Технология соединения кузовных элементов

Существенное влияние на способ сварки кузовов оказывает вид сварного соединения, так как каждое соединение требует своего технологического решения. В производстве кузовов используются стыковые, нахлесточные, фланцевые, угловые и другие виды соединений.

При получении стыковых соединений наиболее производительной является контактная сварка. Однако возможности этого способа сварки ограничены мощностью сварочных машин, а после сварки требуется снятие грата, повышающее трудоемкость процесса.

Газовую и дуговую сварку стыковых соединений, вызывающую коробление деталей, должен выполнять высококвалифицированный сварщик с применением особых технологических приемов и строгим соблюдением режима сварки.

Сборку и сварку стыковых панелей производят с их точной фиксацией в специальном приспособлении и учетом поперечной усадки сварного шва.

С целью уменьшения деформаций, вызываемых нагревом пламенем горелки, по всей длине шва устанавливают специальные прижимы, охлаждаемые проточной водой. Прижимы одновременно обеспечивают правильную ориентацию заготовок в пространстве. Получаемые при газовой сварке швы не требуют дополнительной рихтовки и зачистки. Места сварки на кузове незаметны; их окрашивают вместе с кузовом без дополнительной обработки.

Коробление панелей значительно уменьшается при дуговой сварке стыковых соединений в защитном газе. Гладкая лицевая поверхность образуется при сварке изнутри изделий с расположением медных подкладок — снаружи, а медных зажимов — в местах сварки. Высококачественный шов формируется при дуговой сварке в смеси аргона (80%) с углекислым газом (20%).

Использование газовой и дуговой сварки в углекислом газе нежелательно при получении стыковых соединений деталей, выходящих на лицевую поверхность кузова, так как в этом случае требуется сложное технологическое оборудование для предварительной обработки деталей, а также их сборки и сварки. Кроме того, после сварки необходимы дополнительные ручные операции рихтовки лицевой поверхности и участков сварки.

При стыковом соединении деталей применение эффективной точечной и шовной сварки полностью исключается.

В производстве кузовов наиболее широко используется нахлесточное соединение панелей. Возможны два варианта нахлесточных соединений: простое (рис. 11.1, а) и с подштамповкой (рис. 11.1, б).

При получении соединения с подштамповкой на узком участке одной из заготовок выполняют Z-образный профиль. При этом глубина подштамповки, мм,.

где s — толщина заготовок, мм.

Подштамповка кромок несколько повышает жесткость соединения и образует своеобразную подкладку. После сварки можно производить выравнивание лицевой поверхности посредством нанесения оловянисто-свинцового припоя или пластмассы типа ТПФ-37.

Применение нахлссточных соединений позволяет немного смешать заготовки относительно друг друга при сборке (для соблюдения общего размера) и тем самым исправлять погрешности габаритных размеров. При выполнении нахлесточного соединения требуется менее сложная оснастка, чем при получении стыкового соединения.

Рис. 11.1. Варианты нахлесточных соединений: а — простое; б — с подштамповкой; / — свариваемые заготовки; 2— сварной шов Недостатками нахлесточных соединений являются излишний расход металла и необходимость в защите поверхности от коррозии в местах сварки.

Наиболее технологичными являются фланцевые соединения, для создания которых можно использовать высокопроизводительные виды сварки — точечную и шовную. Два варианта этих соединений — с наружной (лицевой) и внутренней отбортовкой фланцев — показаны на рис. 11.2.

При сварке крупных сборочных кузовных единиц наиболее часто применяют фланцевые соединения, выполняемые при помощи подвесных точечных или многоточечных сварочных машин. Для фиксации соединяемых деталей в этом случае используют сравнительно несложные приспособления.

Фланцевые соединения, обычно рекомендуемые для повышения жесткости сварного узла, требуют точного раскроя заготовок. Эти соединения очень удобны для пространственных конструкций, так как при их выполнении применимы легкие подвесные инструменты, клещи и пистолеты для точечной сварки с малым вылетом.

Нахлесточные и фланцевые соединения можно получать точечной односторонней сваркой. Пример такой сварки приведен на рис. 11.3. В этом случае на лицевой поверхности одной из заготовок устанавливают медную пластину /. Гладкую лицевую поверх;

Рис. 11.2. Варианты соединений с отбортовкой фланцев: а — с наружной (лицевой) стороны; б — с внутренней стороны; 1 — сварной шов Рис. 11.3. Точечная сварка заготовок с помощью медной пластины:

/ — медная пластина; 2 — электроды для точечной сварки; 3 — сварной шов Рис. 11.4. Варианты нахлесточных соединений на лицевой поверхности, выполненных с применением припоя или пластмассы (а) или декоративной накладки (б):

I — сварной шов ность можно также получить при использовании электрода с большой площадью контактного пятна.

Особую трудность при сварке вызывают нахлссточные соединения нежестких заготовок с криволинейной поверхностью. Собирать и сваривать такие соединения очень трудно, так как не обеспечивается плотное прилегание поверхностей, вследствие чего появляются глубокие вмятины от электродов, прожоги и другие дефекты. В таких случаях фланцы нецелесообразно сваривать с лицевой стороны.

Важное значение для достижении высокого качества сварки имеет ширина фланцев и степень перекрытия заготовок. При малой ширине фланцев происходят выплески металла, вследствие чего ослабляется соединение и ухудшается его внешний вид. Минимальную ширину фланцев и перекрытия заготовок для точечной сварки устанавливают в пределах 14… 16 мм, что позволяет в любых пространственных положениях сварного соединения применять переносную сварочную оснастку.

При сварке кузовов нахлесточные соединения часто выполняют на лицевых поверхностях, а затем место сварки обрабатывают припоем или его заменителем — пластмассой типа ТПФ-37 (рис. 11.4, а). Эти соединения можно закрывать специальными декоративными накладками (рис. 11.4, б), и тогда нет необходимости в дополнительной обработке.

Угловые и торцовые соединения обычно применяют для полузакрытых и закрытых поверхностей с затрудненным доступом оснастки точечных сварочных машин. Эти соединения характерны для каркасов платформ автобусов. Важным условием для выполнения сварки кузовных конструкций является возможность ее осуществления в нижнем горизонтальном положении, когда упрощается расположение сварочных инструментов, приспособлений и подвижных устройств.

Угловые и торцовые соединения поверхностей можно подразделить на открытые (рис. 11.5, а) при возможности свободного.

Рис. 11.5. Открытые (я), полузакрытые (б) и закрытые (в) соединения поверхностей подвода электродов к месту контактной сварки, полузакрытые (рис. 11.5, б) с ограниченной возможностью подвода электродов и закрытые (рис. 11.5, в). Для каждого вида соединений закрытых поверхностей применяют свои оригинальные технологические приемы и методы сварки.

Технологическое расчленение кузовов на сборочные единицы при сварке. Существенную роль в снижении общей трудоемкости сборки-сварки кузова играет технологичность его конструкции, которая может быть определена как совокупность свойств кузова, обусловливающих возможность рационального выбора способа и технологии сборки —сварки, формы и расположения сварных соединений.

Себестоимость изготовления кузовов зависит в основном от трудоемкости сборочно-сварочных работ и является главным показателем технологичности.

Сокращение цикла производства кузовов позволяет снизить капитальные затраты и увеличить съем продукции с 1 м² производственной площади.

Высокая технологичность кузовной конструкции достигается в том случае, если при сборочных работах не требуется специальных технологических приемов или сварочных инструментов и используется минимальное число деталей и сварных соединений (в том числе выходящих на лицевые поверхности) с цельноштампованными проемами дверей (боковины) и окон, открытыми и удобными для выполнения сварки местами соединений, позволяющими применять механизированные и наиболее высокопроизводительные способы сварки.

Проверка технологичности конструкции кузовов осуществляется на всех стадиях их разработки в соответствии с единой системой технологической подготовки производства (ЕСТПП, ГОСТ 2.711−82*).

Важным этапом проектирования кузовов, существенно влияющим на технологичность их конструкций, является расчленение кузовов на сборочные единицы, которое сокращает сроки подготовки производства и длительность производственного цикла, повышает качество сборки, обеспечивает параллельность сборки и сварки сборочных единиц, а также способствует рациональному осуществлению механизации и автоматизации производственных процессов.

Места разъемов и соединений сборочных единиц определяются конструктивно-силовой схемой кузова. Основными условиями расчленения кузовов на сборочные единицы являются:

• • минимальное число сборочных единиц и деталей, входящих в кузов;
• • открытые и доступные для оснастки сварочных машин сопряжения сборочных единиц;
• • максимальный объем контактной точечной сварки, выполняемой с помощью подвесных и стационарных многоточечных машин, а также роботов;
• • сборка—сварка сборочных, единиц кузова на одних и тех же базах по всей технологической цепочке;
• • окончательная сварка сборочных единиц и кузовов без нарушения их размеров.

Число сборочных единиц в кузовах определяется особенностями конструкции или условиями производства, т.с. технологическими соображениями. Во всех случаях избегают необоснованного расчленения кузовов и стремятся к уменьшению числа сборочных единиц и деталей. Например, кузов автомобиля ГАЗ-3110 расчленяют на семь сборочных единиц: основание, правую и левую боковины, переднюю и заднюю части и крышу. Сборочные единицы кузовов должны быть конструктивно жесткими, чтобы при транспортировании не возникали деформации, требующие выполнения доводочных работ.

Способы сборки —сварки кузовов на различном оборудовании.

В настоящее время применяют несколько способов сборки —сварки кузовов: в стационарных главных кондукторах, в главных кондукторах челночного типа с двумя сборочными тележками и на конвейерах. Кузова собирают путем последовательной установки, фиксации и закрепления сборочных единиц. При использовании первого и третьего способов сварку сборочных единиц выполняют последовательно, а во втором случае — одновременно. Осуществляют преимущественно точечную сварку подвесными сварочными машинами, но находит применение и сварка на многоточечных сварочных машинах.

Характерной особенностью производственной сборки кузовов является деление деталей и сборочных единиц на подгруппы и группы с последующей сборкой подгрупп и групп в законченную сборочную единицу.

Сборка—сварка кузовов в главных кондукторах производится из крупных сборочных единиц и является предварительной. В этих кондукторах имеется сложная система выдвижных фиксаторов проемов дверей, крышки багажника и капота, а также проемов заднего и ветрового окон. Предусмотрены фиксаторы основания кузова по базовым отверстиям, которые являются местами крепления деталей при общей сборке автомобилей.

Схема сборки кузова ГАЗ-3110 в главном кондукторе приведена на рис. 11.6. Главный кондуктор включает в себя подвижные фиксаторы 4 боковин (правой и левой), движение которых осуществляется по направляющим 5 при помощи гидроцилиндра 6, и подвижный фиксатор 3заднего окна и крышки багажника. В кондукторе из отдельных сборочных единиц сваривают оболочку 2.

Сначала боковины и окна размещают в кондукторе в заданном положении и закрепляют прижимами. Затем сборочные единицы сваривают друг с другом точечной сваркой изнутри кузова. После.

Рис. 11.6. Схема сборки кузова ГАЗ-3110 в главном кондукторе:

I — основание; 2 — оболочка; 3 — фиксатор заднего окна и крышки багажника; 4 — фиксатор боковин; 5, 8 — направляющие; б, 7 — гидроцилиндры; 9 — тележка кондуктора; 10 — фиксаторы основания в сборе; II — фиксационное отверстие тележки; стрелками показаны направления перемещения технологических элементов этого устанавливают крышу и сваривают все единицы снаружи оболочки. Одновременно на тележке 9, выдвинутой из кондуктора, закрепляют основание /, предварительно сваренное из отдельных сборочных единиц.

Тележку с основанием задвигают по направляющим 8 в кондуктор, фиксируют при помощи штока гидроцилиндра 7 и фиксационного отверстия // и приподнимают до соединения основания с оболочкой. Точное положение последних достигается фиксацией тележки относительно кондуктора.

Далее основание приваривают к оболочке по местам сопряжений. Сварку производят подвесными машинами различных типов. Режимы сварки выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей и указывают в технологических картах сборки и сварки.

После сварки освобождают все прижимы кондуктора, раздвигают их, тельфером снимают кузов и передают его на дальнейшую обработку.

В главных кондукторах используется большое число фиксаторов, зажимов и других механизмов, что не всегда позволяет выполнить весь объем сварочных работ. В этом случае сварку производят только в доступных местах, создают жесткую конструкцию, а на последующих конвейерах завершают сборку кузова. Обычно на этих конвейерах приваривают шовной сваркой водосточные желоба к крыше и боковинам. Точечную и шовную сварку выполняют на подвесных сварочных машинах.

Сборку —сварку крупногабаритных деталей и сборочных узлов, таких, как двери, крышка багажника, капот, верхняя панель передка, отдельные единицы основания и боковины, производят в крупных кондукторах. Базовым элементом кондуктора является жесткая рама, на которой закреплены фиксаторы, зажимы, механизмы для вращения деталей в процессе сварки и механизм для удаления детали из кондуктора по ее окончании. Фиксаторы обычно выполнены в виде отдельных упоров или выдвижных штырей несложной формы.

Сварочное оборудование в крупных кондукторах включает в себя сварочные многоточечные блоки и отдельные сварочные пистолеты разных конструкций.

Сборку —сварку кузова, например, в ЗАО «Волжский автомобильный завод» (ВАЗ) осуществляют в двухпозиционных автоматизированных кондукторах челночного типа с возвратно-поступательным движением тележек, на которых производят подсборку и предварительную фиксацию основных сборочных единиц кузова. На первой позиции кондуктора выполняется сварка, а в это же время со второй позиции удаляется готовый кузов, и производится автоматическая загрузка новых сборочных единиц, их фиксация и сборка. Захват готового кузова и его подъем осуществляются по команде оператора.

Подгонку и предварительную фиксацию сборочных единиц (боковины, крыша, крылья) выполняют вручную. Ответственные сварные швы при сборке уплотняют мастикой с помощью специальных шприц-пистолетов. В главном кондукторе сваривают 278 точек, 98 из которых выполняют многоточечной автоматической сваркой по порогу пола в нижней части, а остальные 180 — ручной сваркой шестью подвесными сварочными машинами с клещами.

Сварка мелких и средних сборочных единиц осуществляется на карусельных установках двух типов. В установках первого типа, предназначенных для сборки—сварки относительно больших сборочных единиц со значительным числом сборочных точек (брызговики задних колес, передок кузова в сборе), используются напольные карусели, содержащие 3—5 приспособлений, соединенных друг с другом цепью и перемещающихся на поворотных колесах по кольцевым направляющим.

В установках второго типа, предназначенных для сварки сравнительно небольших деталей (стойка передка, верхняя поперечина, верхняя панель передка), применяют поворотные многопозиционные столы непрерывного вращения.