2021(1)E点韶汽车工穩师FOCUS亦*—
汽-
王浩名
（广州汽车集团般份有限公司汽车工程研究院）
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摘要：由于汽车副车架钣金厚度偏厚且都是co#气体保护焊连接，因而焊接后变形量很大。针对此问题，为研究汽车副车架焊接变形的控制方法，文章以某轿车后副车架为例，通过分析副车架在焊接过程中产生焊接变形的原因，详细阐述了各种控制焊接变形的方法，通过最优的焊接装配树、合理的焊接参数和合理的施焊顺序，采用反向变形法和刚性固定法等措施，减小了焊接变形量，保证了副车架的尺寸精度。该方法为副车架实际生产过程中控制焊接变形提供了重要参考依据。
关键词：副车架；焊接变形；控制方法
Control Method of Welding Deformation of Automobile Subframe Abstract：Because the thickness of automobile subframe sheet metal is too thick and all of them are connected by C07gas shielded weldin
g,the deformation is very large after welding.Aiming at this problem,in order to study the control method of welding deformation of automobile subframe,this paper takes the rear subframe of a car as an example,analyzes the causes of welding deformation in the welding process,and expounds various methods of controlling welding deformation.Through the optimal welding assembly tree,reasonable welding parameters and reasonable welding sequence,the reverse deformation method and rigid fixation are adopted The welding deformation is reduced and the dimensional accuracy of the subframe is ensured.This method provides an important reference for the control of welding deformation in the actual production process of the subframe.
Key words:Subframe?Welding deformation?Control method
汽车副车架的钣金厚度一般为2〜4mm，主要采用CO2气体保护焊连接，与白车身薄钣电阻点焊相比较，其焊接变形比较大22。同时副车架焊接后非常容易产生残余应力，导致副车架焊缝岀现断裂等质量问题。如果在产品设计和夹具设计阶段没有考虑这种情况，将会导致副车架尺寸精度达不到设计要求，影响副车架总成的精度。因此，分析副车架焊接变形的原因和制定焊接变形的控制措施，在副车架焊接过程中有着非常重要的意义。
1现状
1.1副车架结构概况
某轿车后副车架，如图1所示。后副车架一般由前圆管横梁、左右圆管纵梁、后横梁上下板、车身套管以及加强板组成，这些部件通过120多道CO2气体保护焊连接。
左右圆管纵梁
车身套管
后横梁上下板
前圆管横梁
图1某轿车后副车架示意图
1・2副车架焊接工艺流程
轿车副车架分为框架式封闭结构和整体式开放结构。框架式封闭结构的副车架总体刚度要优于整体式开放结构，其焊接工艺相对简单，焊接变形也更加容易控制文章以某轿车后副车架为例，描述其焊接流程。0焊接后副车架框架和相应的加强板，如图2所示。2）焊接后副车架框架分总成一和左右前束安装支架总成，如图3所示。3）焊接后副车架分总成二，如图4所
矶*FOCUS
En 鑰汽车工程师
2021年1月
示。4）人工补焊。
图2焊接后副车架框架和相应的加强板
图3焊接后副车架框架分总成一和左右前束安装支架总成
图4焊接后副车架分总成二
2副车架焊接变形的原因
2.1副车架数据设计不合理
2.1.1 C02焊缝尺寸长度设计不合理
焊接变形的大小与焊缝尺寸长度有很大关系，焊缝 尺寸长度越长，其焊接变形量也就越大。
2.1.2 C02焊缝数量和位置布置不合理
CO 2焊缝数量越多，其焊接变形越大。在副车架产 品设计中，如果采用较多数量的焊缝连接，不仅会增加
焊接工作量，还会导致焊接变形量增加。同时，相对整 个副车架中轴线而言，焊缝位置分布不合理，焊缝之间
疏密程度相差很大，会产生较大的扭曲变形。
2・2焊接工艺设计不合理
2.2.1 焊接主体规划不合理
一般来说，机器人烧焊比人工烧焊受热更集中，变
形量更小，所以机器人烧焊更适合副车架焊接。
2.2.2 C02烧焊参数设置不合理
烧焊变形的影响因素有电弧电压、焊接电流、引弧 速度等。一般而言，电弧电压和焊接电流越大，焊缝
的
熔深越大，变形量也越大；引弧速度越快，焊接能量越
小，焊缝熔深越小，工件热变形也减小郎3。因此，选择合 适的电弧电压、焊接电流、引弧速度对减少焊接变形尤 其重要。
2.2.3烧焊顺序规划不合理
烧焊顺序不同，其焊接变形量也不同。以汽车后副
车架后横梁上下板为例，连续烧焊变形量较大，断续烧 焊变形量较小。
在实际生产过程中，一般会利用焊接工装来控制
后副车架的焊接变形量，如果焊接工装设计不合理，那
么会产生如下问题：1）焊接完后工件从夹具上取不下 来。2）未按MCP/MCS 文件设计夹具，缺少夹紧点，焊接
时零件自由度大，焊接完后尺寸超差严重。
3控制焊接变形的方法
3.1副车架产品设计方面
3.1.1设计合理的焊缝尺寸长度
在满足副车架性能的前提下，应尽可能的缩短焊
缝尺寸长度，选择合理的焊缝形式。一般位置的焊缝,
尺寸长度可以根据烧焊技术规范设计。关键位置的焊 缝，需要根据零件材料种类、施焊方法、零件搭接形式
等情况对焊缝进行强度校核，最终确定焊缝尺寸长度 和形式郎0。
3.1.2 优化焊缝数量和位置
在满足性能的前提下应尽可能的优化焊缝数量， 尤其应避免岀现2条或者多条焊缝垂直交叉，如图5
所示。在规划焊缝位置时，应该尽可能将焊缝对称布 置，这样可以最大程度的减少因焊缝引起的焊接变形。
图5焊缝交叉垂直
3.1.3 设计合理的焊接装配树
在众多影响副车架焊接变形的因素中，焊接装配
广州汽车展树影响最大。合理的焊接工艺应按照先分焊，再合焊的
顺序，图6示岀某轿车后副车架的焊接装配树。3.2 工艺设计方面
3.2.1 反变形法
施焊前使副车架具有一个与施焊后变形方向相 反、大小相等的变形，且正好能抵消焊接时的变形，称
为反变形法⑷。反变形法需要通过CAE 分析得岀焊接 后可能岀现的焊接变形的大小和方向，在施焊前先将
副车架按将要变形的反方向摆放和定位夹紧，以便抵 消焊接时产生的变形，如图5所示。
224焊接工装设计不合理
第2期E
点韶汽车工穩师FOCUS亦*
左右后下摆臂前安装支架总成前横梁
右纵梁
左纵梁
后横梁总成
图6某轿车后副车架焊接装配树
副车架反
方向摆放
图7反变形法应用实例
3.2.2规划合理的施焊顺序
最优的施焊顺序可以有效减小焊接变形量。最大
限度减小焊接变形量，采用对称焊接的方法，可以使因
施焊顺序引起的焊接变形相互抵消。图8示岀某轿车
后副车架在同一套焊接工装中，对7道焊缝采取不同
的施焊顺序产生的不同变形效果。
焊缝1
/焊缝2
片焊缝3
焊缝6焊缝7焊缝5
焊缝4
图％副车架焊缝示意图
1）焊接顺序按照图8中4—3—2—1,5—6—7，焊接顺序为2个员工从中间往两边焊接。2）焊接顺序按照图8中1—2—3—4,7—6—5，焊接顺序为2个员工从两边往中间焊接。3）焊接顺序按照图13中1-3-
，焊接顺序为从一端到另一端间隔跳跃式焊接。焊接后，在检具上测量副车架与检具的离空量大小，3个焊接顺序的焊接变形量分别为1.5,2.6,20mm，得岀施焊顺序1）为最优焊接顺序。3.2.3刚性固定法
当无法采用反向变形法来控制焊接变形时，可以利用大力气缸将零件夹紧，使其在焊接过程中减少窜动，减小焊接变形，如图9所示。
利用大力
气缸
图9刚性固定法
3.2.4机械矫正法
机械矫正法一般在室温条件下，以副车架中部轴线为基准放置在矫正夹具上，对副车架2个安装点施加向上或者向下的外力，使副车架总成压缩变形区域的金属延展减少或者消除焊缝区域的塑性变形，达到矫正变形的目的。在实际操作过程中必须通过经验积累和严格的检验手段来保证矫正的精度［61。
4结论
副车架在焊接过程中变形是不能避免的，但是可以运用合理的方法减小变形量。除了文章中提到的方法外，控制副车架焊接变形的方法还有火焰矫正法、热处理法、预留焊接收缩余量法，在实际生产中，只有对焊接过程进行全程控制，再配合各种控制焊接变形方法，才能有效地保证副车架的尺寸精度和装配要求。文章阐述的各种控制焊接变形方法不仅适用于汽
（下转第30页）
FOCUS En勰?r汽车工程师2021年1月
到车载娱乐系统主机。这意味着，空间环境的电磁波可能被天线耦合。同时，天线的本质还是导线，也会对周围环境释放电磁波，干扰周围环境的电子设备。
3解决办法
基于对线束屏蔽失效的方式和根源的剖析，不难总结岀线束屏蔽失效的解决办法，即在设计阶段理清当
前整车环境下线束各参数对电磁干扰的贡献，并基于此设计线束布置方案。然后建模分析布置方案是否能达到屏蔽要求，并进行台架验证。最后，整车耐久试验验证线束电磁屏蔽性能。
验证阶段严格执行试验大纲即可，解决办法中最难的在于屏蔽模型的建立。屏蔽模型的建立需要严格考虑整车干扰源的数量、干扰大致强度以及干扰源的特征和对应失效方式。建立模型后将模拟结果与台架实际表现对比，确保模拟结果与实际表现一致。当结果不一致时，通过调整模型参数，使得模型与实际表现一致。调整的依据来自当前线束屏蔽的研究成果，即随着导线长度的增加，或者干扰源强度的提高，或者导线间距离的减小，或者导线离地高度的增大，导线感应电流增大，电磁干扰明显。线径对感应电流的影响存在频率依赖性，在某些频率，电磁干扰效益随导线线径的增大而增大，另外一些频率则相反
同时，为减小线束的屏蔽失效，线束的布置和设计需要遵循以下原则。易干扰线束尽可能靠近接地布置，快速且良好的接地能有效减少电磁屏蔽。同时，将线束尽可能贴近钣金布置，调整线束的方向避开耦合较强区域，远离干扰源，增大线束间的间距，使用屏蔽层隔绝，依据传输频率调整线径。这些设计原则也能指导线束屏蔽失效的排查。
4结论
线束承担着整车信号传输和电压电流传输的重要作用，而车载用电设备遍布整车各处，线束在连接各设
备时不可避免地会暴露在干扰源作用区域内，导致汽车线束失效问题时有发生。如何排查线束屏蔽失效问题，以及如何加强线束屏蔽设计已逐渐成为整车研究的重要问题。文章首先对线束屏蔽失效方式进行了探讨，然后重点对整车干扰源进行分析，并针对各种失效模式和干扰源的特点，提岀了解决屏蔽失效的办法。即根据干扰源的特点构建模型，并依据模型分析的结果进行子零件设计和整车线束布置设计。这些方法能提高线束设计的可靠性，同时也为解决线束屏蔽失效问题提供了借鉴。
参考文献
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（收稿日期：2020-10-08）
（上接第27页）
车副车架，还可以为汽车其它区域控制焊接变形提供理论依据。
参考文献
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（收稿日期：2222-11-15）