设定车辆几何结构和结构连接的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过最初焊接几何精确对准的铝部件且随后使用冷成型连接工艺连接该部件来制造车身的方法。
【背景技术】
[0002]对于主要由钢组成的车身，各个部件或子组件在“框架形成操作(framingoperat1n) ”中使用电阻点焊装配，以建立部件与子组件之间的尺寸关系。点焊设备是柔性的，并可用于在部件的厚度以及由焊缝或部件堆叠连接的面板的数量发生变化的各种不同应用中形成焊缝。车身可在框架形成操作中装配，其中将主要子组件(例如，前端子组件、右侧子组件、左侧子组件、顶部子组件、底部子组件和后端子组件)放置在夹具中且然后焊接在一起，以设定车辆的几何结构。在设定几何结构后，沿着主要子组件的接头的长度形成“二次点焊”焊缝，增加结构接头来加强该组件。
[0003]由于汽车行业持续关注减小车辆的重量以满足顾客的质量期望和燃料经济性标准，人们对使用钢的替代材料的兴趣推动了铝密集车辆的开发。铝密集车辆的连接方法主要依赖于自冲铆接工艺。自冲铆钉提供了高强度接头和极佳的耐久性能。使用单个铆钉枪将多个接头铆接可增加铆钉枪的利用率，当沿着两个具有相同规格和面板堆叠的子组件之间的长缝形成多个接头时尤其如此。除自冲铆钉外，还可形成钉扣接头来连接铝密集车辆中的相邻部件。在某些情况中，可将铝部件焊接在一起，但与自冲铆钉相比，铝焊缝较低的强度和减小的耐久性会限制这些焊缝对车身应用的适用性。
[0004]与每个主要子组件相关的设计要求可能显著不同。一些子组件可能要求较高的耐久性和疲劳要求，而其他子组件可能连接在一起以在碰撞时吸收冲击。设计车身结构以满足这些不同设计要求导致在每个子组件中使用不同的金属板材规格和合金。
[0005]自冲铆钉要求特定的铆钉几何结构和模具几何结构，如果材料规格或待连接的面板数量发生变化，铆钉几何结构和模具几何结构通常必须改变。在用于主要子组件的框架形成操作中，金属板材堆叠和材料规格具有很大的变化。由于一个自冲铆钉工具只能用于主要子组件之间有限范围的接头，因此必须使用许多额外的机械手和自冲铆钉工具来适应框架形成操作中遇到的各种部件厚度和堆叠，以设定主要子组件的几何结构。
[0006]本发明旨在解决上述问题和如下概括的其他问题。
【发明内容】
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种制造车身的方法，包括:
[0008]将多个子组件对准固定在一起以形成车辆的框架；
[0009]使用电阻点焊焊缝在间隔开的位置将所述子组件中的每一者焊接在一起；以及
[0010]使用冷成型接头将所述子组件中的每一者与相邻子组件连接在一起。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述多个子组件包括前端子组件、右侧子组件、左侧子组件、顶部子组件、底部子组件和后端子组件。
[0012]根据本发明的一个实施例，冷成型接头包括自冲铆钉和钉扣接头。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述子组件中的第一个包括第一多个铝面板，所述第一多个铝面板焊接至所述子组件中的第二个的第二多个铝面板，其中，所述第一多个面板中的面板的数量不同于所述第二多个面板中的面板的数量。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述子组件中的第一个包括第一多个铝面板，所述第一多个铝面板焊接至所述子组件中的第二个的第二多个铝面板，其中，所述第一多个面板中堆叠的面板的厚度不同于所述第二多个面板中堆叠的面板的厚度。
[0015]根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括:将多个铝面板固定在一起；使用至少两个电阻点焊焊缝以规定的几何结构设定焊接所述面板；以及使用冷成型接头在所述焊缝之间将所述面板连接在一起以形成所述子组件的其中一个。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了一种制造车身的方法，包括:
[0017]将第一子组件与第二子组件对准装配在一起以形成车辆的框架；
[0018]使用电阻点焊焊缝在至少两个间隔开的位置将所述第一子组件焊接至所述第二子组件，其中，所述子组件彼此附接在一起，以设定所述车身的所述子组件的几何结构，所述几何结构具有承受装配操作期间所施加的载荷的最小程度的强度；以及
[0019]使用多个冷成型接头将所述第一子组件与所述第二子组件连接，以增加所述第一子组件附接至所述第二子组件的强度。
[0020]根据本发明的一个实施例，装配操作期间所施加的载荷基本上包括:夹持载荷；加速力；减速力；以及随后附接至所述车身的子组件的重量。
[0021 ] 根据本发明的一个实施例，所述冷成型接头包括自冲铆钉和钉扣接头。
[0022]根据本发明的一个实施例，所述子组件中的第一个包括第一多个铝面板，所述第一多个铝面板焊接至所述子组件中的第二个的第二多个铝面板，其中，所述第一多个面板中的面板的数量不同于所述第二多个面板中的面板的数量。
[0023]根据本发明的一个实施例，所述子组件中的第一个包括第一多个铝面板，所述第一多个铝面板焊接至所述子组件中的第二个的第二多个铝面板，其中，所述第一多个面板中堆叠的面板的厚度不同于所述第二多个面板中堆叠的面板的厚度。
[0024]本发明公开了一种制造车身的方法，其中通过将主要子组件一起放置在夹具中并选择性地将组成子组件的多个铝面板点焊在一起来设定车身的几何结构。参照本发明，主要子组件包括前端子组件、右侧子组件、左侧子组件、顶部子组件、底部子组件和后端子组件。用于几何结构设定的焊缝是“制造焊缝”，其主要用于设定几何结构，但对结构强度和耐久性而言不一定是充足的。随后，使用冷成型接头(例如自冲铆钉或钉扣接头，或自冲铆钉与钉扣接头的组合)将相邻的主要子组件之间的接头连接在一起，所述冷成型接头可提供结构完整性所需的强接头。
[0025]所述制造方法可进一步包括通过在夹具中对组成主要子组件的铝面板进行装配并在间隔开的位置将面板点焊在一起来设定主要子组件的几何尺寸。在使用铝点焊焊缝设定几何结构后，使用自冲铆钉和钉扣接头，或自冲铆钉与钉扣接头的组合连接面板，以形成主要子组件内的结构接头。
[0026]根据本发明的一个方面，公开一种制造车身的方法，包括:将多个子组件对准一起放置在一系列夹具中以形成车辆框架。使用电阻点焊焊缝在间隔开的位置将子组件焊接在一起。然后，使用冷成型接头(例如自冲铆钉和钉扣接头)将子组件中的每一者与每个相邻的子组件连接在一起。
[0027]根据本发明的其他方面，该多个子组件可包括前端子组件、右侧子组件、左侧子组件、顶部子组件、底部子组件和后端子组件。子组件中的第一个可以包括第一多个铝面板，该第一多个铝面板焊接至子组件中的第二个的第二多个铝面板。第一多个铝面板中的面板的数量可以不同于第二多个铝面板中的面板的数量。第一多个面板中堆叠的面板的厚度可以不同于第二多个面板中堆叠的面板的厚度。
[0028]所述方法可进一步包括将多个铝面板装配在一起，使用电阻点焊焊缝以规定的几何设定焊接该面板，并使用冷成型接头在焊缝之间将面板连接在一起以形成子组件的其中
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[0029]根据本发明的与后一方法相关的其他方面，子组件中的第一个可包括第一多个铝面板，该第一多个铝面板焊接至子组件中的第二个的第二多个铝面板。由于焊接工具的多功能性和柔性，第一多个面板中的面板的数量可以不同于第二多个面板中的面板的数量。即使在第一多个面板中堆叠的面板的厚度不同于第二多个面板中堆叠的面板的厚度，几何设定焊缝也可有效。
[0030]下文中参照附图更详细地描述本发明的上述方面和其他方面。
【附图说明】
[0031]图1是前端子组件装配到底部子组件和右侧子组件的局部立体图，在车身制造操作中，前端子组件、底部子组件和右侧子组件处于适当位置以通过制造焊缝设定几何结构。
[0032]图2是前端子组件装配到底部子组件、右侧子组件和左侧子组件的立体图，在车辆制造操作中，前端子组件、底部子组件、右侧子组件和左侧子组件处于适当位置以通过制造焊缝设定几何结构。
[0033]图3是前端子组件装配到底部子组件、右侧子组件、左侧子组件、后横梁和后面板的立体图，在车辆制造操作中，前端子组件、底部子组件、右侧子组件、左侧子组件、后横梁和后面板处于适当位置以通过制造焊缝设定几何结构。
[0034]图4是顶部子组件装配到图3中所示车身的立体图，在车辆制造操作中，顶部子组件和图3中所示车身处于适当位置以通过制造焊缝设定几何结构。
[0035]图5是通过自冲铆钉、钉扣接头和电阻点焊焊缝连接在一起的内面板和外面板的局部立体图。
[0036]图6是沿图5中线6-6截取的截面图。
[0037]图7是沿图5中线7-7截取的截面图。
[0038]图8是图5中所示电阻点焊操作的截面图。
[0039]图9是流程图，示出本发明方法中装配和设定子组件的几何结构以在该子组件内形成结构接头的步骤。
[0040]图10是对车身的多个子组件进行装配、对车辆的几何结构设定接头进行电阻点焊以及使用自冲铆钉和钉扣接头将相邻模块连接起来的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0041]下文对本发明示出的实施例进行详细描述。所公开的实施例是本发明的可以以各种替代形式实施的实例。附图不一定成比例。可将某些特征放大或缩小以示出特定部件的细节。不应将本说明书中公开的具体结构和功能细节解释为具有限制性，而仅仅是作为教导所属领域技术人员如何实施本发明的代表性基础。
[0042]参见图1，车身10的一部分示出为包括前端子组件12、右侧子组件14、左侧子组件16和底部子组件18。子组件12至18是装配到所属领域众所周知的装配夹具内的铝密集子组件，然后形成