仪表板支架组件尺寸合格率提升探讨

黄建茌　王国鹏　谢卫佳

中图分类号：U463.8 文献标识码：A

0引言

随着现代人们的需求提升，汽车更新换代步伐日益加快，汽车的配置不断增加，汽车内部的结构也越来越复杂。仪表板支架组件一直是汽车结构中尺寸合格率提升难度大的零件之一，其尺寸合格率直接影响到各功能设备的安装，从而影响主机厂总装车间生产线的顺利运行。本文从前期产品设计、中期模夹检（工艺）设计及评审、后期现场调试进行探讨，找出提升仪表板支架组件尺寸合格率的重要因素。希望能给各同行提供一定的参考。

1产品设计

仪表板支架组件常规结构是一个主体管梁上焊接各类支架，其中包括：转向立柱固定支架、倒车雷达固定支架、中控模块固定支架及杂物箱固定支架等。管梁本体也需要进行钻孔，以用來提供线束卡扣的安装。目前某公司最常规的仪表板支架组件结构，按管梁形状结构分为直管型和弯管型（图1）。产品设计工程师要熟知各设计标准，在满足功能性要求的情况下同时满足制造需求。

（1）支架长度≥90mm时，推荐2个φ6mm以上的定位孔，定位孔法向一致;长度<90mm时，推荐开1个φ6mm以上的定位孔，同时用面定位。

（2）2个定位孔的距离应大于零件长度方向的2/3，靠焊缝端的定位孔距离焊缝≥35mm。

（3）凸焊螺母钣金过孔大小为公称直径M+I，凸焊螺栓钣金过孔大小为公称直径M。例如M8的螺母钣金过孔为φ9 mm，M8的螺栓钣金过孔为φ8mm。

（4）CO=保护焊的焊缝设计预留间隙为0.5mm，焊缝所在焊接空间≥30 mm。

（5）为保证各小支架的刚性，应合理设计加强筋等。

产品未锁定前，SE工程师要同时进行冲压件的成型性分析及整体的焊接可行性分析，避免后续因制造问题而更改产品，延长开发周期。

2模夹检（工艺）设计及评审

零件供应商收到产品数模后，应及时开展冲压工艺及模具的结构、焊接线工艺及工装夹具及检具的设计。一般设计完成的模具、夹具及检具，都需要经过SE工程师、尺寸工程师、采购质量工程师和产品工程师进行评审后，再锁定数据进行加工。

2.1冲压工艺和模具结构设计及评审

管梁一般都是零件供应商在专业的二级供应商采购。对于直管型横梁，无需冲压工艺直接购买即可;弯管型横梁则根据弯曲程度，还需要经过冲压工艺或者专用弯管机进行处理。

钣金件根据零件的形状及尺寸，应用不同的冲压工艺。正常的小件只需落料成型工艺即可;复杂的大件要保证其质量稳定，则需拉延工艺。经分析仪表板支架组件中的支架都不算复杂，均可采用落料成型工艺。冲压工艺评审时主要需要注意以下几点。

（1）冲压方向保证各工序工作内容无负角。

（2）整体考虑全工序，尽量简化工序内容，减少斜楔，降低模具成本。

（3）考虑零件定位稳定性，优先选择孔定位，不能满足时才选择型面定位。

（4）为提高材料利用率，考虑采取合理的下料方式。

模具结构则都采用钢板模即可。成型模结构评审时主要需要注意以下几点。

（1）;中压角度特性：零件一般要“趴着”摆放。

（2）压力板的选用：①采用CAE分析，是否需要用压料力调节成型过程起皱开裂问题;②考虑成型过程材料流动是否均衡;③考虑压力源与模具空间布置关系。

（3）受力特性：成型受力大，注意考虑模具强度。

（4）压力源确认：成型模自动线生产，一般不使用矩形螺旋弹簧。压力源应尽量均匀布置在成型区。

（5）注意排气，避免因凹腔内存在压缩空气无法成型到底，或上模带料等问题。

（6）刻印：一般要求沿着;中压方向且在零件法向方向。

2.2焊接工艺设计及工装夹具的评审

综合场地、一次性投入成本及焊接质量等考虑，目前仪表板支架组件正式生产焊接已基本全部采用CQ焊接机器人。焊接线工艺根据生产节拍、零件数量及焊缝分布等进行设计。低节拍（一般少于10JPH）生产时，可以采用少工（位）作站，工装夹具结合变位机（转动盘）形式;高生产节拍时，可以采用多（位）工作站，固定工装夹具形式（图2）。

每个工装夹具上焊接的零件数量也跟节拍有关。一般情况下，因仪表板支架组件支架零件较多、焊缝分布较散，很难在一个夹具上焊接完成，即使有变位机，正常也要2个工位才能焊接完成。因仪表板支架组件的定位安装点在两侧，故第1个工位必须优先焊接两侧的定位支架。其余支架零件根据节拍、夹具分布及焊接方向等分散到各个工位，但焊接顺序要满足从中间到两边的基本原则，减少焊接应力引起的变形。为保证焊缝质量，必须选择合理的焊接参数及焊枪摆放方向。

工装夹具的可靠性直接影响到零件尺寸状态，因此工装夹具要根据国家及企业的标准来设计。工装夹具设计和评审时主要需要注意以下几点。

（1）工装夹具的基本单元及零部件优先使用标准件，如气缸、定位销、L块及垫片等。

（2）按照基准一致性原则，零件在工装夹具的定位基准应该优先与CDLS文件或者GD&T图纸一致;为保证六向约束可靠，还可适当增加部分辅助夹紧。

（3）定位销必须保证两向可调，支撑夹紧面保证法向可调;定位销（螺母）要易于拆卸，定位块及垫片要易于拆卸（预留拆卸空间）。

（4）为保证夹紧力足够，应选择大小合适的气缸。1个气缸应只带动3个以下的夹紧块。

（5）靠近焊缝区域的安装螺母要注意防飞溅，所有的螺栓和螺母都要有防漏装检测。

2.3检具设计及评审

目前仪表板支架组件在供应商处检测工具主要为检具，为保证零件的可靠性，首先要保证检具设计合理。仪表板支架组件总成检具一般由主机厂认可的大型检具厂家来设计，此类检具在某主机厂统称为A类检具。总成检具设计完成后由专业团队（该团队一般由SQE检具专家、尺寸工程师、产品工程师及SE工程师组成）进行评审，保证检具设计合理，所需功能位置均可检测。其他小支架单件一般由零件供应商自行负责设计，但也需要由主机厂SE工程师组织评审后方可下料，保证检具设计合理。

检具设计及评审需要注意有：

（1）按照基准一致性原则，检具基准应该CDLS文件或者GD&T图纸一致。

（2）图纸标注位置度要求的孔和标注轮廓度要求的匹配面必须全部能够检测，检测孔还需配置划线销，未标注的孔面需要刻线观察。

（3）所有检测工具：通止规、插销、划线销及卡规等必须按标准设计。

（4）测量空间要足够，方便后续测量人员操作。

3现场调试

现场调试完成后焊接出来的零件状态是尺寸合格率的最终体现。现场调试主要从人、机、料、法和环5个维度进行分析。

（1）“人”主要主要是指操作员工。目前零件供应商基本上都已使用机器人焊接，人主要是取放件，操作人员必须识别来料的状态，杜绝不合格的物料。上件时必须要到位，量产时最忌讳人员放件不到位就关夹进行焊接，此时最容易产生零件变形缺陷。

（2）“机”主要是指CO₂焊接机器人系统及工装夹具。正常用于CO，焊接的机器人可以选择FANUC M-10iD/10L、OTS FD-B6、安川AR1440等，只要保证机器人精度达标，运行平顺可靠即可。CO，焊机输出功率稳定可靠，一般可选择的品牌有松下、西门子及奥太等。工装夹具进场前必须按照设计的数模进行三坐标检测，保证原始状态与产品数模匹配，在焊接调试过程中，应只调整标准垫片来控制产品的变形量。

（3）“料”主要是指;中压单件（包括圆管）来料及小分拼凸焊来料。调试阶段的来料状态参差不齐，特别是各支架与圆管搭接的切边长短部分需要实配，待稳定后再确认切边的长度。单件来料要求面无起皱、无开裂等缺陷;需要凸焊螺栓螺母的支架，无焊渣、无虚焊及无挡孔等缺陷。

（4）“法”主要指单件的冲压或者弯管工艺要根据前期设计的要求进行。焊接参数及顺序要合理，保证焊接质量，必要时应适当增加工艺焊缝来控制焊接变形。

（5）“环”指工作环境，要满足“5S”要求，保证设备运行稳定，操作人员身心舒畅。

4结束语

经过笔者参与的几个项目验证，只要前期产品设计合理、中期模夹检（工艺）设计及评审严格把控、后期现场调试充分验证，仪表板支架组件尺寸合格率能迅速达到主机厂的目标要求——关键安装点100%（±0.5）合格，其余測量点90%（±0.75）合格。

作者简介：

黄建茌，本科，研究方向为汽车车身钣金焊接同步工程。