4.东风冯振坡-轿车顶盖激光钎焊填充间隙控制方法.doc

4.东风冯振坡-轿车顶盖激光钎焊填充间隙控制方法
4.东风冯振坡-轿车顶盖激光钎焊填充间隙控制方法
4.东风冯振坡-轿车顶盖激光钎焊填充间隙控制方法
轿车顶盖激光钎焊搭接间隙控制方法
冯振坡，国莉
（神龙汽车有限公司技术中心，湖北武汉430056）

摘要本文简要介绍了激光钎焊的基本原理,并基于本公司B73及MX3车型顶盖激光钎焊工艺的应用，对轿车顶盖激光钎焊搭接间隙的控制方法进行了研究。
关键词激光钎焊；搭接间隙；控制方法

0前言
近年来，激光钎焊技术在汽车车身制造上的应用越来越广泛和成熟，主要应用在车身顶盖和侧围的连接,行李箱盖板的连接等部位。它的原理是利用高能量密度的激光束加热熔化钎料，使其与母材润湿,从而实现连接。相对于传统的电阻点焊，激光钎焊在焊接速度、焊接质量、热输入控制、焊接柔性化等方面都具有卓越的优势.
1影响激光钎焊质量的主要因素
本文主要研究顶盖激光钎焊技术。通过长时间的工艺探索,发现对于顶盖激光钎焊来说，影响焊接质量的主要因素包括零件几何尺寸、工艺参数的设置、设备的稳定性等三个大的方面。其中，最难控制的就是车身顶盖与侧围的间隙.实践表明,间隙在0。1mm~0。35mm之间，可以得到理想的焊接质量.如果间隙过大，容易出现焊缝塌陷、缩孔、焊偏甚至焊接中断.如果完全没有间隙，钎料在焊缝表面的铺展状态不好。车身顶盖与侧围的焊缝较长，要保证间隙均匀一致很困难.本文基于B73及MX3车型的顶盖激光钎焊工艺应用，从产品设计开始到工业化调试阶段，对车身顶盖与侧围的间隙的控制方法展开了系统的研究。
1。1影响激光钎焊搭接间隙的方面因素
激光钎焊对零件搭接的间隙要求为0。1mm～0.35mm，而侧围总成与顶盖总成的搭接面是有公差波动的，因此,如何稳定地控制这个间隙值，是一个系统工程，需要从产品设计、侧围分总成成型夹具设计、顶盖预成型夹具设计、顶盖预成型焊点布置和顶盖激光钎焊压板夹具设计等方面来进行控制.下面，将分别论述笔者根据参与的B73及MX3顶盖激光钎焊的开发过程所总结出的搭接间隙控制方法.
1。2产品设计对零件搭接间隙的影响
目前，侧围与顶盖的搭接有以下两种方式，如下图1和图2所示：笔者所参与的项目是按图一进行产品设计，由于侧围外板和顶盖外板夹钝角，相比较图2所言，左右侧围总成的开度值是一个自上而下逐渐变小的趋势，这对于顶盖的匹配就变得很容易。而图2中，左右侧围总成的开度值是一个固定值，因此,对于后期工业化调试阶段,对左右侧围总成开度值的稳定性保证将变的很困难。

图1侧围外板和顶盖外板夹钝角图2侧围外板和顶盖外板夹直角
1。3侧围分总成成型夹具设计对零件搭接间隙的影响
侧围外板和侧围内板成型焊接时，对激光焊搭接部位的几何尺寸影响比较大，因此，在设计分总成成型夹具时，需要考虑对激光焊搭接部位设计仿形块.一是能够控制搭接面几何尺寸,二是现场调试阶段，能够快速反应，通过调整仿形块来消除间隙不合格的缺陷.如下图三所示：
仿形块
顶盖激光钎焊搭接面

图3侧围分总成成型夹具上的仿形块
1。4顶盖预成型夹具设计对搭接间隙的影响

图4顶盖预成型夹具上的浮动机构
从图1的产品设计中可以得出,左右侧围总成合装后的开度值是一个自上而下逐渐变小的趋势，因此，在顶盖预装配过程中，就需要靠顶盖的重力使顶盖左右浮动来适应这个开度值，使顶盖和侧围的搭接间隙处在一个合理的范围内.如果顶盖不能够浮动，由于左右侧围开度值存在误差,很难将顶盖确定在一个位置进行装配而保证良好的间隙值。经过实验，在顶盖预成型夹具上设计浮动机构，保证顶盖在下落的过程中与左右侧围总成形成良好的装配间隙.如下图4所示：
1。5顶盖预成型焊点布置对搭接间隙的影响
顶盖预成型焊点的布置对侧围和顶盖在激光焊接时的搭接间隙有重要影响。因此，需要合理设计成型焊点位置，既能保证顶盖在Z向和X向焊接后的成型，又能保证在激光焊接时，能够补偿侧围总成和顶盖的搭接间隙。实践证明，将预成型焊点布置在顶盖中部，在顶盖激光焊工位,通过琴键压板力的调节，可以使顶盖发生弹性变形,从而补偿搭接间隙；如果将预成型焊点布置在顶盖两侧，则由于焊点已经将顶盖两侧紧固，就无法通过调节琴键压板力来改善搭接间隙。如下图5所示

图5合理的预成型焊点布置
1。6顶盖激光钎焊压板夹具设计对搭接间隙的影响
琴键式压板夹具是根据项目经验进行优化而来，具有以下优点:一是能够通过压板压在顶盖外板上,使顶盖外板弹性变形,补偿顶盖和侧围的搭接间隙；二是每个琴键单元的调整都是单独的，可以通过调整某几个压板来解决局部搭接间隙出现的问题;三是压力调整方便,可以快速处理。如下图6所示：
弹簧压力调节装置

图6琴键式顶盖激光钎焊压板夹具
2结论
顶盖激光钎焊搭接间隙是影响激光钎焊焊缝质量的一个重要参数因素，需要从产品设计阶段就开始考虑对间隙的控