微型车产品设计阶段焊装工艺评审技术规范01071.docx
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微型车产品设计阶段焊装工艺评审技术规范01071
C级
Q/V87
某汽车汽车有限公司企业标准
V87/Y40Y-5-2014
微型车产品设计阶段焊装工艺评审
技术规范
2014-12-31发布
2014-12-31实施
某汽车汽车有限公司 发布
目 次
前言II
1范围1
2产品工艺评审技术规范1
2.1信息输入1
2.1.1产品规划信息输入1
2.1.2工艺规划信息输入1
2.2评审原则2
2.2.1质量优先2
2.2.2成本控制2
2.2.3一致性原则3
2.2.4设备优先性3
2.2.5设备通用性3
2.2.6柔性化3
2.3评审方法3
2.3.1产品结构3
2.3.2装配工艺性7
2.3.3装配质量8
2.3.4焊接工艺性10
2.3.5涂胶检查15
2.3.6门盖件内、外间隙检查16
2.3.7成本检查16
2.4质量评定16
3输出材料17
前 言
产品设计阶段进行的工艺性评审,旨在提升产品质量、缩短制造周期、降低生产成本。
本标准针对吉林汽车微型车系列产品在设计及制造过程中出现或规避的问题点进行总结,在产品设计阶段通过设计与工艺人员的共同协作,将工艺问题扑灭在产品设计阶段,减少设计变更、降低成本、提升质量。
本规范由中国第一汽车股份有限公司提出。
本规范由中国第一汽车股份有限公司规划部归口。
本规范起草单位:
中国第一汽车股份有限公司吉林汽车公司。
本规范主要起草人:
冯宝兴、何鹏瞧、刘涛。
本规范为首次发布。
微型车产品设计阶段焊装工艺评审技术规范
1范围
本标准规定了产品工艺评审的技术规范及评定要求。
本标准适用于微型车系列产品工艺评审。
2产品工艺评审技术规范
2.1信息输入
2.1.1产品规划信息输入
产品规划信息输入应包含产品定位、车型、纲领等,产品规划相关信息见表1。
表1 产品规划信息表
序号
产品规划信息
文本格式
相关数据
输入部门
备注
1
产品名称
CAXXXX车型(XXXX项目)
规划部
2
平台产品数
规划部
3
产品纲领
XX万辆/年/班次
规划部
4
生命周期
XX年
规划部
5
生产场地
新址或旧址、场地面积
规划部
注1:
指相同平台、系列车型数。
2.1.2工艺规划信息输入
工艺规划信息包含生产线输送方式、自动化水平、物流方式、主要焊接设备构想等。
工艺规划相关信息见表2。
表2 工艺规划信息表
序号
工艺规划信息
场地构成
相关数据
备注
1
生产线输送
调整线输送方式
车身主线输送方式
地板线输送方式
表2(续)
侧围线输送方式
侧围上线方式
…
2
自动化水平
机器人
应用区域、数量
自动焊
车门包边
压机、专机或机器人滚边
3
物流方式
工位配送方式
电瓶小车、叉车或人工
工位间
人工、机械或半自动设备
器具
铁箱、货架或专用器具
4
主要设备
电阻焊:
点焊、凸焊
焊钳数据、自动送料系统等
弧焊:
二氧化碳焊接
涂胶设备
自动涂胶、手工涂胶
…
2.2评审原则
2.2.1质量优先
产品设计质量直接影响实物质量目标达成,评审过程是发现影响因素,在设计阶段将其消除。
装配质量:
产品设计要求的装配质量技术条件,如尺寸精度要求(外廓尺寸、车门间隙和面差、前悬置和后悬置安装点、副车架尺寸精度等)、整车密封要求等,评审过程应提出实现质量目标的产品结构和工装方案;应使制件搭接关系满足不同焊接方法的结构要求;
焊接质量:
白车身常用的连接方式有焊接、螺钉连接、铆接等,评审过程应提出最佳的连接方法,在保证外观质量要求的前提下实现高质量、高效率、低消耗的连接方式。
2.2.2成本控制
通过产品评审降低生产准备过程工艺投资和生产过程运营成本是评审的重要工作之一,评审过程从以下几方面进行思考:
——产品结构的装配工艺性、焊接工艺性决定焊装工艺方案的复杂程度,评审就是要通过一系列的过程使复杂工艺简化,降低工艺投资和运营成本;
——产品评审过程要时时思考生产区域的初步规划,即、结合产品如何最大化使用规划场地,合理的工序分布和物流路径,以消除场地资源浪费和降低运营成本;
——设备通用性和常用设备的选用可降低成本,按2.2.4、2.2.5要求;
——装配工具应进行统一、减少工具的种类,降低备品备件数量和资金占用,同时提高工作效率。
装配工具规格的统一有两种方法,其一是规范标准件的规格,其二是相同或相近规格的标准件、与装配工具接触部位的形状和尺寸统一,例如M6螺钉、头部有半圆形十字螺钉和六角形螺钉,可规范为一种形式;
——自动化程度的提升可以提高工作效率和操作人员减少。
评审过程应结合产品规划对工作难度大、效率低的工序对原工艺输入进行审核;
——制件拆分影响材料的利用率和焊接工序的增减,焊装工艺、冲压工艺应联合评审找到最佳组合,避免制件拆分过散而产生的材料利用率低和工艺投资费用增加。
2.2.3一致性原则
产品设计阶段的评审是将工艺思想、质量目标、定位系统、夹具设计、设备和工具选型等融入到产品设计中,并不断完善,使产品设计与工艺设计达成一致;
产品设计阶段的评审是将生产作业、产品设计技术条件融入到产品设计中,使工艺设计与生产作业达成一致;
产品设计阶段的评审应使实物质量与产品质量要求达成一致。
2.2.4设备优先性
应依据设备的操作性、效率、质量、成本等方面,在评审过程中择优选择加工设备:
——白车身是由薄板经过焊接进行连接,操作性好、变形小、效率高、焊接强度好的焊接方法由好至差的是:
电阻焊、弧焊、钎焊;
——相同焊接方法,采用自动化焊接设备,其效率、焊接质量要远远优于手工操作,缺点是一次性投资大。
2.2.5设备通用性
评审过程是在梳理工序分配的同时,应对各工序的加工方法、采用的设备进行审核,按设备的优先性选取靠前的连接方法。
应对整体和局部工序进行梳理,避免多种焊接方法用于一个工序,如侧围焊接总成工序以点焊为主、不应使用二氧化碳进行焊接。
应根据现生产已有设备进行选取,避免特殊设备的选用。
注:
设备通用性的选用可降低成本,减少设备的备件品种和数量。
2.2.6柔性化
依据新产品、新产品系列车型的规划,统一思考定位基准,实现定位基准共用,减少工序、工装、设备变化量,提高柔性化设计能力。
依据已有的产品线,审定新产品的定位基准,使之与已有产品线定位基准统用,降低已有系统的变化量,提高柔性化设计能力。
2.3评审方法
2.3.1产品结构
2.3.1.1强度及刚性检查
零件的强度及刚性影响制件在转运、装配过程中的尺寸精度,更影响外覆盖件的质量评价,在产品数据审核过程中应对每个零件、每个零件的各个区域进行判定。
除材料厚度的影响外、更应从产品结构进行思考,提高强度和刚性的方法有:
——横截面为腔体结构设计远远高于零间隙贴合结构设计的强度及刚性,见图1、图9;
——外覆盖件曲面面积较大的、薄弱部位首选从设计造型思考,其次是结构设计时对薄弱部位应增加一定数量的涂胶点,以提高制件的局部强度及刚性;
——产品结构设计中应避免受力集中,更不应在受力集中部位产生设计缺口,见图2;
——加强筋的有效使用,可提高局部制件的强度及刚性,见图3;
——U形结构制件的强度及刚性要大于其它结构形式;
——受冲击频次较高的部位,应局部增加强度。
如中滑门上导槽前拐点处增加一加强板,对应冲击造成的道槽变形或焊点撕裂;
——安全性要求高、承受较大载荷的部位,除结构设计外,还应对焊接方法进行审核。
如板簧吊架点焊加弧焊,其中若弧焊是以塞焊的方式进行,塞焊孔的位置、尺寸应进行审核;
——焊点的合理分布可提高制件的强度及刚性。
说明:
1——背门槛内板;
2——背门槛外板;
3——后裙板;
4——后侧围外板;
四个零件在一处集中平面搭接,强度和刚性差,钣金、焊点易撕裂。
图1焊点易撕裂
说明:
1——后侧围外板;
2——尾灯板;
3——设计缺陷区域(缺口在受力集中处);
后门洞后立柱中部,截面最小、又存在设计缺口,受力集中,强度低,钣金易撕裂。
图2钣金撕裂示意图
说明:
1——Z型结构;
左图、无加强筋;
右图、两种形式的加强筋;
横断面宽度小的Z型结构,无加强筋在装配和起支撑作用时易变形。
图3Z字型结构增加强度
2.3.1.2干涉检查
白车身产品数据应在原坐标下进行干涉检查。
常发生干涉的部位是:
圆角处搭接、平面处搭接、料厚方向、设计过程中的设计误差和装配误差、工具进入角度、定位基准的躲让等。
通过对产品的三维数据仿真检查,消除设计时产生的干涉,消除因结构设计不合理、给制造过程带来的制造误差而产生干涉问题,主要体现以下几方面:
——连续两个制件的板端对接处间隙σ宜不小于10毫米,图4所示;
图4连续件对接间隙
——L形或U形制件圆角处间隙值与制件张开角度有关,圆角避让间隙值σ与制件张开角度R的关系见表3、图5所示;
表3 工艺规划信息表
序号
角度θ
对应间隙σ
备注
1
≤1200
≥1.0mm
2
1200~1500
≥0.5mm
3
≥1500
≥0.25mm
图5制件搭接圆角处避让间隙与制件张开角度
——制件阶梯形搭接、之间的避让间隙σ应不小于2毫米,如下图6所示;
图6制件之间搭接圆角避让
——制件相对搭接处板端间隙σ应不小于2毫米,如下图7所示;
——标准件应与圆角有一定距离避免干涉1)或搭接量不足,距离大小应与标准件的外廓尺寸、使用设备和工具的相关参数有关,例如图8所示。
图7制件端部与圆角搭接避让图8螺母与制件干涉
——需要螺钉连接的制件(含标准件),应依据常用工具进行干涉检查,工具外廓距相邻制件边界最小间隙不小于3毫米,即D2≥(D1+6)毫米,如图9所示。
说明:
a——装配工具枪头;
b——螺钉;
D1——枪头外廓直径;
D2——躲让孔直径;
其中制件2与制件3间隙值大于零。
注1:
是指标准件与钣金件干涉或钣金件与所用工具干涉。
图9螺母与制件干涉
2.3.1.3间隙检查
a)两个或多个制件搭接处应避免多处曲面零间隙贴合,以提升合件的装配精度,降低制造难度,同时也能提升局部的强度和刚性,见图10。
说明:
σ——间隙值;
左图U型三面接触,制造精度难保证;
右图U型三面其中一处完全分离,间隙值σ应不小于2毫米;两处仅焊点处贴合。
图10制件与制件搭接平面
b)两个或多个制件搭接处应避免产生尖锐间隙,间隙值σ应不小于3毫米,见图11。
说明:
σ——最小间隙。
左图、两个制件在搭接处相切,产生尖点,电泳质量差;
右图、调整后的设计结构;
图11尖锐搭接平面
2.3.1.4整车密封
评审过程应消除白车身内部与外部存在的设计间隙,避免外部冷热空气、灰尘和水通过缝隙进入到驾驶室(车身)内部。
应从以下几方面思考:
——产品结构在拐点、多面搭接和对接、多面形成角的部位如结构设计处理不当易出现车身外部与驾驶室形成空气交换,产生密封不良,无法弥补的设计缺陷应采用涂密封胶补偿。
——定位基准孔位置的设定应避免产生整车密封不良现象,应充分使用总装工艺和涂装工艺需求的工艺孔;
——因焊接无法完成整车密封部位,应增加涂胶点,如前围板与前风窗下内板、前围板与前立柱下内板、焊接区域等;
——车门密封胶条与钣金贴合处,应避免复杂曲面的结构设计。
2.3.1.5制件识别
形状差异性小、易在装配过程中出现错误的制件,应做出相应标记,如L或R。
注:
“L”代表左件,“R”代表右件。
2.3.1.6装配方式对产品结构的约束:
关键工序采用的工装结构不同,对产品结构提出相应要求,才能满足工艺需求。
如车身合成夹具定位方式有外置式定位和内置式定位两种,除定位基准外,还要特殊考虑制件的如何装配。
注:
内置式夹具对侧围、顶盖前后横梁的搭扣设计,需要充分考虑。
2.3.2装配工艺性
2.3.2.1模块划分
应依据产品结构特点、自动化程度、设备的选用等合理划分各个模块。
2.3.2.2工序分解
应依据产能规划、产品结构、工艺设想对各模块进行工序分解,需完成下列工作:
——依据产能规划、生产班次、工作日,计算生产节拍;
——梳理产品结构,分析制件的装配关系、工作任务、工作量、设备构成、夹具设计预案等,同时依据生产节拍完成工序分解和人员配备;
——依据工序分解编制“白车身工序流程图”;
——应依据工序流程图和生产区域规划,编制自制件和外制件清单;
——应将调整后的制件逻辑关系反馈给设计部门,完善BOM等相关技术文件;
2.3.2.3运动干涉检查(工艺性分析)
车身是由多个单件形成分总成,由分总成合成总成,再由总成合成白车身。
为避免制件在实际装配过程的碰撞、干涉问题发生。
应从以下几方面进行检查:
——总成、分总成和单件,依据工序流程、制件装配顺序、夹具设计预案,以3D数据进行仿真模拟运动干涉检查,实现可装配。
如、车身主合成夹具采用侧滑方式,侧围相对整车方向作Y向运动、检查是否与地板总成相关制件是否干涉;
——制件与制件之间的零对零运动距离不应过长,否则制造精度难以保证,同时增加装配难度。
深度大的、底角要求为90度的U形件、其拔模角度θ推荐30~50,如图12所示。
注:
发生干涉,应重新审核工序层级的划分,必要时可对产品结构进行调整。
图12制件装配运动角度
2.3.3装配质量
2.3.3.1定位基准检查
定位基准检查方向:
禁锢制件六个自由度,应使每个工序生产出的合件尺寸精度一致,应使每个工序件的尺寸精度与产品设计要求的技术条件一致。
定位基准检查原则:
整车定位基准的统一性,即车身总成、车身焊接总成、分总成、小分总成等所用定位基准应得到延续。
定位基准制定方法:
先大后小的方法,即由车身总成→车身焊接总成→分总成→小分总成的顺序进行制定,再从小总成到大总成重新审核所定基准的合理性并进行调整,最后锁定。
车身定位基准种类:
包含定位基准孔和定位位基准面,检查过程中应注意以下几方面:
a)基准孔数量,根据制件的结构和大小,每个制件不宜少于两个基准孔,特殊的制件可用螺母孔(或型)作为定位基准;
b)基准孔间距,两孔间距应不小于制件长度的三分之二;
c)基准孔直径,常规首选φ10~φ25,次选φ8或φ30,不应选取小于φ6孔作为定位孔;
d)基准孔规格,应减少整个白车身定位孔尺寸变化,减少定位销的种类;需要密封的工艺孔,应参考总装常用胶堵的规格来定;
e)基准孔种类:
——一个制件的两个定位基准孔,宜一圆孔、一长圆孔,三个圆心点的连线应在一条直线,见图13;
——一个制件的两个定位基准孔,可采用两个都是圆孔(定位销应一圆形、一菱形)。
图13基准圆孔、长圆孔示意图
f)基准孔位置:
——基准孔的法向宜与坐标面垂直,必要时可在制件表面拔出凸台;
——应避开制件易产生回弹的曲面;
——应与制件的拔模圆角保持一定距离,宜不小于5毫米;
——与焊点距离不应小于35毫米;
——孔中心点坐标应取整数;
——基准孔的选定需考虑输送装置及定位。
g)基准孔与躲让孔:
应依据孔的位置、制件大小、制件本身误差积累等确定基准孔与躲让孔的尺寸关系。
推荐尺寸:
D2-D1=5毫米~10毫米,间隙值σ>0,如下图14所示;当σ=0毫米,参考表10;
σ
制件2
制件1
说明:
D1——定位基准孔直径;
D2——躲让孔直径;
σ——两个制件间隙;
图14基准躲让孔
h)需采用勾销通过基准孔对制件夹紧,基准孔尺寸宜不小于φ12,推荐尺寸为φ16~φ25;
i)基准面位置,宜首选与坐标面平行的平面,次选与坐标面夹角小的曲面,必要时可将制件局部进行拔模形成凸台平面作为基准面;
j)基准面数量,最少不应少于3个基准点;应依据制件的大小、制件结构和刚性,合理设计基准面的位置和数量;
k)基准面的尺寸不宜小于10X10,单位为毫米;
l)基准面的选择应避开制件易产生回弹的曲面;
m)基准面的选择应实现制件定位的稳定性;
n)基准面的选择应避免因操作过程中制件产生变形;
o)同平台系列车型定位基准的通用性应充分检查。
2.3.3.2公差积累检查
合理的设计结构可以释放制件公差的累积。
检查过程应从整车尺寸关系去思考,发现并消除公差积累较大的设计结构,使产品在生产准备阶段、车身尺寸精度能够满足产品设计的相关技术标准。
示例:
边界尺寸误差累积示意图,如图15。
说明:
a——1、2两制件对接处;
b——2、3两制件对接处;
c——2、3两制件搭接处;
上图三个制件间的接触方式是对接,边界尺寸累积误差增大,尺寸精度不易保证;
下图三个制件间的接触方式是对接和搭接,边界尺寸累积误差得到释放,尺寸精度易控制;
图15边界尺寸误差累积
2.3.3.3车门、前罩板、翼子板的装配精度检查
检查过程有两个方面,一是铰链装配和定位方式,二是车门等制件的定位方式:
——铰链装配有三种方法,其一使用同心螺栓直接将铰链安装到制件上,其二通过工装夹具将铰链安装到车门等制件上,其三通过装具将铰链安装到车身上,设计结构宜选择前两种方式;
——车门等制件在装配过程中的定位基准选择参考2.3.3.1,应特别关注装具与制件、装具与车身定位基准的选择。
2.3.3.4前灯、尾灯、保险杠的装配精度检查
产品设计结构应考虑前灯、尾灯、保险杠等制件的安装点位置和安装基准的设定:
——安装点所处位置平面与坐标面平行;
——安装点所处位置精度易控制,避免累积误差的产生;
——关键安装点所处位置应具有足够的强度和刚性;
——定位基准的设定执行2.3.3.1,与外表面产生关系的定位基准应设定在相关联的外表面件上;
2.3.4焊接工艺性
2.3.4.1点焊工艺性检查
a)可见性检查:
以制件的装配顺序和夹具设计预案为前提,焊接部位无法用视觉明显观察到焊接位置,应增加位置识别点,常用方式在可见制件、在焊接方向、距离焊接位置10毫米处增加凸点;
b)操作性检查:
——依据产品数据、焊点位置选择焊钳,依据夹具设计预案和选定的焊钳分析可操作性,即焊钳可进入性检查和可焊性检查;
——应避免选用异型焊钳进行焊接;
c)干涉检查:
——焊钳通过躲让孔完成焊接,躲让孔的大小、焊接位置应给与特别关注,避免焊钳无法进入或无法达到焊接位置;
——依据焊点位置,选择焊钳进行仿真模拟,检查并消除焊钳与制件的干涉,电极与制件间隙σ应不小于5毫米,见图16;
说明:
1——焊钳;
制件2和制件3之间搭接处有焊点,焊钳模拟发生电极与制件1干涉,调整设计结构,消除干涉。
图16焊钳与制件干涉
d)焊点分布检查:
——间距检查:
应依据产品结构、功能要求、强度要求、板厚等合理分布焊点,其中最小间距见表4;
——重复性检查:
应避免相同位置多次重复焊接,在分解工序过程中应考虑焊点的分解;
——与定位基准间距检查:
焊点位置与定位基准距离应不小于35毫米。
表4 焊点间距预材料关系表
单位:
毫米
板厚
板材
<0.7
0.7
0.8
0.9
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.3
2.6
>2.6
普通钢板
≥10
≥12
≥18
≥18
≥20
≥22
≥24
≥30
≥35
≥40
≥43
≥45
50-70
镀金钢板
注:
镀锌钢板与一般钢板同。
2.3.4.2点焊强度检查
a)板厚检查:
焊接部位多层板厚之和应小于5毫米,推荐尺寸不大于4.0毫米;总厚度与薄板厚度比不大于3;
b)多层板检查:
焊接部位应不超过3层板,应避免4层板焊接;
c)搭接量检查:
应依据焊接位置和所选电极直径确定搭接宽度,选φ13电极、制件搭接宽度应不小于11毫米,推荐宽度14毫米~16毫米;选φ16电极、制件搭接宽度应不小于14毫米,推荐宽度17毫米~20毫米,具体搭接宽度选择可参考表5;
表5 制件搭接区域与板厚等关系表
单位:
毫米
d)异型断面搭接区域不小于20毫米,见图17;
图17多层板搭接
e)焊接分流检查:
按3.3.4.1的c项的要求;
f)焊点扭曲检查:
应依据焊点所处空间和焊钳操作性,分析焊枪与焊点平面是否垂直,消除焊点扭曲。
2.3.4.3二氧化碳焊接检查
二氧化碳焊接的检查应从以下几个方面进行考虑:
——板厚小于1.2毫米,应思考能否用点焊代替二氧化碳焊接;
——板厚大于1.2毫米,承受较大的动载荷部位,除点焊外还需增加二氧化碳焊接,如、微卡大箱连接支座;
——二氧化碳焊接部位,应模拟焊枪的进入角度和操作空间,避免出现干涉和无法焊接的设计结构,如图18所示;
——需要塞焊的、应采用φ6或φ8长圆孔(或圆孔)。
说明:
a——焊枪;
设计结构问题引起焊接困难;
图示17为更改前、后的产品结构。
图18CO2焊制件边界要求
2.3.4.4螺母凸焊检查
螺母凸焊的检查应从以下几个方面进行考虑:
——孔尺寸检查1:
凸焊螺母与三层钣金过孔制件的关系见表6、图19所示;
——孔尺寸检查2:
凸焊螺母与二层钣金过孔制件的关系见表7、图20所示;
表6 螺母与孔的对应关系
单位:
毫米
孔位置
螺纹尺寸
制件1孔
制件2过孔
制件3过孔
备注
孔对应标记
D
D1
D2
D3
孔对应尺寸
D1=D+1
D2=D1+3
D3=D1+5
表7 螺母与孔的对应关系
单位:
毫米
孔位置
螺纹尺寸
制件1孔
制件2过孔
(制件1与2直接焊接)
制件2过孔
(制件1与2非直接焊接)
备注
孔对应标记
D
D1
D2
D2
孔对应尺寸
D1=D+1
D2=D1+3
D3=D1+5
图19凸焊螺母与三层钣金过孔尺寸图20凸焊螺母与二层钣金过孔尺寸
——操作检查:
人工装配螺母,凸焊位置与最近的钣金边界距离宜小于500毫米;采用螺母输送机装配螺母,依据微型车的结构和尺寸,凸焊位置不受限制;
——焊接面检查:
凸台面上焊接螺母,受上下电极尺寸约束,要对凸台面尺寸进行规范,见表8。
表8 凸台面焊接尺寸参数条件
单位:
毫米
凸台直径
D
D1
备注
尺寸
≥33
≥25
螺母规格不大于M12
注:
所标注尺寸为去掉圆角有效尺寸。
2.3.4.5螺柱焊检查
螺柱
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- 关 键 词:
- 微型车 产品设计 阶段 工艺 评审 技术规范 01071