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[其他] 汽车装配过程中的辅具设计

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发表于 2015-12-12 13:22:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
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在汽车总装配过程中,为了保证零部件的装配质量以及生产线体的节拍,降低操作人员的劳动强度,往往需要在一些工位设计辅助装配的非标工装。本文结合实际案例介绍了总装配过程中的非标工装以及其设计原则。
        进入21世纪后,中国汽车市场异常火爆的同时对整车的产品质量也提出了更高的要求,汽车制造逐步转变为多品种小批量的生产方式。尤其是在汽车总装车间,需要同时生产多种车型或同一平台的不同款车型,造成汽车总装过程中的各种矛盾不断出现,如不能快速有效的解决,将对产品质量、制造成本等各方面都造成不良影响。受这些因素的影响,总装车间对总装配过程中的非标工装设计提出了更高的要求。
        工装概述
        1. 工装概念解析
        工装:工艺装备的简称,是用来保证产品制造过程的一些设施,是该产品专属的装备。其主要包括夹具、模具、检具和其他工装等。其他工装是指辅具和工位器具。
        夹具:是把加工对象及安装对象迅速、准确地定位和固定的特殊工具。
        模具:在冲压加工中,将材料加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备。
        检具:是一种用来测量和评价的专用检验设备。
        辅具:适用于批量生产中对车体或零部件进行夹持、辅助定位,以达到产品和工艺要求的简易装置。
        工位器具:主要包括工序间周转和物流使用的物料架、周转小车、周转托盘、分隔架、工作台及小零件存放盒。
       

汽车装配过程中的辅具设计

汽车装配过程中的辅具设计

        2. 工装定位原理
        工装定位采用六点定位原理: 任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度,要确定其空间位置,就需要限制其6个自由度(见图1),将6个支承抽象为6个“点”,6个点限制了工件的6个自由度。
        案例解析
        在总装工艺的过程开发中,新车型工装的开发是最重要的环节之一。在总装车间常用的工装包含底盘模块与车身合装的举升夹具、动力总装输送夹具和对夹具进行检测用的检具,还有存放零部件的工位器具,以及为保证产品质量、方便员工作业的装配辅具等。以下几个案例重点介绍的就是体现工艺人员聪明才智的总装装配辅具的设计过程。
        1. 后背门限位装置
        某公司开发了一款整车尺寸较大的车型,在数字样车分析过程中发现,将车辆放置在输送线上,打开车辆的后背门时(掀背式),后背门距地面尺寸过高,操作人员不易操作,主要影响的零部件为后雨刮电动机、后背门线束、后背门锁体和后背门装饰板等。为解决上述零部件的装配困难问题,总装工艺人员设计了一种能够满足不同工位和不同人员身高的无级调节限位装置,如图2所示。
        由于需要装配的零部件均在后背门的内侧,后背门必须是打开的状态,基于此种因素考虑,重点控制后背门的开启角度,同时兼顾作业的方便性。首先从后背门和车身后围各选取一个工艺过孔,依据其形状仿形制作两个辅助吊钩,用尼龙绳的两端各连接一个吊钩,在尼龙绳上布置一个无级调节装置控制其长度,从而达到控制后背门开启角度的目的。
       

汽车装配过程中的辅具设计

汽车装配过程中的辅具设计

        2. 后背门锁止装置
        某公司开发了一款智能电子式后背门锁体,控制后背门的关闭,结合后背门撑杆的设计能够实现后背门的自动开启。在数字样车分析过程中发现,后背门锁体只有在通电的状态下才能打开,由于在前序无法实现整车通电,为防止其在前序装配过程中出现后背门无法开启影响员工作业的情况出现,将后背门锁钩调整到后序进行装配。此种工艺布置导致后背门一直处于开启状态,后背门玻璃以及后背门上的整车字标无法进行装配。为解决上述零部件的装配困难问题,总装工艺人员设计了一种能够对后背门进行锁止的装置(见图3),防止其开启。
        为实现将后背门锁止达到关闭的状态,同时方便操作人员进行作业。总装工艺人员进行了多轮的探讨及工装方案的优化,最终确定了借用后背门锁钩的安装孔进行工装定位,依据其形状及空间的尺寸制作工装主体,在主体上设置旋转钮对后背门进行锁止,满足后背门玻璃安装工艺的实现以及后背门整车字标安装的要求。
       

汽车装配过程中的辅具设计

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        3. 空调管装配辅助装置
        在工程样车试制过程中发现,某车型空调高低压管连接时标准件固定孔轴线与空调管轴线存在偏距,在拧紧过程中由于杠杆作用会产生绕空调管轴线的旋转转矩,使空调管与其凸缘的连接部位产生变形甚至断裂。
        针对问题发生的原因,解决此问题必须能够克服螺栓拧紧过程中由于杠杆作用绕空调管轴线产生的旋转扭矩,可以设计仿行的卡槽辅助装置,卡住空调管的凸缘,但辅助装置缺少支撑面无法将旋转扭矩传递出去,问题依旧存在。此时总装工艺人员通过装配工艺的优化,如图4所示,将ECU带支架总成调整到空调管连接之前,辅助装置的下端面开槽与ECU支架进行固定,将空调管路凸缘接头通过辅助装置与ECU支架连为一体,间接增加空调管路的刚度以此来克服绕空调管轴线的旋转扭矩,使问题得以解决。
        总结
        工装设计作为整车总装过程开发最重要的环节之一。在总装装配辅具的设计过程中,如何能够快速地找到解决问题的思路和方案是相当重要的。本文结合实际案例介绍了总装配过程中的非标工装以及其设计原则,希望相关问题的解决思路对广大的汽车工程师能有所帮助。
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