蒸发器芯体管路组件组焊工艺装备的设计

张　毅，李庆民，吴方利，孙启昌，姜　辉（.中航工业豫新汽车空调股份有限公司，河南新乡　453000；.郑州宇通重工有限公司，河南郑州　4548）



蒸发器芯体管路组件组焊工艺装备的设计

张毅1，李庆民2，吴方利1，孙启昌1，姜辉1
（1.中航工业豫新汽车空调股份有限公司，河南新乡453000；2.郑州宇通重工有限公司，河南郑州451482）

摘要：通过对某型空调产品蒸发器总成中的芯体管路组件组焊工艺装备的设计，使得在保证产品尺寸与位置精度的同时，能够提高焊接工作效率，简化操作使用。对其它类似的管路组件在进行组焊时，对其组焊工艺装备的设计具有一定的参考意义。

关键词：蒸发器芯体总成；芯体管路组件；组焊工艺装备；移动座

在车用空调产品中，一个完整的空调器主要由蒸发器芯体总成、冷凝器芯体总成、风机、电气线束、钣金件外壳及相关一系列连接附件等组成。其中芯体的制造品质直接关系到整个空调产品的使用效果和品质，所以对其整个生产过程的品质控制是保证其品质的关键。在生产工艺流程中，为保证产品各零件的制造精度，设计必要的一些工艺装备（以下简称工装）夹具成为保证产品各零件生产制造所必须的技术装备。工装设计制造的品质直接影响芯体总成的品质，从而对空调产品的品质造成影响。现就某汽车空调产品中的蒸发器芯体总成管路组件组焊工装的设计做以下介绍。

1　蒸发器芯体总成及芯体管路组件

该型空调产品采用常用的“一蒸一冷”的方式，即采用一个蒸发器总成和一个冷凝器总成组成。现就蒸发器总成来进行说明，具体图示见图1。

图1　蒸发器芯体总成

从图1中可知，整个芯体总成由蒸发器芯体、芯体管路组件、膨胀阀、膨胀阀压板及相连接的标准件等经组焊装配而成。其中蒸发器芯体为裸芯体，与膨胀阀是外购成品件，膨胀阀压板经机械加工并表面处理自制。芯体管路组件如图2所示。

图2　芯体管路组件

该部件的制造需要设计并制作相应的组焊工装，将其中的进液管与排气管用氧气、乙炔火焰焊接的方式，与芯体管路压板焊接在一起。

2　芯体管路组件组焊工装的设计过程

分析图2可知，芯体管路压板在下的位置为组焊时最合适的位置。在组焊前，先将两管件分别插入已固定好位置的管路压板的安装沉孔中，而后由两定位钉分别插入管件的管子内径，这样便将组焊时的位置进行唯一的定位，确认后便可进行焊接工作。根据上述思路，所设计的芯体管路组件组焊工装如图3所示。在图3中可以清楚地看到零件在组焊时的实际位置情况。

图3　芯体管路组焊工装

2.1支撑钉的设计

在对芯体管路组件进行氧气、乙炔火焰焊接时，因所焊零件材质为铝材料，为减少焊接时较大的焊接热量对工装其它零件造成不利影响，所以特设计支撑钉将整个芯体管路组件支撑起来。同时，在材料的选用上采用不锈钢材料，目的是出于焊接时不同金属材料对焊接热量的热膨胀不同，避免采用同种材料相接触时因焊接热量而产生粘连现象。因需支撑的芯体管路压板上两孔尺寸不同，所以需设计2个尺寸不同的支撑钉与其相配合。支撑钉如图4所示。

图4　尺寸不同的支撑钉

支撑钉的下端插入底板上已加工好的孔，并与之形成小间隙配合，上端插入芯体管路压板上2个不同尺寸的孔中。芯体管路压板如图5所示。为方便在焊接后能够迅速将组焊好的芯体管路从支撑钉上取下，其设计尺寸与芯体管路压板上两孔的尺寸并不形成配合，仅起到支撑的作用。

2.2定位钉与移动座的设计

图5　芯体管路压板

在用支撑钉将待组焊的零件支撑后，其管路组件上端的进液管和排气管的位置是自由的，并无定位，为保证在组焊时正确的焊接位置，此处必须对两管路进行可靠的位置定位，以确保位置的准确一致。两管路图如图6所示。

图6　两管路图

由图6可知，进液管和排气管外径尺寸分别为Φ16 mm、Φ12mm，壁厚均为1mm，管子的内径尺寸便分别为Φ14 mm、Φ10 mm。考虑管路组件焊接后受热，为便于两定位钉从管子内径中退出，所以其尺寸设计与管子内径也不形成配合，两定位钉主要起导向定位作用。两定位钉如图7所示。其上端面的螺纹孔是用来与移动座连接用的，在实际使用时，两定位钉是通过螺钉与移动座连接为一体的。

图7　两定位钉

在整个部件的组焊工作中，移动座起到较大的作用。在焊前，通过移动座沿底板上的螺钉在移动座的长圆形调节孔中向前移动，到位后紧固底板上的两蝶型螺母，将已由支撑钉支撑起的零件进行准确定位后，便可进行焊接工作。在焊接完成后，先松开两蝶型螺母，使移动座沿调节孔向后移动，两定位钉从管子内径中退出，最后将焊好的芯体管路组件从支撑钉上取下。在保证位置准确一致的同时，大大提高了组焊的工作效率。移动座如图8所示。

移动座采用简单的钣金折弯后点焊加强筋的弯板形式，在较短的折弯边上加工有便于移动调节的两长圆形调节孔，这也是移动座名称的由来。上面钻有两个与两定位钉相连接的螺钉过孔，起到连接定位钉的作用。

图8　移动座

2.3底板的设计

底板作为整个组焊工装的基础件，为保证在焊接时的稳定性，不因工作台转动产生倒伏现象（工装放在工作台上，焊接时通过焊工转动工作台，使焊缝得到最佳的填充成型），所以采用相对较厚的钢板，上面分别加工有与两支撑钉相配合的孔，便于移动座在进行前后移动时保证移动方向的两导销孔和中间的矩形减重孔。底板的具体形式如图9所示。

图9　底板

因设计两支撑钉下端与底板孔配合为小间隙配合，由支撑钉尺寸查阅设计手册，选配合公差为h11/H11的小间隙配合。导销孔为2个带M5螺纹的沉孔，其上的M5内螺纹供拧入导销（即内六角圆柱头螺钉M5×16）。选用内六角圆柱头螺钉作为导销，是因为在利用移动座前后移动时分别在组焊定位和焊后取下工件时，均需通过松紧工装上的2个蝶型螺母来实现，所以与其配合的导销上端要设计M5的外螺纹。为减少工装零件的设计，降低工装的制作成本，所以在导销的设计上便直接选用M5×16的内六角圆柱头螺钉标准件来代替。通过后期的组焊实际使用，证明其代替是合理的，完全满足设计使用要求。

3　芯体管路组件组焊工装的使用操作

在对芯体管路组件进行组焊前，先将工装装配组合好，两支撑钉分别插入底板中，移动座整体装配到位并移动到调节孔的最右端，然后再将芯体管路压板安放在两支撑钉上，接下来再分别将待组焊的进液管与排气管插入芯体管路压板的沉孔中。此时便可在调节孔中将移动座沿两导销向左侧移动，使得两定位钉插入到管子内径中，最后手动拧紧两蝶型螺母，使移动座与底板固定在一起。这时所要组焊的芯体管路组件的位置便准确地固定下来。

管路组件的位置固定下来后，便可由焊工对工件进行焊接工作。焊接完成后，先松开两蝶型螺母，将移动座向后方移动，使上面的两定位钉从进液管与排气管中退出，再将组焊好的工件从两支撑钉上取下即可。而后按照顺序（放芯体管路压板→放进液管、排气管→移动移动座→紧固蝶型螺母→组焊焊接→松开蝶型螺母→移动移动座→取下焊好的工件）进入下一个芯体管路组件的组焊工作。

4　实际使用效果对比分析

在没有该工装前，我们进行管路组件的组焊时需要2个人进行配合操作来完成，为保证两管路的准确位置，焊前需要用记号笔分别在两管路和芯体管路压板上沿各自的中心线画出X、Y方向的位置标记线，利用此标记线来保证组焊时的位置，整个操作过程非常繁琐。同时在焊接时为保证位置的不变，要由一人手持钳子夹持住要组焊的管路并保持姿势不动直到管路焊接完成，因为需焊接2个管路，操作者的劳动强度很大，而且在组焊时为了整个环焊缝的焊接品质，工作台要进行转动，而工作台的转动会对组焊的位置造成很大的影响，容易出现位置精度差和废品等现象，结果造成日班产量难以满足实际生产的要求。我们对原来的组焊工作进行了实际的统计分析：其中画标记线要2min，组焊焊接过程需要7min且需要两人配合，因组焊时夹持者的劳动强度较大，往往在焊接三四个工件后需要休息1～2min。而更加严重的问题是因纯手动控制组焊位置，管路的组焊位置经常出现歪斜、错位等情况，致使废品率较高（达到近40%左右），并且无法修复（高温火焰容易烧熔零件），造成组焊每个工件的生产成本很高而效率与合格率很低。

对此情况，我们设计了如前面所述的芯体管路组焊工装，在组焊定位时非常快捷，仅需将管路压板和两管路分别装配插入相应的销子中即可，省去了以前的画标记线工作，整个过程仅20 s便可完成。在焊接时，只需由焊工不停转动工作台，对工件进行焊接，不需要其他任何的辅助动作和人员，焊接品质能够得到可靠的保证，不再出现歪斜、错位等情况，使得产品的废品率得到了极大地降低（仅为5%左右）。工作效率方面可实现连续性生产，原来一天的工作量现在仅用五分之一的时间便可完成，且品质和合格率均达到要求。整个工装的制造成本低廉，仅370余元，部分零件如利用边角余料进行制作，则制造成本将会更低。表1是在无工装和有工装的情况下的对比表。

表1　工装使用前后对比

5　工装设计总结

经车间实际使用，近两年来该套工装使用效果良好。具有尺寸位置精度一致性好、工作效率高、使用操作简便等特点，且整个工装生产制作成本低廉。为企业的降本增效起到了积极的作用，具有一定的实际意义。

参考文献：

［1］朱耀祥，浦林祥.现代夹具设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［2］陈宏钧.实用机械加工工艺手册［M］.北京：机械工业出版社，2009.

［3］成大先.机械设计手册（第2卷）［M］.北京：化学工业出版社，2008.

（编辑杨景）

Design of the Assembly Weld Equipment for Evaporator Core Pipe Set

ZHANG Yi1，LI Qing-min2，WU Fang-li1，SUN Qi-chang1，JIANG Hui1
（1.AVIC Yuxin Automobile Air Conditioner Co.，Ltd.，Xinxiang 453000，China；2.Zhenzhou Yutong Heavy Industries Co.，Ltd.，Zhenzhou 451482，China）

Abstract：Based on the core of a certain type of air conditioning products，This paper provides design of an assembly weld equipment for evaporator core pipe set，which guarantees the product size and locating precision，and improves the welding efficiency and simplifies the operation at the same time.For other similar piping set weld，this design of assembly weld equipment has certain reference significance.

Key words：total evaporator core；core pipe set；assembly wielding equipment；mobile set

中图分类号：U463.851

文献标识码：A

文章编号：1003－8639（2016）06－0063－04

收稿日期：2015-10-29；修回日期：2015-11-02

作者简介：张毅（1983-），男，工程师，技师，主要从事车用空调产品工艺装备的研发与设计工作；李庆民（1985-），男，工程师，主要从事工程车辆的产品配套工作；吴芳利（1983-），女，助理工程师，主要从事车用空调产品的经济与成本核算工作；孙启昌（1982-），男，助理工程师，主要从事车用空调产品的技术调试工作；姜辉（1989-），男，技术员，主要从事车用空调产品的技术调试工作。