汽車產品開發是1項複雜的係統(tǒng)工程,一(yī)般可劃分為5個階段:項目策劃階段、概念設(shè)計階段、工程設計階(jiē)段、生產準備(bèi)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(běn),工程設計與產品設計(jì)同步進行(háng),工藝部門在產品開發各階段,結(jié)合生產線實際情況,從工(gōng)藝可行、質(zhì)量(liàng)控製、成本等方麵評審,並與產品設計(jì)部門達成最終解決方案。現對(duì)汽車開(kāi)發不同階段的焊裝領域工藝評審內容進行(háng)簡要分析。產品在策劃階段,產品造型師根據(jù)輸入的新(xīn)車型的(de)基本概(gài)念、車型定義等信息,設計出效果圖,效果圖隻顯示出產品的主(zhǔ)要輪廓(kuò)和關鍵點的造型特點。概念設(shè)計階(jiē)段,產品設計師根據通過評審的(de)效果圖(tú),發放A級(jí)表麵(Concept A-Surface,CAS)[1]數據,CAS數據即外表麵(miàn)數據,用於展示產品效果及初步分析工藝可(kě)實現性,分為內CAS數據(內飾)和外CAS數據(外(wài)部造型)。工藝領域對造型效果圖進行(háng)評審,通過造型分析,預(yù)判車身結構形(xíng)式在焊裝領域的工藝性,提出合理(lǐ)建議,從而達到工藝(yì)可實現性與合理性(xìng),降低焊裝工藝難度,降低生準(zhǔn)投資,提升質量。效果圖隻是大概顯示出產品的主要輪廓和關鍵點的造型(xíng)特點,焊裝工藝評審問題不多,提出的(de)評審問題如果產品采納則會對產品造型進行(háng)改動。焊裝領域針對造型(xíng)的工藝(yì)評審維度主要(yào)有如下7個方麵。
2.1 通過(guò)性(xìng)
考慮車身、側圍、頂(dǐng)蓋(gài)產品的尺寸和工藝內容等信息(xī)在已有生產線上的通過性(xìng)。如圖1某車型頂蓋與側圍區域造型所示,頂蓋與側(cè)圍的拚接處縫隙很小,沒有傳(chuán)統的裝飾條的安裝空間,所以判斷此處會設計成(chéng)激光焊,該工藝現有生產線無法實(shí)現,必須(xū)提出工藝評審,建議將此處改為點焊工藝。圖1 某車型頂蓋與側圍區(qū)域造型(xíng)
2.2 降低(dī)工藝難度
車身分縫、棱線(xiàn)、特征點的搭接關係盡量少,降(jiàng)低匹配和調整的難度。如圖2某車型翼子板與前蓋匹配區域所示,翼子板與前蓋(gài)匹配區域需要保(bǎo)證的特征點過多,調整的方向也較多,調整困難,提出工藝評(píng)審建議,減少匹配方向。
2.3 降低生準投資
考(kǎo)慮外表麵衝壓零件分塊(kuài)方式對焊裝麵積、投資和質量的影響,建(jiàn)議外表麵零件盡量減少分塊。
2.4 提(tí)升質量
考慮門蓋的形狀特征對包(bāo)邊壓合可實現性和外表麵質量的影響。如圖3(a)某車型後蓋造型所示,其後蓋前部尖角為銳角,壓合壓料設置困難,容易引(yǐn)起角(jiǎo)部塌角和角部坑質量問題,建議改為圖(tú)3(b)所示的直角或者鈍角。
2.5 考(kǎo)慮車身焊接可(kě)達性
如後蓋燈(dēng)口、側圍尾燈口處預留(liú)出足夠的(de)焊接空間。如下圖4某車型側圍後尾燈造型所示,側圍(wéi)後尾燈端(duān)部過窄、夾角小且延(yán)伸尺寸較大,由於空間限(xiàn)製很難實現點焊,建議更改為(wéi)冷金屬過度(dù)焊或者更改造型。
2.6 結構穩定性
如圖5某(mǒu)車型翼(yì)子板與A柱搭接區域造型,翼子板與A柱(zhù)匹配(pèi)區域為搭接結構,翼子板(bǎn)與側圍(wéi)大麵積無連接,有翹邊風險(xiǎn),建議(yì)更改此處造型。圖5 某車型(xíng)翼子板與(yǔ)A柱搭(dā)接(jiē)區域造型
2.7 基因問題規避(bì)
由於造型設計帶來的質量問題,必須在造型(xíng)階段提出。如圖6(a)所示,某車型投(tóu)產後出現過大天窗頂(dǐng)蓋坑的問題,此問題難以通過工藝解決,在新車型造型(xíng)階段就要提出,建議增加加強筋規避此問題,如圖6(b)所示。車身主斷麵設計是汽車車身設計中的重要環節,它貫穿於整個汽車車身設計開發過程中。從車身油(yóu)泥模型製作開始到車身結構設計完成的整個過程(chéng)中,它是車身造型階段工程可行性(xìng)分析的(de)重要手段與工具,是指導車身結構設計的重要依據。車身主(zhǔ)斷麵定義了零件之間的結構(gòu)斷麵(miàn)形式、搭接關係、可裝配性、塗膠結構、工具可操作性等關係,通過(guò)工藝評審可以在結構設計前提前發現並解決一些問題。焊(hàn)裝主斷麵工藝評審(shěn)主要從以下方麵進行。
3.1 焊接搭接邊長度
焊接(jiē)搭接邊(biān)長度是(shì)主斷麵評審的一項重要(yào)內容,一般要(yào)求焊接邊≥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(zhì)量不良的問題,要求將焊接邊加大到12 mm以上。
3.2 零件間幹涉性(xìng)檢查
通過斷麵評審發現數據上存在的幹涉點。如圖8所示,某(mǒu)車型(xíng)加油口座下部(bù)與側圍外板搭接處在上件過程中(zhōng)存在幹涉點,需要消除幹涉。圖8 某車型加油口座下部與(yǔ)側圍外板搭接處幹涉問題(tí)
3.3 結構強度評審
主要評審安裝裝配中產品的結構(gòu)強度、穩定性等質量問題。如圖9所示某(mǒu)車型後保險杠(gàng)下固定支架結(jié)構(gòu)過長,強度(dù)不足易變形,影響安裝質量,建議減短後保險杠固定支架結構,增加強度。
3.4 包邊(biān)尺寸
壓(yā)合包邊是主斷麵評審中重要(yào)部分,主要評審包邊長度和內外板間隙,包邊太短(duǎn)影(yǐng)響包邊效果,內外板間(jiān)隙太小,則存在幹涉風險。如圖10(a)所示,前門外板與(yǔ)加(jiā)強板(bǎn)搭接麵為(wéi)3.3 mm,影響包邊效果。建議參照圖10(b)所示壓合包邊評(píng)審標準修改搭接麵為5~8 mm。
3.5 裝配操(cāo)作性(xìng)
裝(zhuāng)配(pèi)操作性評審是對人工操作可行性和便利性進行(háng)評審。如圖11某車型後門安裝鉸鏈時為2個相反方向作業,操(cāo)作不便,要求(qiú)改為車身外部(bù)安裝螺栓。圖11 某車(chē)型後門安裝(zhuāng)鉸(jiǎo)鏈操作問(wèn)題在產品造型設計後的車(chē)身結構設計(jì)階段,設計師會發放白車身結構數據,包括車身數據、焊點(diǎn)數據、塗膠數據、加工基準、BOM等信息。從首版結構數據發放到數(shù)據凍結前,工藝部門會根據不同版數據持續提出工藝評審,評審主要是針對產品裝配性、焊接工藝性、加工(gōng)基準合理性、夾(jiá)具可實現性(xìng)、借用件(jiàn)、塗膠、生(shēng)產線的通(tōng)過性、節拍合理性等方麵,提(tí)高產品製造過程中(zhōng)的質量,降低投資,規避(bì)停(tíng)台風險。
4.1 裝(zhuāng)配可(kě)行性
a.零件層級結構分析,層級結(jié)構決定了工藝,要求各分總成裝配順序與原有工藝一致,且結(jié)構簡化。如圖12(a)中,某車型設計時側圍內(nèi)板(bǎn)A柱、C柱在B柱處搭(dā)接,且塗膠在不同件上,需二次塗膠(jiāo),建議如圖12(b)所示將C柱與B柱不搭接。b.零件裝配幹(gàn)涉檢查,分(fèn)動態和靜(jìng)態檢查。靜態幹涉檢查包(bāo)括零件搭接(jiē)R角,非焊接麵的(de)間隙。動態檢查即模擬實(shí)際裝配過程,保證零件(jiàn)無幹涉。如圖13所示在(zài)裝配側圍C柱總成過程中與側圍外板幹涉,使外板變形或者裝配不到位(wèi),建(jiàn)議將幹涉部位切除。c.防錯檢(jiǎn)查分析,主要關注結構對(duì)稱或者(zhě)相似的零(líng)件,防錯方法主要是在零件上使用數字(zì)、字母、箭頭或開孔進行標識防錯。如圖14所示,某車型頂蓋行李箱支架為非對稱件,螺(luó)柱左右(yòu)兩側差(chà)異較(jiào)小,容易裝反,建議增加工藝缺口(kǒu)進行防錯。d.工具操作(zuò)性分析,應盡可能與現有生產線的通用(yòng)裝配工具共用,保證操作空間足夠,降低操作難度。圖(tú)14 某車(chē)型(xíng)頂蓋行李(lǐ)箱支架防錯裝問題
4.2 焊接工藝性
a.焊(hàn)裝工藝(yì)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(shǔ)過渡焊)、激光焊等工(gōng)藝,要分析是否有超出已有焊接工藝範圍的工藝。b.焊接工藝的選(xuǎn)擇,考慮特殊部位選擇(zé)不同的(de)焊接工藝對零件質量的影響(xiǎng),如(rú)圖(tú)15所示,某車型後背門尾燈處設計為CO2焊工藝,由於後門(mén)外板為薄板,CO2焊熱量大(dà),外表麵容易變(biàn)形,建議改為點焊(hàn),消除質量隱患。圖(tú)15 某車型後背門尾燈處工藝問(wèn)題c.焊接可達性,即考慮零件結構、尺寸、形狀與預估的(de)夾具結構、焊鉗是否(fǒu)存在幹涉、障礙、刮碰,能否順(shùn)利實現焊接。重點關注狹小空間、形狀(zhuàng)複雜零(líng)件。通過評審(shěn)確保工藝性良好,保證點焊、凸焊、螺柱焊、弧焊等焊接操作的順利進行。如圖16所示,某車型螺柱焊時螺柱周圍空間不足,為保證定位(wèi)精度,螺柱焊時焊槍(qiāng)需使用焊接樣板,一般為圓形(xíng)襯(chèn)套導向,直徑50 mm左右(yòu),因此焊接部位需要保證足夠的焊接空間(jiān)。
4.3 加工基準的合理性評審
加工(gōng)基準評審主要目(mù)的是(shì)簡化(huà)夾具結構,降(jiàng)低製造成本,提高操作便利性。如圖17所示,某車型(xíng)側圍內板基準孔(kǒng)所(suǒ)在平麵角度的存在,使得定(dìng)位機構(gòu)需要傾斜(xié)設計(jì),連接機構複雜,評審後取消凸台,使定(dìng)位麵與X麵(miàn)平(píng)行,簡(jiǎn)化了結構,優化了焊接空間。
4.4 夾具的可實現性
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