新型定位安裝腳固定方式的隔熱板

華域視覺科技(上海)有限公司 上海 201821

1 存在的問題

上汽大眾斯柯達昕銳轎車PA2組合前照燈中,遠近光采用兩個反射式鹵素光源。在早期第二次設計評審階段發現,鹵素光源上方的溫度超出了相鄰零件的極限維卡溫度,于是設置隔熱板,避免燈體聚丙烯材料發生直接燒熔。耐熱模擬溫度云圖如圖1所示。

圖1 耐熱模擬溫度云圖

對于設置隔熱板的定位安裝腳,通常通過對焊方式固定在隔熱板主體上,這樣做存在以下問題:① 設備成本高,需要專用對焊機和對焊工裝;② 工藝穩定性差,對焊位置度和焊接強度不穩定;③ 對焊平面需求大,浪費材料；④ 外觀差,不可避免地會出現焊疤。傳統定位安裝腳如圖2所示,定位安裝腳及隔熱板在燈具中的位置如圖3所示。

針對所存在的問題,筆者對對焊工藝和鉚接工藝進行分析,設計了新型定位安裝腳固定方式的隔熱板。

2 對焊工藝分析

電阻焊是利用電流流經工件接觸面及鄰近區域產生的電阻熱效應,將工件加熱到熔化或塑性狀態,使之形成金屬結合的一種焊接方法。電阻焊的方法主要有四種:點焊、縫焊、凸焊、對焊,在汽車零部件生產中,廣泛采用電阻焊[2]。對于隔熱板的定位安裝腳,通過采用對焊。

對焊指在焊接時將工件的接觸面對接焊合。對焊原理如圖4所示,先加壓使工件與工件緊密接觸,然后利用柱狀電極接通電流,在電阻熱的作用下使工件接觸處熔化,冷卻后形成焊點[3-4]。對焊機如圖5所示。

圖2 傳統定位安裝腳

圖3 定位安裝腳及隔熱板在燈具中的位置

對焊主要存在四方面缺陷。

(1) 設備成本高。對焊需要專用對焊機、專用對焊工裝,以及對焊定位裝置、焊點檢測設備等。對焊設備功率大,機械化、自動化程度較高,所以成本較高,維修較困難,并且常用的大功率單相交流焊機不利于電網的平衡運行。

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圖4 對焊原理

圖5 對焊機

(2) 工藝穩定性差。對焊的位置度和焊接強度不穩定,主要缺陷表現形式有裂紋、氣孔、咬邊、未焊透、未熔合、夾渣、焊瘤、塌陷、凹坑、燒穿、夾雜等。產生以上缺陷來自于焊接電流、焊接時間、電極壓力、電極形狀、材料性能及工件表面狀況等的影響。另一方面,目前還缺乏可靠的無損檢測方法,對焊質量只能靠工藝試樣和工件破壞性試驗來檢查,并依靠各種監控技術來保證。人工對對焊焊點進行焊接評定時,需要對所有焊點進行拍片檢測。

(3) 對焊平面需求大。對焊平面需要基準孔進行對位,為了提高焊接強度,焊點設置要求較多,使工件作業面積較大,由此勢必造成材料的浪費。

(4) 外觀差。對焊后,隔熱板表面不可避免地會存在焊疤、焦痕及焊點凹陷等缺陷,可能引起用戶的不滿。

3 工藝調整

針對隔熱板定位安裝腳對焊存在的缺陷,提出四種工藝調整方案。

(1) 在隔熱板上做翻邊。這樣做會影響隔熱效果,并且加工復雜,強度達不到要求。

(2) 由螺釘固定定位安裝腳。這樣做加工復雜,而且定位不佳,并增加成本,同時仍然會存在外觀缺陷。

(3) 取消定位安裝腳結構。這樣做同樣存在定位不佳、強度不滿足要求的問題,同時會因懸臂過長而導致振動異響。

(4) 采取鉚接工藝。這樣做定位可靠,并且可以提高強度,在保證隔熱效果不變的前提下簡化加工,并降低成本。

通過對比分析,最終確認采用鉚接工藝來固定裝配定位安裝腳和隔熱板主體,進而降低成本,提高工藝穩定性,同時可以節省材料,改善外觀,提高固定強度。

4 鉚接工藝的應用

鉚接,即鉚釘連接,指采用鉚銷將多個零件相連接的方法。對于可焊性差、預先涂漆或有鍍層的黑色金屬,采用鉚接工藝較為適宜。在汽車生產中,鉚接,特別是自沖鉚接,越來越受到重視和青睞[5]。對隔熱板主體與定位安裝腳采用鉚接工藝，主要有安裝鉚釘、沖壓、檢驗三步。將鉚銷件和定位安裝腳對準隔熱板鉚銷孔固定后,在隔熱板背側沖壓即可。采用鉚接工藝,具有固定位置唯一,操作簡單,安裝后無不規整焊疤等特點。

5 隔熱板結構

所設計的新型定位安裝腳固定方式的隔熱板,其結構包括隔熱板主體和定位安裝腳兩部分。定位安裝腳為折彎板狀結構,一邊通過螺釘鎖定在燈具內壁固定基礎上,另一邊與隔熱板主體固定連接。隔熱板主體橫置,上表面與定位安裝腳的板面相貼。定位安裝腳與隔熱板主體上表面相貼的部分至少設有兩個鉚接孔,配套兩個與鉚接孔一一對應的鉚銷。鉚銷穿入鉚接孔,并將隔熱板主體鉚接在定位安裝腳上。新型定位安裝腳固定方式隔熱板的裝配如圖6所示,裝配效果如圖7所示。

圖6 新型定位安裝腳固定方式隔熱板裝配

6 工藝對比

應用所設計的新型定位安裝腳固定方式的隔熱板,形成了新的沖壓工藝卡和鉚接工藝卡。在鉚接工藝卡中明確了工藝規范:定位安裝腳成型角度按90°±1°進行管控,定位安裝腳沖鉚無脫落現象,隔熱板與車燈塑料件試裝合格,工件表面無毛刺、缺損、油污等缺陷。

對隔熱板定位安裝腳對焊工藝與鉚接工藝進行對比,見表1。

7 技術優勢

采用鉚接工藝,并應用新型定位安裝腳固定方式的隔熱板,具有以下技術優勢:

(1) 定位安裝腳和隔熱板主體以鉚接的方式固定裝配,防脫力更大,可以有效固定定位安裝腳;

圖7 新型定位安裝腳固定方式隔熱板裝配效果

表1 隔熱板定位安裝腳工藝對比

(2) 定位安裝腳與隔熱板主體所需的配合面積顯著減小,進而減小了定位安裝腳的面積,節約定位安裝腳的耗材;

(3) 制造成本低,更為穩定,且不需要夾持,即使鉚釘中心相對主軸中心略有偏移,也能順利完成鉚接工作[6-7];

(4) 定位準確且具有唯一性,鉚銷對應的鉚接孔起到限定定位安裝腳安裝位置的作用,保障定位安裝腳在安裝完成后的位置精度;

(5) 定位安裝腳安裝完成后不存在疤痕等表面缺陷,外形美觀程度得到控制。

8 結束語

鹵素光源燈具在未來汽車產品中依然會長期使用,為解決燈具內部的耐熱問題,仍會設置隔熱板作為調節燈腔內部熱輻射的重要零部件,筆者設計的新型定位安裝腳固定方式的隔熱板具有推廣價值。在汽車燈具設計評審階段,若遇到因結構限制而需要外加定位安裝腳的情況,可以應用鉚接方式,既可以降低成本,又能夠避免缺陷,效果良好。鑒于對焊、點焊等電阻焊固定方式具有不可靠性,且成本高、外觀差,建議不在燈具構造領域應用,同時推薦使用鉚接工藝。