尹曉前

摘 要：工裝是汽車生產(chǎn)過程質(zhì)量的重要保障，而工裝的平臺化設(shè)計對其工藝規(guī)劃及實施過程中生產(chǎn)效率和成本控制起著決定性的作用。本文主要從工裝基礎(chǔ)知識、平臺化設(shè)計開發(fā)、平臺化案例分析等方面進(jìn)行闡述和分析。

關(guān)鍵詞：工裝;平臺化;設(shè)計

0 概述

汽車大約又三萬多個零部件組成，這么多的零部件如何保證產(chǎn)品的一致性，最低控制過程實現(xiàn)成本，是生產(chǎn)工藝師需要首要考慮的。合理的工裝平臺化設(shè)計是解決問題途徑之一，通過大量的工作實踐和經(jīng)驗積累，不斷提高工裝平臺化設(shè)計水平。

1 工裝基礎(chǔ)知識

工裝是工藝裝備的簡稱，一般分為專用工裝、通用工裝、平臺化工裝，也是各種工具統(tǒng)稱，包含：模具、夾具、檢具、刀具、量具等。

（1）專用工裝一般指加工某一結(jié)構(gòu)或單一產(chǎn)品的專用裝置，即僅適用于某種產(chǎn)品、某個零部件、某道工序。（2）通用工裝一般為標(biāo)準(zhǔn)化、裝配性較大的工裝，適用于各種產(chǎn)品，如：常用刀具、量具等。（3）平臺化工裝通常在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、關(guān)鍵工序、小批量生產(chǎn)的情況下應(yīng)用，如：汽車設(shè)計開卡過程中的試制工裝，一般有兩種結(jié)構(gòu)：多孔結(jié)構(gòu)如圖1和槽型結(jié)構(gòu)圖2所示。

2 工裝平臺化設(shè)計開發(fā)

2.1 工裝平臺化設(shè)計原則

（1）工裝設(shè)計應(yīng)滿足使用國家或地區(qū)的安全法令法規(guī)，最好在企業(yè)內(nèi)部形成標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。（2）工裝設(shè)計方案策劃時應(yīng)遵循手動、氣動、液壓、伺服的依次優(yōu)先選用原則，以便控制技術(shù)難度和便于滿足操作的簡易性。（3）工裝結(jié)構(gòu)工藝應(yīng)簡單實用，便于組裝、操作、換型和維修，提升效率、節(jié)省制造成本;有足夠的承載或夾持力度，確保在使用過程中工件定位穩(wěn)定性和可靠性。（4）在滿足產(chǎn)品和工藝技術(shù)要求前提下，工裝選型應(yīng)盡量選擇通用或標(biāo)準(zhǔn)化的刀具、量具，刀具;對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高，且非大批量生產(chǎn)，如：試制過程。

2.2 工裝平臺化設(shè)計方案

（1）根據(jù)被加工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝規(guī)程確定工裝初步設(shè)計方案，首先對工件具體形狀的力學(xué)性能分析方法，即找出最強(qiáng)部分，找出最易變形部分;其次對工件工藝性分析方法，即找出最高要求部分，找出最難加工部分;再次對工件毛壞分析方法，即通過模具成形的特點，找出模具成形最穩(wěn)定的部分。（2）以工裝結(jié)構(gòu)平臺化、簡易性的設(shè)計理念設(shè)計工裝，整體工裝結(jié)構(gòu)的組成應(yīng)盡量采用各種標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，專用件的比例應(yīng)盡量少，減少制造勞動量和成本;各種專用零件和部件結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)容易制造和測量，裝配、調(diào)試、維護(hù)和維修方便。（3）工裝精度是由產(chǎn)品精度決定的，一般三維焊接鑄鐵平臺為保證其準(zhǔn)確性和可靠互換性。尺寸精度和形位公差的選擇上要求較高，孔間距公差±0.05，孔邊距±0.05，孔距累積公差±0.1，平面度≤0.15mm/平方米，平行度≤0.1mm/平方米，側(cè)面與正面垂直度≤0.2/200mm，實際加工完成后尺寸精度可以高達(dá)±0.02mm，另外在保證元件的定位精度和快速定位鎖緊，減少組裝/切換時間也要考慮。（4）平臺化工裝元件通用性互換性強(qiáng)，在元件設(shè)計和開發(fā)上，應(yīng)注重單個元件的功能性，使元件的互換性，重組性達(dá)到最佳，如：焊接三維平臺除了五個面可以通過U型方箱接長接寬接高外，還可以在四個角上用v型支座延長，使焊接元件的尺寸可以加大，范圍可以擴(kuò)展，選擇新型角度器既可以立體的用，也可以平面的用等。（5）工裝材料設(shè)計。1）定位元件一般要求精度合適、耐磨性好、有足夠的強(qiáng)度和剛度、工藝加工性好、便于拆裝等。常用的定位銷材料：45#鋼和Cr12合金鋼，必須進(jìn)行調(diào)質(zhì)和淬火處理后再投入使用，從而提高強(qiáng)度和剛度，增強(qiáng)耐磨性。2）材質(zhì)HT200-300或鋼板材質(zhì)，工作面硬度HB170-240，因耐磨和防銹的功能，一般用在焊接工裝底板上;P20、CR12MOV耐磨性好，會增強(qiáng)產(chǎn)品的使用壽命，一般用在工裝的重要部位。

3 工裝平臺化案例分析

鑒于試制階段項目周期緊張，工裝資源利用最大化原則，我們以白車身試制工裝平臺化設(shè)計案例為研究對象進(jìn)行分析。不管是兩廂車，還是三廂車，同平臺下車體的結(jié)構(gòu)和特點基本類似，上車體基本以B柱為分界線，B柱之前結(jié)構(gòu)相同，B柱之后結(jié)構(gòu)存在一定差異。工裝設(shè)計時對下車體底板進(jìn)行平臺化設(shè)計;對上車體三組側(cè)圍進(jìn)行同平臺設(shè)計：為對應(yīng)兩廂/三廂測側(cè)圍長度的變化，對第三組支撐柱下方安裝500m直線導(dǎo)軌進(jìn)行X方向調(diào)節(jié)，同時對其夾具單元的支撐件進(jìn)行結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化。

3.1 工裝底板外形尺寸平臺化設(shè)計

因新車規(guī)劃定位不同，車身尺寸差異較大。設(shè)計時，應(yīng)首先考慮同平臺/跨平臺的規(guī)劃，既要擇優(yōu)選擇可兼容未來規(guī)劃車型，又要規(guī)避底板尺寸過大造成成本過高的外形尺寸規(guī)格。

3.2 底板上裝配孔、定位銷孔平臺化設(shè)計

為實現(xiàn)對不同下車體尺寸的定位要求，通常在底板上沿著長度、寬度方向開設(shè)間距100mm×100mm的裝配螺紋孔、間距200mm×200mm的定位銷孔，定位銷孔位于裝配螺紋孔的對角中心位置，且單向?qū)欠植肌?/p>

3.3 工裝側(cè)圍平臺化設(shè)計

側(cè)圍平臺主要包含：側(cè)圍工裝基板、前立柱、中立柱和后立柱四部分。側(cè)圍各立柱分別連接不同形式的柔性連接板，通過更換連接板上的夾具單元實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)形式的側(cè)圍定位、夾具柔性化?？煽紤]通過側(cè)圍后立柱可延展性來提高側(cè)圍夾具長度方面的柔性化，具體方案是在側(cè)圍后立柱與基板間增加1組500mm長的直線導(dǎo)軌，并在滑動立柱兩極位置各設(shè)置擋塊和鎖緊裝置，以確保位置的精確性，通過此裝置實現(xiàn)不同類型車型的試制。

4 結(jié)束語

汽車工裝的平臺化設(shè)計是一項復(fù)雜性、系統(tǒng)性的工程，涉及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料選型、機(jī)械設(shè)備、人機(jī)工程等多個學(xué)科，也是汽車工裝設(shè)計師重點研究的課題。

參考文獻(xiàn)：

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