蒸發器芯體管路組件組焊工藝裝備的設計

張　毅，李慶民，吳方利，孫啟昌，姜　輝（.中航工業豫新汽車空調股份有限公司，河南新鄉　453000；.鄭州宇通重工有限公司，河南鄭州　4548）

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蒸發器芯體管路組件組焊工藝裝備的設計

張毅1，李慶民2，吳方利1，孫啟昌1，姜輝1
（1.中航工業豫新汽車空調股份有限公司，河南新鄉453000；2.鄭州宇通重工有限公司，河南鄭州451482）

摘要：通過對某型空調產品蒸發器總成中的芯體管路組件組焊工藝裝備的設計，使得在保證產品尺寸與位置精度的同時，能夠提高焊接工作效率，簡化操作使用。對其它類似的管路組件在進行組焊時，對其組焊工藝裝備的設計具有一定的參考意義。

關鍵詞：蒸發器芯體總成；芯體管路組件；組焊工藝裝備；移動座

在車用空調產品中，一個完整的空調器主要由蒸發器芯體總成、冷凝器芯體總成、風機、電氣線束、鈑金件外殼及相關一系列連接附件等組成。其中芯體的制造品質直接關系到整個空調產品的使用效果和品質，所以對其整個生產過程的品質控制是保證其品質的關鍵。在生產工藝流程中，為保證產品各零件的制造精度，設計必要的一些工藝裝備（以下簡稱工裝）夾具成為保證產品各零件生產制造所必須的技術裝備。工裝設計制造的品質直接影響芯體總成的品質，從而對空調產品的品質造成影響。現就某汽車空調產品中的蒸發器芯體總成管路組件組焊工裝的設計做以下介紹。

1　蒸發器芯體總成及芯體管路組件

該型空調產品采用常用的“一蒸一冷”的方式，即采用一個蒸發器總成和一個冷凝器總成組成。現就蒸發器總成來進行說明，具體圖示見圖1。

圖1　蒸發器芯體總成

從圖1中可知，整個芯體總成由蒸發器芯體、芯體管路組件、膨脹閥、膨脹閥壓板及相連接的標準件等經組焊裝配而成。其中蒸發器芯體為裸芯體，與膨脹閥是外購成品件，膨脹閥壓板經機械加工并表面處理自制。芯體管路組件如圖2所示。

圖2　芯體管路組件

該部件的制造需要設計并制作相應的組焊工裝，將其中的進液管與排氣管用氧氣、乙炔火焰焊接的方式，與芯體管路壓板焊接在一起。

2　芯體管路組件組焊工裝的設計過程

分析圖2可知，芯體管路壓板在下的位置為組焊時最合適的位置。在組焊前，先將兩管件分別插入已固定好位置的管路壓板的安裝沉孔中，而后由兩定位釘分別插入管件的管子內徑，這樣便將組焊時的位置進行唯一的定位，確認后便可進行焊接工作。根據上述思路，所設計的芯體管路組件組焊工裝如圖3所示。在圖3中可以清楚地看到零件在組焊時的實際位置情況。

圖3　芯體管路組焊工裝

2.1支撐釘的設計

在對芯體管路組件進行氧氣、乙炔火焰焊接時，因所焊零件材質為鋁材料，為減少焊接時較大的焊接熱量對工裝其它零件造成不利影響，所以特設計支撐釘將整個芯體管路組件支撐起來。同時，在材料的選用上采用不銹鋼材料，目的是出于焊接時不同金屬材料對焊接熱量的熱膨脹不同，避免采用同種材料相接觸時因焊接熱量而產生粘連現象。因需支撐的芯體管路壓板上兩孔尺寸不同，所以需設計2個尺寸不同的支撐釘與其相配合。支撐釘如圖4所示。

圖4　尺寸不同的支撐釘

支撐釘的下端插入底板上已加工好的孔，并與之形成小間隙配合，上端插入芯體管路壓板上2個不同尺寸的孔中。芯體管路壓板如圖5所示。為方便在焊接后能夠迅速將組焊好的芯體管路從支撐釘上取下，其設計尺寸與芯體管路壓板上兩孔的尺寸并不形成配合，僅起到支撐的作用。

2.2定位釘與移動座的設計

圖5　芯體管路壓板

在用支撐釘將待組焊的零件支撐后，其管路組件上端的進液管和排氣管的位置是自由的，并無定位，為保證在組焊時正確的焊接位置，此處必須對兩管路進行可靠的位置定位，以確保位置的準確一致。兩管路圖如圖6所示。

圖6　兩管路圖

由圖6可知，進液管和排氣管外徑尺寸分別為Φ16 mm、Φ12mm，壁厚均為1mm，管子的內徑尺寸便分別為Φ14 mm、Φ10 mm。考慮管路組件焊接后受熱，為便于兩定位釘從管子內徑中退出，所以其尺寸設計與管子內徑也不形成配合，兩定位釘主要起導向定位作用。兩定位釘如圖7所示。其上端面的螺紋孔是用來與移動座連接用的，在實際使用時，兩定位釘是通過螺釘與移動座連接為一體的。

圖7　兩定位釘

在整個部件的組焊工作中，移動座起到較大的作用。在焊前，通過移動座沿底板上的螺釘在移動座的長圓形調節孔中向前移動，到位后緊固底板上的兩蝶型螺母，將已由支撐釘支撐起的零件進行準確定位后，便可進行焊接工作。在焊接完成后，先松開兩蝶型螺母，使移動座沿調節孔向后移動，兩定位釘從管子內徑中退出，最后將焊好的芯體管路組件從支撐釘上取下。在保證位置準確一致的同時，大大提高了組焊的工作效率。移動座如圖8所示。

移動座采用簡單的鈑金折彎后點焊加強筋的彎板形式，在較短的折彎邊上加工有便于移動調節的兩長圓形調節孔，這也是移動座名稱的由來。上面鉆有兩個與兩定位釘相連接的螺釘過孔，起到連接定位釘的作用。

圖8　移動座

2.3底板的設計

底板作為整個組焊工裝的基礎件，為保證在焊接時的穩定性，不因工作臺轉動產生倒伏現象（工裝放在工作臺上，焊接時通過焊工轉動工作臺，使焊縫得到最佳的填充成型），所以采用相對較厚的鋼板，上面分別加工有與兩支撐釘相配合的孔，便于移動座在進行前后移動時保證移動方向的兩導銷孔和中間的矩形減重孔。底板的具體形式如圖9所示。

圖9　底板

因設計兩支撐釘下端與底板孔配合為小間隙配合，由支撐釘尺寸查閱設計手冊，選配合公差為h11/H11的小間隙配合。導銷孔為2個帶M5螺紋的沉孔，其上的M5內螺紋供擰入導銷（即內六角圓柱頭螺釘M5×16）。選用內六角圓柱頭螺釘作為導銷，是因為在利用移動座前后移動時分別在組焊定位和焊后取下工件時，均需通過松緊工裝上的2個蝶型螺母來實現，所以與其配合的導銷上端要設計M5的外螺紋。為減少工裝零件的設計，降低工裝的制作成本，所以在導銷的設計上便直接選用M5×16的內六角圓柱頭螺釘標準件來代替。通過后期的組焊實際使用，證明其代替是合理的，完全滿足設計使用要求。

3　芯體管路組件組焊工裝的使用操作

在對芯體管路組件進行組焊前，先將工裝裝配組合好，兩支撐釘分別插入底板中，移動座整體裝配到位并移動到調節孔的最右端，然后再將芯體管路壓板安放在兩支撐釘上，接下來再分別將待組焊的進液管與排氣管插入芯體管路壓板的沉孔中。此時便可在調節孔中將移動座沿兩導銷向左側移動，使得兩定位釘插入到管子內徑中，最后手動擰緊兩蝶型螺母，使移動座與底板固定在一起。這時所要組焊的芯體管路組件的位置便準確地固定下來。

管路組件的位置固定下來后，便可由焊工對工件進行焊接工作。焊接完成后，先松開兩蝶型螺母，將移動座向后方移動，使上面的兩定位釘從進液管與排氣管中退出，再將組焊好的工件從兩支撐釘上取下即可。而后按照順序（放芯體管路壓板→放進液管、排氣管→移動移動座→緊固蝶型螺母→組焊焊接→松開蝶型螺母→移動移動座→取下焊好的工件）進入下一個芯體管路組件的組焊工作。

4　實際使用效果對比分析

在沒有該工裝前，我們進行管路組件的組焊時需要2個人進行配合操作來完成，為保證兩管路的準確位置，焊前需要用記號筆分別在兩管路和芯體管路壓板上沿各自的中心線畫出X、Y方向的位置標記線，利用此標記線來保證組焊時的位置，整個操作過程非常繁瑣。同時在焊接時為保證位置的不變，要由一人手持鉗子夾持住要組焊的管路并保持姿勢不動直到管路焊接完成，因為需焊接2個管路，操作者的勞動強度很大，而且在組焊時為了整個環焊縫的焊接品質，工作臺要進行轉動，而工作臺的轉動會對組焊的位置造成很大的影響，容易出現位置精度差和廢品等現象，結果造成日班產量難以滿足實際生產的要求。我們對原來的組焊工作進行了實際的統計分析：其中畫標記線要2min，組焊焊接過程需要7min且需要兩人配合，因組焊時夾持者的勞動強度較大，往往在焊接三四個工件后需要休息1～2min。而更加嚴重的問題是因純手動控制組焊位置，管路的組焊位置經常出現歪斜、錯位等情況，致使廢品率較高（達到近40%左右），并且無法修復（高溫火焰容易燒熔零件），造成組焊每個工件的生產成本很高而效率與合格率很低。

對此情況，我們設計了如前面所述的芯體管路組焊工裝，在組焊定位時非常快捷，僅需將管路壓板和兩管路分別裝配插入相應的銷子中即可，省去了以前的畫標記線工作，整個過程僅20 s便可完成。在焊接時，只需由焊工不停轉動工作臺，對工件進行焊接，不需要其他任何的輔助動作和人員，焊接品質能夠得到可靠的保證，不再出現歪斜、錯位等情況，使得產品的廢品率得到了極大地降低（僅為5%左右）。工作效率方面可實現連續性生產，原來一天的工作量現在僅用五分之一的時間便可完成，且品質和合格率均達到要求。整個工裝的制造成本低廉，僅370余元，部分零件如利用邊角余料進行制作，則制造成本將會更低。表1是在無工裝和有工裝的情況下的對比表。

表1　工裝使用前后對比

5　工裝設計總結

經車間實際使用，近兩年來該套工裝使用效果良好。具有尺寸位置精度一致性好、工作效率高、使用操作簡便等特點，且整個工裝生產制作成本低廉。為企業的降本增效起到了積極的作用，具有一定的實際意義。

參考文獻：

［1］朱耀祥，浦林祥.現代夾具設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2010.

［2］陳宏鈞.實用機械加工工藝手冊［M］.北京：機械工業出版社，2009.

［3］成大先.機械設計手冊（第2卷）［M］.北京：化學工業出版社，2008.

（編輯楊景）

Design of the Assembly Weld Equipment for Evaporator Core Pipe Set

ZHANG Yi1，LI Qing-min2，WU Fang-li1，SUN Qi-chang1，JIANG Hui1
（1.AVIC Yuxin Automobile Air Conditioner Co.，Ltd.，Xinxiang 453000，China；2.Zhenzhou Yutong Heavy Industries Co.，Ltd.，Zhenzhou 451482，China）

Abstract：Based on the core of a certain type of air conditioning products，This paper provides design of an assembly weld equipment for evaporator core pipe set，which guarantees the product size and locating precision，and improves the welding efficiency and simplifies the operation at the same time.For other similar piping set weld，this design of assembly weld equipment has certain reference significance.

Key words：total evaporator core；core pipe set；assembly wielding equipment；mobile set

中圖分類號：U463.851

文獻標識碼：A

文章編號：1003－8639（2016）06－0063－04

收稿日期：2015-10-29；修回日期：2015-11-02

作者簡介：張毅（1983-），男，工程師，技師，主要從事車用空調產品工藝裝備的研發與設計工作；李慶民（1985-），男，工程師，主要從事工程車輛的產品配套工作；吳芳利（1983-），女，助理工程師，主要從事車用空調產品的經濟與成本核算工作；孫啟昌（1982-），男，助理工程師，主要從事車用空調產品的技術調試工作；姜輝（1989-），男，技術員，主要從事車用空調產品的技術調試工作。