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1、面向制造和装配的汽车焊装线设计(DFMA) Abstract:This paper 随着汽车行业的高速发展, 汽车更新换代的周期不断缩短,投入市场的步伐加快.同样对与汽车产品相关的行业也提出极大的挑战.焊装设备作为汽车车身制造不可缺少的一项产品,其设计制造水平及质量,生产周期等直接影响汽车车身的质量和投入市场的周期.对汽车焊装线的设计提出更高的要求,作为一种非标产品的设计,其最大的特点是通用性差,不同的车型,不同的自动化程度, 不同的生产纲领,所对应的生产线是完全不同的.焊装线设计的工作量很大,相对周期也长,由于非标产品的小批量及异型特点.生产组织及管理也困难.直接影响生产效率.为了满足生产的
2、需要,对设计也提出更高的要求.就是实施面向制造和装配的设计(DFMA).其基本原则如下:1. 构成产品的零件数量和类型最少原则2. 装配方向最少原则3. 模块化的设计原则4. 减少紧固件数量设计原则5. 零件易于定位原则6. 最少手工装配原则7. 最少装配辅具原则8. 最少装配中需调整原则9. 保证零件装配可换性原则10. 使用加工设备最少原则11. 使用专用检具最少原则焊装线分机械系统及控制系统(气动,液压,电控),其组成部分为:A. 制作加工件 B.国标件 C. 厂标件 D. 外购件一,减少零件数量和类型的方法:a. 从工艺方案上考虑,在不影响焊接功能的前提下减少定位点的数量.焊装夹具的功
3、能是保证车体零件正确定位和夹紧,以便实施焊接.因此定位点的优化选择是设计的基础,多余的定位要求不但增加设计生产成本,同时可能会影响焊装夹具的焊接性能.b. 采用一体式结构设计. 对于有数模的车体焊装夹具的设计,冲压件依数模成型,采用NC方式加工的夹具的定位板,压板采用整体设计.对于有些冲压件质量不稳定的情况下, 定位板,压板采用分体式可调整结构设计,零件数量增加2倍.工艺上增加了尺寸链的累计误差.c. 定位和夹紧的零件结构各采用同一形式.可以简化设计过程,生产工艺及管理.d. 组成零件的原材料尺寸系列化,标准化.e. 所有的国标件的尺寸系列化,标准化.f. 厂标件:将常用的零件或结构系列化,标
4、准化.g. 外购件:设计选型考虑型号同一,安装方式一致,尺寸系列化.h. 气动(包括真空系统)液动回路设计时将同一零件压紧的所有单元采用同一阀控制,操作按钮减少,操作方便i. 控制点尽量少,简化电控系统设计.二. 装配方向最少原则夹具部件在基座面的安装,是从上往下的安装,零件之间组装水平方向.与基座面平行. 装配方向大部分如此,可以方便采用机动工具提高装配工作效率.轴类零件设计时,轴径以单向阶梯递减,轴套类零件的装配从小端向大端顺序安装.节减装配时间.三. 模块化的设计将常用的机械结构,集成为标准部件,设计时直接选用.a. 零件的模块化:将常用的支架的安装尺寸统一,高度成系列化,其他的销轴类零
5、件在直径及长度成系列.b. 机械结构的模块化:小的部件如:顶升导向装置,行程开关组件,可调整基座支撑组件,安全栅栏及安全门组件等成标准模块,气动组件.大的部件如:空中搬送机(AFM),地面齿轮齿条同步输送机,蜗轮蜗杆同步输送机,台车驱动机构,步进输送机构,翻转机,包边机,液压动力系统 c. 外购件的模块化:很多气动元件已经做了模块化集成,如:控制阀汇流板(MANIFOLD)安装,带导向装置的气缸(GUIDE CYLINDER), 带移动销的气缸(PIN SHIFT CYLINDER), 控制阀集装式组成.四. 减少紧固件数量设计原则对结合零件所受外力进行充分计算,在保证联结强度的前提下,减少紧
6、固件数量.对于有些支架的安装设计,以两销方式定位,将两销斜方位配置,可将两螺栓反斜方位配置,同样可起可靠连接作用.使用特殊的标准件.如将垫片同螺栓做为一体,带旋转销轴的螺栓, 带防松的螺母等.五. 零件易于定位原则,A. NC方式夹具零件的连接是采用一对数控销(10H7,8H7)的定位方式B. 以三个销+两个垂直面定位C. 定位销以12H7/h7的轴孔配合安装, 销的位置转化为销孔对基准位置精度管理.六. 最少手工装配原则.目前的汽车夹具大量使用手工装配,这和现阶段夹具的零件特点分不开,小批量,多品种,异型件,无法组织起自动化装配生产.要提高生产效率,必须向自动化装配的方向发展,减少手工装配.
7、 要求设计向通用性,标准化,模块化发展,拼装式夹具是未来的发展方向.七. 最少装配辅具原则要提高自动化装配程度,必须使用装配辅具.用最少的设备达到提高自动化装配程度的目的, 减少装配辅具的途径从以下几个方面进行.A. 增加装配辅具的多功能性,实现多零件的同时装配B. 增加装配辅具的同一类安装零件(如:安装尺寸一样,外形尺寸不一样)的适应性(用可调整方式).八. 最少装配中需调整原则所有零件设计基准,加工基准,装配基准统一原则,减少尺寸链的误差累积,确保加工精度,避免装配中的调整.分离式的定位面在进行数控加工时,先将定位板与定位块安装组合成一体.再以安装基准孔定位来加工定位面.检具由于使用的次数少,磨损少, 精度要求高.装配调整后基本不需要作更换,设计要求简单,支架和定位板及销支架做为一体.加工较复杂,但能保证定位精度,最常见的加工方法是NC数控加工.九. 保证零件装配可换性原则将安装尺寸进行统一规格和标准,以方便零件的更换和装配.十. 使用加工设备最少原则考虑零件加工工艺性,确定零件的典型加工工艺,同一类零件采用相同工艺及同一范围内的尺寸,减少加工机床的品种及数量.十一. 使用专用检具最少原则对统一安装尺寸规格和系列标准的零件,用专用检具可以大大提高检测效率,专用检具检测用于批量生产或相同尺寸规格和系列的零件,专用检具根据批量确定是否设立.设计时要求尽量将零件结构尺寸统一.