黃建茌　王國鵬　謝衛(wèi)佳

中圖分類號：U463.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

隨著現(xiàn)代人們的需求提升，汽車更新?lián)Q代步伐日益加快，汽車的配置不斷增加，汽車內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。儀表板支架組件一直是汽車結(jié)構(gòu)中尺寸合格率提升難度大的零件之一，其尺寸合格率直接影響到各功能設(shè)備的安裝，從而影響主機(jī)廠總裝車間生產(chǎn)線的順利運(yùn)行。本文從前期產(chǎn)品設(shè)計(jì)、中期模夾檢（工藝）設(shè)計(jì)及評審、后期現(xiàn)場調(diào)試進(jìn)行探討，找出提升儀表板支架組件尺寸合格率的重要因素。希望能給各同行提供一定的參考。

1產(chǎn)品設(shè)計(jì)

儀表板支架組件常規(guī)結(jié)構(gòu)是一個(gè)主體管梁上焊接各類支架，其中包括：轉(zhuǎn)向立柱固定支架、倒車?yán)走_(dá)固定支架、中控模塊固定支架及雜物箱固定支架等。管梁本體也需要進(jìn)行鉆孔，以用來提供線束卡扣的安裝。目前某公司最常規(guī)的儀表板支架組件結(jié)構(gòu)，按管梁形狀結(jié)構(gòu)分為直管型和彎管型（圖1）。產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師要熟知各設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在滿足功能性要求的情況下同時(shí)滿足制造需求。

（1）支架長度≥90mm時(shí)，推薦2個(gè)φ6mm以上的定位孔，定位孔法向一致;長度<90mm時(shí)，推薦開1個(gè)φ6mm以上的定位孔，同時(shí)用面定位。

（2）2個(gè)定位孔的距離應(yīng)大于零件長度方向的2/3，靠焊縫端的定位孔距離焊縫≥35mm。

（3）凸焊螺母鈑金過孔大小為公稱直徑M+I，凸焊螺栓鈑金過孔大小為公稱直徑M。例如M8的螺母鈑金過孔為φ9 mm，M8的螺栓鈑金過孔為φ8mm。

（4）CO=保護(hù)焊的焊縫設(shè)計(jì)預(yù)留間隙為0.5mm，焊縫所在焊接空間≥30 mm。

（5）為保證各小支架的剛性，應(yīng)合理設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋等。

產(chǎn)品未鎖定前，SE工程師要同時(shí)進(jìn)行沖壓件的成型性分析及整體的焊接可行性分析，避免后續(xù)因制造問題而更改產(chǎn)品，延長開發(fā)周期。

2模夾檢（工藝）設(shè)計(jì)及評審

零件供應(yīng)商收到產(chǎn)品數(shù)模后，應(yīng)及時(shí)開展沖壓工藝及模具的結(jié)構(gòu)、焊接線工藝及工裝夾具及檢具的設(shè)計(jì)。一般設(shè)計(jì)完成的模具、夾具及檢具，都需要經(jīng)過SE工程師、尺寸工程師、采購質(zhì)量工程師和產(chǎn)品工程師進(jìn)行評審后，再鎖定數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。

2.1沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及評審

管梁一般都是零件供應(yīng)商在專業(yè)的二級供應(yīng)商采購。對于直管型橫梁，無需沖壓工藝直接購買即可;彎管型橫梁則根據(jù)彎曲程度，還需要經(jīng)過沖壓工藝或者專用彎管機(jī)進(jìn)行處理。

鈑金件根據(jù)零件的形狀及尺寸，應(yīng)用不同的沖壓工藝。正常的小件只需落料成型工藝即可;復(fù)雜的大件要保證其質(zhì)量穩(wěn)定，則需拉延工藝。經(jīng)分析儀表板支架組件中的支架都不算復(fù)雜，均可采用落料成型工藝。沖壓工藝評審時(shí)主要需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）沖壓方向保證各工序工作內(nèi)容無負(fù)角。

（2）整體考慮全工序，盡量簡化工序內(nèi)容，減少斜楔，降低模具成本。

（3）考慮零件定位穩(wěn)定性，優(yōu)先選擇孔定位，不能滿足時(shí)才選擇型面定位。

（4）為提高材料利用率，考慮采取合理的下料方式。

模具結(jié)構(gòu)則都采用鋼板模即可。成型模結(jié)構(gòu)評審時(shí)主要需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）;中壓角度特性：零件一般要“趴著”擺放。

（2）壓力板的選用：①采用CAE分析，是否需要用壓料力調(diào)節(jié)成型過程起皺開裂問題;②考慮成型過程材料流動是否均衡;③考慮壓力源與模具空間布置關(guān)系。

（3）受力特性：成型受力大，注意考慮模具強(qiáng)度。

（4）壓力源確認(rèn)：成型模自動線生產(chǎn)，一般不使用矩形螺旋彈簧。壓力源應(yīng)盡量均勻布置在成型區(qū)。

（5）注意排氣，避免因凹腔內(nèi)存在壓縮空氣無法成型到底，或上模帶料等問題。

（6）刻?。阂话阋笱刂?中壓方向且在零件法向方向。

2.2焊接工藝設(shè)計(jì)及工裝夾具的評審

綜合場地、一次性投入成本及焊接質(zhì)量等考慮，目前儀表板支架組件正式生產(chǎn)焊接已基本全部采用CQ焊接機(jī)器人。焊接線工藝根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍、零件數(shù)量及焊縫分布等進(jìn)行設(shè)計(jì)。低節(jié)拍（一般少于10JPH）生產(chǎn)時(shí)，可以采用少工（位）作站，工裝夾具結(jié)合變位機(jī)（轉(zhuǎn)動盤）形式;高生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)，可以采用多（位）工作站，固定工裝夾具形式（圖2）。

每個(gè)工裝夾具上焊接的零件數(shù)量也跟節(jié)拍有關(guān)。一般情況下，因儀表板支架組件支架零件較多、焊縫分布較散，很難在一個(gè)夾具上焊接完成，即使有變位機(jī)，正常也要2個(gè)工位才能焊接完成。因儀表板支架組件的定位安裝點(diǎn)在兩側(cè)，故第1個(gè)工位必須優(yōu)先焊接兩側(cè)的定位支架。其余支架零件根據(jù)節(jié)拍、夾具分布及焊接方向等分散到各個(gè)工位，但焊接順序要滿足從中間到兩邊的基本原則，減少焊接應(yīng)力引起的變形。為保證焊縫質(zhì)量，必須選擇合理的焊接參數(shù)及焊槍擺放方向。

工裝夾具的可靠性直接影響到零件尺寸狀態(tài)，因此工裝夾具要根據(jù)國家及企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)。工裝夾具設(shè)計(jì)和評審時(shí)主要需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）工裝夾具的基本單元及零部件優(yōu)先使用標(biāo)準(zhǔn)件，如氣缸、定位銷、L塊及墊片等。

（2）按照基準(zhǔn)一致性原則，零件在工裝夾具的定位基準(zhǔn)應(yīng)該優(yōu)先與CDLS文件或者GD&T圖紙一致;為保證六向約束可靠，還可適當(dāng)增加部分輔助夾緊。

（3）定位銷必須保證兩向可調(diào)，支撐夾緊面保證法向可調(diào);定位銷（螺母）要易于拆卸，定位塊及墊片要易于拆卸（預(yù)留拆卸空間）。

（4）為保證夾緊力足夠，應(yīng)選擇大小合適的氣缸。1個(gè)氣缸應(yīng)只帶動3個(gè)以下的夾緊塊。

（5）靠近焊縫區(qū)域的安裝螺母要注意防飛濺，所有的螺栓和螺母都要有防漏裝檢測。

2.3檢具設(shè)計(jì)及評審

目前儀表板支架組件在供應(yīng)商處檢測工具主要為檢具，為保證零件的可靠性，首先要保證檢具設(shè)計(jì)合理。儀表板支架組件總成檢具一般由主機(jī)廠認(rèn)可的大型檢具廠家來設(shè)計(jì)，此類檢具在某主機(jī)廠統(tǒng)稱為A類檢具?？偝蓹z具設(shè)計(jì)完成后由專業(yè)團(tuán)隊(duì)（該團(tuán)隊(duì)一般由SQE檢具專家、尺寸工程師、產(chǎn)品工程師及SE工程師組成）進(jìn)行評審，保證檢具設(shè)計(jì)合理，所需功能位置均可檢測。其他小支架單件一般由零件供應(yīng)商自行負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，但也需要由主機(jī)廠SE工程師組織評審后方可下料，保證檢具設(shè)計(jì)合理。

檢具設(shè)計(jì)及評審需要注意有：

（1）按照基準(zhǔn)一致性原則，檢具基準(zhǔn)應(yīng)該CDLS文件或者GD&T圖紙一致。

（2）圖紙標(biāo)注位置度要求的孔和標(biāo)注輪廓度要求的匹配面必須全部能夠檢測，檢測孔還需配置劃線銷，未標(biāo)注的孔面需要刻線觀察。

（3）所有檢測工具：通止規(guī)、插銷、劃線銷及卡規(guī)等必須按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

（4）測量空間要足夠，方便后續(xù)測量人員操作。

3現(xiàn)場調(diào)試

現(xiàn)場調(diào)試完成后焊接出來的零件狀態(tài)是尺寸合格率的最終體現(xiàn)?，F(xiàn)場調(diào)試主要從人、機(jī)、料、法和環(huán)5個(gè)維度進(jìn)行分析。

（1）“人”主要主要是指操作員工。目前零件供應(yīng)商基本上都已使用機(jī)器人焊接，人主要是取放件，操作人員必須識別來料的狀態(tài)，杜絕不合格的物料。上件時(shí)必須要到位，量產(chǎn)時(shí)最忌諱人員放件不到位就關(guān)夾進(jìn)行焊接，此時(shí)最容易產(chǎn)生零件變形缺陷。

（2）“機(jī)”主要是指CO₂焊接機(jī)器人系統(tǒng)及工裝夾具。正常用于CO，焊接的機(jī)器人可以選擇FANUC M-10iD/10L、OTS FD-B6、安川AR1440等，只要保證機(jī)器人精度達(dá)標(biāo)，運(yùn)行平順可靠即可。CO，焊機(jī)輸出功率穩(wěn)定可靠，一般可選擇的品牌有松下、西門子及奧太等。工裝夾具進(jìn)場前必須按照設(shè)計(jì)的數(shù)模進(jìn)行三坐標(biāo)檢測，保證原始狀態(tài)與產(chǎn)品數(shù)模匹配，在焊接調(diào)試過程中，應(yīng)只調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)墊片來控制產(chǎn)品的變形量。

（3）“料”主要是指;中壓單件（包括圓管）來料及小分拼凸焊來料。調(diào)試階段的來料狀態(tài)參差不齊，特別是各支架與圓管搭接的切邊長短部分需要實(shí)配，待穩(wěn)定后再確認(rèn)切邊的長度。單件來料要求面無起皺、無開裂等缺陷;需要凸焊螺栓螺母的支架，無焊渣、無虛焊及無擋孔等缺陷。

（4）“法”主要指單件的沖壓或者彎管工藝要根據(jù)前期設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行。焊接參數(shù)及順序要合理，保證焊接質(zhì)量，必要時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加工藝焊縫來控制焊接變形。

（5）“環(huán)”指工作環(huán)境，要滿足“5S”要求，保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，操作人員身心舒暢。

4結(jié)束語

經(jīng)過筆者參與的幾個(gè)項(xiàng)目驗(yàn)證，只要前期產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理、中期模夾檢（工藝）設(shè)計(jì)及評審嚴(yán)格把控、后期現(xiàn)場調(diào)試充分驗(yàn)證，儀表板支架組件尺寸合格率能迅速達(dá)到主機(jī)廠的目標(biāo)要求——關(guān)鍵安裝點(diǎn)100%（±0.5）合格，其余測量點(diǎn)90%（±0.75）合格。

作者簡介：

黃建茌，本科，研究方向?yàn)槠囓嚿礅k金焊接同步工程。