淺談汽車總裝工裝開發(fā)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(shè)計中關(guān)鍵的一項工作，材料選型不僅需要考慮工裝本身的結(jié)構(gòu)、作用、人機工程等因素，還需要綜合考慮使用的環(huán)境、成本等，文章系統(tǒng)的對汽車裝配過程中工裝開發(fā)材料的選型和應(yīng)用進行分析，闡述了材料的選型原則。

關(guān)鍵詞：材料選型;總裝工裝;選用原則

中圖分類號：U465 ?文獻標(biāo)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

CLC NO.： U465 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-164-03

引言

為提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量，總裝常常需輔助使用非標(biāo)工裝，非標(biāo)工裝設(shè)計完成后，怎樣選擇相應(yīng)的材料，材料適用性、人機工程和質(zhì)量必須面面俱到，綜合考慮影響因素的重要程度和優(yōu)先順序，從而達到最優(yōu)化的解決方案，本文從幾個方面對非標(biāo)工裝中常用的幾種材料的相關(guān)知識進行詳細的闡述，以供總裝技術(shù)人員在總裝非標(biāo)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(chǎn)品裝配或保證產(chǎn)品裝配質(zhì)量所使用的輔助設(shè)施，根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)或現(xiàn)場情況非標(biāo)設(shè)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(biāo)設(shè)計，按照使用方法，將工裝分為分裝臺、非標(biāo)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(biāo)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(shù)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(yōu)質(zhì)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(zhì)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(biāo)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(yōu)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(yōu)良，尺寸穩(wěn)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(wěn)定的一種材質(zhì)，可運用3D打印技術(shù)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(nèi)飾零件外觀的防護。

3 選用原則

工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后的材料選型，首先需考慮工裝的結(jié)構(gòu)、作用、人機工程等因素，再結(jié)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(jù)工裝的結(jié)構(gòu)，進行材料選用

工裝的結(jié)構(gòu)不同，選用的材料不同。下面列舉兩點：

（1）整體式結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)：可應(yīng)用ABS材料進行3D打印。

3.2 依據(jù)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(fā)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(nèi)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(jù)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(shù)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(jù)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(jié)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(jù)工廠的整體定位，進行材料選用

根據(jù)工廠的整體顏色標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)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(jù)工廠的整體色調(diào)刷不用顏色的漆。

4 結(jié)束語

本文對目前汽車行業(yè)總裝工裝常用的材料進行了系統(tǒng)的闡述。工程師可根據(jù)上述的內(nèi)容結(jié)合實際情況進行工裝材料的選用。工廠前期規(guī)劃或編制工裝預(yù)算時，也可參考本文的內(nèi)容綜合考慮。