基于N300系列车型焊接工装的设计开发.pdf

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基于N300系列车型焊接工装的设计开发
摘要:为了实现N300系列车型4种车身共线焊接生产的要求,分析了共线车型的特点,介绍了
CDLS定位策略的制定流程,制定了适合钣金类零件定位、夹紧的方案,设计了柔性化的定位夹紧
单元,开发出了多车型共线生产的焊接工装。在焊接工装的设计中运用并行设计、柔性化设计的理
念,为汽车制造企业节约了场地空间、节省了设备投入成本,减少了人员需求,在缩短汽车工装设
计周期、实现效益最大化方面为汽车焊接工装的设计开发提供了范例
关键词:车身焊接工装设计柔性化
中图分类号:U463.82.06文献标识码:B
上汽通用五菱汽车股份有限公司程楠
由纵梁、管件、沖压钢板等组件构成的车架通常
车身种类和车架
又分为前、后车架,见图1。前、后车架通过焊接拼
汽车的车身按照其承受載荷的情况分为承载式、
合成为车架总成,组成车身的承載主体。
非承载式和半承载式车身,见表1
承載式车身无独立的车架,车身就是安装汽车各个
2柔性化的焊接工装
总成和承受各种载荷的基体,车身质量轻,底盘低。目2.1汽车车身坐标系
前,大部分的轿车均采用该结构车身。
汽车车身坐标系是贯穿汽车琴件设计、工艺、
非承载式车身以柔性连接形式将车身安装在车架制造及检測过程的基准坐标系统(图2),也是同步
上,车身承载抗扭、弯載荷,常见车型有載货车、越开发的基础。汽车车身坐标系定义了X、Y、Z的正、
野车等。
负方向,以及坐标原点的位置,该坐标原点也称该
半承载式车身通常采用焊接、螺栓联接或铆钉方式车的绝对坐标。产品和工装工程师在设计时可直接
与车架刚性连接,车身承載部分载荷。该结构典型的特引用绝对坐标在三维软件中进行设计,以方便产品
点就是有刚性车架,并且车架由较粗大的纵梁焊合件组设计、工装设计及检具设计采用统一的坐标系统
成。车架单独成为一个焊接系统部件,车架刚性好、承确保统一基准。
載性能好。微型客车普遍采用半承載式车身,其中比较2.24种车型的车架
典型的有五菱、长安等品牌微型客车。
汽车车型的多样化要求焊接工装必须具有满足
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表13种承载形式车身
车身分类
结构图片
安装基体车身与车架承载特点
连接形式
整车特点
常见车型
整个车身
无车架、底盘较
承载式车身
车身为一体,无车身低且刚性稍差、车普通轿车
独立的车架
身质量轻
非承载式车
通过弹簧
刚性车果胶等柔架
刚性车有
刚性车架、底
货车、越
身
盘较高且强度高、野车
车身偏重、油耗高
半承载式车
车身和车画过娘1
接车身
有刚性车架、底
大客车
架总成
或螺栓等刚车架的总盘高度适中、车身徽型客车
性连接
成
质量偏轻
?
前车架
后车架
图1前、后车架
柔性化生产的能力,即在同一条焊接工装线上能生产
不同车型的车身。例如,N300系列汽车为半承载车
身,有4种车型,分别为客车、加长客车、单排载货
图2汽车车身坐标系
车、双排载货车,并对应有4种车架且需
英共生产自种车数的车由前、后车ーP世-
架组成4种车架共用同一种前车架,后
车架有4种结构,见图3。为使焊接工装实
"
加长车型后车架
现这一功能,需要分析4种车架的特点,
尽可能使定位位置与夹紧点统
双排货车后车
后车架主定位销坐标值见表2。从表
2可见,加长车型与标准车型的定位点坐
前车架
单排货车后车架
标在X方向相差2705-2355=530mm
图34种车型车架
单、双排載货车后车架的定位点坐标相同,单、双2.3CDLS定位策眳的确定
排货车与加长车型的定位点坐标都在Z方向相差95
为了缩短车身设计周期,需要焊接工装工程师与
17=78mm。
零件设计工程师一起并行设计,并且要在产品设计初
n只
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表2后车架主定位销坐标值
车身开发策珞
后车架主定位标准加长双排
单排
销孔坐标车
车型载货车载货车
X
235527052705
件设计工程师
2705
536-536-536
-536
CDLS
17
艺工程师
尺寸工程师
文件
期,将车身零件的定位孔、定位面以CDLS文件形式
工装设计工程
确定下来。CDLS全称为 Common Datum Locating
Strategy,中文意思是基准一致性定位策略(简称定
图4CDLS定位策略的制定流程
位策略),是焊接工装方案和结构设计的依据。定
在CDLS文件中定义出的定位孔、夹紧面不仅是
位策略的确定涉及零件产品设计、工装设计及尺寸工装的定位、夹紧位置,也是冲压模具的质量保证
公差设计等多个方面,通常在项目的前期由相关几点、检具的重要检查点,从而确保了定位孔、面的
个部门的工程师及项目负责人进行综合分析、讨论加工、焊接精度,乃至整车的制造精度。标准车型
而制定,其大致流程见图4。
车架的CDLS定位策略见图5。
序号
径系列前车架总成后车架总成
说明
2705
536.5
后车架主定位孔
927
405
前车架主定位孔
1040
536.5
2
X24
后车架次定位孔前车架輔助定位孔
2705
536,5
后车架辅助定位孔
15
前车架辅助定位孔
1040
536.5
20×24
SP前车架次定位孔/后车架辅助定位孔
定位面U/D
8
1127
定位面U/D
1040
定位面UD
1040
C
定位面U/D
2705
C定位面U/D
定位面U/D
支面
14
支撙面U
注:C为定位基准面,P为定位销SP表示两零件搭接定位,L为辅助支撑。
图5标准车型车架的CDLS定位策略