连接板
异型管
车架横梁
中立柱
图 ５ 连接板的焊缝位置
侧围下横梁
２ 工艺措施
２．１ 反变形法 反变形法是事先估计好焊接结构变形的大小和方向， 然后
在组合（ 点 固 焊） 时 给 予 一 个 相 反 方 向 的 变 形 来 抵 消 焊 接 的 变
形， 这是使焊后构件保持设计要求的一种工艺方法， 也是汽车 车身总成生产中较常用的一种控制变形方法。
Ａｂｓ ｔｒａｃｔ： Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ｔｈｅ ＣＡＤ （Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）／ ＣＡＥ （Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ） ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ａｄｖａｎｃｅｄ ｂｙ ｌｅａｐｓ ａｎｄ ｂｏｕｎｄｓ ， ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｈａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈｏｌｄ ｏｕｔ ｂｉｇ ａｎｄ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ｔｏ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｂｏｄｙ ｏｆ ａ ｂｏｏｋ ｔａｋｅ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｇｅａｒ ｄｅｓｉｇｎ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅ ， ｓｅｔ ｆｏｒｔｈ ＣＡＤ／ＣＡＥ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｔｈａｔ ｉｎ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ： Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｇｅａｒ； Ｄｅｓｉｇｎ ｔｈａｔ； Ａｐｐｌｙ
既增加了构件和焊接的工作量， 还因焊接变形大而增加了校正
工时。因此， 适当增加管壁厚度或增大管径， 减少筋板， 车身净
质量稍大一些也是比较经济的。另外， 合理选择筋板形状， 适当
安排筋板位置， 也可以减少焊缝， 达到提高筋板加固的效果。
１．５ 合理的焊缝位置
收稿日期： ２００７－ １０－ ２０ 作者简介： 陈大军（ １９７１—） ， 男， 湖南岳阳人， 主任工程师， 研究方向： 车身设计与焊接；
侧围下横梁
车架纵梁
下车体横梁
图 ６ 下车体横梁、纵梁和侧围总成的焊接顺序 图 ６ 所示为下车体横梁先焊接在车架纵梁上， 属于下车体
图 ７ 侧围下横序梁、中立柱和车架横梁的焊接顺序 图 ７ 所示为侧围下横梁和中立柱组合成侧围总成， 然后和 车架横梁所属的下车体焊合成车身总成。在试制过程中发现， 侧围下梁和中立柱焊接牢固后， 和车架横梁搭接处翘曲很多， 造成搭接不好。经过调整工艺路线， 侧围下横梁和中立柱先点 定位置， 在侧围下横梁和车架横梁焊接牢固后， 再加焊侧围下 横梁和中立柱， 这样就解决了焊接变形问题。 在产品生产过程中， 这种现象会经常发生。我们不应拘泥 于产品设计中所分的模块， 而要根据实际情况几时调整工艺路 线， 这样才能生产出合格的产品。
况而定， 如果太大， 两个零件离空太多， 就没办法焊接了， 而且 还会对车身的强度和刚度产生不利影响。 １．３ 合理的焊接方法
焊缝尺寸直接关系到车身的焊接工作量和焊接变形大 小， 焊缝尺寸大， 焊接工作量则大， 焊接变形也大。因此， 在保证 车身承载能力的情况下， 应尽量减小焊缝尺寸， 但并不是说焊 缝尺寸越小越好。若焊缝尺寸太小， 则冷却速度会加快， 容易产 生 裂 纹 、热 影 响 区 硬 度 过 高 等 焊 接 缺 陷 。 应 在 保 证 焊 接 质 量 的 前提下 ， 按 板 厚（ 管 壁 厚） 来 选 取 工 艺 上 允 许 的 最 小 焊 缝 尺 寸 。 在保证强度的前提下， 能够用点焊的地方就一定要用点焊， 这 样可以尽量减少焊接变形。如图 ４ 的 Ｖ２ 前 隔 板 总 成 中 ， 注 意 到这里钣金件居多， 所以设计成运用点焊进行焊接的零件结 构， 但供应商承制的时候， 没仔细进行工艺分析和熟悉零件， 就 大量采用 ＣＯ２ 保护 焊 ， 且 焊 缝 密 度 很 大 ， 造 成 零 件 总 成 生 产 出 来后， 变形非常大， 且零件局部也产生了很严重的波纹状， 再加 上零件本身的制造误差， 使得最初的 ＯＴＳ 零 件 基 本 上 没 办 法 使用。
３ 矫正工艺
在车身总成的焊接过程中， 虽然在结构设计和工艺上采取 多种措施来控制施焊中所产生的焊接变形， 但由于焊接过程的 特点和焊接工艺的复杂性， 还是会或多或少地产生焊接变形。 为此， 必须对超过设计要求的焊接变形进行局部工艺矫正， 如 角 变 形 、弯 曲 变 形 和 波 浪 变 形 等 。 对 于 车 身 结 构 的 整 体 变 形 如纵向和横向收缩（ 总尺寸缩短） ， 只能通过下料或装配时预放 余量来补偿。机械矫正法是在室温条件下， 对焊接件施加外力， 使构件压缩塑性变形区的金属伸展， 减少或消除焊缝区的塑性 变形， 达到矫正变形的目的， 如下车体焊接完后要对两根大梁 前端进行弯曲矫正。在实际操作中， 还应注意自然时效的作用， 必须通过经验积累和严格检验的手段来保证矫正的精度。
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Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＮＯ．１２， ２００７
若强度不满足要求， 则需修改轴的结构直至满足强度要求 为止。轴的强度校核过程为： 轴的受力分析→ 画出轴在水平面 内的弯距图→ 画出轴在垂直面内的弯距图→合成弯距图 →扭 距图 →弯、扭 组 合 图 →确 定 ２－ ３ 个 危 险 截 面 分 别 进 行 强 度 校 核。此过程计算量与作图量都较大。为了提高轴的设计效率， 缩 短 设 计 周 期 ， 现 在 工 程 实 际 中 经 常 使 用 ＣＡＥ 技 术（ 如 ＡＮＳＹＳ 等） 对轴进行校核， 根据轴的材料属性、负载条件、边界条件， 并 对轴进行有限元网格划分等， 给定条件后进行求解运算， 可得 出最大应力， 然后此最大应力与许用应力比较， 若最大应力小 于许用应力， 则轴的结构满足要求。若最大应力大于许用应力，
杨文静（ １９８０—） ， 男， 湖北荆门人， 助理工程师， 研究方向： 车身设计。
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如图 ５ 所示， 连接板面积原来与同它焊在一起的异型管截 面是同样大小的， 在试制时发现， 在进行焊接后再打磨， 原来的 焊缝基本上就被打磨掉了， 只有很小的部分熔焊在一起， 已经 没什么联结强度了。后来才改成现在这个形状， 连接板面积比 异型管截面稍小一点， 有对称的两条边可以牢固地焊接在异型 管上。可见合理的选择焊缝位置， 不但可以减少焊接变形， 同时 对焊接强度也会有很大提高。
总成。侧围下横梁属于侧围总成中， 这里隐藏了侧围中其他的 零件。正常的工艺路线是下车体横梁先焊接在车架纵梁上， 然 后 侧 围 总 成 再 和 下 车 体 总 成 进 行 焊 接 。但 是 在 实 际 操 作 过 程 中 发现， 如果下车体横梁先和车架纵梁焊接牢固， 横梁的两端会 向下弯曲近 １０ｍｍ， 在和侧围总成拼焊的 时 候 和 侧 围 下 横 梁 搭 接不好。经过和工艺人员协商， 调整焊接顺序， 在下车体焊接过 程中， 下车体横梁和纵梁只是焊接一点， 点定一下位置， 在下车 体和和侧围总成先焊接好之后， 再来加焊牢固， 这样就避免了 焊接变形。
在试制过程中发现在连接件处经常离空， 尚未找到有效的解决
办法， 只好从设计角度保留理论的公称尺寸， 再根据现场实际
情况在后立柱总成中预留合理的公差， 终于解决了这个问题。
在侧围总成中的中立柱长度方向也遇到了同样的问题， 也是采
取了同样的办法， 均得以解决。这里的公差一定要根据实际情
后立柱总成
此零件为 后立柱总 成和行李 箱支撑梁 的连接件
Ｔｈｅ ＣＡＤ／ＣＡＥ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｈபைடு நூலகம்ｔｓ ｔｈｅ Ｔａ ｒｇｅ ｔ ｉｎ Ｍａ ｃｈｉｎｅ ｒｙ Ｄｅ ｓ ｉｇｎ Ａｐｐｌｙｉｎｇ
ＺＨＡＮＧ Ｘｉ－ ｑｉｎ （ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｉｎｓｔｉｕｔｅ ｏｆ Ｖｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１３１６４， Ｃｈｉｎａ）
则需修改轴的结构， 有必要再用一次 ＣＡＥ 分析。 ＣＡＥ 技术除了可对产品 结 构 进 行 强 度 分 析 外 ， 还 可 进 行
刚度分析、散 热 能 力 分 析 、疲 劳 和 蠕 变 分 析 、抗 冲 击 试 验 模 拟 、 跌落试验模拟等。
随着科学技术的不断发展与进步， 制造业正向数字化、智 能化、网络化 、全 球 化 方 向 发 展 ， 产 品 的 生 产 周 期 越 来 越 短 ， 新 产品的上市速度越来越快， 机械设计与机械制造的效率对产品 的开发效率也就起着决定性的影响。所以利用先进的 ＣＡＤ／ＣＡＥ 技术进行机械设计与分析更省事、省力， 也更经济。
加控制， 结果是保证了尺寸精度， 达到了装配要求。
关键词： 焊接； 变形； 控制措施； 尺寸精度
中图分类号： ＴＧ４
文献标识码： Ｂ
文章编号： １６７２－ ５４５Ｘ（ ２００７） １２－ ０１０５－ ０２
汽车的框架式车身大量采用异型管作零件， 生产中导致焊 接工艺较差， 基 本 上 只 能 采 用 手 动 作 业 的 ＣＯ２ 保 护 焊 进 行 焊 接作业， 导致劳动强度大， 易于产生较大的焊接变形， 这就要求 对 焊 接 工 艺 及 控 制 焊 接 变 形 问 题 进 行 优 化 设 计 。以 下 是 笔 者 在 设计和生产过程中采取的一些措施， 实践证明达到预期效果。
行李箱支撑梁
图 ３ 后立柱总成与行李 箱支撑梁的搭接
１．４ 合理的焊缝数目
图 ４ 前隔板总成的 点焊零件结构
在车身结构中力求焊缝数量合理， 焊缝不宜过分集中， 尽
量避免两条或三条焊缝垂直交叉，长条的焊缝要合理分成若干
小段进行焊接。有时为了减小整车的净质量， 采用壁厚较薄的
钢管加筋板来焊接车身， 以提高车身稳定性和刚性， 其实这样
焊接顺序对焊接结构的变形有很大影响。焊接顺序合理，
焊接变形可以通过自由收缩， 互相抵消； 焊接顺序不合理， 焊接