淺談汽車總裝工裝開發常用材料及選用原則

陳文劍 閆向春

摘 要：材料選型是汽車總裝工裝設計中關鍵的一項工作，材料選型不僅需要考慮工裝本身的結構、作用、人機工程等因素，還需要綜合考慮使用的環境、成本等，文章系統的對汽車裝配過程中工裝開發材料的選型和應用進行分析，闡述了材料的選型原則。

關鍵詞：材料選型;總裝工裝;選用原則

中圖分類號：U465? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）12-164-03

Abstract： Material selection is an important work in the design of fixture in the GA shop， material selection not only needs to consider the structure， function， ergonomics and other factors， but also needs to consider the environment and cost. This article systematically analyses the selection and application of common materials in the use of fixture， and expounds the principle of material selection.

Keywords： Material selection; Fixture; Selection Principle

引言

為提高產品裝配質量，總裝常常需輔助使用非標工裝，非標工裝設計完成后，怎樣選擇相應的材料，材料適用性、人機工程和質量必須面面俱到，綜合考慮影響因素的重要程度和優先順序，從而達到最優化的解決方案，本文從幾個方面對非標工裝中常用的幾種材料的相關知識進行詳細的闡述，以供總裝技術人員在總裝非標工裝材料選型方面參考。

1 汽車總裝工裝介紹

1.1 汽車總裝工裝定義

整車裝配過程中，為輔助產品裝配或保證產品裝配質量所使用的輔助設施，根據產品數據或現場情況非標設計。

1.2 汽車總裝常用工裝

本文講述的工裝為總裝使用，均為非標設計，按照使用方法，將工裝分為分裝臺、非標輔具、踏臺三類，見表1所示表1總裝工裝分類：

2 汽車總裝工裝常用材料

汽車總裝工裝常用的金屬材料有鋼材、鋁合金，常用的非金屬材料有碳纖維、POM、聚氨酯、ABS塑料和絨布等。下面對上述的幾種常用材料進行詳細分析：

2.1 鋼材

材料特性：非標工裝選用的鋼材一般為Q235號鋼或45號鋼，密度大，強度高。

用途：可用于大多數工裝的加工制作，強度高，耐磨損。

2.2 鋁合金

材料特性：鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優質鋼;塑性好，可加工成各種型材、板材;抗腐蝕性能好。

用途：鋁合金較輕，且硬度較高，外觀較美觀，可用與拼接工裝的外框架或其他需減重的部位。

2.3 碳纖維

材料特性：碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。密度低，質量比金屬鋁輕，強度比鋼鐵高，并具有耐腐蝕性、耐磨損。

用途：可用于較大的非標工裝的框架材料，減輕工裝重量。

2.4 POM（聚甲醛）

材料特性：聚甲醛是一種表面光滑、有光澤的硬而致密的材料，強度、剛度高，彈性好，減磨耐磨性好。

用途：可用作與外觀防護要求較高的容易劃傷的零部件的防護材料，如副車架、車身外表面、儀表板等，由于硬度較高，也可用作易劃傷零件的定位。

2.5 聚氨酯

材料特性：有較高的機械強度，具有較高的柔曲性和回彈性，具有優良的耐油性/耐水性。

用途：可用作與外觀防護要求較高的容易劃傷的零部件的防護材料，硬度較POM低，不能用作定位，如副車架、車身外表面、儀表板等的外觀防護。

2.6 ABS塑料

材料特性：綜合性能較好，沖擊強度高，耐磨性優良，尺寸穩定性好，不受水、無機鹽、堿及多種酸影響。

用途：ABS塑料是3D打印材料中最穩定的一種材質，可運用3D打印技術進行仿形工裝的加工。

2.7 絨布

材料特性：柔軟。

用途：可用于內飾零件外觀的防護。

3 選用原則

工裝結構設計完成后的材料選型，首先需考慮工裝的結構、作用、人機工程等因素，再結合成本、工廠的整體定位等綜合評估。以下從不同的方面對材料選型進行闡述。

3.1 依據工裝的結構，進行材料選用

工裝的結構不同，選用的材料不同。下面列舉兩點：

（1）整體式結構，可選擇一種材料進行整體加工，材料需易加工、耐磨損、使用過程中不易變形等。

（2）分體式結構，需考慮各部分如何連接，焊接或用螺栓連接，焊接只能選用金屬材料，如果用螺栓連接，則也可以選用非金屬材料。

（3）特殊仿形結構：可應用ABS材料進行3D打印。

3.2 依據工裝的作用，進行材料選用

3.2.1 定位作用

如果定位精度較高且需要定位的零件較重，一般采用鋼材進行加工，如發動機的定位銷;

如果定位精度較低、定位的零件較輕且零件易劃傷，需要做外觀防護，可選用POM。

3.2.2 防護作用

零件較輕，零件接觸的部位需要防護且需保證零件清潔時，如與車門內飾板接觸，可選用絨布;零件較重，零件表面漆層需要防護，防止劃傷時，如與副車架接觸的部位，可選用POM或聚氨酯，如果防護的部位同時需要保證精度時，可選用POM，如沒有精度要求，POM或聚氨酯均可。

3.3 依據人機工程，進行材料選用

工裝的材料選型，需滿足人機工程。例如，如果工裝是手持式的，為方便人員使用，在滿足工裝技術要求的情況下，盡量選用輕便的材料，減輕工裝重量。

3.4 依據成本，進行材料選用

不同的材料成本不同，如果一個工裝可以同時用多種材料時，需結合成本進行評估。一般鋁合金的價格高于普通鋼材，碳纖維的價格高于鋁合金。

3.5 依據工廠的整體定位，進行材料選用

根據工廠的整體顏色標準和質感要求進行同類工裝材料的選用，如分裝臺框架可全部選用鋁型材拼接，臺面選用鋁合金板，顏色為鋁合金陽極氧化后的本色;也可使用鋼材焊接框架和臺面，之后根據工廠的整體色調刷不用顏色的漆。

4 結束語

本文對目前汽車行業總裝工裝常用的材料進行了系統的闡述。工程師可根據上述的內容結合實際情況進行工裝材料的選用。工廠前期規劃或編制工裝預算時，也可參考本文的內容綜合考慮。