浅谈汽车总装工装开发常用材料及选用原则

陈文剑 闫向春

摘 要：材料选型是汽车总装工装设計中关键的一项工作，材料选型不仅需要考虑工装本身的结构、作用、人机工程等因素，还需要综合考虑使用的环境、成本等，文章系统的对汽车装配过程中工装开发材料的选型和应用进行分析，阐述了材料的选型原则。

关键词：材料选型;总装工装;选用原则

中图分类号：U465  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）12-164-03

Abstract： Material selection is an important work in the design of fixture in the GA shop， material selection not only needs to consider the structure， function， ergonomics and other factors， but also needs to consider the environment and cost. This article systematically analyses the selection and application of common materials in the use of fixture， and expounds the principle of material selection.

Keywords： Material selection; Fixture; Selection Principle

引言

为提高产品装配质量，总装常常需辅助使用非标工装，非标工装设计完成后，怎样选择相应的材料，材料适用性、人机工程和质量必须面面俱到，综合考虑影响因素的重要程度和优先顺序，从而达到最优化的解决方案，本文从几个方面对非标工装中常用的几种材料的相关知识进行详细的阐述，以供总装技术人员在总装非标工装材料选型方面参考。

1 汽车总装工装介绍

1.1 汽车总装工装定义

整车装配过程中，为辅助产品装配或保证产品装配质量所使用的辅助设施，根据产品数据或现场情况非标设计。

1.2 汽车总装常用工装

本文讲述的工装为总装使用，均为非标设计，按照使用方法，将工装分为分装台、非标辅具、踏台三类，见表1所示表1总装工装分类：

2 汽车总装工装常用材料

汽车总装工装常用的金属材料有钢材、铝合金，常用的非金属材料有碳纤维、POM、聚氨酯、ABS塑料和绒布等。下面对上述的几种常用材料进行详细分析：

2.1 钢材

材料特性：非标工装选用的钢材一般为Q235号钢或45号钢，密度大，强度高。

用途：可用于大多数工装的加工制作，强度高，耐磨损。

2.2 铝合金

材料特性：铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢;塑性好，可加工成各种型材、板材;抗腐蚀性能好。

用途：铝合金较轻，且硬度较高，外观较美观，可用与拼接工装的外框架或其他需减重的部位。

2.3 碳纤维

材料特性：碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。密度低，质量比金属铝轻，强度比钢铁高，并具有耐腐蚀性、耐磨损。

用途：可用于较大的非标工装的框架材料，减轻工装重量。

2.4 POM（聚甲醛）

材料特性：聚甲醛是一种表面光滑、有光泽的硬而致密的材料，强度、刚度高，弹性好，减磨耐磨性好。

用途：可用作与外观防护要求较高的容易划伤的零部件的防护材料，如副车架、车身外表面、仪表板等，由于硬度较高，也可用作易划伤零件的定位。

2.5 聚氨酯

材料特性：有较高的机械强度，具有较高的柔曲性和回弹性，具有优良的耐油性/耐水性。

用途：可用作与外观防护要求较高的容易划伤的零部件的防护材料，硬度较POM低，不能用作定位，如副车架、车身外表面、仪表板等的外观防护。

2.6 ABS塑料

材料特性：综合性能较好，冲击强度高，耐磨性优良，尺寸稳定性好，不受水、无机盐、碱及多种酸影响。

用途：ABS塑料是3D打印材料中最稳定的一种材质，可运用3D打印技术进行仿形工装的加工。

2.7 绒布

材料特性：柔软。

用途：可用于内饰零件外观的防护。

3 选用原则

工装结构设计完成后的材料选型，首先需考虑工装的结构、作用、人机工程等因素，再结合成本、工厂的整体定位等综合评估。以下从不同的方面对材料选型进行阐述。

3.1 依据工装的结构，进行材料选用

工装的结构不同，选用的材料不同。下面列举两点：

（1）整体式结构，可选择一种材料进行整体加工，材料需易加工、耐磨损、使用过程中不易变形等。

（2）分体式结构，需考虑各部分如何连接，焊接或用螺栓连接，焊接只能选用金属材料，如果用螺栓连接，则也可以选用非金属材料。

（3）特殊仿形结构：可应用ABS材料进行3D打印。

3.2 依据工装的作用，进行材料选用

3.2.1 定位作用

如果定位精度较高且需要定位的零件较重，一般采用钢材进行加工，如发动机的定位销;

如果定位精度较低、定位的零件较轻且零件易划伤，需要做外观防护，可选用POM。

3.2.2 防护作用

零件较轻，零件接触的部位需要防护且需保证零件清洁时，如与车门内饰板接触，可选用绒布;零件较重，零件表面漆层需要防护，防止划伤时，如与副车架接触的部位，可选用POM或聚氨酯，如果防护的部位同时需要保证精度时，可选用POM，如没有精度要求，POM或聚氨酯均可。

3.3 依据人机工程，进行材料选用

工装的材料选型，需满足人机工程。例如，如果工装是手持式的，为方便人员使用，在满足工装技术要求的情况下，尽量选用轻便的材料，减轻工装重量。

3.4 依据成本，进行材料选用

不同的材料成本不同，如果一个工装可以同时用多种材料时，需结合成本进行评估。一般铝合金的价格高于普通钢材，碳纤维的价格高于铝合金。

3.5 依据工厂的整体定位，进行材料选用

根据工厂的整体颜色标准和质感要求进行同类工装材料的选用，如分装台框架可全部选用铝型材拼接，台面选用铝合金板，颜色为铝合金阳极氧化后的本色;也可使用钢材焊接框架和台面，之后根据工厂的整体色调刷不用颜色的漆。

4 结束语

本文对目前汽车行业总装工装常用的材料进行了系统的阐述。工程师可根据上述的内容结合实际情况进行工装材料的选用。工厂前期规划或编制工装预算时，也可参考本文的内容综合考虑。