降低后扭力横梁弹性铰接压装破损率

张毅 430056) (神龙汽车有限公司,武汉 摘要:针对后扭力横梁压装过程中出现的弹性铰接破损严重的问题,从零件、工艺、设备三个方面进行分析,找到了影响破损的三个因素即后扭力横梁热变形、弹性铰接无导向、设备固定式压装。为了快速降低破损率,最终通过采用浮动的压装方式,提高了压装时后扭力横梁、压头、弹性铰接的同轴度,保证了压装时的对中性,实现了降级弹性铰接破损率、提高生产效率的目标。 关键词:后扭力横梁 弹性铰接 破损率 浮动 对中性 改进 降低U468.2+1 B中图分类号: 文献标识码:

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1978—), , , ,作者简介:张毅( 女工程师学士学位研究方向为汽车底盘装配工艺。

1 前言

后扭力横梁上的弹性铰接是汽车底盘、悬挂,系统中的一个组成零件 通常被用来平衡悬挂运动中产生的震动,起到支撑底盘主要部件,辅助控制行驶的作用。如果弹性铰接破裂,铰接上的橡胶形状会出现缺陷,缺陷的橡胶与金属部件发生摩擦,产生噪音。而且破损的铰接失去其应有的作用。因此在后横梁压装铰接时,不允许铰接破裂, 100%必需在压装完成后进行 检查才能放行至下一工位。但在汽车厂生产过程中铰接破裂问题时有发生。

2 缺陷描述 2.1 弹性铰接破损现象

某汽车厂的一款轿车在生产过程中,一直存 2015在弹性铰接破损的情况,破损率时高时低。10 2016 10 1.004%,年 月至 年 月平均破损率 最高时2.6% 1,破损率高达 。具体弹性铰接破裂数据见图2破裂状况见图 。

铰接破裂后,需要人工通过返修台将铰接退

出,并重新在设备上进行压装。不仅劳动强度加大,工时增加,而且破裂的铰接需要进行报废处理,经常零件报废的费用远远高出车间承担范围,工厂抱怨很大。

2.2 零件信息及压装工艺

缺陷位置关联零件有后扭力横梁、弹性铰接3) (图 。

后扭力横梁是较大体积类零件,也属于薄壁筒类焊接件,存在热变形。

弹性铰接属外圆不规则零件,圆周上有长端、短端之分。外圆一般是塑料材质、内部填充橡胶材料。

装配关系是可视为后扭力横梁为孔,弹性铰接为轴,是轴与孔配合的关系,从公差配合角度分析为过盈配合。

压装设备:使用专用、双向卧式压装机,借助液压力强行将弹性铰接与后扭力横梁压装在一起。2 750~21 000 N, ≤35 000 N压装过程力 贴合力 。

0.5 mm压装质量要求:间隙超出 的圆弧长应小于总圆弧长的三分之一。

3 原因分析

从零件符合性、装配工艺合理性、压装设备保证性三个方面入手进行分析,针对分析结果,确定改进方向。

3.1 对相关环境件进行逐一分析、核查

3.1.1 后扭力横梁

3 4从 条焊接生产线抽取不同批次后横梁各件,对后横梁上与压装相关的尺寸进行检查,检测2结果见表 。

从表2可知,抽查的 12件后横梁其弹性铰接安装孔的角度、圆度符合图纸定义要求。同时也 发现同一焊接线的后横梁其弹性铰接安装孔的角度、圆度存在一定散差,且不同生产线之间零件散差更大。

对于后横梁铰接安装孔圆度散差较大的问题,专门组织人员抽查焊接前衬套内孔尺寸,结果5 Φ69± 0.2 mm显示抽查 件,全部满足图纸定义 。说明圆度散差来自于热焊接变形,不同产线虽然工艺方法相同,但热变形控制有较大差异。

通过观察对比发现,后横梁安装孔的倒角为R2.50不完全R角,且 较小,不利于压装时铰接进- 0.5入横梁内孔,容易造成压装破裂。

要求后横梁制造商加强生产过程控制,进一步控制焊接热后变形,更好地保证铰接安装孔的尺寸、角度。调整焊接工装夹具,使尺寸向名义值靠近。

3.1.2 弹性铰接

10首先,从生产线边随机抽取 件弹性铰接,进,行几何尺寸、外观核查 结果符合产品图纸定义。

接着,手动尝试将弹性铰接小端按照压装方向推进后横梁孔,结果弹性铰接无法推入孔内。

然后,对比同行企业弹性铰接、后横梁外观形3状,对比结果见表 。

设计、开发弹性铰接时需要考虑零件装配性,圆弧、倒角等一些不起眼的细节往往发挥着重大作用。设计零件的目的不是单纯设计、制造出来,而是要完成最终装配,才能实现其功能,发挥其作用。

3.2 装配工艺符合性核查

4压装工艺操作要求见图 。

压装参数过程力2 750~ 21 000 N,贴合力≤ 35 000 N。

压装工艺流程、参数设置均严格遵照法方技术资料进行设计,经核查自生产稳定以来各项参数未做变更。

3.3 压装设备

设备压装方式为固定中心卧式压装方式,采用液压力同时将弹性铰接压入后横梁两端的安装孔内。特点为后横梁、弹性铰接、设备压头均固定。缺点为后横梁散差大时,压头与横梁对中不好,设备无法纠正对中性,弹性铰接容易压裂,后5横梁见图 。

4 方案选择

针对以上分析结果,提出以下改进方向。

a.方案I:加强后横梁热后变形量的控制。

b.方案II:优化弹性铰接零件结构,使其更利于压装。考虑压装需求和零件自导向功能,优化弹性铰接前端倒角的尺寸,保证倒角外径的最大尺寸小于横梁安装孔最小内径。

c.方案 III:优化设备结构,将固定式压装改为浮动压装结构。用零件作为自导向,提高压装时后横梁衬套与压头、弹性铰接的同轴度。

I方案 涉及到零件供应商焊接工艺调整和改进,由质量部门负责零件质量的工程师督促完成。

II方案涉及到产品结构更改,实施周期长、难度大。

经过相关部门分析、讨论,确定优先选择方案III来尽快降低弹性铰接压装破损率。

5 方案实施及效果验证 5.1 方案实施前准备

在方案正式实施前,为了验证方案的有效性和投资的收益性,特地组织相关技术骨干到同行业单位进行调研,了解浮动设备运行状况,了解弹性铰接压装破损率。经考察,该同行单位浮动设备已使用多年,设备运行稳定,平均压装破损率约0.5‰。说明该方案有效、可行。

5.2 方案正式实施

5.2.1 总体方案

改造、重新设计现有设备的机械部分,包括床体、压头、定位、夹紧部件。新结构采用自定心整体浮动压装单元,使设备压头、弹性铰接定位工装的轴线可随零件变化自适应调整,从而达到压头、弹性铰接安装孔、弹性铰接、弹性铰接定位工装同轴, 6实现较好压装效果,见图 浮动式压装设备示意。

5.2.2 关键技术方案

a.采用整体浮动结构:主要由床体、底板、浮动压头架、压装单元、弹性导向组件、自定心弹性限位组件、牛眼平台、中间支撑板、万向球铰等组成。

底板为整体浮动压装单元的载体,通过牛眼平台实现整体浮动压装单元的移动,底板两侧布置自定心弹性限位组件和定心浮动限位组件。

压装单元及弹性导向组件通过导轨连接在浮动压头架上,通过压力检测及浮动连接头与压装油缸连接。

自定心弹性限位组件用于将中间支撑板的浮动范围限制在一定范围内,并且可调。

万向球铰用来连接底板和中间支撑板,实现中间支撑板绕球铰转动,球铰可以在垂直方向可上下一定范围浮动。

压装时压头动作,导向套伸出,接触后横梁衬套孔,使压装单元的轴线随零件变化自适应。b.重新选择主定位孔:将后横梁主定位销孔由原来的弹簧托盘孔改为后横梁套管下面的方孔, 7弹簧托盘孔作为辅助定位孔使用,见图 。

c.增加夹紧装置:设备左右两侧均增加旋转夹紧气缸,用于压紧后横梁,保证后横梁套管在设备8上准确定位,见图 。

5.3 效果跟踪、验证

7设备改造方案实施到位后,连续跟踪 周,其平0.05%, 9)均破损率为 效果明显,达到目标水平(图 。

6 结束语

现场应用结果表明,将设备的压装方式由固定式改为浮动结构可以在一定程度、一定范围内消除零件散差、变形带来的压装破损。

目前这种浮动压装技术在行业还处于推广阶段,希望随着技术优化、信息发展,能尽快在轿车底盘其他零件上广泛运用,能让更多的汽车制造商受益。

拿取弹性铰接目视检查合格,安装到设备压头上。注意弹性铰接的装夹方向。目视获取设备显示屏上车型种类代码、横梁品种信息,吊取相应模梁至压装设备上。确认横梁状态良好(外观、品种等信息),横染在设备上正确定位、装夹。按下设备启动按钮,将弹性铰接压装到后横染孔内。

现使用主定位销原使用主定位销

A油缸A

压块组件气缸组件安装底座

A-A

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