胡志超，藍(lán)惠杰，陳 文，李省委

（1.閩南理工學(xué)院實踐教學(xué)中心，福建石獅362700；2.廈門金龍江申車架有限公司，福建廈門361000）

廈門金龍江申車架有限公司專門生產(chǎn)、銷售汽車車架及相關(guān)的汽車零部件，目前廠內(nèi)6128Y、6129Y2 等車型車架后段縱梁與尾縱梁采用過渡板焊接方式連接制作，通過調(diào)開翻轉(zhuǎn)焊接，效率較低，且焊接后大梁誤差較大，常導(dǎo)致發(fā)動機(jī)托架無法安裝。為了提高制作效率及車架品質(zhì)，文章針對變形梁重新進(jìn)行了整合，設(shè)計了一套半自動翻轉(zhuǎn)工裝。

1 工裝介紹

1.1 舊工裝

焊接工藝裝備是指在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的裝配與焊接過程中起配合及輔助作用的夾具、機(jī)械裝置或設(shè)備的總稱[1]。目前廈門金龍江申車架有限公司廠內(nèi)大巴變形梁翻轉(zhuǎn)焊接工裝主要用于對6128Y 和6129Y2 型號加工工件進(jìn)行焊接，具體裝置，見圖1。由于該大巴變形梁工裝使用已久，所以存在諸多問題:舊時設(shè)置，翻轉(zhuǎn)裝置是全手動翻轉(zhuǎn)且固定裝置老化不穩(wěn)固導(dǎo)致使用極不方便；沒有設(shè)置工具箱、電機(jī)、模塊零件放置箱，收拾零件極不方便；縱梁放置平臺，兩側(cè)縱梁放置平臺輕薄易變形；大梁較重，夾持限位機(jī)構(gòu)承力不足容易變形。

1.2 加工工件

大巴變形梁翻轉(zhuǎn)焊接工裝主要用于對6126Y、6128Y、6129Y2、6129Y5、6129Y8 幾種型號加工工件進(jìn)行焊接（見圖2），工件主要由后縱梁、過渡板、尾縱梁組焊而成（此圖為左縱梁，對稱件右縱梁加工方式相同）。目前對其加工工藝為：后、尾縱梁鉆孔—焊接過渡板（用工裝固定焊接）—大梁成型鉆過渡板孔，焊接方式采用滿焊焊接。

圖1 舊工裝示意圖

圖2 加工工件示意圖

2 結(jié)構(gòu)分析

2.1 焊接工件固定

翻轉(zhuǎn)工裝的結(jié)構(gòu)主要由固定、提升、旋轉(zhuǎn)和定位夾緊4 個模塊組成[2]。將工件裝夾至舊翻轉(zhuǎn)焊接工裝并固定（見圖3）。具體固定為：首先手動翻轉(zhuǎn)，方向如圖，可以將過渡板內(nèi)腹面焊接后直接翻轉(zhuǎn)焊外腹面；在后縱梁處，大梁用孔定位，翼面輔助限位；在中間過渡板焊接區(qū)域，后、尾縱梁用孔定位，過渡板根據(jù)定位調(diào)整固定；在尾縱梁處大梁用孔定位，翼面輔助限位，左右通用設(shè)計。

圖3 工件固定示意圖

2.2 工件定位

工件定位，見圖4。A～D 為外形定位尺寸；M1～M4 為水平孔間距尺寸；N1～N4 為縱向孔間距尺寸；其中M 與N 尺寸為相對定位尺寸，為保證精度，以上尺寸三維打點測量時需納入檢測并形成檢測報告；工裝裝配面打點測量保留。

圖4 工件尺寸定位示意圖

要焊接的工件分為兩部分：其中5款4 365 mm工件為相同尺寸，具有相同可通用的定位孔；5 570 mm工件與4 365 mm工件的定位孔距相差不大，個別定位銷只要通過簡單調(diào)整即可用于5 570 mm 工件定位裝夾。排列后主視圖，見圖5。

圖5 焊接工件及共同定位點示意圖

3 設(shè)計方案描述

3.1 新工裝設(shè)計要求

為使設(shè)計的新工裝能夠?qū)肷a(chǎn)，提高效率及車架品質(zhì)，對新工裝制定以下要求：

（1）通用化：大梁以孔定位，后縱梁需找上下邊對稱的孔進(jìn)行定位通用（至少3處定位），尾縱梁需按左右側(cè)用孔進(jìn)行定位（至少2處），過渡板用邊定位。

（2）模塊化：寬、高度差異用模塊化墊塊進(jìn)行升降，以便快速更換工裝。

（3）準(zhǔn)確性：工裝要求尺寸保證，狀態(tài)切換用墊塊方式實現(xiàn)，孔定位準(zhǔn)確。

（4）簡易化：夾緊部分用連桿機(jī)構(gòu)裝置方便進(jìn)行夾持，盡量不需要拆換。

（5）自動化：新工裝為自動翻轉(zhuǎn)，工件拼焊放置時為水平放置焊接內(nèi)腹面，內(nèi)腹面焊接后工裝自動翻轉(zhuǎn)180°水平放置焊接外腹面，焊接完后可直接或翻轉(zhuǎn)后進(jìn)行脫模。

（6）操作說明：按車架車型、圖件號進(jìn)行文件編制，說明各狀態(tài)的切換制作方式（定位、夾持、墊塊調(diào)整等），在文件中說明，后續(xù)現(xiàn)場可按文件調(diào)整、更換模塊。

（7）工裝設(shè)計盡量靠近機(jī)械手工裝方式進(jìn)行布局設(shè)計。

（8）標(biāo)記要求：工裝兩側(cè)設(shè)定標(biāo)尺，模塊上標(biāo)記車型切換定位標(biāo)記。

3.2 工件定位說明

通過對變形梁進(jìn)行分析，擬定其定位孔、邊限位以及夾持要點,。

3.2.1 孔定位

后縱梁處取大梁腹面孔進(jìn)行定位，確?？孜晃恢脺?zhǔn)確（3 處，預(yù)設(shè)對稱件孔）；尾縱梁取大梁腹面孔進(jìn)行定位，確?？孜晃恢脺?zhǔn)確（2處，預(yù)設(shè)對稱件孔）?？锥ㄎ唬妶D6。

圖6 孔定位示意圖

3.2.2 邊限位

后縱梁需分3 處輔助定位，確保大梁直線放置；尾縱梁分2 處輔助定位，確保大梁直線放置；過渡板分2處輔助定位，確保過渡板前后垂直大梁放置。邊限位，見圖7。

圖7 邊限位示意圖

3.2.3 夾持要點

后縱梁需要至少3處以上夾持夾緊；尾縱梁至少2 處以上夾持夾緊；過渡板則是整板夾緊。設(shè)定夾持方式為翻轉(zhuǎn)后為夾緊狀態(tài)，不能余留間隙，避免工件變形，導(dǎo)致焊接后尺寸誤差。夾持要點，見圖8。

圖8 夾持要點示意圖

3.3 工件裝夾說明

設(shè)定工件的裝夾方式采用左上右下的方式；定位則采用銷釘較好的配合連接，確立工裝在工作臺面的位置[3]，銷釘全部經(jīng)過調(diào)質(zhì)后滲氮處理，保證銷釘?shù)挠捕燃澳湍バ裕欢ㄎ缓蟛捎每焖賶壕o件壓緊，見圖9。該定位位置適用于4 365 mm工件中的任意一款。

圖9 工件裝夾示意圖

由于5 570 mm 工件與4 365 mm 工件的定位孔距相差不大，所以個別定位銷只要通過簡單調(diào)整即可用于5 570 mm 工件定位裝夾。具體的定位調(diào)整方式，見圖10。

圖10 5 570 mm工件裝夾調(diào)整示意圖

4 365 mm換5 570 mm工件后縱梁的調(diào)整方式，見圖11。

圖11 5 570 mm工件后縱梁裝夾示意圖

4 365 mm 換5 570mm 工件尾縱梁的調(diào)整方式，見圖12。

圖12 5 570 mm工件尾縱梁裝夾示意圖

中部過渡板焊接部位由于是采用滿焊，為盡可能減少焊接干涉，所以采用了鏤空式設(shè)計，具體的定位裝夾效果，見圖13。4 365 mm 換5 570 mm 時銷釘只需調(diào)整一顆即可實現(xiàn)定位。

圖13 5 570 mm工件過渡板裝夾示意圖

3.4 新工裝結(jié)構(gòu)圖

設(shè)計好的工裝主要由7大部分組成，即支撐底座1、液壓站2、動力馬達(dá)3、減速機(jī)4、工作臺5、從動軸座6、主動軸座7 以及定位和壓緊裝置，見圖14。工件裝夾后，頂面為左邊工件裝夾，底面為右邊工件裝夾，不能同時焊接左右兩件。

圖14 新工裝結(jié)構(gòu)示意圖

新工裝整體采用自動翻轉(zhuǎn)設(shè)計，因為氣壓傳動慢動作不夠靈敏，翻轉(zhuǎn)管路容易受損，所以采用液壓油閥控制方式[4]，動力裝置采用液壓馬達(dá)和減速機(jī)相配合；控制方式為手自一體翻轉(zhuǎn)控制，包含了手持式開關(guān)控制翻轉(zhuǎn)及固定式開關(guān)控制翻轉(zhuǎn)（開關(guān)放置于液壓站表面）；工作臺面360°翻轉(zhuǎn)，可在任意角度停止，同時帶有回復(fù)位開關(guān)，可將平臺至于水平位置；選用屈服強(qiáng)度較大的合金鋼來制造翻轉(zhuǎn)架的鋼架，以提高翻轉(zhuǎn)架的整體強(qiáng)度[5]；要求配置電源為380V，頻率50Hz；固定方式采用底座安裝膨脹螺栓固定于地面。

4 結(jié)語

將新工裝導(dǎo)入生產(chǎn)使用后，由于能夠自動旋轉(zhuǎn)及角度固定，有效避免了加工誤差，自動化程度較高；模塊化設(shè)計也能達(dá)到快速更換工裝狀態(tài)的效果；重新優(yōu)化布局設(shè)計后，操作更為順暢，加工效率更高，夾持方式的改進(jìn)也更為緊密。整體改進(jìn)后新工裝符合原先預(yù)期效果，能更好地節(jié)省工時和人工成本，提高生產(chǎn)效率，提升車架品質(zhì)。