張　毅，李慶民，吳方利，孫啟昌，姜　輝（.中航工業(yè)豫新汽車空調(diào)股份有限公司，河南新鄉(xiāng)　453000；.鄭州宇通重工有限公司，河南鄭州　4548）

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蒸發(fā)器芯體管路組件組焊工藝裝備的設(shè)計(jì)

張毅1，李慶民2，吳方利1，孫啟昌1，姜輝1
（1.中航工業(yè)豫新汽車空調(diào)股份有限公司，河南新鄉(xiāng)453000；2.鄭州宇通重工有限公司，河南鄭州451482）

摘要：通過(guò)對(duì)某型空調(diào)產(chǎn)品蒸發(fā)器總成中的芯體管路組件組焊工藝裝備的設(shè)計(jì)，使得在保證產(chǎn)品尺寸與位置精度的同時(shí)，能夠提高焊接工作效率，簡(jiǎn)化操作使用。對(duì)其它類似的管路組件在進(jìn)行組焊時(shí)，對(duì)其組焊工藝裝備的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)器芯體總成；芯體管路組件；組焊工藝裝備；移動(dòng)座

在車用空調(diào)產(chǎn)品中，一個(gè)完整的空調(diào)器主要由蒸發(fā)器芯體總成、冷凝器芯體總成、風(fēng)機(jī)、電氣線束、鈑金件外殼及相關(guān)一系列連接附件等組成。其中芯體的制造品質(zhì)直接關(guān)系到整個(gè)空調(diào)產(chǎn)品的使用效果和品質(zhì)，所以對(duì)其整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的品質(zhì)控制是保證其品質(zhì)的關(guān)鍵。在生產(chǎn)工藝流程中，為保證產(chǎn)品各零件的制造精度，設(shè)計(jì)必要的一些工藝裝備（以下簡(jiǎn)稱工裝）夾具成為保證產(chǎn)品各零件生產(chǎn)制造所必須的技術(shù)裝備。工裝設(shè)計(jì)制造的品質(zhì)直接影響芯體總成的品質(zhì)，從而對(duì)空調(diào)產(chǎn)品的品質(zhì)造成影響。現(xiàn)就某汽車空調(diào)產(chǎn)品中的蒸發(fā)器芯體總成管路組件組焊工裝的設(shè)計(jì)做以下介紹。

1　蒸發(fā)器芯體總成及芯體管路組件

該型空調(diào)產(chǎn)品采用常用的“一蒸一冷”的方式，即采用一個(gè)蒸發(fā)器總成和一個(gè)冷凝器總成組成?，F(xiàn)就蒸發(fā)器總成來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，具體圖示見(jiàn)圖1。

圖1　蒸發(fā)器芯體總成

從圖1中可知，整個(gè)芯體總成由蒸發(fā)器芯體、芯體管路組件、膨脹閥、膨脹閥壓板及相連接的標(biāo)準(zhǔn)件等經(jīng)組焊裝配而成。其中蒸發(fā)器芯體為裸芯體，與膨脹閥是外購(gòu)成品件，膨脹閥壓板經(jīng)機(jī)械加工并表面處理自制。芯體管路組件如圖2所示。

圖2　芯體管路組件

該部件的制造需要設(shè)計(jì)并制作相應(yīng)的組焊工裝，將其中的進(jìn)液管與排氣管用氧氣、乙炔火焰焊接的方式，與芯體管路壓板焊接在一起。

2　芯體管路組件組焊工裝的設(shè)計(jì)過(guò)程

分析圖2可知，芯體管路壓板在下的位置為組焊時(shí)最合適的位置。在組焊前，先將兩管件分別插入已固定好位置的管路壓板的安裝沉孔中，而后由兩定位釘分別插入管件的管子內(nèi)徑，這樣便將組焊時(shí)的位置進(jìn)行唯一的定位，確認(rèn)后便可進(jìn)行焊接工作。根據(jù)上述思路，所設(shè)計(jì)的芯體管路組件組焊工裝如圖3所示。在圖3中可以清楚地看到零件在組焊時(shí)的實(shí)際位置情況。

圖3　芯體管路組焊工裝

2.1支撐釘?shù)脑O(shè)計(jì)

在對(duì)芯體管路組件進(jìn)行氧氣、乙炔火焰焊接時(shí)，因所焊零件材質(zhì)為鋁材料，為減少焊接時(shí)較大的焊接熱量對(duì)工裝其它零件造成不利影響，所以特設(shè)計(jì)支撐釘將整個(gè)芯體管路組件支撐起來(lái)。同時(shí)，在材料的選用上采用不銹鋼材料，目的是出于焊接時(shí)不同金屬材料對(duì)焊接熱量的熱膨脹不同，避免采用同種材料相接觸時(shí)因焊接熱量而產(chǎn)生粘連現(xiàn)象。因需支撐的芯體管路壓板上兩孔尺寸不同，所以需設(shè)計(jì)2個(gè)尺寸不同的支撐釘與其相配合。支撐釘如圖4所示。

圖4　尺寸不同的支撐釘

支撐釘?shù)南露瞬迦氲装迳弦鸭庸ず玫目?，并與之形成小間隙配合，上端插入芯體管路壓板上2個(gè)不同尺寸的孔中。芯體管路壓板如圖5所示。為方便在焊接后能夠迅速將組焊好的芯體管路從支撐釘上取下，其設(shè)計(jì)尺寸與芯體管路壓板上兩孔的尺寸并不形成配合，僅起到支撐的作用。

2.2定位釘與移動(dòng)座的設(shè)計(jì)

圖5　芯體管路壓板

在用支撐釘將待組焊的零件支撐后，其管路組件上端的進(jìn)液管和排氣管的位置是自由的，并無(wú)定位，為保證在組焊時(shí)正確的焊接位置，此處必須對(duì)兩管路進(jìn)行可靠的位置定位，以確保位置的準(zhǔn)確一致。兩管路圖如圖6所示。

圖6　兩管路圖

由圖6可知，進(jìn)液管和排氣管外徑尺寸分別為Φ16 mm、Φ12mm，壁厚均為1mm，管子的內(nèi)徑尺寸便分別為Φ14 mm、Φ10 mm?？紤]管路組件焊接后受熱，為便于兩定位釘從管子內(nèi)徑中退出，所以其尺寸設(shè)計(jì)與管子內(nèi)徑也不形成配合，兩定位釘主要起導(dǎo)向定位作用。兩定位釘如圖7所示。其上端面的螺紋孔是用來(lái)與移動(dòng)座連接用的，在實(shí)際使用時(shí)，兩定位釘是通過(guò)螺釘與移動(dòng)座連接為一體的。

圖7　兩定位釘

在整個(gè)部件的組焊工作中，移動(dòng)座起到較大的作用。在焊前，通過(guò)移動(dòng)座沿底板上的螺釘在移動(dòng)座的長(zhǎng)圓形調(diào)節(jié)孔中向前移動(dòng)，到位后緊固底板上的兩蝶型螺母，將已由支撐釘支撐起的零件進(jìn)行準(zhǔn)確定位后，便可進(jìn)行焊接工作。在焊接完成后，先松開兩蝶型螺母，使移動(dòng)座沿調(diào)節(jié)孔向后移動(dòng)，兩定位釘從管子內(nèi)徑中退出，最后將焊好的芯體管路組件從支撐釘上取下。在保證位置準(zhǔn)確一致的同時(shí)，大大提高了組焊的工作效率。移動(dòng)座如圖8所示。

移動(dòng)座采用簡(jiǎn)單的鈑金折彎后點(diǎn)焊加強(qiáng)筋的彎板形式，在較短的折彎邊上加工有便于移動(dòng)調(diào)節(jié)的兩長(zhǎng)圓形調(diào)節(jié)孔，這也是移動(dòng)座名稱的由來(lái)。上面鉆有兩個(gè)與兩定位釘相連接的螺釘過(guò)孔，起到連接定位釘?shù)淖饔谩?/p>

圖8　移動(dòng)座

2.3底板的設(shè)計(jì)

底板作為整個(gè)組焊工裝的基礎(chǔ)件，為保證在焊接時(shí)的穩(wěn)定性，不因工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生倒伏現(xiàn)象（工裝放在工作臺(tái)上，焊接時(shí)通過(guò)焊工轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)，使焊縫得到最佳的填充成型），所以采用相對(duì)較厚的鋼板，上面分別加工有與兩支撐釘相配合的孔，便于移動(dòng)座在進(jìn)行前后移動(dòng)時(shí)保證移動(dòng)方向的兩導(dǎo)銷孔和中間的矩形減重孔。底板的具體形式如圖9所示。

圖9　底板

因設(shè)計(jì)兩支撐釘下端與底板孔配合為小間隙配合，由支撐釘尺寸查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)，選配合公差為h11/H11的小間隙配合。導(dǎo)銷孔為2個(gè)帶M5螺紋的沉孔，其上的M5內(nèi)螺紋供擰入導(dǎo)銷（即內(nèi)六角圓柱頭螺釘M5×16）。選用內(nèi)六角圓柱頭螺釘作為導(dǎo)銷，是因?yàn)樵诶靡苿?dòng)座前后移動(dòng)時(shí)分別在組焊定位和焊后取下工件時(shí)，均需通過(guò)松緊工裝上的2個(gè)蝶型螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以與其配合的導(dǎo)銷上端要設(shè)計(jì)M5的外螺紋。為減少工裝零件的設(shè)計(jì)，降低工裝的制作成本，所以在導(dǎo)銷的設(shè)計(jì)上便直接選用M5×16的內(nèi)六角圓柱頭螺釘標(biāo)準(zhǔn)件來(lái)代替。通過(guò)后期的組焊實(shí)際使用，證明其代替是合理的，完全滿足設(shè)計(jì)使用要求。

3　芯體管路組件組焊工裝的使用操作

在對(duì)芯體管路組件進(jìn)行組焊前，先將工裝裝配組合好，兩支撐釘分別插入底板中，移動(dòng)座整體裝配到位并移動(dòng)到調(diào)節(jié)孔的最右端，然后再將芯體管路壓板安放在兩支撐釘上，接下來(lái)再分別將待組焊的進(jìn)液管與排氣管插入芯體管路壓板的沉孔中。此時(shí)便可在調(diào)節(jié)孔中將移動(dòng)座沿兩導(dǎo)銷向左側(cè)移動(dòng)，使得兩定位釘插入到管子內(nèi)徑中，最后手動(dòng)擰緊兩蝶型螺母，使移動(dòng)座與底板固定在一起。這時(shí)所要組焊的芯體管路組件的位置便準(zhǔn)確地固定下來(lái)。

管路組件的位置固定下來(lái)后，便可由焊工對(duì)工件進(jìn)行焊接工作。焊接完成后，先松開兩蝶型螺母，將移動(dòng)座向后方移動(dòng)，使上面的兩定位釘從進(jìn)液管與排氣管中退出，再將組焊好的工件從兩支撐釘上取下即可。而后按照順序（放芯體管路壓板→放進(jìn)液管、排氣管→移動(dòng)移動(dòng)座→緊固蝶型螺母→組焊焊接→松開蝶型螺母→移動(dòng)移動(dòng)座→取下焊好的工件）進(jìn)入下一個(gè)芯體管路組件的組焊工作。

4　實(shí)際使用效果對(duì)比分析

在沒(méi)有該工裝前，我們進(jìn)行管路組件的組焊時(shí)需要2個(gè)人進(jìn)行配合操作來(lái)完成，為保證兩管路的準(zhǔn)確位置，焊前需要用記號(hào)筆分別在兩管路和芯體管路壓板上沿各自的中心線畫出X、Y方向的位置標(biāo)記線，利用此標(biāo)記線來(lái)保證組焊時(shí)的位置，整個(gè)操作過(guò)程非常繁瑣。同時(shí)在焊接時(shí)為保證位置的不變，要由一人手持鉗子夾持住要組焊的管路并保持姿勢(shì)不動(dòng)直到管路焊接完成，因?yàn)樾韬附?個(gè)管路，操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度很大，而且在組焊時(shí)為了整個(gè)環(huán)焊縫的焊接品質(zhì)，工作臺(tái)要進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，而工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)組焊的位置造成很大的影響，容易出現(xiàn)位置精度差和廢品等現(xiàn)象，結(jié)果造成日班產(chǎn)量難以滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求。我們對(duì)原來(lái)的組焊工作進(jìn)行了實(shí)際的統(tǒng)計(jì)分析：其中畫標(biāo)記線要2min，組焊焊接過(guò)程需要7min且需要兩人配合，因組焊時(shí)夾持者的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，往往在焊接三四個(gè)工件后需要休息1～2min。而更加嚴(yán)重的問(wèn)題是因純手動(dòng)控制組焊位置，管路的組焊位置經(jīng)常出現(xiàn)歪斜、錯(cuò)位等情況，致使廢品率較高（達(dá)到近40%左右），并且無(wú)法修復(fù)（高溫火焰容易燒熔零件），造成組焊每個(gè)工件的生產(chǎn)成本很高而效率與合格率很低。

對(duì)此情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了如前面所述的芯體管路組焊工裝，在組焊定位時(shí)非常快捷，僅需將管路壓板和兩管路分別裝配插入相應(yīng)的銷子中即可，省去了以前的畫標(biāo)記線工作，整個(gè)過(guò)程僅20 s便可完成。在焊接時(shí)，只需由焊工不停轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)，對(duì)工件進(jìn)行焊接，不需要其他任何的輔助動(dòng)作和人員，焊接品質(zhì)能夠得到可靠的保證，不再出現(xiàn)歪斜、錯(cuò)位等情況，使得產(chǎn)品的廢品率得到了極大地降低（僅為5%左右）。工作效率方面可實(shí)現(xiàn)連續(xù)性生產(chǎn)，原來(lái)一天的工作量現(xiàn)在僅用五分之一的時(shí)間便可完成，且品質(zhì)和合格率均達(dá)到要求。整個(gè)工裝的制造成本低廉，僅370余元，部分零件如利用邊角余料進(jìn)行制作，則制造成本將會(huì)更低。表1是在無(wú)工裝和有工裝的情況下的對(duì)比表。

表1　工裝使用前后對(duì)比

5　工裝設(shè)計(jì)總結(jié)

經(jīng)車間實(shí)際使用，近兩年來(lái)該套工裝使用效果良好。具有尺寸位置精度一致性好、工作效率高、使用操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，且整個(gè)工裝生產(chǎn)制作成本低廉。為企業(yè)的降本增效起到了積極的作用，具有一定的實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱耀祥，浦林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

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［3］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2卷）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

（編輯楊景）

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

中圖分類號(hào)：U463.851

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003－8639（2016）06－0063－04

收稿日期：2015-10-29；修回日期：2015-11-02

作者簡(jiǎn)介：張毅（1983-），男，工程師，技師，主要從事車用空調(diào)產(chǎn)品工藝裝備的研發(fā)與設(shè)計(jì)工作；李慶民（1985-），男，工程師，主要從事工程車輛的產(chǎn)品配套工作；吳芳利（1983-），女，助理工程師，主要從事車用空調(diào)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)與成本核算工作；孫啟昌（1982-），男，助理工程師，主要從事車用空調(diào)產(chǎn)品的技術(shù)調(diào)試工作；姜輝（1989-），男，技術(shù)員，主要從事車用空調(diào)產(chǎn)品的技術(shù)調(diào)試工作。