乘用车仪表板横梁焊接生产工艺.docx
- 文档编号:17080899
- 上传时间:2023-07-21
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:192.44KB
乘用车仪表板横梁焊接生产工艺.docx
《乘用车仪表板横梁焊接生产工艺.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《乘用车仪表板横梁焊接生产工艺.docx(13页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
乘用车仪表板横梁焊接生产工艺
乘用车仪表板横梁总成焊接生产工艺
(主审论文)
摘要:
仪表板横梁是乘用车内饰件的重要组成部分。
它的零部件质量直接决定了车身内饰仪表盘的装配稳定性。
我公司历年来承接过多款车型的仪表板横梁的生产开发任务。
仪表板横梁的特点是自身结构比较复杂,并且汽车许多关键的动力部件和内饰部件包括方向盘,CD播放装置,手套箱,安全气囊等都要以仪表板横梁为安装基准进行装配。
因此对于仪表板横梁的尺寸精度普遍要求较高。
根据本厂以往的实际生产情况来看,该类型产品在生产过程中具有返修率高,尺寸不稳定等质量缺陷。
笔者通过对名爵7系中级轿车仪表板横梁的工艺分析,给出了仪表板横梁焊接工艺制定的原则和控制质量稳定的方法。
并且将其运用于实际生产,大大改善了仪表板横梁的生产效率,降低了不合格率,为企业创造了可观的经济效益。
关键词:
仪表板横梁支架;电流分段线性控制;CO2保护焊
1.名爵7系仪表板横梁的结构介绍
3
7
9
10
12
11
5
6
1
4
2
13
8
◆零件清单
序号
零件号
零件名称
1
FGV000060
仪表板横梁左支架
2
FGV000070
仪表板横梁右支架
3
400000258
网关支架
4
AHU500900
转向柱支架
5
AHU500890
传感器支架
6
FAD000110
弯管
7
AJF500130
CD左支架
8
FGD000130
CD中央支架
9
AJF500150
CD右支架
10
AHU500970
螺母支架
11
AHU500940
气囊左支架
12
AHU500950
气囊右支架
13
AHU500880
电控单元支架
5
4
名爵7系中级车的仪表板横梁主体件由冷压弯管构成,如图所示
9
6
7
8
2
3
1
该弯管具有8个弯角,其中4号和5号弯角半径是R95,其余弯角半径是R71,另外位置9还有一个平面。
这使得整个仪表板横梁的结构较为复杂。
该弯管采用CNC65TDRE弯管机成形,然后由冷冲模具成形平面生产,管件总长在1400mm左右;
仪表板横梁的车身装配基准设置再两侧横梁支架上,其与弯管的搭接形式采用三个立面翻边,如图
2
2
1
该焊接搭接形式保证了弯管不会产生轴向转动。
直接决定了横梁总成在车身上装配的稳定性。
名爵7系的焊接工艺难点在于中央CD播放器安装支架。
该支架由两根长530mm,宽度仅35mm的杆件组成,中央配以横杆支架起稳定作用。
如图所示:
笔者比较了公司历年生产的同类型仪表板横梁的结构发现,当杆件长宽比在7:
1以上时,必须采用可靠的角焊结构才能保证其结构的稳定性。
而此仪表板的初始设计在CD支架处仅给出一个宽度为35mm的槽形开口作为焊接接口,在结构上难以保证杆件由于自身的挠度系数太大,而产生偏转。
在OTS工程样件阶段,笔者发现中央CD安装支架由于结构挠度系数太大,难以保证焊接尺寸的稳定性。
通过与整车厂工程师的沟通,最终决定在开口处增加翻边,使得焊接接口形式由开口形式变为封闭的“口”字形式。
下图为更改前后的区别:
2.焊接生产工艺规范的制定。
初始工艺流程
名爵7系仪表板横梁采用安川首钢MOTOMAN弧焊机器人进行自动化MIG焊接,弧焊机器人配合变位系统组成弧焊工作站。
工作站示意图如图所示:
弧焊工序共分两序:
第一序焊接仪表板左安装支架,仪表板右安装支架,弯管,左右安全气囊支架,转向柱支架。
待第一序装夹完毕之后,控制器发出信号,变位机转动,机器人开始对第一序焊接。
此时工人开始第二序焊接装夹。
第二序焊接CD左右支架,中央支撑板,电控单元支架,传感器支架,网关下支架。
待第二序装夹完毕后,控制器发出信号,当机器人完成第一序焊接后,变位机转动,机器人开始第二序焊接。
3.焊接工序的优化
在样件试制阶段,笔者发现安全气囊支架存在一定程度的尺寸不稳定现象。
由于安全气囊是汽车重要的安全件,所以控制其尺寸装配性能非常重要。
为了找出变差存在的机理,笔者对仪表板横梁进行了分段工序检测,在第一序焊接完成时对安全气囊支架进行检测,发现此时安装孔位是合格的。
然而在第二序完成焊接后,往往安全气囊存在孔位不稳定的现象。
笔者认为造成尺寸不稳定的原因主要有两条:
1.安全气囊支架由于承受载荷较高,所以为了保证具有较高的承载强度,支架的两侧都有角焊缝,而初始焊接工艺为了平衡焊接节拍,在第一序中只进行支架的内侧焊缝焊接,而在第二序中进行外侧焊缝焊接。
第二序焊接时由于工装定位已经撤离,如此就容易导致热影响变形。
使得孔位尺寸难以保证。
初始焊接工序图:
2.电控单元支架在初始工艺流程中是安排在第二序焊接的,由于其与安全气囊位置非常近,而其本身的有4条40mm焊缝,在焊接过程中热输入较大,对其周围零件会产生热影响从而造成膨胀变形。
所以,笔者决定更改初始焊接工艺,将安全气囊支架,电控单元支架在第一序中一次完成焊接。
并且采用预调整的方法,来抵消焊接过程中的热变形影响。
最终实践证明该方法取得了良好的效果。
优化焊接工序,一序完成。
优化焊缝顺序图
4.电流分段线性控制
在生产阶段,当仪表板以设计产能进行生产时,笔者发现,CD支架,安全气囊支架依然存在一定程度的不稳定现象,那是什么原因呢?
笔者追本溯源,通过对零部件的检验发现,由于CD支架与主体管件的搭接部分处于弯管的斜向部分,因此弯管轴向的细微变动会造成焊接搭接间隙的变化。
从而造成焊接质量不稳定,或者焊接易错边。
而安全气囊支架由于弯边结构造成两侧焊接间隙不一致。
以往针对这种情况,往往采用手工MIG焊接返修方法,此方法生产效率低,延长了工序时间,人为因素大,质量不稳定。
为了解决这一难题,
笔者对仪表板横梁的焊接间隙变化进行了分析,将其大致归为两种情况:
1.同一个焊缝的间隙随着焊接的进行不断变化。
2.不同焊缝间隙不同。
以往公司采用的恒值电流焊接法,当零件空间焊缝曲率较大,并且间隙有线性变化的地方,当间隙变大时,熔池无法形成,焊接将被迫中断。
或者是在间隙较小处产生焊接错边,烧穿等缺陷。
因此,若想获得良好的焊接质量,必须精确控制热输入。
并且根据间隙大小及时调整电流大小。
焊接热输入Q与电流存在如下关系:
式中
为电弧热效率,U为电弧电压,I为焊接电流,v为焊接速度。
在单条焊缝焊接时,焊件间隙的变化与时间存在一定的规律,因此电流可以根据时间的变化进行调节。
不同焊缝,焊接间隙不同,当间隙变化不大时,可以不作调整或少做调整。
但是当焊接间隙变化过大时,焊接工艺参数必须重新调整。
笔者根据名爵7系仪表板横梁的焊接结构,按照不同的板厚设置的初始工艺参数,如下表:
序号
板厚mm
焊接电流I/A
焊接电压U
焊接速度mm/s
焊接间隙mm
1
1.0—2.0
110~130
15~17
20
0.5—1.0
2
1.5—2.0
130~160
16~18
15
0.5—1.0
3
1.5—2.0
130~160
16~18
15
1.0—1.5
4
2.0-2.0
160~190
19~21
10
1.0—1.5
5
2.0-2.0
160~190
19~21
10
1.5—2.5
由图表可以看出,第2,3组和第4,5组参数虽然板厚相同,但是焊接间隙不同,如果采用恒值电流焊接,将会产生咬边,或者未焊透的焊接缺陷。
因此,笔者采用分段线性控制法来解决这一难题。
该方法主要通过PLC进行电流的控制。
MOTOMAN首钢机器人焊接系统配备PLC中央控制器,调节电流时,电流变化的步长为某一确定值,可以根据实际情况进行干预,PLC可自动调节电流,但有人工干预时,人工干预优先。
在焊接参数优化的过程中,笔者以把间隙变化较大的点作为电流插值点以方便电流的调整。
由于电流是随时间变化的,因此插值点与时间之间的对应关系成为电流调整关键点。
弧焊机器人从初始位置到起弧位置的速度与焊接速度是不同的,因此,笔者采用机器人虚拟ARC-ON/OFF信号和PLC电流分段线性控制模块中的计时器配合,(给出变化表格)来获得各分段较高精度的焊接时间。
即在实际焊接前,以实际速度空运行机器人,在示教点处发出虚拟ARC-ON/OFF信号,PLC通过该信号进行计时,获得示教点间各分段的运行时间,并给出示教点处的电流。
示教点间各处的电流采用线性插值的方法获得,这样就得到了电流-时间的对应关系。
从而继续进行焊接。
经过调整后焊接参数如下:
序号
板厚mm
焊接电流I/A
焊接电压U
焊接速度mm/s
焊接间隙mm
1
1.0—2.0
110~130
15~17
20
0.5—1.0
2
1.5—2.0
130~160
16~18
15
0.5—1.0
3
1.5—2.0
150~170
18~20
20
1.0—1.5
4
2.0-2.0
160~190
19~21
10
1.0—1.5
5
2.0-2.0
180~200
21~23
8
1.5—2.5
名爵7系仪表板在2007年10月正式投产以后,该方法被证明非常有效,2007年该产品累计生产2363件,废品数11件,PPM值为4655;2008年该产品累计生产3930件,废品数2件,PPM值为509。
大大提高了生产效率,降低了废品率。
为企业带来了经济效益。
5.结论:
1.通过对名爵7系仪表板生产失效模式的分析,得出对于仪表板高精度尺寸位置的焊接,为了抵消焊接热输入不均匀带来的影响,应该尽量采用一次工序焊接完成,并且焊缝顺序应采用闭环结构的形式。
2.应用电流分段线性控制的策略,精确的控制焊接热输入,使得焊接过程顺利进行。
有效解决了仪表板生产中由于焊接间隙变化造成焊接中断,易错边,人工返修率高的缺陷,并成功地运用于生产实际。
参考文献:
1.《埋弧焊焊接参数对单面焊双面成形质量的影响》.焊接质量控制与管理,2007.8
2.《小直径薄壁铝管材焊接工艺》,上海工程技术大学学报,2006.12
3.《实用焊接手册》,2002
4.《焊接件加工处理工艺与质量检测、失效分析技术及金相图谱实用手册》,2006.11
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 乘用车 仪表板 横梁 焊接 生产工艺