汽車線束制造用工裝材料的對(duì)比與應(yīng)用

郭文亮，閆亮亮，李帥強(qiáng)，李殿龍，李 鵬，牛玉明

（河南天海電器有限公司線束研發(fā)中心，河南 鶴壁 458030）

1 前言

汽車線束制造工藝設(shè)計(jì)中的配套工裝材料，通常包括精益管、鋁型材、方鋼管等，通常在線束加工設(shè)計(jì)前期就需要提前對(duì)配套工裝架進(jìn)行合理設(shè)計(jì)與完善，來滿足后期規(guī)模生產(chǎn)過程的方便。生產(chǎn)過程中需要針對(duì)不同的線束工藝設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際加工過程中的難易程度，選用具有針對(duì)性的工裝材料來設(shè)計(jì)配套工裝。下面就針對(duì)目前常選用的精益管、鋁型材、方鋼這3種材料，來淺談一下運(yùn)用到線束制造配套工裝的實(shí)際情況。

2 汽車線束制造工裝

汽車線束制造車間工裝通常由精益管、鋁型材、方鋼管、復(fù)合木板、有機(jī)玻璃板、鋼板、玻璃、POM模塊等，通過夾緊治具扣進(jìn)行夾緊連接以及焊接等手段進(jìn)行組合，分別用于設(shè)計(jì)制作工裝架、工裝臺(tái)、周轉(zhuǎn)車、存儲(chǔ)簡(jiǎn)易容器等。下面對(duì)不同材料應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行分析，為線束用工裝的設(shè)計(jì)和制作提供參考借鑒。

2.1 精益管

精益管是帶有塑料涂層的成形鋼管，鋼管采用圓形鋼管，標(biāo)準(zhǔn)的精益管材料直徑為28mm，鋼管壁厚1.0mm。現(xiàn)在市場(chǎng)上選用的還有內(nèi)壁為0.8mm、1.2mm的精益管。精益管組件是由管件和管鏈扣配套組成的一種組裝產(chǎn)品，可以將創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成切合實(shí)際的組裝產(chǎn)品，并且制造組裝過程極其簡(jiǎn)單和方便。由于精益管的價(jià)格低廉，現(xiàn)代工業(yè)常用來組裝制造一些精益管架工位架、精益管工作臺(tái)、精益管貨架、精益管周轉(zhuǎn)車、精益管流水線等，并且由于精益管拆裝方便，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在汽車工業(yè)、線束制造業(yè)、電子產(chǎn)品制造業(yè)等多樣化的制造行業(yè)。

2.1.1 精益管在線束制造業(yè)中的選用

線束加工過程中，可針對(duì)不同的線束產(chǎn)品設(shè)計(jì)，選用精益管設(shè)計(jì)制造靈活多變的配套工裝架，目前主要用于線束加工工序中的預(yù)裝工序，如圖1所示。此類工裝架在設(shè)計(jì)初期就能滿足不同線束種類加工，如機(jī)艙線束，線種長(zhǎng)短不一，導(dǎo)線平方大小相差大，復(fù)雜打卡線不易抽盤等因素。選用精益管設(shè)計(jì)的預(yù)裝架，可采用分層多筒的形式，來滿足線種長(zhǎng)短不一的問題；可采用不同型號(hào)規(guī)格的PVC方筒來解決導(dǎo)線平方大小相差大的問題；可采用豎式抽盤線的形式來解決機(jī)艙線束中復(fù)雜打卡線不易抽盤的問題。

如車身線束，線種以偏長(zhǎng)為主，主要影響車身線束預(yù)裝時(shí)的場(chǎng)地要求，為了滿足此項(xiàng)要求，我們用精益管設(shè)計(jì)類似超市架的形式，分層加固，使導(dǎo)線可以在有限的場(chǎng)地，進(jìn)行反復(fù)盤繞，來減少車身線束對(duì)場(chǎng)地要求的限制；如儀表線束，導(dǎo)線以多種打卡線為主，選用精益管設(shè)計(jì)預(yù)裝架時(shí)就可以選用多筒多桿的支撐形式來滿足儀表線束上打卡線多而不方便放置的問題；如發(fā)動(dòng)機(jī)線束，導(dǎo)線多有壓接防水栓，在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)裝架時(shí)，我們就可以多選取PVC方筒開口大的為主。

線束配套線總裝工序如圖2所示，此類工裝架在設(shè)計(jì)初期就需要考慮到線束配套線線種簡(jiǎn)單、材料簡(jiǎn)單、對(duì)場(chǎng)地要求單一，我們?cè)谶x用精益管設(shè)計(jì)配套線總裝架時(shí)，就可以充分考慮此類工裝架的共用性，單一配套線總裝架可生產(chǎn)不用型號(hào)線束的配套線。線束周轉(zhuǎn)工序如圖3所示，針對(duì)線束加工流程的頻繁周轉(zhuǎn)特性，采用精益管設(shè)計(jì)的周轉(zhuǎn)架，可有效滿足線束加工各個(gè)工序不同需求的問題，如成品線周轉(zhuǎn)工序，選用精益管設(shè)計(jì)，在最大限度地滿足周轉(zhuǎn)能力的同時(shí)，又能隨著包裝箱規(guī)格的變化而更改完善周轉(zhuǎn)架。

具有線束特殊特性制造的專用工序配套工裝如圖4所示，目前有部分線束在設(shè)計(jì)初期，有部分線束在裝車時(shí)，對(duì)線束的加工工序有特殊要求，采用精益管設(shè)計(jì)具有特殊特性的工裝架，可靈活機(jī)動(dòng)地完善優(yōu)化不同線束種類的加工。

2.1.2 選用精益管具有以下幾個(gè)特點(diǎn)

1）價(jià)格低廉。可直接降低生產(chǎn)制造過程中的工裝成本投入，由于線束加工行業(yè)的多樣性，如針對(duì)不同的線束都采用專用工裝設(shè)計(jì)，那線束加工的成本將是十分昂貴的，采用精益管有針對(duì)性地設(shè)計(jì)匹配適應(yīng)工序的工裝架，就可以有效規(guī)避此類問題，并且在線束項(xiàng)目更新?lián)Q代的同時(shí)可重復(fù)拆卸利用。

圖1 線束預(yù)裝架

圖2 小線束總裝架

圖3 周轉(zhuǎn)車

圖4 特殊工裝架

2）設(shè)計(jì)靈活。可滿足任何創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)和想法，并將其轉(zhuǎn)化成一種個(gè)性化的切合實(shí)際運(yùn)用的組成架構(gòu)，選用精益管設(shè)計(jì)不同種類的工裝架，都可以靈活地滿足各項(xiàng)線束設(shè)計(jì)的工裝架需求。制造組裝過程極其簡(jiǎn)單和迅速，選用精益管設(shè)計(jì)工裝架，不需要特殊專業(yè)技能人才，經(jīng)過簡(jiǎn)單的加工培訓(xùn)即可上崗制作。還可快速制造并滿足批量生產(chǎn)前期投入的配套工裝設(shè)備，縮短制造周期。

3）重復(fù)利用方便。由于精益管采用的是管與管扣相互匹配緊固的方式連接的，在項(xiàng)目更新?lián)Q代需要更新工裝架的同時(shí)，可靈活機(jī)動(dòng)地拆卸和重新組裝，以滿足不同用途架構(gòu)的組裝過程。

2.1.3 選用精益管需要注意以下幾點(diǎn)

1）精益管承載。由于精益管采用的是中空結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在管與管扣連接方面存在局限性，就決定了精益管設(shè)計(jì)制造的工裝架不能有效地滿足大質(zhì)量的存儲(chǔ)設(shè)計(jì)。在滿足線束制造加工工序需求的前提下，精益管配套工裝的自身承重問題，是需要在設(shè)計(jì)前期特別注意，并通過增加加強(qiáng)筋來規(guī)避的。

2）精益管磨損。由于精益管重復(fù)利用的方便性，就不可避免地出現(xiàn)經(jīng)常拆卸和組裝，用于不同工序需求的配套工裝，這也就出現(xiàn)了精益管外保護(hù)不同程度的磨損與內(nèi)壁生銹的現(xiàn)象發(fā)生，影響新工序配套工裝的外觀和實(shí)用性。

2.2 鋁型材

鋁型材是依據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)需求來開發(fā)制作的，是線束制造業(yè)中最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車制造、線束制造業(yè)等加工行業(yè)都已大量應(yīng)用。

2.2.1 鋁型材在線束制造業(yè)中的選用

線束加工過程中，可針對(duì)特殊特性的線束產(chǎn)品設(shè)計(jì)，選用鋁型材設(shè)計(jì)制造的配套工裝架。目前主要用于線束加工工序中的線束壓接工序如圖5所示，針對(duì)線束加工過程中的導(dǎo)線壓接工序，壓接機(jī)自身質(zhì)量大，并且頻繁震動(dòng)，選用鋁型材設(shè)計(jì)有針對(duì)性的工裝架，既可滿足壓接機(jī)大質(zhì)量的承載問題，又能解決壓接機(jī)在工作時(shí)的頻繁震動(dòng)。線束包口工序如圖6所示，針對(duì)線束加工過程中的打卡線包口工序，包口機(jī)自身質(zhì)量大，電氣回路需要在工裝架上排布，選用鋁型材就可有效滿足自身承重和電氣回路在鋁型材內(nèi)部排布走線問題。線束檢測(cè)工序如圖7所示，由于檢測(cè)工序工裝架形式單一，固化效果明顯，選用鋁型材設(shè)計(jì)線束檢測(cè)工序的工裝架，方便電氣回路走線的同時(shí)，又能滿足檢測(cè)工序位置的固化。

圖5 線束壓接工序

圖6 線束包口工序

2.2.2 選用鋁型材具有以下幾個(gè)特點(diǎn)

1）抗腐蝕性。鋁型材 的 密 度 只 有 2.7g／cm3，在大多數(shù)環(huán)境條件下，包括在空氣、水 （或鹽水）、石油化學(xué)和很多化學(xué)系統(tǒng)中，鋁型材都能顯示出優(yōu)良的抗腐蝕性。

2）非鐵磁性。鋁型材是非鐵磁性，這對(duì)線束制造加工而言是一重要特性。

3）可機(jī)加工性。鋁型材的可機(jī)加工性是優(yōu)良的，在各種變形鋁合金和鑄造鋁合金中，以及在這些合金產(chǎn)出后具有的各種狀態(tài)中，機(jī)加工特性的變化相當(dāng)大，這就需要特殊的機(jī)床或技術(shù)。特定的拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、可延展性和相應(yīng)的加工硬化率支配著允許變形量的變化。

2.2.3 選用鋁型材需要注意以下幾點(diǎn)

成本昂貴，這會(huì)直接增加線束制造加工配套工裝的成本，這就限制了選用鋁型材設(shè)計(jì)線束加工裝架的成本。并且選用鋁型材設(shè)計(jì)制造線束工裝架時(shí)，鋁型材制造復(fù)雜，由于鋁型材需要通過特殊的機(jī)床和技術(shù)對(duì)其進(jìn)行深加工，在設(shè)計(jì)鋁型材線束制造配套工裝的同時(shí)，需要充分考慮鋁型材的可行性和后期項(xiàng)目交替的共用性。

圖7 線束檢測(cè)工序

2.3 方鋼管

方鋼管，是一種多規(guī)格，方形中空的型材鋼結(jié)構(gòu)材料，其外表有鍍層處理，或過塑處理，來防止內(nèi)部型材鋼的氧化。通常情況下，不同規(guī)格、厚度的方鋼管用于焊接制作各種物料架、工作臺(tái) （桌），批量制作前必須經(jīng)過樣品驗(yàn)證，人體工程學(xué)分析等。

2.3.1 方鋼管在線束制造業(yè)中的選用

線束加工過程中，可針對(duì)線束加工中相對(duì)穩(wěn)定、通用性工序，選用方鋼管設(shè)計(jì)制造的配套工裝架。目前主要用于線束加工工序中的線束倉(cāng)儲(chǔ)工序如圖8所示，方鋼自身采用焊接加工，對(duì)所承載的貨物質(zhì)量要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他型材，可有效預(yù)防工裝架由于承載質(zhì)量過大而造成的工裝架變型和倒塌而造成安全隱患。線束設(shè)備配套工序如圖9所示，在滿足自身承重的同時(shí)，又能有效的保證重復(fù)利用性和穩(wěn)固性。線束緩存工序如圖10所示，可有效滿足不同物料在同一工裝架上存放的方便性。

2.3.2 選用方鋼管具有以下幾個(gè)特點(diǎn)

1）方鋼硬度強(qiáng)。這也是方鋼管型材在線束制造過程中選用的首要條件，其在承重當(dāng)中具有很好的抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度，在設(shè)計(jì)制造線束加工工序中，可以優(yōu)先在需要承重翻邊特殊考慮的工序選用方鋼來設(shè)計(jì)。

圖8 線束倉(cāng)儲(chǔ)工序

圖9 線束設(shè)備配套工序

2）方鋼穩(wěn)固性好。方鋼管型材設(shè)計(jì)的線束制造配套工裝，因其自身質(zhì)量的原因，在定位使用后，不容易被外力碰撞而偏移，因此在設(shè)計(jì)方鋼型材配套的線束加工工序工裝架時(shí)，我們可以在固定重復(fù)利用工序優(yōu)先選用方鋼型材來設(shè)計(jì)配套工裝架。

2.3.3 選用方鋼管需要注意以下幾點(diǎn)

圖10 線束緩存工序

1）方鋼管型材的加工，需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，一次性焊接成型，不易更改翻新，因此在選用方鋼型材設(shè)計(jì)制造線束加工各個(gè)工序的配套工裝架時(shí)，就需要工裝設(shè)計(jì)人員前期策劃時(shí)充分考慮，反復(fù)驗(yàn)證工裝架的可行性，來避免由于前期策劃不完善而造成的加工返修和實(shí)際運(yùn)用不合理等問題。

2）方鋼管型材再加工完成后，不方便搬移，由于方鋼型材的自身質(zhì)量過大，人員搬移不方便，因此，在設(shè)計(jì)定位的前期，就需要現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員對(duì)選用方鋼設(shè)計(jì)的工裝架進(jìn)行場(chǎng)地劃定準(zhǔn)確，避免后期由于場(chǎng)地規(guī)劃變更而造成的方鋼型材架反復(fù)搬移的問題。

3 總結(jié)

綜上所述，隨著汽車線束制造技術(shù)的發(fā)展，各種新型材料設(shè)計(jì)制造的配套工裝設(shè)備也逐步應(yīng)用到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃工程師要對(duì)每個(gè)工序的配套工裝設(shè)備的功能、性能參數(shù)熟練掌握，充分利用配套工裝設(shè)備的現(xiàn)有資源，最大限度提高配套工裝設(shè)備的利用率。合理選用現(xiàn)有材料設(shè)計(jì)制造配套工裝設(shè)備，為線束生產(chǎn)加工過程提供最大限度的方便實(shí)用性。針對(duì)線束加工行業(yè)的工序多、各個(gè)工序規(guī)劃要求不同等原因，線束工裝架的設(shè)計(jì)人員需要有選擇性地選用不同材質(zhì)，設(shè)計(jì)制造各個(gè)工序所匹配的工裝架。