一种麦弗逊式副车架的焊接方法与流程

本发明涉及汽车制造领域，尤其是涉及一种麦弗逊式副车架的焊接方法。

背景技术：

麦弗逊式副车架是汽车安全结构的重要组成部分，一直以来，汽车的行驶操控性和舒适性与底盘结构中的悬挂系统息息相关，而副车架结构的简单与复杂也直接决定着汽车制造成本的高低。麦弗逊式副车架以结构简单、成本低廉、舒适性尚可的优点赢得了广泛的市场应用。麦弗逊式副车架中，前下摆臂的操控衬套是用于连接前下摆臂和纵梁的结构，而操控衬套的硬点位置和转向器安装平面(转向拉杆左、右内球头轴线)的高度差，直接影响该整车的转向响应和转向性能。

在现有的麦弗逊式副车架焊接方法中，最常采用的方式为：采用主焊接基准体系和主焊接工装将各个横梁、纵梁结构拼焊成一个主体，然后，基于同一焊接基准和工装继续焊接摆臂支架。但是该方法存在以下问题：

比如针对某款车型的麦弗逊式副车架，其设计的理论计算的不足转向梯度是5.2deg/m。如图9和图10所示，采用现有的焊接方式进行焊接时，操控衬套的硬点位置度相对副车架的基准是3.0mm；转向器安装平面的面轮廓度相对副车架的基准是3.0mm；因此，尺寸链计算默认两者的位置度为6.0mm，可见其会具有较大的公差范围。按照尺寸链计算极限公差，则其实际的不足转向梯度范围扩大到了2.1deg/m～8.2deg/m(-59.6％～+57.7％)。通过实验可知，该不足转向梯度范围不仅容易造成转向响应波动太大，更严重影响了车辆的不足转向性能，甚至可能变为过度转向，是车辆性能设计的大忌。

目前存在解决方式是在焊接后增加一道“焊后冲孔”或是“焊后机加”的步骤来控制操控衬套的硬点位置和转向器安装平面的位置度。但是该方法需要一套专用的工装和设备，成本投入巨大并且生产效率低下，仅仅在一些高端车辆的加工中能够实现，无法应用于大多数的中低端汽车制造。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供实施简单、低成本的一种麦弗逊式副车架的焊接方法，能够有效控制操控衬套的硬点位置和转向器安装平面之间的焊接公差，提升车辆的转向响应和转向性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种麦弗逊式副车架的焊接方法，麦弗逊式前悬架包括副车架，转向器和两个前下摆臂，所述的副车架包括前横梁、后横梁、左纵梁和右纵梁；所述两个前下摆臂均通过第一衬套和第二衬套连接副车架的左纵梁和右纵梁，所述的第一衬套靠近前横梁，所述的第二衬套靠近后横梁，所述的后横梁内埋有多个螺纹套管，所述的转向器通过螺栓连接螺纹套管安装在后横梁上，所述的前横梁上设有一个圆孔和一个腰型孔，所述的焊接方法包括以下步骤：

s1、将前横梁、后横梁、左纵梁和右纵梁分别各自焊接成型；

s2、建立基于主焊接工装的主定位基准体系；

s3、通过主定位基准体系和主焊接工装，将前横梁、后横梁、左纵梁和右纵梁焊接形成一个长“口”字型的副车架主体；

s4、建立基于局部焊接工装的局部定位基准体系；

s5、将副车架主体固定在局部焊接工装上，基于局部定位基准体系在左纵梁和右纵梁上分别焊接第二衬套的衬套支架。

进一步地，所述的主定位基准体系和局部定位基准体系的建立均采用一面两销定位方法。

进一步地，所述的步骤s4具体包括：

b1、采用多个螺纹套管的顶部平面，即转向器安装平面，作为主基准平面j，选取左纵梁或右纵梁后端部的一个套管的顶面作为辅助基准面d，主基准平面j和辅助基准面d组成j-d关联基准面作为局部焊接工装的定位平面；

b2、采用前横梁上的圆孔作为圆柱销定位基准b；采用前横梁上的腰型孔作为菱形销基准c；圆柱销定位基准b和菱形销基准c匹配局部焊接工装的两个定位销。

进一步地，当焊接左纵梁上的衬套支架时，选取右纵梁端部的一个套管的顶面作为辅助基准面d；当焊接右纵梁上的衬套支架时，选取左纵梁端部的一个套管的顶面作为辅助基准面d。

进一步地，所述的步骤s2具体包括：

a1、通过前横梁两端的两个套管，以及左纵梁或右纵梁后端部的一个套管，三个套管的顶部平面作为主基准平面a，选取右纵梁或左纵梁后端部的一个套管的顶面作为辅助基准面d，主基准平面a和辅助基准面d组成a-d关联基准面作为主焊接工装的定位平面；

a2、采用前横梁上的圆孔作为圆柱销定位基准b；采用前横梁上的腰型孔作为菱形销基准c；圆柱销定位基准b和菱形销基准c匹配主焊接工装的两个定位销。

进一步地，若所述的主基准平面a基于左纵梁端部的一个套管，所述的辅助基准面d则基于右纵梁端部的一个套管；若所述的主基准平面a基于右纵梁端部的一个套管，所述的辅助基准面d则基于左纵梁端部的一个套管。

进一步地，所述第二衬套的衬套支架相对于转向器安装平面的位置度小于等于2.5mm。

进一步地，所述的后横梁内至少设有三个螺纹套管。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过建立第二衬套和转向器安装平面之间的局部定位基准体系，然后通过局部定位基准和局部焊接工装来控制操控衬套的硬点位置和转向器安装平面的位置度。其原因在于麦弗逊式副车架中，第二衬套距离转向器的安装硬点非常近，焊接变形非常小，精度控制容易，因此能够达到近似专机加工的效果。

此外，本发明具有节拍紧凑、工艺合理，实施简单，低成本投入等优势，其通过合理的转换基准体系，合理的工艺安排，完成了针对转向性能的大幅加强、提高及精准可控；同时也减小了加工成本，避免了需要大量额外投入的资金及相关工艺，如专用设备，专用场地等，能够适用于各类中低端汽车的制造。

附图说明

图1为麦弗逊式副车架的结构示意图。

图2为麦弗逊式副车架去除前下摆臂后的结构示意图

图3为步骤s1的说明示意图。

图4为步骤s2的说明示意图。

图5为步骤s3的说明示意图。

图6为步骤s4的说明示意图。

图7为图6中的n-n剖视示意图。

图8为步骤s5的说明示意图。

图9为现有焊接方法中的基准系统示意图。

图10为图9中的m-m剖视示意图。

附图标记：1、前横梁，2、后横梁，3、左纵梁，4、右纵梁，5、转向器，6、前下摆臂，7、第一衬套，8、第二衬套，9、螺纹套管，10、圆孔，11、腰型孔，12、衬套支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例提供了一种麦弗逊式副车架的焊接方法。

如图1和图2所示，麦弗逊式副车架包括前横梁1、后横梁2、左纵梁3和右纵梁4，前悬架总成包括上述副车架和转向器5和两个前下摆臂6。

每个前下摆臂6均通过第一衬套7和第二衬套8连接左纵梁3或右纵梁4，第二衬套8即为控制衬套。具体地说，在左纵梁3和右纵梁4上设有拼焊连接的衬套支架12，第二衬套8连接衬套支架12，而第一衬套7直接连接在纵梁上。第一衬套7的位置靠近前横梁1，第二衬套8位置靠近后横梁2。左纵梁3和右纵梁4的后端设有连接车体的套管，左纵梁3和右纵梁4的前端均焊接连接前横梁1。在前横梁1的两端同样设有连接车体的套管。

后横梁2的两端分别焊接左纵梁3和右纵梁4。在后横梁2内埋有多个螺纹套管9，转向器5通过螺栓连接螺纹套管9安装在后横梁2上。螺纹套管9一般为至少三个，本实施例中采用了三个螺纹套管9。在前横梁1上设有一个圆孔10和一个腰型孔11作为定位孔。

本实施例中的定位基准体系的建立均采用一面两销定位方法。焊接方法具体包括以下步骤：

步骤s1、如图3所示，将前横梁1、后横梁2、左纵梁3和右纵梁4分别各自焊接成型。

步骤s2、如图4所示，建立基于主焊接工装的主定位基准体系。其具体步骤如下：

步骤a1、通过前横梁1两端的两个套管，以及左纵梁3或右纵梁4端部的一个套管，三个套管的顶部平面作为主基准平面a，三个基准要素分别为a1、a2和a3。选取右纵梁4或左纵梁3端部的一个套管的顶面作为辅助基准面d。主基准平面a和辅助基准面d组成a-d关联基准面作为主焊接工装的定位平面；若主基准平面a基于左纵梁3端部的一个套管，辅助基准面d则基于右纵梁4端部的一个套管；若主基准平面a基于右纵梁4端部的一个套管，辅助基准面d则基于左纵梁3端部的一个套管。

步骤a2、采用前横梁1上的圆孔10作为圆柱销定位基准b。采用前横梁1上的腰型孔11作为菱形销基准c；圆柱销定位基准b和菱形销基准c匹配主焊接工装的两个定位销。

步骤s3、如图5所示，通过主定位基准体系和主焊接工装，将前横梁1、后横梁2、左纵梁3和右纵梁4焊接形成长“口”字型的副车架主体。

步骤s4、如图6～8所示，建立基于局部焊接工装的局部定位基准体系。其具体步骤如下：

步骤b1、采用多个螺纹套管9的顶部平面，即转向器安装平面，作为主基准平面j，选取左纵梁3或右纵梁4端部的一个套管的顶面作为辅助基准面d；主基准平面j和辅助基准面d组成j-d关联基准面作为局部焊接工装的定位平面；当焊接左纵梁3上的衬套支架12时，选取右纵梁4端部的一个套管的顶面作为辅助基准面d；当焊接右纵梁4上的衬套支架12时，选取左纵梁3端部的一个套管的顶面作为辅助基准面d。

步骤b2、沿着主定位基准体系的圆柱销定位基准b和菱形销基准c，圆柱销定位基准b和菱形销基准c匹配局部焊接工装的两个定位销。

步骤s5、如图2所示，将副车架主体固定在局部焊接工装上，基于局部定位基准体系在左纵梁3和右纵梁4上分别焊接第二衬套8的衬套支架12，使得第二衬套8的衬套支架12相对于转向器5安装平面的位置度小于等于2.5mm。具体地说，在局部焊接工装的坐标中，根据新建立的局部定位基准体系，测量衬套支架12的孔轴线的理论尺寸，完成局部焊接工装中衬套支架12的定位销的加工和定位；在局部焊接工装上，定位副车架并压紧；然后衬套支架12通过其定位销进行定位固定，完成衬套支架12和副车架本体的拼焊。

使用本实施例的焊接方法，由于衬套支架12距离转向器5的安装硬点非常近，焊接变形小，精度控制容易，位置度通常可以控制到2.5mm左右，能够达到近似专机加工的效果。该方法的成本仅仅传统方法在焊接步骤后增加“焊后冲孔”或是“焊后机加”成本的20％左右，适用于各类中低端汽车的制造。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。