汽車產品開(kāi)發是(shì)1項複雜的(de)係統工程,一(yī)般可劃分為5個階段:項目策(cè)劃階段、概念設計(jì)階段(duàn)、工程設計階段、生(shēng)產準備階段、生產階段。為了提高產品質量、縮短產品開發周期、降低成本,工程設(shè)計與產品設計(jì)同步(bù)進行,工藝部門在產(chǎn)品開發各階(jiē)段,結合生產線實(shí)際情況,從工藝(yì)可行、質量控(kòng)製、成本等(děng)方麵評審,並與產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門達成最終解決方(fāng)案。現對汽車開發(fā)不同階段的焊裝領域(yù)工藝評審內容進行簡要分析。產品在策劃階段,產(chǎn)品造型師根據輸入的新車型的基本概念、車型定義等信息,設計出效(xiào)果圖,效果圖隻顯示出產品的主要輪廓和關鍵點的造型特點(diǎn)。概念設計階段,產品設計師根據通過評審的效果圖,發放A級表麵(Concept A-Surface,CAS)[1]數據,CAS數據(jù)即外表麵數據,用於展示產品效果及初步(bù)分析工藝可實現性,分(fèn)為內CAS數據(內飾)和外CAS數據(外部(bù)造型)。工藝領域對造型效果圖進行評(píng)審(shěn),通過造型分析,預判車身結構形式在焊裝領域的工藝性,提(tí)出合理(lǐ)建議,從而達到工藝可實現性與合(hé)理性,降低焊裝工(gōng)藝難度(dù),降低生準投資,提升質量。效果圖(tú)隻是大概顯示出產品(pǐn)的主要輪廓和關鍵點的造型(xíng)特點,焊(hàn)裝工藝評審問題不多,提出的(de)評(píng)審(shěn)問題如果產品采納則會對(duì)產品造型進行改動。焊裝領域(yù)針對造型的工藝評審(shěn)維度主要有如下7個方(fāng)麵。
2.1 通過(guò)性
考(kǎo)慮(lǜ)車身、側圍、頂蓋產品的尺寸和工(gōng)藝內容等信息在已有生產線上的通過性。如圖1某車型頂蓋與側圍區域造型所(suǒ)示,頂蓋與側圍的拚接處縫隙很小,沒有傳統的裝(zhuāng)飾條的安裝空間,所以(yǐ)判斷此(cǐ)處(chù)會設計成激光焊,該工藝現有生產線無法(fǎ)實現(xiàn),必須提出工藝評審,建議將此處改為點焊工(gōng)藝。
2.2 降低工藝(yì)難度
車身分縫、棱線(xiàn)、特征點的搭接關係盡量少,降低匹配和調整的難度。如(rú)圖(tú)2某車型翼子板與前蓋匹配區域所(suǒ)示,翼子板與前蓋匹(pǐ)配區域需要保證的特征點過(guò)多,調整的(de)方向也較多,調整困難(nán),提(tí)出工藝評審建議,減少匹(pǐ)配方向。
2.3 降(jiàng)低生準投資
考慮外(wài)表麵衝壓零件分塊方式對焊(hàn)裝麵積、投資和質量(liàng)的影響,建議外表麵零件(jiàn)盡量減少分塊(kuài)。
2.4 提升質(zhì)量
考慮門蓋的形狀特征對包邊(biān)壓合可實(shí)現性和外表麵質量的(de)影響。如圖3(a)某車型後蓋(gài)造型所示,其(qí)後蓋前部尖角為銳角(jiǎo),壓合壓料設置困難,容易引起角(jiǎo)部塌角和角部坑質量問(wèn)題,建議(yì)改為圖3(b)所示的直角或者鈍角。
2.5 考慮車(chē)身焊接可達性
如後蓋燈口(kǒu)、側圍尾燈口處預留出足(zú)夠的焊(hàn)接空間。如下(xià)圖4某車型側圍後尾燈造型所示(shì),側圍後尾燈端部過窄、夾角小且延伸尺寸較大,由於空間限製(zhì)很難實現點焊,建議更改為冷金屬過(guò)度焊或者更改造型。
2.6 結構穩定性
如圖5某車型翼子板與A柱搭接區域造型,翼子板與A柱匹配區域為搭接結構,翼子板與側圍大麵積無(wú)連接,有翹邊風險,建(jiàn)議更改此處造型。
2.7 基因問題(tí)規避
由於造型設計帶來的質量問題,必須在(zài)造型階段提出。如圖6(a)所示,某車型投產(chǎn)後出現過大天窗頂蓋坑的問題,此問題難以(yǐ)通過工藝解決,在新車型造型階段就要(yào)提出,建(jiàn)議增加(jiā)加強筋規避此問題,如圖6(b)所示。車身主斷麵設計是汽車車身(shēn)設計中的重要環節,它貫穿於(yú)整個(gè)汽車車身設計開發過程中。從車(chē)身油泥模型製作開始到車身結構設計完成的(de)整個過程中,它是車身造型階段工程可行性(xìng)分析的重要手段與工具,是指導車(chē)身結構設計的重要依據。車身主斷麵定義了零件之間(jiān)的(de)結構斷麵形(xíng)式、搭接關係、可裝(zhuāng)配性、塗膠(jiāo)結構、工具(jù)可操作性等關係,通過工(gōng)藝評(píng)審可以(yǐ)在結構設計前提前發現並解決一些問題。焊裝主斷麵工藝評審主(zhǔ)要從以下方(fāng)麵進行。
3.1 焊接搭接邊長度
焊接搭接邊長度是主(zhǔ)斷麵評(píng)審的一項重(chóng)要內容,一般要求焊(hàn)接邊≥12 mm,如圖7所示某車型B柱主斷麵結構,焊接邊隻有10 mm,存在焊接質量不良的問題(tí),要(yào)求將焊接邊加大到12 mm以上。
3.2 零(líng)件間幹涉性檢查
通過斷麵評審發現數據上存在的(de)幹涉點。如(rú)圖8所示,某車型加油口座下部與側圍外板搭接處(chù)在上件過程中存在幹涉點,需要消除幹涉。
3.3 結構強度評審
主要評審安裝裝配中(zhōng)產品的結構強度、穩(wěn)定性等質量問題。如圖(tú)9所示某(mǒu)車型後保險杠下固定支架結構過長,強度不足易變形,影(yǐng)響安(ān)裝質量,建議減短後保險杠固定支架結(jié)構,增(zēng)加強度。
3.4 包邊尺寸
壓合包邊是主斷麵評審中重要部分,主要評審(shěn)包邊長度和(hé)內外板間隙,包邊太(tài)短影響包邊效果,內外(wài)板間隙(xì)太小,則存在幹涉風險。如(rú)圖10(a)所示,前門外板與加強板搭接麵為3.3 mm,影響包邊效果。建議參(cān)照圖10(b)所示壓合包(bāo)邊評審標準修改搭(dā)接麵為5~8 mm。
3.5 裝配操作性
裝配操作性評審是對人工操作可行性和便利性進行評(píng)審。如(rú)圖11某車型後門安裝鉸鏈時為2個相反方向作業,操作不便,要求改為車身外部安裝螺栓。在產品造(zào)型設計後的車身結構設計階段,設計(jì)師會(huì)發放白(bái)車身結構數據,包括車身數據、焊點數據、塗膠數據、加工基準、BOM等信息。從首版結構數(shù)據發放到數據凍結前,工藝部門會根據不同版數據持(chí)續提出工藝評審,評審主要是針對產品裝配性、焊接工藝性、加工基準合理性、夾具可實現性、借用件、塗(tú)膠、生(shēng)產線的通過性、節拍合理性(xìng)等方麵,提高(gāo)產品製造過程中的質量,降低投資,規避停台風險。
4.1 裝配可行性
a.零件層級結構分析,層級結構決(jué)定了工(gōng)藝,要求各分總成裝配順序與原有工藝一致(zhì),且結構簡化。如(rú)圖12(a)中,某車型設計時側(cè)圍內板A柱(zhù)、C柱在B柱處搭接,且塗膠在不(bú)同件上,需二次塗膠,建議如圖12(b)所(suǒ)示將C柱與(yǔ)B柱不搭接。b.零件裝配幹(gàn)涉檢查,分動態和靜態檢查。靜態幹(gàn)涉檢查包括零件搭接R角,非焊接麵的間隙。動(dòng)態檢查即模擬實際裝配過程,保證零件無幹涉。如圖13所(suǒ)示在(zài)裝配側圍C柱總成過程中與側圍外板幹涉(shè),使外板變形或者裝配不到位,建議將幹(gàn)涉部位切除。c.防錯檢查分析,主要關注結構對稱或者相似的零(líng)件,防錯(cuò)方法主要是在零件上使用數字、字母(mǔ)、箭頭或開(kāi)孔進行標識(shí)防錯。如圖14所示,某(mǒu)車型頂蓋行李箱支(zhī)架為非對稱件,螺柱左右兩側差(chà)異較小,容易裝反,建議增(zēng)加工藝缺口進行防錯。d.工具(jù)操作性分析,應盡可能與現有生產線的通用裝配工具共(gòng)用,保證操作空間足夠,降低操作難度。
4.2 焊接工藝(yì)性
a.焊裝工藝主要有點焊、凸焊、螺柱焊、CO2焊、MIG(熔化極氣體保護電弧焊)焊、CMT(冷金屬過渡焊)、激光焊等工藝(yì),要分析是(shì)否(fǒu)有超出(chū)已(yǐ)有(yǒu)焊接(jiē)工藝範圍的工藝。b.焊接工藝的(de)選擇,考慮特(tè)殊部位選擇不同的焊接工藝對零件質量(liàng)的影響,如圖15所示,某車型後背門尾燈處設計為CO2焊工藝,由於後門外板為薄板,CO2焊熱量(liàng)大,外表麵容易變形,建議改為點焊(hàn),消除質量隱患。c.焊接可達性,即考慮零件結構、尺寸、形(xíng)狀與預(yù)估的夾具結構、焊鉗是否存(cún)在幹涉、障(zhàng)礙、刮碰,能(néng)否順利實現焊接。重點關注狹小(xiǎo)空間、形狀複雜零件。通過評審確保工藝性良好,保證(zhèng)點焊、凸焊、螺柱焊、弧焊等焊接操作的順利進行。如圖16所示,某車型螺柱(zhù)焊時螺柱周圍空間不足,為保證定位精度,螺柱焊(hàn)時焊(hàn)槍(qiāng)需使用焊(hàn)接樣板,一般為圓形襯套導向,直徑50 mm左右,因此焊接部位需要保證足夠(gòu)的焊(hàn)接空間。
4.3 加工基準的合理性評審
加工基(jī)準評審主要目的是簡化夾具(jù)結構,降低製造成(chéng)本,提高操作便(biàn)利性。如圖17所示,某車型側圍內(nèi)板基準孔所在平麵角度的存在,使得定位機構(gòu)需要傾斜設計,連(lián)接機構(gòu)複雜,評審後取消凸台,使定位麵(miàn)與X麵(miàn)平行,簡化了結構,優化了焊接空間(jiān)。圖17 某(mǒu)車型側圍內(nèi)板基準孔問題
4.4 夾具的可(kě)實現性
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