围框罩类折弯零件一体化焊接工装工艺技术
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【摘要】本文主要通过对围框罩类钣金折弯零件焊接工装工艺技术的研究与运用，逐步解决传统加工工艺流程中盒体类、围框类、罩类等薄板材料折弯焊接后零件变形量、焊缝内腔焊疤毛刺及工装装拆不便等方面问题，实现了该类零件一体化焊接工装工艺技术。该工装工艺技术的应用，很好地解决该类钣金折弯零件焊缝内腔焊疤毛刺问题、零件变形量等问题；同时还能方便其工装快捷定位、装夹及拆卸；既能保证零件质量、提高效率，又能缩短零件加工周期。该类零件一体化焊接工装工艺技术具有很好推广应用价值。
【关键词】围框；罩；一体化；焊接工装；工艺技术
1.概述
在许多重要科研工程项目中，机载电子设备产品中的印制板单元、电路模块等电子器件需要屏蔽、隔离及保护，一般采用盒体类、围框类、罩类等零件结构方式进行电子器件物理屏蔽、隔离及保护。根据印制板单元、电路模块等电子器件的具体要求和实际情况，其盒体类结构方式零件既可设计成通过厚板材料机械切削加工而成，也可设计成通过薄板材料折弯、焊接加工而成；其围框类、罩类等结构方式零件一般设计成通过薄板材料折弯、焊接加工而成。本文对盒体类、围框类、罩类等薄板材料折弯焊接零件的工艺流程及焊接工装进行了探讨和研究，对焊后零件变形量和焊缝内腔焊疤毛刺及工装装拆等方面进行了探索、验证及运用，直至得到满意的工艺工装[1]，既满足零件质量要求，又方便操作，提高工效。
所谓工装，是工艺装备的简称，系指在产品制造过程中所用的各种工具的总称，包括刀具、夹具、模具、量具、检具、钳工工具和工位器具等[2]。本文中涉及到的工装主要是针对薄板材料围框罩类折弯零件定位装夹进行焊接所需工装的研究与运用。
2.薄板材料围框罩类折弯焊接零件传统工艺
薄板材料折弯、焊接而成的盒体类、围框类、罩类等钣金零件，其传统加工工艺流程是：
首先按盒体类、围框类、罩类等钣金折弯零件工艺零件展开图加工；
然后由钣金折弯或钳工折弯成盒体、围框或罩等零件形状；
再经过钳工配合焊接定位及装夹：即采取每条焊缝处用1个90o弯角件和2个弓形夹具进行定位及装夹，4条焊缝共需要4个90o弯角件和8个弓形夹具；
接着进行焊接：先局部焊接四角处4条焊缝以固定零件，钳工再拆卸掉4个定位的90°弯角件，方便焊接全部焊接完四角处4条焊缝；
焊后再经过钳工去掉内腔焊疤毛刺和修光外形焊疤，经常不可避免地出现内腔焊疤毛刺较多较大，钳工清除干净内腔焊疤难度及工作相当大，甚至需要铣削配合加工去掉；
最后钳工校形以保证零件外形质量要求。
为了解决传统加工工艺薄板折弯、焊接而成的盒体类、围框类、罩类等钣金折弯零件定位及装夹问题、缩短辅助生产时间提高生产效率问题、内腔存在焊疤毛刺问题、零件焊接后变形大等问题。通过对该类钣金折弯零件焊接工装的工艺研究、验证及运用，实现快速定位装夹，避免内腔焊缝焊疤毛刺，控制零件焊接变形量，实行工装一体化，操作方便快捷，提高工效。
3.薄板材料围框罩类折弯焊接零件一体化焊接工装工艺设计
3.1 解决焊接后内腔接缝处焊疤毛刺及零件变形量问题
薄板折弯、焊接而成的盒体类、围框类、罩类等钣金零件（如图1所示）按一般的传统焊接加工工艺方式进行后，存在以下不足：
焊接后，内腔四角接缝处存在大量焊疤毛刺，钳工清除干净内腔四角接缝处焊疤难度及工作相当大，甚至需要铣削配合加工去掉；
焊接变形大，不易保证控制外形尺寸要求；
焊接变形后经校形，有可能将焊接接缝敲裂，造成零件报废。
为了解决四周折弯成盒体围框经焊接成的零件按一般的传统焊接加工工艺方式的不足，通过工艺探讨与验证，设计工艺工装（如图2所示）。
按此焊接工装进行焊接加工，经过实际验证，可达到以下优点：
焊接后，盒体内腔四角接缝处内表面焊疤光滑圆润、无焊疤毛刺，钳工基本上无清除内表面焊疤毛刺工作；
焊接工装直接保证了零件外形尺寸要求，基本上无需钳工校形处理；
通过螺纹孔对称线切割后的焊接工装，定位、装夹及拆卸工装快捷方便自如；
零件一致性非常好；
零件质量合格率可达100%。
3.2 解决用90°的弯角件和弓形夹具定位装夹焊接及焊接后零件变形量问题
四周折弯焊接钣金零件设计及加工较多。以如下工艺试验围框零件进行介绍。工艺试验围框零件外形如下图3、图4所示。其外形尺寸为120mm（长）×80mm（宽）×50mm（高），材料厚度为1.5mm。
一般传统焊接加工工艺方式是：首先是需要钳工将零件焊接的四角焊缝处进行定位并固定住：利用90°的弯角件和弓形夹具进行定位和固定，四角焊缝处需要90°的弯角件4个、弓形夹具8个；然后进行焊接：先局部焊接四角处焊缝以固定零件，钳工再拆卸掉4个定位的90°弯角件，方便焊接全部焊接完四角处4条焊缝。存在以下不足：
操作不方便快捷；
操作难度大；
焊接过程中需要钳工配合进行定位装夹、拆卸；
焊接后零件变形大；
零件一致性差。
为了解决该类零件焊接前需要钳工利用90°的弯角件（4个）和弓形夹（8个）进行定位固定四角焊缝处的装夹工作，特设计工艺工装如图5所示。
按此焊接工装进行定位装夹焊接和拆卸，经过实际验证，可达到以下优点：
操作非常方便快捷；
大大降低了操作难度；
焊接过程中操作者装夹、拆卸工装工作量小；
零件变形小；
零件一致性好。
3.3 解决焊接后内腔焊缝焊疤毛刺和零件变形及用90o的弯角件和弓形夹具定（下转封三）（上接第174页）位装夹问题
现以一个长为150mm（用“A”表示）、宽为100mm（用“B”表示）、高为50mm（用“C”表示）、材料厚度为2mm（用“h”表示）四周折弯焊接盒体为例进行说明。其围框三维图和围框二维图分别如图6、图7所示。
为了解决四周折弯成盒体围框类零件焊接加工后内腔接缝处存在焊疤毛刺及零件变形大问题，同时解决用90o的弯角件和弓形夹具进行定位装夹固定住焊接及焊接后拆卸工装不便等问题，特设计如图8、图9所示一体化焊接工艺工装。
一体化焊接工装的主要尺寸参数如下：
定位槽尺寸：
长度方向146-0.1mm（用“A-2h”代替）、150+0.1mm（用“A”代替）
宽度方向96-0.1mm（用“B-2h”代替）、100+0.1mm（用“B”代替）
深度方向4mm
四角定位柱尺寸：
长度方向5mm×宽度方向5mm×深度方向38mm（用“H-h-10”代替）
侧壁凹槽让位尺寸长度方向：
136mm（用“A-2h-10”代替）×38mm（用“H-h-10”代替）×4mm
宽度方向：
86mm（用“B-2h-10”代替）×38mm（用“H-h-10”代替）×4mm
定位深度尺寸：
38mm（用“H-h-10”代替）
工装外形尺寸：
180mm（用“A+30”代替）×130mm（用“B+30”代替）×58mm（用“H-h+10”代替）
操作者（钳工或焊接工）方便快捷的将焊接盒体的开口端装入一体化焊接工装的定位槽中，焊接操作者即可根据焊接工艺要求一次性将零件4条焊缝焊接完成，焊接过程中不需要钳工再次拆卸工装，待焊接完成后，操作者可快速方便的拆卸掉工装。
按一体化焊接工装进行定位、装夹、焊接和拆卸，经过实际验证，可达到以下优点：
实现了方便快捷定位装夹、拆卸；
提高了工作效率；
降低了工人劳动强度；
提高了产品的质量，可达到100%的合格率；
缩短了零件加工周期。
该一体化焊接工装，保证了零件一次性加工质量合格率达100%，解决了快速定位装夹及拆卸，解决了折弯盒体围框内腔焊缝焊疤毛刺问题，解决了焊接后变形较大问题，提高了工效，降低了劳动强度，缩短了生产加工周期。
同类型的四周折弯焊接的围框罩类等钣金零件，均可根据四周折弯焊接围框类零件的尺寸关系，按一体化焊接工装的工艺设计图样及尺寸参数可快速设计出图并加工出其对应的一体化焊接工装。
4.验证应用
4.1 围框类零件
如图10所示某围框零件，该零件特点是：无底部，折弯后形成围框形状，其材料是防锈铝板5A05-O，氩弧焊接焊缝处（1条）。利用其一体化焊接工装进行焊接，零件定位装夹操作快捷方便，零件合格率达100%，内腔焊缝焊疤光滑圆润、无焊疤毛刺，零件变形小、基本不需要校形处理。该零件利用其一体化焊接工装加工过数批次，加工总数量达到160余套，完全能满足零件质量要求和工艺要求，降低了劳动强度，提高了工作质量和效率。
图10 某围框零件图
4.2 盒体罩类零件
如图11所示某盒体零件，该零件特点是：有底部，四边折弯后形成盒体罩类形状，其材料是防锈铝板5A05-O，氩弧焊接焊缝处（4条）。利用其一体化焊接工装进行焊接，零件定位装夹操作快捷方便，零件合格率达100%，内腔焊缝焊疤光滑圆润、无焊疤毛刺，零件变形小、基本不需要校形处理。该零件利用其一体化焊接工装加工过数批次，加工总数量达到120余套，完全能满足零件质量要求和工艺要求，降低了劳动强度，提高了工作质量和效率。
该一体化焊接工艺工装通过在围框罩类等钣金折弯零件上的应用，取得了良好的应用效果。零件一致性好，可一次性达到100%的合格率，提高了零件的合格率；定位装夹及拆卸非常方便快捷，明显地降低了操作者劳动强度，提高了工作效率；缩短了零件加工周期。
同类型的四周折弯焊接类的钣金零件，均可根据四周折弯焊接盒体的尺寸关系，按一体化焊接工装的设计图样及尺寸参数可快速设计并加工出其对应的一体化焊接工装。
该一体化焊接工装非常有推广应用价值。
5.结束语
四周折弯围框罩类钣金零件快速定位装夹和拆卸及避免内腔焊缝焊疤毛刺、控制零件变形量一体化焊接工装，保证了零件一次性加工质量合格率达100%，解决了快速方便定位装夹及拆卸，解决了折弯盒体内腔焊缝焊疤毛刺问题，解决了焊接后变形较大问题，提高了工效，降低了劳动强度，缩短了零件加工周期。
连续焊接零件时，焊接完一个零件后，拆卸工装定位装夹下一个零件时，工装温度较高，需待其降温至安全室温时才可安全方便拆卸工装。其处理措施可以采取风冷等加快工装温度的降低。
参考文献
[1]刘国庆，陈善本，林涛，李来平，黄雅月，沈彩霞著.薄壁筒体法兰焊接工装有限元仿真设计[J].航天制造技术，2008（02）：17-20.
[2]魏志强，李善贞著.工装设计文件标准化的建议与设想[J].电子标准化与质量，1994（06）：17-19.
作者简介：
胡安祥（1970―），男，四川广安人，高级工程师，主要从事电子产品整机工艺及机械制造工艺设计。
刁国生（1962―），男，山东文登人，高级工，主要从事电子产品机械钳工工作。
董辉（1966―），男，四川成都人，高级工，主要从事电子产品机械钳工工作。