某發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成工裝夾具的應用

隨著新能源汽車市場的異軍突起，整個國內(nèi)汽車市場的競爭越來越殘酷，如何在激烈的市場競爭中，降低開發(fā)成本，提高產(chǎn)品的核心競爭力，對每個公司來說都至關重要。目前各大主機廠新車型的迭代更新不斷加快，工裝開發(fā)周期不斷壓縮。如何在前期工裝設計開發(fā)階段，結合以前項目出現(xiàn)過的經(jīng)驗教訓，提前規(guī)避工裝開發(fā)過程中，可能存在的質(zhì)量風險，減少夾具匹配焊接調(diào)制過程中的時間，快速生產(chǎn)出滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的產(chǎn)品，對產(chǎn)品設計SE分析人員提出了更高的要求。

隨著主機廠產(chǎn)能節(jié)拍的不斷提升，產(chǎn)品開發(fā)的數(shù)量和種類也同步增多，而夾具工裝的開發(fā)及產(chǎn)品質(zhì)量管控，對于主機廠整個項目的開發(fā)作用越來越大。發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成，一般是由發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板本體和鎖鉤組成。其中，鎖鉤通過4段 CO₂ 保護焊接，與發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板本體連接，來保證鎖鉤和鎖鉤加強板之間的強度。由于發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板屬于法規(guī)件，質(zhì)量要求高，其中4段 CO₂ 保護焊接，每段長度 20mm ，外觀標準要求，表面不能有氣孔，無雜質(zhì)，滿焊焊接。

發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成，正常情況有4個A基準，B、C兩個基準孔，一般情況，夾具通過兩個B、C基準孔定位做定位銷，4個A基準做壓緊和支撐，可以滿足產(chǎn)品定位焊接要求。但是，實際焊接調(diào)試過程中，由于 ?CO₂ 焊接區(qū)域相對集中，要求滿焊，熱變形嚴重，導致發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板的外側法蘭面，焊接后變形嚴重，嚴重影響機蓋鎖鉤加強板總成與機蓋內(nèi)板焊接的匹配質(zhì)量，現(xiàn)場調(diào)試生產(chǎn)困難，周期較長，

嚴重影響項目開發(fā)周期。

發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成產(chǎn)品技術描述

本研究技術發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成，分為發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板本體和發(fā)動機艙蓋鎖鉤兩部分，選用了如下材質(zhì)進行焊接質(zhì)量研究，其中發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板本體材質(zhì)HC340/590DPD+Z/1.2mm，發(fā)動機艙蓋鎖鉤材質(zhì)采用20號鋼，二者通過4段 CO₂ 焊縫連接。發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板有A1-A4合計4個A基準，B基準為直徑10mm的圓孔，C基準為 8mm×10mm 的橢圓孔。其中總成沿用發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板本體基準。具體情況如圖1所示。

焊接夾具設計結構研究

1.改進前夾具設計結構

根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)形狀特征和GDamp;T尺寸要求，常規(guī)的夾具設計思路，基本都是通過B、C基準孔作為主副定位銷，A1-A4基準作為夾具的4個支撐塊和壓緊塊，保證發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板零件的穩(wěn)定性和一致性。發(fā)動機艙蓋鎖鉤通過兩個符型塊，在鎖鉤的兩側定位發(fā)動機艙蓋鎖鉤的側面。再通過上壓塊定位發(fā)動機艙蓋鎖鉤的上部，保證鎖鉤的穩(wěn)定一致。具體結構如圖2所示。

2.改進前焊接調(diào)試問題

通過現(xiàn)場實際多次 CO₂ 焊接調(diào)試后，4段焊縫，每條長 20mm ，由于焊接區(qū)域全部集中在中間區(qū)域，并且要求滿焊，焊接完成后，發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成的法蘭邊變形嚴重，并且呈扭曲狀態(tài)，通過檢具手工測量，如圖3所示，可以詳細看出，發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成法蘭面面輪廓度測量值，按照順時針方向，分別為- ?1.0mm ， -0.7mm 、 0.9mm ， -0.8mm 、 0.2mm 和 1.0mm 。而理論法蘭面面輪廓度公差為正負 0.5mm 和標準相差較大，并且極差最大 2.0mm 左右。現(xiàn)場多次調(diào)試，均無法有效改善，且焊接后的一致性差，無法滿足匹配焊接要求，嚴重影響項目進展。

優(yōu)化后焊接夾具設計結構

1.優(yōu)化后的夾具設計結構

由于發(fā)動機艙蓋鎖鉤總成，焊接后法蘭面變形嚴重，經(jīng)過各部門充分討論交流，本研究提出一種新的夾具優(yōu)化設計方案，保持原來4個A基準支撐壓緊塊位置不變，B、C基準孔定位銷不變，同步在發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板本體，法蘭邊的四個拐角，夾具增加4個支撐壓緊塊（見圖4），保證在焊接過程中，發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成法蘭面處于可控狀態(tài)，通過過壓來控制減小焊接過程中法蘭面的變形量，從而達到滿足產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

2.優(yōu)化后夾具的零件焊接調(diào)試

優(yōu)化夾具設計之后，再次進行焊接調(diào)試。焊接完成后，發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成上檢具測量，其中法蘭面輪廓度變形改善明顯，6個檢測點，面輪廓度最大值控制在 0.7mm ，最小值控制在 -0.3mm ，一處法蘭面輪廓度不合格，極差基本控制在 1.0mm 以內(nèi)，輪廓線全部合格，零件整體合格率達到 90% ，基本合格。但是，仍存在法蘭面極差較大問題。根據(jù)現(xiàn)場實際生產(chǎn)過程，進一步確認兩個優(yōu)化方案。第一，優(yōu)化CO焊接的順序，4段焊縫，先外后內(nèi)，對角線交替焊接，減少焊接過程中局部受熱過高，導致的變形量。第二，焊接完成后，延遲15s后再打開夾具，夾具起到保壓作用，讓產(chǎn)品進行短暫冷卻，最大限度降低焊接后，冷卻過程中的變形量，最后，再全部打開夾具。對角線焊接順序如圖5所示。

通過多輪調(diào)試優(yōu)化焊接參數(shù)，最終， CO₂ 焊機電流參數(shù)控制在150A，電壓參數(shù)控制在15.7V，走絲速度控制在 0.5m/min ，可以批量生產(chǎn)出符合質(zhì)量的產(chǎn)品，實際現(xiàn)場檢具檢測數(shù)據(jù)如圖6所示，可以明顯看出，發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成，法蘭邊面輪廓度測量值，按順時間方向，分別為 -0.1mm ， 0.3mm ， 0.1mm ，-0.2mm ， 0.4mm 和 10.2mm 。法蘭面面輪廓度進一步提高，極差可以控制在 .0.6mm 以內(nèi)，基本滿足法蘭面面輪廓度公差正負 0.5mm 理論要求。

結語

本文通過對發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板與發(fā)動機艙蓋鎖鉤這種采用二氧化碳焊接方式存在的焊接質(zhì)量問題提出了一種夾具結構優(yōu)化的思路。通過前期SE和焊裝工藝人員，對發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成夾具，增加4處壓緊支撐結構，調(diào)整4段CO焊縫的順序，延遲焊接后夾具打開時間，固化CO焊接電壓、電流、走絲速度等參數(shù)，最終解決了發(fā)動機艙蓋鎖鉤加強板總成法蘭面焊接反彈扭曲的難題，滿足產(chǎn)品質(zhì)量目標要求，推動了整個項目的順利開展。

參考文獻：

[1]王濱濤.焊工工藝學[M].北京：機械工業(yè)出出版社，2009.

[2]陳煥明.焊接工裝設計[M].北京：航空工業(yè)出版社，2006.

[3]胡亞莊.簡明汽車知識詞典[M].北京：北京理工大學出版社，2001.AUTO1950