焊接与汽车车身结构

焊接与车身结构作为汽车车身产品结构与焊接之间是相辅相成的，好的产品结构，在满足强度和功能的基础上，焊接工艺相对简单，实施较为容易，而车身结构又与装配关系息息相关，目前我们在前期同步工程中针对产品本身主要需处理的两大类工作：一为车身装配关系，二为车身焊接工艺性。

车身装配关系关系到生产线的长度、生产组织方式，物流储运等，以下重点就车身结构与装配关系作一描述。

一车身结构从车身结构上划分，车身分承载式车身、半承载式车身、非承载式车身三类。

第一类：非承载式车身卡车、大中型客车、越野车等车身通常采用非承载式车身，有独立的车架，车架与车身之间通过装配形式连接。

车架部分采用铆接、弧焊、电阻点焊方式连接的都有，弧焊方式居多，并且单独进行涂装，而后在总装与车身相互连接；而车身本体部分因车型相异而截然不同，客车多为骨架蒙皮式，由车身骨架加上外覆盖件组成，因而采用电阻点焊＋铆接方式的居多，卡车由驾驶舱和车厢组成，驾驶舱多采用电阻点焊方式，车厢采用电阻点焊＋弧焊的连接方式，越野车类似于轿车，车身本体由各块装焊，多采用电阻点焊，如现规划中的P11车型，属于越野车。

第二类：承载式车身轿车（专指乘用车）车身通常为承载式车身，没有独立的车架，悬架装置直接装配于车身轮罩上，如现生产的A11、B11、规划中的M11、B12等车型，车身在总拼时按照模块化生产一般包括侧围、地板、顶盖、后围等，因车型的不同，在局部构成上有较大区别，在焊接方式上大都采用电阻点焊，零星位置采用弧焊。

第三类：半承载式车身半承载式车身介于承载与非承载之间，一般在车身后半部有单独的车架构成，但与承载式车身不同的是，此车架在焊装即与车身焊接形成一个整体，随着汽车设计的发展，有无单独的车架概念已越来越模糊，但是否为半承载式的一个根本性的标准，是判断后部悬架装置是装配在轮罩上还是车架上，小型客车、面包车、SUV、MPV通常为半承载式车身，如规划中的A18、B13等车型，其模块化组成与承载式轿车基本相同，焊接方式大都采用电阻点焊，零星位置采用弧焊连接。

二车身装焊组成除卡车、大中型客车车身结构组成迥然、其它类型车如面包车、小型客车、轿车、SUV、MPV、越野车等在车身本体（不包含车架）组成上小异，作为一些大的焊接总成组焊原则，如车身总成、地板总成因大都采用流水线生产输送方式，为达到柔性好、共用性强、投资小的目的，要求在这些总成工位尽可能实现一次装焊、分步焊接，零件上线工位尽可能少。

以下主要就轿车车身装焊各模块组成做一介绍。

1、车身总成通常车身总成由侧围总成、地板总成、顶盖总成、后围总成、包裹架总成等共五块构成，再增焊部分小件（如前围左右加强件），但因为各车型的设计不同而相异。

A、包裹架总成（焊接件）越野车、两厢车、舱背式三厢车、SUV、小型客车、面包车、MPV就没有包裹架总成，只有传统的三厢车有包裹架总成。

B、后围总成部分车型后围总成与车身下部联成一体。

C、顶盖总成顶盖总成上线分两种形式，一种为分步上线，即顶盖前横梁、后横梁先与车身焊接，而后顶盖与车身焊接，也有所有顶盖横梁先与车身焊接，再焊接顶盖的形式；另一种为整体上线，顶盖与横梁形成一个整体，再与车身焊接，采用此方式通常侧围与顶盖横梁形成的空腔的焊点很难处理，因为顶盖不能开焊接工艺孔，而横梁开焊接工艺孔对强度影响较大，且焊接困难，部分车型采用CO2焊连接，也有采用螺栓连接的，但对此处强度都有损失，随着国家法规的加强，越来越多的车型抛弃了顶盖模块化生产方式，而采用第一种焊接上线方式。

D、空气盒总成空气盒总成在日系车中习惯于在车身总成位置焊接，有很多车型也把它放在发动机舱总成焊接，越来越多的事实表明，将空气盒总成放在车身总成上焊接，空气盒的高低、前后位置精度较差，随之影响发动机盖、前翼子板的装配，对发动机盖、前翼子板的面差影响突出，类似车型有B11、BLUEBIRD，后续调整工作量较大。

E、侧围总成侧围总成大都采用整体上线，即侧围、外板合成一个整体，但也有部分车型侧围、外板在车身总成上分步上线，同时顶盖横梁配合与侧围板先共同焊接，这种上线方式单纯的从焊接实现角度考虑，较容易实现，但需在车身总成部位设置两套大型夹具，而且板的强度问题也值得商榷，在模块化生产的道路上，只要不是强度及功能的必须要求，生产组织方式会变得越来越简单，因此侧围分步上线方案被逐渐摒弃。

F、地板总成图1 地板总成是车身总成的一个基础，承载式轿车地板多采用图1结构，半承载式轿车地板多采用图2结构，因此相对图1车身底盘较低，图2图2底牌较高，若按此两种车型共线生产，共线生产困难较大，投资较大。

为满足节拍的要求，很多车型在车身组焊前都设置预装工位，以减少夹具的投入，提高生产效率，因此在车身结构设计上，侧围与地板的搭接，前、后顶横梁与侧围的搭接都要增加相应的搭扣设计，当然应结构需要，也可采用孔配合、销连接的支撑连接设计。

2、侧围模块A、侧围总成侧围总成由侧围板、侧围外板、后轮罩三大部分组成，在此模块组成变化最大的是后轮罩，依车型不同，装配顺序也不同，主要有三种装焊方式，其一是：后轮罩与地板焊接组成，后外轮罩与侧围合成侧围总成，再进行组焊；其二是：后、外轮罩形成轮罩总成，与地板焊接形成总成，侧围部分没有后轮罩；其三是：后外轮罩形成轮罩总成，与侧围连接，而地板总成上没有后轮罩，在这三种方式中，半承载式车身（MPV、SUV、轻型客车等）采用方式一的居多，焊接实现难度低；承载式与非承载式车身采用第二、第三种方式的都有，采用方式二焊接实现相对容易，而采用方式三焊接实现难度较高，劳动强度大，通常采用机器人焊接，较方式二后悬位置精度相对要低，后风窗框尺寸控制要好。

B、侧围板总成侧围板总成的形成有两种方案，一种为形成一个侧围板总成整体，另一种是侧围板分块，形成后轮罩总成、前门框加强板（包括A柱、B柱铰链加强板）、侧围盖板（包括B柱板、前后门框上板）三块，依节拍要求在侧围总成上分步上线，两种方案相比较，前一种是以侧围板、侧围外板两条线为核心集成模块化生产，再进行拼装，后一种是以侧围外板一条线为核心集成模块化生产，生产组织方式相对简单，但覆盖件工艺流程较方案一增长，为解决此矛盾，以及降低操作难度，前、后门框一圈的焊点在侧围总成上进行点定，在车身合装主线上补焊实现，减少外覆盖件工艺流程，所以后一种方案已越来越多被汽车厂家所采用。

3、地板模块地板总成由发动机舱总成、前地板总成、后地板总成三大块组成，另增焊门槛等件，而半承载式车身与有、无承载式车身在装焊组成上有明显区别。

非承载式车身地板相对承载式要简单的多，但均可以按照三大块组成来进行组焊，在装配搭接顺序上，发动机舱总成、后地板总成先装配，而后装配前地板总成。

A、发动机舱总成发动机舱总成由前纵梁＋前轮罩的合件、前挡板总成、散热器支架总成、空气盒总成四个部分组成，除空气盒总成是在发动机舱工位还是在车身总成工位焊接，其余部分在各车型中基本上是完全一致的，关于空气盒总成焊接工位变化的影响在车身总成分析中已说明，不再赘述。

B、前地板总成前地板总成由中纵梁、道、前地板面板及座椅支架等组成。

C、后地板总成后地板总成由后纵梁、后地板面板总成，部分车型根据生产线需要增焊后轮罩、后围板总成。

但随着汽车法规强度越来越严格的要求，在纵梁搭接位置增加了加强板设计，于是三大块搭接缝焊接处理变得更加困难，在结构分块上中纵梁从前地板总成中分离出来，发动机舱总成、后地板总成、中纵梁及其加强板焊接形成车身下部骨架，再焊接前地板面板、门槛等零件。

半承载式车身地板根据有无侧滑门（或者说有无踏步板）而区分，是形成前、后地板总成还是前、后车架（包括后围总成），从强度设计角度来说，踏步板位于前、后车架搭接缝中间，在地板面板之下，与车身骨架相连，因此有侧滑门半承载式车身下部装焊顺序为，发动机舱总成与后车架、前车架拼合成车身下部骨架，再依次焊接踏步板总成，前、后地板面板、门槛总成和后轮罩，因此焊接工位数量相对要多，零件上线工位相对要多，车身下部焊接线相对要长。

而无侧滑门半承载式车身，车身装焊顺序可按有侧滑门形式进行，也可按非承载式车身进行，要根据所在的生产线和车身地板结构具体分析。

4、“四门两盖”根据车型的不同，外装覆盖件部分所含容也不同，包括发动机盖、前翼子板、前门、后门、侧滑门、尾门、尾箱等，采用的装焊方式基本为：点焊→包边→点焊（或弧焊）→装配，但为减少外板件的焊接、储运、装配工程中的磕碰伤，应尽可能减少外覆盖件的工艺流程，外覆盖件的最短工艺流程为包边→装配，一般外板件的工艺流程不能超过四道工序（包括凸焊、夹具上点焊、弧焊、装配），最好控制在三道或三道工序以，避免大型板件（极限尺寸超过1m）凸焊。

三车身焊接1、车身焊接的难点位置A、前挡板与前地板搭接处由于冲压不能实现搭接处前挡板结构深度要求，且此处需要加强，因此导致了该位置人工点焊较为困难。

B、后轮罩与后地板搭接处此处搭接缝隙大、零件材料厚，连接强度要求高，受空间限制，人工点焊实现困难。

C、侧滑门上滑轨上方顶盖与侧围搭接处此处受上滑轨零件遮挡，焊接空间狭小，无论是人工焊接，还是机械焊接，难以实现。

D、后顶横梁与侧围搭接处由于搭接零件较多，焊接空间受限，点焊实现困难，经常会出现三层以上板料搭接。

A、B两处可通过机器人焊接，降低焊接强度，需要考虑焊钳进出空间，还要避免与夹具干涉；C、D两处必须在结构上设计改善，实现点焊要求。

2、车身点焊的板厚、搭接要求A、板厚要求≥440MPa高强度钢板以双面镀锌钢板计，超出以上围的钢板搭接，要求采用固定点焊或弧焊连接实现。

B、三层板搭接顺序要求考虑到三层板搭接点焊过程中焊核偏移对焊接质量的影响，在设计过程中尽量采用搭接形式①。

3、弧焊要求弧焊每段焊缝长度控制在20mm以，要求尽可能实现塞焊连接形式，在相应零件上开圆孔或椭圆孔，不可采用长距离、不间断弧焊连接，以防止焊接后翘曲、变形。

为减少零件变形，车身外覆盖件弧焊，车身A级、B级面弧焊均采用MIG氩弧铜焊形式。

弧焊焊接位置不可设计在板厚小于0.8mm以下零件处，以防止焊接熔穿。

4、螺母凸焊板厚要求由于凸焊螺母为标准件设计，螺母凸台大小固定，不能随零件板厚而进行选择，为保证螺母凸焊质量，因此对凸焊螺母大小与所焊零件料厚对应关系做以下规定：四车身定位1、定位孔大小要求2、零件定位形式零件基本定位形式采用圆孔＋椭圆孔的定位形式，所用定位销采用圆销，零件定位孔所在面需为平面设计，不可在曲面上，切要考虑定位支撑强度3、凸焊螺母、螺钉对应零件孔径和凸焊平台要求五车身装配基本工艺流程. 1、普通轿车A、车身装配（调整线）B、车身总成装焊CO2焊小件装配后门装配机罩装配前门装配前翼子板装配尾箱装配钣金修整油漆件悬挂检查、下线车身预装车身拼焊车身补焊顶盖装焊前挡板装焊车身低位补焊车身高位补焊1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 811 2 3 4 5 67后门机罩前门尾箱前翼子板侧围包裹架车身下部2 3顶盖4 5 6若结构、强度允许，顶盖与前后顶横梁合成一个整体上线也可以，作为两厢车和微面等，不含包裹架总成，顶梁先与车身焊接为宜.C、车身下部装焊D、发动机舱装焊E、前地板装焊F、后地板装焊地板装焊补焊门槛装焊补焊1 2 3 4123 4发动机舱后地板中纵梁中纵梁加强板前地板前竖板门槛发动机舱骨架装焊1前挡板装焊空气盒装焊若确实因结构、强度无法满足要求，中纵梁及其加强板先与发动机舱、后地板焊接，之后再焊接前地板面板2 3前纵梁+轮罩1 2 3散热器支架前挡板上连接板前挡板下连接板前挡板空气盒部分散热器支架采用装配形式，此处不需要焊接前地板面板装焊1中纵梁装焊补焊2 3前地板面板中通道加强板座椅支架1 2 3因结构、强度无法满足要求，中纵梁及其加强板可以挪至车身下部进行装焊G 、侧围装焊作为普通两厢、三厢式轿车基本装配关系如上，在局部位置零件会调整，同时根据生产线的设计，生产纲领的要求、大型通用工装设备的工作方式，装配关系需要做部分适应性调整，如侧围与地板，侧围与顶盖的搭接搭扣设计，在进行车身预装时是非常有用的，在直接上线的车身夹具上是多余的，当然还存在更好的设计，通用性更强。