汽車鈑金多功能實訓臺架設計研究

寧斌

【摘 要】本文針對汽車鈑金課程四個實訓項目教學涉及設備較多，且每個項目需要一套專門設備的實際情況，為避免設備管理不到位、設備損壞較大、設備更換頻繁、教師無法同時兼顧等問題，研究、設計多功能實訓臺架以解決這一系列的問題。

【關鍵詞】多功能實訓臺架 汽車鈑金 熱處理 熱軋鋼板

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）09B-0042-03

近年來，中職學校在汽車專業的職業教育教學改革的實踐和研究取得了較大的成就，學生的專業技能也得到很大的提升，而與教學相匹配的實訓設備卻相對滯后，譬如實訓設備功能的單一化、設備配置的不合理等。隨著專業的發展與壯大，實訓設備的品種與數量越來越多，但學校的實訓室建設卻相對滯后，這兩者的矛盾越來越突出。為了解決這一矛盾必須設計一個能同時滿足多個實訓功能的實訓臺架。為此筆者針對汽車鈑金實訓設計了一個多功能實訓臺架，以解決鈑金課程實訓中教學分散管理、工具及設備損壞比較嚴重等問題，現將設計過程分享如下。

一、設計原則

汽車鈑金課程教學有四個實訓項目，分別是板件制作、車身焊接技術、板件更換、板件維修技術，涉及的設備較多，每個項目都有專用的一套設備。在實訓中，如果在同一個實訓室展開會引起設備管理不到位、設備損壞較大、不斷換設備等問題；如果分在不同的實訓室展開則會出現實訓室過多，教師無法同時兼顧幾個實訓室，學生在操作過程中遇到的技術問題不能得到及時指導等問題。因此，在配備實訓設備時必須從配備的科學性、管理的便捷性、教學的先進性等方面綜合考慮，為此所設計的多功能臺架必須遵守以下原則：

（一）管理的便捷性。按照汽車鈑金這門課程實訓所涉及的項目，配齊所需的工具、量具、實訓設備、防護用品以便于組織教學、考核及管理。

（二）配備的科學性。按照汽車鈑金鉗工、車身焊接技術、板件更換、板件維修技術項目來配備設備，將幾個項目的設備整合在一個臺架上，然后按照化整為零、各項目獨立操作、層層推進的思路展開教學與考核。

（三）教學的先進性。在一體化課程中同步配套教學資源管理平臺，同時考慮中職汽車團隊教師短缺，學生對理論知識不是很感興趣，實訓操作有時又不能獨立完成等情況，在臺架上要配備教學資源庫，以便學生將實訓操作中遇到的問題隨時打開電腦查閱資料。

二、設計思路

汽車鈑金課程中的板件制作、車身焊接技術、板件更換、板件維修四個項目是相互獨立的專業技能訓練項目，為了完成這些技能的實訓操作，該臺架必須具備折彎功能（可以制作板件的綾線）、卷板功能（可以制作板件的弧度）、模具功能（用來制作規定的板件）等。

本臺架的結構相對來說比較簡單，主要由臺架的底座、卷板機、折彎機、制作板件的模具、氣體保護焊機、外形修復機等組成，其中底座、卷板機、折彎機、模具以及臺架結構件等零部件需要自行設計，氣體保護焊機、外形修復機、齒輪、手柄、軸承、螺栓等標準件可以在市場上采購，然后組裝到臺架上。

多功能臺架對底座穩定性要求較高，所以其剛度和強度要求較高，支撐面和壁厚要求較厚。常用的材料是鋼板和槽鋼或角鋼，如果是單件或者小批量生產其價格一般比較高，但生產周期比較短，制造工藝簡單，小型企業或學校都能制作。

三、工藝參數設計

（一）臺架底座、卷板機、折彎機、模具等零件的設計。底座在其設計或者加工過程中都沒有特別的要求，臺面用鋼板焊接加工，能滿足基本功能的需求即可；支架則用槽鋼和鋼板組合焊接。卷板機的輥子在工作過程中要承受較大的彎曲應力和壓力，輥子用的軸承固定在底座的支架上，軸承兩端要定位。折彎機采用簡單的手動彎曲，將折彎板下板焊接在底座上，上翻板用軸承固定在底座的支架上。模具單獨設計，在需要使用時再安裝到底座支架上。

臺架底座為長 1500 mm、寬 1500 mm、高 1000 mm 的方形桌子，桌子分隔成兩層，A 面下層放氣體保護焊接機，B 面放置手動卷板機，C 面放置手動折彎機，D 面放置外形修復機。桌面上方放置一個從中間垂直分隔成兩面的柜子，一邊放工具，一邊放多媒體教學設備。桌面放置一些必要的模具。

卷板機工作部分由左右輥子軸承座、一根上輥、二根下輥、升降絲桿蝸輪副以及一些輔助零件組成。輥子直徑為 50 mm，支撐板的厚度為 45 mm 鋼板。卷板機的進給由通過齒輪傳動帶動輥子轉動來完成，齒輪安裝在一個自制的齒輪箱里面，外面增加手動搖柄。由于是齒輪傳動，所以極大地降低了勞動強度，也節約了成本。

折彎機工作部分由上翻板和底板組成，通過壓板將板件固定，利用上翻板來折彎。為了降低勞動強度，折彎板的翻轉也采用和卷板機一樣的齒輪傳動來完成。

模具根據板件來設計，分上模和下模。模具做成可以隨時更換的活動件。本臺架設計了一套中職學校汽車鈑金項目技能大賽板件更換的板件模具，一套汽車門板損傷壓痕模具。

多功能臺架總裝圖見裝配圖，臺架底座、卷板機、折彎機、模具等零件的結構圖見零部件圖。

臺架總裝配圖零部件明細表如下：

（二）工藝的制定。本臺架的加工和裝配精度要求不高，整體以焊接為主，卷板機兩邊的支撐板用厚度為 60 mm 的鋼板加工好軸承孔，三根輥子為 45# 鋼鍛件，進行表面粗加工，三根輥子與支撐板裝配好后用螺栓固定在臺架底座上，三根輥子進行調質處理，硬度為 HRC45-40。先將卷板機的支撐板放在一起加工軸承孔，然后將輥子安裝在支撐板上，再整體裝在臺架上，這樣就能保證輥子軸的同軸度要求，整體安裝則能保證其垂直度的要求，最后安裝卷板機材料進給的齒輪箱。

折彎機的下板直接焊接在底座支架上，壓板則通過螺桿裝配在下板上面，上翻版則通過軸承固定在支架上，下板、壓板和上翻板熱處理后其工作面要磨削加工。折彎機只要保證折彎面的直線度就可以了，其翻轉的齒輪箱也是在折彎的零部件安裝好后才安裝。

板件更換的模具用螺栓固定在臺架的面板上，模具對材料的強度和硬度要求較高，所以模具要選用合金材料，模具熱處理為：調質處理，硬度一般為 HRC48-52。

（三）材料的選擇。臺架桌面的材料一般可選熱軋鋼板或冷軋鋼板。

熱軋鋼板是以板坯（主要為連鑄坯）為原料，經加熱后由粗軋機組及精軋機組制成帶鋼。從精軋最后一架軋機出來的熱鋼帶通過層流冷卻至設定溫度，由卷取機卷成鋼帶卷。冷卻后的鋼帶卷，根據用戶的不同需求，經過不同的精整作業線（平整、矯直、橫切或縱切、檢驗、稱重、包裝等）加工而成為鋼板、平整卷及縱切鋼帶產品。簡單地說，就是一塊鋼坯在加熱后經過幾道軋制，切邊、矯正成為鋼板，其厚度一般為 1-20 mm，熱軋鋼板表面比較粗糙。

冷軋鋼板，一般在開軋前是沒有加熱工序的，經酸洗去除氧化皮后進行冷連軋而成，硬度較高，表面比較光滑，其厚度一般為 0.2-4 mm。

綜上所述，臺架桌面選用 10 mm 厚的熱軋鋼板，四個支撐腳架及橫梁則用 10 # 熱軋輕型槽鋼，材料為 45# 鋼，中間層的支撐架用 60×6 Q235 的角鋼。卷板機的輥子由于剛度要求較高，所以在選材料的時候應該選擇一些優質鋼材，如 40 Cr、45# 鋼，考慮到成本，可以選 45# 鋼鍛件，熱處理后其硬度為 HRC45-40。支撐板用厚度為 45 mm 的熱軋鋼板，折彎機的下板、壓板和上翻板用 8 mm 厚的熱軋鋼板調質處理，硬度為 HRC28-32。臺架上部柜子采用 2 mm 厚的冷軋鋼板。模具對材料的強度和硬度要求較高，所以模具要選用合金材料，如 65 Mn、40 Cr 等。由于是學校學生上課用，不是大批量生產，模具使用效率不高，因而采用 40 Cr 就能滿足要求。整體完成后噴漆處理。

本多功能臺架加工工藝簡單、適用面廣、選材容易、對材料要求較低、熱處理要求不嚴、造價較低，專業生產廠家或條件一般的學校都可以制作。本多功能實訓臺架的設計同時解決了學校實訓場地不足、學生實訓不連貫、設備分散及管理等問題，一臺設備可同時供四名學生進行實訓，教師能統一指導學生實訓，減輕了上課教師的勞動強度。多功能臺架在我校已經制作了四臺，老師和學生反應良好，同時也得到了同行的認可。

【參考文獻】

[1]成大先.機械設計手冊（第6版）[M].北京：化學工業出版社，2016

[2]何寶林.現代汽車鈑金技術[M].蘇州：蘇州大學出版社，2014

[3]鄭家賢.沖壓模具設計實用手冊[M].北京：機械工業出版社，2007

【基金項目】2016年度廣西職業教育教學改革研究立項項目“中職學校新能源汽車（純電動）課程的開發與研究”（GXZZJG2016A020）。

【作者簡介】寧 斌（1968— ），男，湖南邵東人，高級講師，機械工程師，廣西物資學校機電教研室教師，車身修復專業帶頭人，研究方向：汽車專業職業教育。

（責編 盧建龍）