【正文】 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 緒論 2 1 緒 論 汽車(chē)車(chē)身裝焊 工藝 汽車(chē)車(chē)身焊裝的常用方法 汽車(chē)車(chē)身殼體是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，它是由百余種、甚至數(shù)百種 (例如轎車(chē) )薄板沖壓件經(jīng)焊接、鉚接、機(jī)械聯(lián)結(jié)及粘接等方法聯(lián)結(jié)而成的。表 列舉了車(chē)身制造中常用的焊接方法。除此之外就是二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊， 它主要用于車(chē)身骨架和車(chē)身總成的焊接中 。這也是車(chē)身裝焊工藝的特點(diǎn)之一。車(chē)身裝焊的順 序則是上述過(guò)程的逆過(guò)程， 即 先將 {若干個(gè)零件裝焊成 合件，再將若干個(gè)合件和零件裝焊成分總成，最后將分總成和合件、零件裝焊成車(chē)身總成 。 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 緒論 3 圖 轎車(chē)白車(chē)車(chē)身焊裝程序圖 電阻點(diǎn)焊在車(chē)身生產(chǎn)中的應(yīng)用 電阻點(diǎn)焊是一種被廣泛應(yīng)用的生產(chǎn)工藝，尤其被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)及其它一些高科技產(chǎn)業(yè)與領(lǐng)域，如汽車(chē)制造、飛機(jī)制造及航空航天領(lǐng)域， 每年約占世界總焊接量的三分之一。點(diǎn)焊已經(jīng)成為汽車(chē)制造工業(yè)中的主要連接工藝方法，在汽車(chē)制造 工業(yè)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。 ） ，在它 們 的焊接過(guò)程中大量采用電阻點(diǎn)焊工藝。其次，點(diǎn)焊還應(yīng)用于汽車(chē)零部件的生產(chǎn)， 包括橫梁總成車(chē)擋托架的裝配點(diǎn)焊 、燃油箱上固定件的點(diǎn)焊、濾清器點(diǎn) 焊、液力變矩器平衡片點(diǎn)焊、汽車(chē)制動(dòng)蹄點(diǎn)焊等 。中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)已進(jìn)入歷史上少有的高速發(fā)展期， 2020 年汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量 在 1840 萬(wàn)輛以上。 隨著社會(huì)的發(fā)展，生活水平的提高，汽車(chē)向中高檔方向發(fā)展，對(duì)焊裝設(shè)備和焊接質(zhì)量 的要求都越來(lái)越高，而保證點(diǎn)焊的質(zhì)量是提高汽車(chē)安全性能的方法之一。 如美國(guó)的汽車(chē)工業(yè)，僅三大汽車(chē)公司就有 64 條生產(chǎn)線，年產(chǎn)汽車(chē) 1300 萬(wàn)臺(tái)，電阻點(diǎn)焊控制器的改善和提高將使車(chē)身結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，并且提高美國(guó)汽車(chē)制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。 1996 年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所宣布用 1． 36 億美元進(jìn)行的電阻點(diǎn)焊這個(gè)先進(jìn)技術(shù)項(xiàng)目 (ATP)的研究。 這個(gè)項(xiàng)目得到了汽車(chē)行業(yè)人士的重視 ，許多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)，如美國(guó)智能電阻焊協(xié)會(huì)、克來(lái)斯勒公司、福特汽車(chē)公司、通用汽車(chē)公司以及密西根大學(xué)、愛(ài)迪生焊接研究所、工業(yè)技術(shù)研究所等給予這個(gè)項(xiàng)目 很大的支持。但是，破壞性實(shí)驗(yàn)成本極高，而且定期的抽樣實(shí)驗(yàn)并不能保證每一輛車(chē)身焊接接頭的合格率都保持在規(guī)定的范圍內(nèi) ； 同時(shí)，焊后實(shí)驗(yàn)具有嚴(yán)重的滯后性，由于轎車(chē)生產(chǎn)的大批量流水作業(yè)特點(diǎn)，待有焊接質(zhì)量問(wèn)題發(fā)現(xiàn)時(shí)，大量具有焊接質(zhì)量問(wèn)題的車(chē)身己經(jīng)到了總裝甚至到了客戶手中。 隨著新材料和新技術(shù)的不斷出現(xiàn)以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，對(duì)點(diǎn)焊質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。這些缺陷存在與否 或多少直接關(guān)系到點(diǎn)焊的質(zhì)量， 而點(diǎn)焊質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量 。 汽車(chē)車(chē)身的點(diǎn)焊的連接質(zhì)量決定了汽車(chē)的整體結(jié)構(gòu)剛度和完整性，同時(shí)保證汽車(chē)的行駛安全。 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 點(diǎn)焊原理 7 2 點(diǎn)焊原理 點(diǎn)焊的基本概 念 點(diǎn)焊屬于電阻焊的一種， 它是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并通以電流， 利用電流流經(jīng)工件接觸表面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻將其加熱到熔化或塑性狀態(tài) ，使之形成金屬結(jié)合的一種焊接方法。 （ 2）焊接電流大、焊接時(shí)間短、焊接過(guò)程中加壓力 。 點(diǎn)焊焊接循環(huán)分析 焊接循環(huán)（ welding cycle），在電阻焊中是指完成一個(gè)焊點(diǎn) 所包括的全部程序。當(dāng)將 I、 F、 t 中某些參數(shù)設(shè)為零時(shí)，該焊接循環(huán)將會(huì)被簡(jiǎn)化以適應(yīng)某些特定材料的點(diǎn)焊要求。 圖 1程序 1程序 2程序 2程序 3程序 prF .預(yù)壓壓力 foF .鍛壓力 fot .施加壓力時(shí)刻（從斷電時(shí)刻算起） wF .電極壓力 T .點(diǎn)焊周期 39。 （ 1） 焊接電流 I— 焊接時(shí)流經(jīng)焊接回路的電流稱(chēng)為焊接電流 ，一般在數(shù)萬(wàn)安培（ A）以?xún)?nèi)。調(diào)節(jié)焊接電流對(duì)接頭力學(xué)性能的影響如圖 示。由于焊接電流小使熱源強(qiáng)度不足而不能形成熔核或熔核尺寸甚小，因此焊點(diǎn)拉剪載荷較低且很不穩(wěn)定。隨著焊接電流的增加 ，內(nèi)部熱源發(fā)熱量急劇增大（ Q∝ I2），熔核尺寸穩(wěn)定增大，因而焊點(diǎn)拉剪載荷不斷提高 ； 臨近 C 點(diǎn)區(qū)域，由于板間翹離限制了熔核直徑的擴(kuò)大和溫度場(chǎng)進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，因而焊點(diǎn)拉剪載荷變化不大。 圖 ，焊件越厚 BC 段越陡峭，即焊接電流的變化對(duì)焊點(diǎn)拉剪載荷的影響越敏感。 （ 2） 焊接時(shí)間 t — 自焊接電流接通到停止的持續(xù)時(shí)間，稱(chēng)焊接通電時(shí)間，簡(jiǎn)稱(chēng)焊接時(shí)間。焊接時(shí)間對(duì)接頭力學(xué)性能的影響與焊接電流相似（圖 ）。 圖 1板厚 1mm 2板厚 .5mm 2) 焊接時(shí)間對(duì)接頭塑性指標(biāo)影響較大，尤其對(duì)承受動(dòng)載或有脆性?xún)A 向的材料（ DC05的可淬硬傾向小 ），較長(zhǎng)的焊接時(shí)間 也可以獲得良好的點(diǎn)焊接頭，但是點(diǎn)焊的生產(chǎn)效率。 （ 3） 電極壓力 Fw —— 點(diǎn)焊時(shí)通過(guò)電極施加在焊件上的壓力一般要數(shù)千牛（ N）。當(dāng)電極壓力過(guò)小時(shí)，由于焊接區(qū)金屬的塑性變形范圍及變形程度不足，造成因電流密度過(guò)大而引起加熱速度增大而塑性環(huán)又來(lái)不及擴(kuò)展，從而產(chǎn)生嚴(yán)重噴濺。電極重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 點(diǎn)焊原理 10 壓力過(guò)大時(shí)將使焊接區(qū)接觸面積增大，總電阻和電流密度均減小，焊接散熱增加，因此熔核尺寸下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)未焊透缺陷。同時(shí)，由于壓力增大，可消除焊件裝配間隙、剛性不均勻等因素引起的焊接區(qū)所受壓力波動(dòng)對(duì)焊點(diǎn)強(qiáng)度的不良影響。 圖 （低碳鋼 δ =1mm） wF 電極壓力 tF 抗剪載荷 qF 抗伸載荷 （ 4）電極頭端面尺寸 D 或 R—— 電極頭是指點(diǎn)焊時(shí)與焊件表面相接觸時(shí)的電極端頭部分。電極頭端面尺寸增大時(shí)，由于接觸面積增大、電流密度減小、散熱效果增強(qiáng)，均使焊接區(qū)加熱程度減弱，因而熔核尺寸減小，使焊點(diǎn)承載能力降低（圖 ）。低碳鋼點(diǎn)焊 h≥3mm 。當(dāng)電極材料、端面形狀和尺寸選定以后，焊接參數(shù)的選擇主要是考慮焊接電流、焊接時(shí)間及電極壓力，這是形成點(diǎn)焊接頭的三大要素，其相互配合可有兩種方式 。當(dāng)采用大焊接電流、短焊接時(shí)間參數(shù)時(shí)，稱(chēng)硬規(guī)范；而采用小焊接電流、適當(dāng)長(zhǎng)焊接時(shí)間參數(shù)時(shí)，稱(chēng)軟規(guī)范。但是，軟規(guī)范易造成焊點(diǎn)壓痕深，接頭變形大，表面質(zhì)量差，電極磨損快，生產(chǎn)效率低，能量 損耗較大。硬規(guī)范時(shí)所用電極壓力顯著大于軟規(guī)范焊接時(shí)的電極壓力。根據(jù)這一原則制定的 ，稱(chēng)噴濺臨界曲線（圖 25）。 當(dāng)將 低碳鋼 點(diǎn)焊 規(guī)范選在噴濺臨界曲線附近（無(wú)噴濺區(qū)內(nèi)）時(shí)，可獲得最大熔核和最高拉伸載荷。當(dāng)然，在實(shí)際 生產(chǎn)中 應(yīng)用這一原則時(shí)，應(yīng)將電網(wǎng)電壓、加壓系統(tǒng)等的允許波動(dòng)帶來(lái)的影響考慮在內(nèi)。 圖 （ A、 B、 C為 RWMA焊接規(guī)范中的三類(lèi)） 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 汽車(chē)車(chē)身點(diǎn)焊工藝 13 3 汽車(chē)車(chē)身點(diǎn)焊工藝 材料點(diǎn)焊焊接性分析 判斷金屬材料點(diǎn)焊焊接性的主要標(biāo)志： ① 材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，即電阻率小而導(dǎo)熱率大的金屬材料，其焊接性較差； ② 材料的高溫塑性及塑性溫度范圍，即高溫屈服強(qiáng)度大的材料（如耐熱合金）塑性溫度區(qū)間窄的材料（如鋁合金），其焊接性較差； ③ 材料對(duì)熱循環(huán)的敏感性，即生成與熱循環(huán)作用有關(guān)缺 陷（裂紋脆硬組織等） 的材料（ 65Mn），其焊接性差； ④ 熔點(diǎn)高線膨脹系數(shù)大硬度高等金屬材料，其焊接性一般較差，當(dāng)然，評(píng)定某一金屬材料點(diǎn)焊焊接性時(shí)應(yīng)綜合全面考慮以上諸因素。 DC05 冷軋鋼板由于其具有優(yōu)良的沖壓性能 ，已經(jīng)成為汽車(chē)制造用鋼板的熱門(mén)材料 ， 由于電阻點(diǎn)焊具有生產(chǎn)效率高和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn) ， 已經(jīng)在汽 車(chē)工業(yè)中被廣泛采用，并將繼續(xù)成為汽車(chē)工業(yè)中鋼板的主要焊接方法 。 焊接性可 通過(guò)對(duì)照 Q235A 進(jìn) 行對(duì)比 分析 。 表 DC05 冷軋鋼板的化學(xué)成分 ％ 成分 C Si Mn P S Al 含量 表 DC05 冷軋鋼板的力學(xué)性能 項(xiàng)目 屈服強(qiáng)度 /(N/mm2 ) 抗拉強(qiáng)度 /(N/mm2 ) 端面延伸率 δ /％ 指標(biāo) 145 311 40 表 Q235A 的化學(xué)成分 成分 C Si Mn P S 含量 的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 通 過(guò) 查 閱 資 料 得 到 DC05 電 阻 率 和 熱 導(dǎo) 率 分 別 為 ： 20℃ 時(shí) 的 電 阻 率/(10^( 6)Ω K） DC05 電阻率和熱導(dǎo)率 都小于 Q235。 對(duì)熱循環(huán)的敏感性 因?yàn)?DC05 含碳量低于 Q235， S、 P 含量都低，得到 DC05 的對(duì)焊接熱循環(huán)的敏感性較低，在冷卻的時(shí)候不易得到脆硬組織，就有良好的焊接性。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析得到， DC05 冷軋鋼板 為低碳鋼， DC05 的 電阻率適中，塑性溫度區(qū)寬，易于獲得所需的塑性變形而不必使用很大的電極壓力，具有良好的點(diǎn)焊工藝性能，在板厚小于 6mm 時(shí)通常采用普通的工頻交流焊機(jī)，焊接電流、電極壓力和通電時(shí)間都具有較大的調(diào)節(jié)范圍。 點(diǎn)焊技術(shù)要點(diǎn)： （ 1）焊前冷軋板表面可不必清理，熱軋板應(yīng)去掉氧化皮、銹。 （ 3）焊厚板 δ ≥ 3mm 時(shí)建議選用帶鍛壓的壓力曲線，帶預(yù)熱電流脈沖或斷續(xù)通電的多脈沖點(diǎn)焊方式，選用三相低頻 焊機(jī)焊接等。 （ 5）焊接參數(shù)參見(jiàn)表 。 （ 2）電極材料應(yīng)根據(jù)板材狀況選用 （ 3）對(duì)于三層板焊接，最小間距應(yīng)增加 30% 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 汽車(chē)車(chē)身點(diǎn)焊工藝 15 汽車(chē) 燃油箱固定件 點(diǎn)焊焊接工藝 汽車(chē)的 燃油箱固定件是固定燃油箱的重要部件，保證車(chē)輛在行駛過(guò)程中油箱不會(huì)掉落，保證車(chē)輛的安全行駛。 燃油箱固定件的 實(shí)際規(guī)格由 8個(gè)焊點(diǎn)組成。 如圖 。焊點(diǎn)的幾何尺寸見(jiàn)圖 1，一般要求熔核直徑隨板厚增加而增大。 熔核在單板上的熔化高度 h對(duì)板厚度 δ 的百分 比為熔透率 A， 即 A=h/δ l00％ () ， mm △一壓痕深度， mm； e一焊點(diǎn)距離， mm； h一熔核高度， mm； δ 一鋼板厚度， mm 圖 點(diǎn)焊的幾何尺寸示意圖 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 汽車(chē)車(chē)身點(diǎn)焊工藝 16 對(duì)于這次工藝試驗(yàn)因工件作剪切力試驗(yàn)的局限性．采用單點(diǎn)試樣和 燃油固定件