊接结构设计 螺母凸焊:d1 d2 26 4.4.凸焊典型结构示例 钣金结构需要有实现标准件焊接的空间：例图 1，由于结构空间不足，无法实现该螺母的凸焊，零件结构与下电极相干涉；例图 2，图示螺母与焊钳上电极相干涉，无法实现该螺母的凸焊；例图 3，螺母位置距离零件最边缘超出了焊机极臂的最大伸出长度；下电极 上电极 图 2 凸焊结构空间不足 27 图 15，料厚 1.6mm 的钢板上要焊接 M4 的凸焊螺母，从凸点与料厚的对比上是不符合焊接要求的，建议超出凸焊范围的螺母需求直接采用冲压螺母来实现。B13
30、-6201101 PNL SLIDE DR INR LH 516mm 图 3 超出焊机尺寸范围 B13-5100031 FR FLOOR PNL 1750 1490 图 9 尺寸太大，凸焊困难 28 标准件焊接后的检查 焊接后的标准件要有足够的检查空间（如图 8，虽然腔体较深，但通过使用加长杆的扳手，还可以做螺母剥离检测，但图 11 中的螺母 2 由于距离 R 角较近，上方有螺母 1 阻挡，扳手空间不足，螺母 2 扭矩检测困难）；一般能够满足常规的螺母凸焊空间也就可以满足扭力扳手的套入空间，如图14，扭力扳手所使用的空间通道可以与凸焊时上电极臂应用的空间通道相同。对于螺柱焊，螺柱焊枪的实施空间
31、就能够满足检测空间要求。工序优化 在同一零件上焊接标准件焊接方式尽可能统一；螺柱焊工序便于集中，使用较少的焊接设备，（螺柱焊通常不在单个零件上焊接，一般在分总成或总成上焊接，部分车型可实现在车身骨架上用机器人植焊所有螺钉）。凸焊的螺母、螺栓在可能的情况下，尽量焊接在小零件上，以提高凸焊的操作作业性，如图 15，焊接在前挡板上的凸焊螺母可以转移到位置较近的小零件上焊接。5.5.铆接结构设计铆接结构设计 a)铆接联结结构设计 b)铆接结构布置设计 c)铆接典型结构示例 M4 螺母 图 15 凸焊螺母与钣金厚度不匹配 图 14 凸焊螺母的扭力检测 扭力扳手 凸焊螺母 29 d)铆接相关其他补充 6.6.激光焊接结构设计激光焊接结构设计 a)激光焊接结构设计 b)激光焊接布置设计 c)激光焊接典型结构 d)激光焊接相关补充 7.7.镁铝合金车身联结结构设计镁铝合金车身联结结构设计 8.8.车身其他联结结构设计车身其他联结结构设计 9.9.车身联结工艺发展方向车身联结工艺发展方向
