基于實體設計加工制作的汽車車身修復課程教學改革
——以手工成形技術與電阻點焊項目為例

馬 偉,余 航

(湖北工業職業技術學院 汽車工程學院,湖北 十堰 442000)

手工成形技術和焊接工藝是汽車車身修復課程中的最基本的技能,是作為車身維修人員必須具備的兩個基本條件[1],常常作為各級各類車身修復(鈑金)比賽的項目內容。基于教學與生產實踐相結合的理念[2],結合電阻點焊在焊接工藝中的廣泛應用,我們將手工成形技術和電阻點焊作為汽車車身修復課程中的一個學習項目開展教學,以滿足應用型人才培養的需要。

汽車車身修復作業中根據板件變形情況的不同,有些板件可以進行修理,有些需要進行更換。對于可以進行修理的板件,可采用手工成形技術進行修理;對于一些需要更換的板件,可采用手工成形技術配合焊接工藝進行修理。這就要求車身維修人員必須掌握劃線、切割、鉆孔、折彎、制筋和收邊等基本的手工成形技術和以電阻點焊為代表的焊接工藝。因此,設計一種能夠提高學生學習興趣和學習效果,具有學習價值和教育意義,能夠促進學生職業行動能力的發展[2],從而實現課程目標的手工成形技術與電阻點焊項目實體就顯得尤為重要。

一、手工成形技術與電阻點焊項目實體設計方案

1.設計思路

(1)專業技能與崗位技能應有效對接[2]。項目實體可以用于汽車車身修復手工成形技術和電阻點焊的技能訓練。其中,手工成形技術中常見的劃線、切割、鉆孔、折彎和制筋等基本技能均可得到相應訓練。

(2)學習成果“作品化”,實現訓考結合。設計實體時,應將“練習操作技能”和“完成具體任務”融為一體[2],使學習任務成果化、作品化。實體在起到技能訓練的作用外,其成果“作品”還可作為學生學習手工成形技術和電阻點焊的考核一并開展。實現了任務驅動,訓考結合,極大地提高了學生的學習興趣,使學生明確了目標,激勵了學生技能的提升,促進課程教學改革的進行。

(3)科學設計,突出關聯,強化實踐能力培養 。設計實體時,采用“套娃式”設計思路[3],即同一實訓項目下多個任務用一個實體完成練習。這樣不但確保了項目相關知識點和技能點的深度關聯,促進學生對汽車車身修復手工成形技術和電阻點焊的學習,而且提高了實體的利用率,做到了成本控制,還為后期板件更換技術的學習做好了知識與技能的鋪墊,體現了課程教學的系統性、知識技能的綜合性,也體現了技術的延伸性,強化了課程的教學和改革。另外,通過對項目實體尺寸參數和加工制作工藝的調整優化,將“生產性實訓”提升到“實訓性生產”,學生加工制作完成的實體成品在滿足項目和課程需求的同時,可作為其他課程項目的教學資源。實體制作實現項目間和課程間的關聯,可以在很大程度上強化學生的成本意識、質量意識和責任意識[4],不斷踐行節約型校園理念、實現高職院?？沙掷m發展[5]。所以我們應從功能性、工藝性、專業性和考核性等方面入手[2],設計手工成形和電阻點焊實體,培養學生工程實踐能力,提高學生解決今后工作中遇到的專業問題的能力。

(4)培養發揮學生的創新和實踐能力,提高學生綜合素質。要做到及時更新完善,鼓勵學生參與實體的設計、擴展和修改,激發學生的創新意識和實踐欲望,培養學生發現問題、解決問題的能力,深化學生對專業知識的理解和運用,提高學生綜合運用知識的能力[6]。

2.手工成形技術與電阻點焊項目實體設計

根據上述設計思路,結合汽車車身板件厚度,我們以市面上常見的板厚1.0 mm鍍鋅鋼板來設計制作手工成形技術與電阻點焊項目實體—料物盒,如圖1所示。料物盒配件清單見表1。該料物盒用于汽車車身修復手工成形技術和電阻點焊技能訓練的同時,實現實訓性生產、成品料物盒應用到汽車拆裝與課程教學中存放相關工具和零部件,使汽車拆裝與課程的實訓工位更加整潔,解決了易滾落工具和零部件的擺放等問題,使課程開展更加順利,增強了學生的“5S”意識,凸顯特色。

圖1 料物盒

表1 料物盒配件清單

二、料物盒加工制作操作流程及相關評分標準

為了使學生加深對料物盒加工制作工藝流程的理解,較全面地掌握汽車車身修復手工成形技術與電阻點焊焊接工藝的操作技能,保證料物盒的生產效率以及產品質量,需要對設計出的料物盒制定合理的制作工藝流程。同時,為了確保學生的學習質量和學習效果,我們根據職業院校技能大賽車身修理賽項中有關評分標準,結合汽車企業編寫的車身維修技術培訓手冊和汽車車身修復技術教材上面的相關評價標準[2],制定了與所設計料物盒配套使用的部分評分標準。

1.板件劃線及切割

按照料物盒的鈑金展開圖樣劃線,如圖2、3、4所示。各種不同線型和符號定義見表2。板件切割時可根據實際情況,要求學生運用手工鋸、氣動鋸或兩者共同對板件進行相應的切割作業。劃線切割標準見表3。

圖2 底板

(a)長隔板1

(b)長隔板2

圖4 隔板(短)

表2 料物盒的鈑金展開圖樣中不同線型和符號定義

表3 劃線切割標準

2.板件折彎和翻邊

在鉗工工作臺上用臺虎鉗或其他專用夾具將板件固定,使鉗口上平面與折彎線對齊,用鈑金錘和木錘配合,分別對底板和隔板進行折彎,先沿折彎線按方向預折彎45°～60°,再用鈑金錘敲擊板件至“∟”形狀。對于彎邊較短的板件,先用木錘沿著折彎線的邊緣從一端到另一端逐漸敲擊板件,再用鈑金錘沿折邊輕輕敲擊,使折彎棱線良好成形;對于彎邊較長的板件,可先用手沿折彎線大致彎折板件,然后由折彎線至板件邊緣敲擊,或者一邊用手按住板件,一邊用鈑金錘敲擊使其折彎;對于彎邊超過鉗口深度或寬度的板件,可借助專用的夾具輔助作業[1]。具體折彎方法如圖5所示。折彎標準重點是確保折彎線和板件彎曲角度的準確。利用鈑金錘和翻邊鉗對底板的邊緣進行翻邊處理,先用鈑金錘敲擊板件彎角的邊緣,盡量不損壞外板的形線,然后用翻邊鉗頂住板件端部,用力夾緊即可,具體翻邊方法如圖6所示。

(a)彎邊較短板件的彎折

(b)彎邊較長板件的彎折

(c)彎邊超過鉗口深度(寬度)板件的彎折

(a)將板件邊緣彎折

(b)用翻邊鉗夾緊

3.電阻點焊

用電阻點焊機按照料物盒鈑金展開圖樣中電阻點焊焊點標注位置,將料物盒的底板、隔板和把手焊接組裝起來。焊接前要對板材狀態、點焊機電極狀態和電阻點焊基本要素(焊接電流、通電時間和電極壓力)等影響焊接效果的主要因素進行檢查和調整[7],也要對板件進行試焊,以確保板件焊接質量。

(1)影響焊接效果主要因素的檢查和調整

板材狀態。一是做好板件的清潔,確保板件表面沒有油漆層、銹斑和灰塵等影響電流導通的污染物。二是將板件表面整平,消除待焊板件間的間隙,確保焊接強度。三是在需要焊接的金屬板件表面噴涂上一層導電系數較高的防銹底漆,如鋅噴劑。

點焊機電極狀態。一是根據待焊板件情況選擇焊鉗的電極臂,調整電極臂使其盡量縮短并緊固,以獲得較大的焊接壓力;二是根據板件厚度,選擇合適的電極頭直徑,選擇方法為D=2T+3 mm,D為電極頭直徑,T為板件厚度,如圖7所示;三是確認上下兩個電極頭對準在同一軸線上[7],如圖8所示;四是查看電極頭是否有磨損或異物,若有則需要對其進行清理和整形。

圖7 電極頭直徑選擇

(a)正確 (b)錯誤

電阻點焊基本要素。焊接電流、通電時間和電極壓力是電阻點焊的基本要素。其中焊接電流是影響焊接的最主要因素,當對防銹鋼板進行焊接時,應將焊接電流較普通鋼板提高10%-20%。電流過低有效電阻熱不足以使熔核形成,會出現金屬未熔透現象;電流過高會導致焊接部位壓痕深,內部產生縮孔、疏松等不良缺陷。實際操作時,焊接電流可以通過觀察焊點顏色來判斷:焊接電流正常時,焊點的顏色與板件顏色相同;焊接電流大時,焊點的顏色變深成藍色。焊接電流還可通過一簡單方法進行調整:逐漸增大焊接電流會產生焊接飛濺,此時適當減小電流,當不發生焊接飛濺時,此電流值就是適當的。電極壓力直接決定了焊件之間焊接的機械強度,合適的通電時間可以使焊點呈現圓而平整的外形。焊接電流與電極壓力和通電時間之間均存在一定的關系,需要在焊接作業中不斷摸索并加以調整。電阻點焊的參數見表4。

表4 電阻點焊的參數

(2)板件試焊

對板件進行試焊,如圖9所示。然后通過外觀檢驗、破壞性試驗、非破壞性試驗和超聲波無損檢測等方法確認焊點質量,鑒于目前的設備條件等實際情況,通常采用前三種方法開展檢驗。

圖9 試焊焊接

外觀檢驗標準主要是:焊點表面凹陷應為同心圓且不偏斜,圓心與劃線中心偏離≤1 mm(即不能失圓),焊點直徑應與電極頭直徑相同,焊點表面沒有氣孔和焊接飛濺物,焊點的壓痕凹陷深度不能超過板件厚度的一半。

破壞性試驗標準主要是:對焊接后的板件進行分離,如圖10所示。分離后其中一個板件從焊點位置整齊斷開呈現與電極頭直徑相同的孔洞,另外一個板件的焊點位置留有與電極頭相同直徑的金屬圓粒。

圖10 破壞性試驗

非破壞性試驗標準主要是:將鏨子插入焊接的兩層板件之間,敲擊鏨子端部,直到兩層板件的焊點邊緣形成2 mm左右的間隙,此時焊接部位應保持正常,如圖11所示。

圖11 非破壞性試驗

三、結語

實體料物盒的設計加工制作實現了學生學習任務“作品化”的創新要求,激發了學生的學習興趣,有效調動了學生學習的積極性和主動性,利于學生對手工成形技術和電阻點焊基本操作技能及相關理論知識的掌握;實體成品實現了課程間的關聯,既滿足了本課程項目教學需要,還成為了其他課程項目的教學資源,提高了實體的利用率,做到了成本控制;實體的設計促進了教師教學水平和教科研能力的提升[5],推動了課程改革,有助于培養更多專業基礎實、實踐能力強、具有創新精神和創新能力且符合社會和企業需求的汽車車身修復方面的技術人才。