沖焊橋殼大法蘭平面度質(zhì)量優(yōu)化及工裝設(shè)計

吳良津

摘要：對汽車驅(qū)動橋沖焊型橋殼的功能展開分析，強調(diào)了沖焊橋殼大法蘭平面度質(zhì)量的關(guān)鍵性，通過對其相關(guān)影響因素進(jìn)行分析，提出了一種直接有效的優(yōu)化方案，并完成相應(yīng)工裝的設(shè)計。經(jīng)生產(chǎn)驗證，該方案能夠有效提升橋殼大法蘭平面度質(zhì)量，簡化了橋殼生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，降低了零件的生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動橋；影響因素；工藝優(yōu)化；焊接質(zhì)量；工裝設(shè)計

驅(qū)動橋殼是整車的核心承載件，它不僅要承受汽車本身的質(zhì)量，保護(hù)主減速器、差速器和半軸等部件，而且在整車行駛過程中，需要承受驅(qū)動輪傳來的各向反力、彎矩和制動力矩。沖焊橋是目前常見的橋殼總成之一，它通過上、下兩件橋殼本體沖壓成形，然后通過拼接對焊的方式加工而成。為保證橋殼總成滿足設(shè)計及使用性能等要求，沖焊橋?qū)驓け倔w本身的質(zhì)量以及焊接質(zhì)量要求較高。因為其一旦失效，將會導(dǎo)致無法承載、漏油以及軸承失效等一系列連帶故障的產(chǎn)生。

目前沖焊橋殼總成常見的制作工藝是：首先由板材下料通過沖壓加工，成為上、下兩件橋殼本體；然后再通過拼裝焊接的方式，將上、下橋本體和三角板焊接成為橋殼本體總成；最后將殼蓋、加強環(huán)等各種零部件焊接在橋殼本體總成上，成為橋殼總成。在此生產(chǎn)制造工藝中，橋殼本體總成的質(zhì)量是關(guān)鍵，特別是橋殼中段，即橋殼大法蘭上下面的平面度要求較高。

在過程控制方面，該部位主要由沖壓模具及相應(yīng)設(shè)備保證單件上、下橋殼本體的平面度。雖然通過模具的調(diào)整和設(shè)備壓力的控制保證其在規(guī)范范圍之內(nèi)，但拼裝焊接過程，由于多方面因素的影響，造成拼接對焊后橋殼本體總成平面度難以控制，進(jìn)而影響驅(qū)動橋質(zhì)量。本文正是為了適應(yīng)現(xiàn)實生產(chǎn)需要，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，提供了一種沖焊橋殼大法蘭平面度質(zhì)量優(yōu)化的方案。

橋殼本體總成平面度影響因素分析

某車型驅(qū)動后橋的橋殼本體總成如圖1所示，該總成由橋殼本體和三角板焊接而成。從焊接工藝過程和相應(yīng)工裝入手，并結(jié)合人、機、料、法、環(huán)等因素進(jìn)行分析。

橋殼本體總成焊接后其大法蘭平面度難以控制的主要影響因素有以下幾個方面：

1）各工件上料拼裝時，操作人員疏忽或者誤判，導(dǎo)致工件之間平整度不夠，進(jìn)而影響總成。

2）焊接工裝存在異常，導(dǎo)致定位面不平整，如工裝上存在異物或焊接飛濺、殘渣未及時清理，致使個別工件凸起。

3）頂緊或夾緊裝置壓力分布不合理造成橋殼本體總成大法蘭平整度難以控制。因拼裝時橋殼長度方向需要頂緊定位，橋殼中段需要夾緊，某處壓力過大，則容易造成工件之間部分區(qū)域被擠偏斜。

4）焊接部位熱影響較大，工件之間焊后存在一定的熱變形，由于各個區(qū)域熱影響不同，其變形量也不一樣，從而導(dǎo)致橋殼本體總成焊后大法蘭平面度出現(xiàn)偏差。

優(yōu)化方案及工裝設(shè)計

經(jīng)過橋殼本體總成焊接工藝及相關(guān)影響因素進(jìn)行分析，總結(jié)得出最有效最直接的方案是在焊接橋殼本體總成后對總成的大法蘭面進(jìn)行整形。該方案有以下幾方面優(yōu)勢。

1）對橋殼本體總成進(jìn)行焊后整形，可以規(guī)避拼裝過程中人為因素影響，避免疏忽或者誤操作導(dǎo)致工件偏斜。

2）該工藝方案可以糾正拼裝焊接過程中因工裝異常而出現(xiàn)的未對齊現(xiàn)象。

3）三角板與橋殼本體焊接過程因熱影響變形不同而導(dǎo)致不同區(qū)域平面度不一致的問題，在此工藝中能夠得到妥善解決。

4）對各零部件，特別是橋殼本體的要求可以適當(dāng)放寬，減少沖壓模具及設(shè)備資源等投入。因為成形回彈本身就是沖壓工藝的一大難點，適當(dāng)放寬要求對降低沖壓成本、提高生產(chǎn)效率較為顯著。

確定優(yōu)化方案后，設(shè)計的橋殼本體總成焊后整形壓制工裝如圖2所示。

該焊后整形壓制工裝通過臺肩與對橋殼本體總成的中心孔進(jìn)行定位，上下由限位塊對設(shè)備和工裝進(jìn)行行程限位。

該工裝主要結(jié)構(gòu)關(guān)系為：吊板螺栓穿過固定板，與機床卡板連接；上整形塊按對應(yīng)的位置，固定在固定板下方；上限位塊通過螺栓固定在固定板底部；下限位塊通過螺栓固定在壓機板中心部位，下限位塊墊板置于下限位塊和固定板之間；下整形塊固定板按對應(yīng)位置固定在固定板上，下整形塊通過螺栓固定在下整形塊固定板上，整形塊墊板置于下整形塊和下整形塊固定板之間。

其主要零部件設(shè)計特征如下：

1）機床卡板根據(jù)設(shè)備的T形槽間隙配合，使工裝能夠剛好通過機床卡板套入設(shè)備T形槽內(nèi)部。

2）上整形塊和下整形塊為工作部件，其大小形狀根據(jù)橋殼本體總成的大法蘭面而定。

3）上整形塊和下整形塊從外圈至內(nèi)部需要根據(jù)整形程度加工出一定的坡度。

4）增設(shè)整形塊墊板，便于生產(chǎn)過程需要或者整形塊磨損后，整體高度的調(diào)節(jié)。

5）下整形塊固定板除了固定整形塊之外，還需兼顧橋殼本體總成的定位。

實施方法及效果驗證

第1步：通過機床卡板將工裝套入設(shè)備上T形槽內(nèi)，并由吊板螺栓緊固，壓機板通過螺栓緊固在設(shè)備的下工作臺面上。

第2步：上、下橋殼本體以及三角板拼接并點固焊接工序完成后，橋殼本體總成放在工裝內(nèi)，通過固定塊定好位置。

第3步：壓制設(shè)備上工作臺向下運行，上整形塊首先接觸橋殼本體總成并對其大法蘭部位進(jìn)行壓制，繼續(xù)下行，直至上限位塊與下限位塊接觸，工件壓制到位。

第4步：橋殼本體總成壓制完成后，設(shè)備上工裝臺上行，此時將其從工裝中取出，轉(zhuǎn)至其他工序件的焊接。

經(jīng)過該方案優(yōu)化后，橋殼本體總成大法蘭平面度質(zhì)量得到了有效地提升，優(yōu)化前后的效果如圖3所示，橋殼本體總成大法蘭平面度具體檢測數(shù)據(jù)見表1。

設(shè)計要點

1）上、下整形塊的位置及大小，根據(jù)橋殼本體總成大法蘭面的形狀進(jìn)行合理分塊分布。

2）上、下整形塊的整形面加工出一定的斜度，保證工件壓制過程中，橋殼本體總成的中心部位先受壓，并在整個壓制過程中，中心部位受壓程度比外周要更深。

3）整形塊下方增設(shè)墊板，各墊板應(yīng)便于調(diào)整及更換，墊板厚度可根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，并在不同部位增設(shè)不同厚度或數(shù)量，調(diào)整局部受壓程度，保證整體整形效果。

4）下整形塊固定板凸臺外圈與橋殼本體總成內(nèi)孔應(yīng)有一定間隙，其凸臺高度高出下整形塊一定范圍，形成定位臺肩，使橋殼本體總成可通過內(nèi)圈完好定位。

結(jié)語

通過合理的工藝方案和工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升了沖焊型橋殼本體總成大法蘭平面度質(zhì)量。該工藝及方案克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，適應(yīng)了現(xiàn)實需要。此工裝可以快速有效地完成總成件的整形加工，簡化了產(chǎn)品工藝，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，減少了橋殼本體模具及設(shè)備的投入，有效地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

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