汽車鈑金多功能實(shí)訓(xùn)臺架設(shè)計(jì)研究

寧斌

【摘 要】本文針對汽車鈑金課程四個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)涉及設(shè)備較多，且每個(gè)項(xiàng)目需要一套專門設(shè)備的實(shí)際情況，為避免設(shè)備管理不到位、設(shè)備損壞較大、設(shè)備更換頻繁、教師無法同時(shí)兼顧等問題，研究、設(shè)計(jì)多功能實(shí)訓(xùn)臺架以解決這一系列的問題。

【關(guān)鍵詞】多功能實(shí)訓(xùn)臺架 汽車鈑金 熱處理 熱軋鋼板

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）09B-0042-03

近年來，中職學(xué)校在汽車專業(yè)的職業(yè)教育教學(xué)改革的實(shí)踐和研究取得了較大的成就，學(xué)生的專業(yè)技能也得到很大的提升，而與教學(xué)相匹配的實(shí)訓(xùn)設(shè)備卻相對滯后，譬如實(shí)訓(xùn)設(shè)備功能的單一化、設(shè)備配置的不合理等。隨著專業(yè)的發(fā)展與壯大，實(shí)訓(xùn)設(shè)備的品種與數(shù)量越來越多，但學(xué)校的實(shí)訓(xùn)室建設(shè)卻相對滯后，這兩者的矛盾越來越突出。為了解決這一矛盾必須設(shè)計(jì)一個(gè)能同時(shí)滿足多個(gè)實(shí)訓(xùn)功能的實(shí)訓(xùn)臺架。為此筆者針對汽車鈑金實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)了一個(gè)多功能實(shí)訓(xùn)臺架，以解決鈑金課程實(shí)訓(xùn)中教學(xué)分散管理、工具及設(shè)備損壞比較嚴(yán)重等問題，現(xiàn)將設(shè)計(jì)過程分享如下。

一、設(shè)計(jì)原則

汽車鈑金課程教學(xué)有四個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，分別是板件制作、車身焊接技術(shù)、板件更換、板件維修技術(shù)，涉及的設(shè)備較多，每個(gè)項(xiàng)目都有專用的一套設(shè)備。在實(shí)訓(xùn)中，如果在同一個(gè)實(shí)訓(xùn)室展開會引起設(shè)備管理不到位、設(shè)備損壞較大、不斷換設(shè)備等問題；如果分在不同的實(shí)訓(xùn)室展開則會出現(xiàn)實(shí)訓(xùn)室過多，教師無法同時(shí)兼顧幾個(gè)實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生在操作過程中遇到的技術(shù)問題不能得到及時(shí)指導(dǎo)等問題。因此，在配備實(shí)訓(xùn)設(shè)備時(shí)必須從配備的科學(xué)性、管理的便捷性、教學(xué)的先進(jìn)性等方面綜合考慮，為此所設(shè)計(jì)的多功能臺架必須遵守以下原則：

（一）管理的便捷性。按照汽車鈑金這門課程實(shí)訓(xùn)所涉及的項(xiàng)目，配齊所需的工具、量具、實(shí)訓(xùn)設(shè)備、防護(hù)用品以便于組織教學(xué)、考核及管理。

（二）配備的科學(xué)性。按照汽車鈑金鉗工、車身焊接技術(shù)、板件更換、板件維修技術(shù)項(xiàng)目來配備設(shè)備，將幾個(gè)項(xiàng)目的設(shè)備整合在一個(gè)臺架上，然后按照化整為零、各項(xiàng)目獨(dú)立操作、層層推進(jìn)的思路展開教學(xué)與考核。

（三）教學(xué)的先進(jìn)性。在一體化課程中同步配套教學(xué)資源管理平臺，同時(shí)考慮中職汽車團(tuán)隊(duì)教師短缺，學(xué)生對理論知識不是很感興趣，實(shí)訓(xùn)操作有時(shí)又不能獨(dú)立完成等情況，在臺架上要配備教學(xué)資源庫，以便學(xué)生將實(shí)訓(xùn)操作中遇到的問題隨時(shí)打開電腦查閱資料。

二、設(shè)計(jì)思路

汽車鈑金課程中的板件制作、車身焊接技術(shù)、板件更換、板件維修四個(gè)項(xiàng)目是相互獨(dú)立的專業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目，為了完成這些技能的實(shí)訓(xùn)操作，該臺架必須具備折彎功能（可以制作板件的綾線）、卷板功能（可以制作板件的弧度）、模具功能（用來制作規(guī)定的板件）等。

本臺架的結(jié)構(gòu)相對來說比較簡單，主要由臺架的底座、卷板機(jī)、折彎機(jī)、制作板件的模具、氣體保護(hù)焊機(jī)、外形修復(fù)機(jī)等組成，其中底座、卷板機(jī)、折彎機(jī)、模具以及臺架結(jié)構(gòu)件等零部件需要自行設(shè)計(jì)，氣體保護(hù)焊機(jī)、外形修復(fù)機(jī)、齒輪、手柄、軸承、螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件可以在市場上采購，然后組裝到臺架上。

多功能臺架對底座穩(wěn)定性要求較高，所以其剛度和強(qiáng)度要求較高，支撐面和壁厚要求較厚。常用的材料是鋼板和槽鋼或角鋼，如果是單件或者小批量生產(chǎn)其價(jià)格一般比較高，但生產(chǎn)周期比較短，制造工藝簡單，小型企業(yè)或?qū)W校都能制作。

三、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

（一）臺架底座、卷板機(jī)、折彎機(jī)、模具等零件的設(shè)計(jì)。底座在其設(shè)計(jì)或者加工過程中都沒有特別的要求，臺面用鋼板焊接加工，能滿足基本功能的需求即可；支架則用槽鋼和鋼板組合焊接。卷板機(jī)的輥?zhàn)釉诠ぷ鬟^程中要承受較大的彎曲應(yīng)力和壓力，輥?zhàn)佑玫妮S承固定在底座的支架上，軸承兩端要定位。折彎機(jī)采用簡單的手動彎曲，將折彎板下板焊接在底座上，上翻板用軸承固定在底座的支架上。模具單獨(dú)設(shè)計(jì)，在需要使用時(shí)再安裝到底座支架上。

臺架底座為長 1500 mm、寬 1500 mm、高 1000 mm 的方形桌子，桌子分隔成兩層，A 面下層放氣體保護(hù)焊接機(jī)，B 面放置手動卷板機(jī)，C 面放置手動折彎機(jī)，D 面放置外形修復(fù)機(jī)。桌面上方放置一個(gè)從中間垂直分隔成兩面的柜子，一邊放工具，一邊放多媒體教學(xué)設(shè)備。桌面放置一些必要的模具。

卷板機(jī)工作部分由左右輥?zhàn)虞S承座、一根上輥、二根下輥、升降絲桿蝸輪副以及一些輔助零件組成。輥?zhàn)又睆綖?50 mm，支撐板的厚度為 45 mm 鋼板。卷板機(jī)的進(jìn)給由通過齒輪傳動帶動輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動來完成，齒輪安裝在一個(gè)自制的齒輪箱里面，外面增加手動搖柄。由于是齒輪傳動，所以極大地降低了勞動強(qiáng)度，也節(jié)約了成本。

折彎機(jī)工作部分由上翻板和底板組成，通過壓板將板件固定，利用上翻板來折彎。為了降低勞動強(qiáng)度，折彎板的翻轉(zhuǎn)也采用和卷板機(jī)一樣的齒輪傳動來完成。

模具根據(jù)板件來設(shè)計(jì)，分上模和下模。模具做成可以隨時(shí)更換的活動件。本臺架設(shè)計(jì)了一套中職學(xué)校汽車鈑金項(xiàng)目技能大賽板件更換的板件模具，一套汽車門板損傷壓痕模具。

多功能臺架總裝圖見裝配圖，臺架底座、卷板機(jī)、折彎機(jī)、模具等零件的結(jié)構(gòu)圖見零部件圖。

臺架總裝配圖零部件明細(xì)表如下：

（二）工藝的制定。本臺架的加工和裝配精度要求不高，整體以焊接為主，卷板機(jī)兩邊的支撐板用厚度為 60 mm 的鋼板加工好軸承孔，三根輥?zhàn)訛?45# 鋼鍛件，進(jìn)行表面粗加工，三根輥?zhàn)优c支撐板裝配好后用螺栓固定在臺架底座上，三根輥?zhàn)舆M(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度為 HRC45-40。先將卷板機(jī)的支撐板放在一起加工軸承孔，然后將輥?zhàn)影惭b在支撐板上，再整體裝在臺架上，這樣就能保證輥?zhàn)虞S的同軸度要求，整體安裝則能保證其垂直度的要求，最后安裝卷板機(jī)材料進(jìn)給的齒輪箱。

折彎機(jī)的下板直接焊接在底座支架上，壓板則通過螺桿裝配在下板上面，上翻版則通過軸承固定在支架上，下板、壓板和上翻板熱處理后其工作面要磨削加工。折彎機(jī)只要保證折彎面的直線度就可以了，其翻轉(zhuǎn)的齒輪箱也是在折彎的零部件安裝好后才安裝。

板件更換的模具用螺栓固定在臺架的面板上，模具對材料的強(qiáng)度和硬度要求較高，所以模具要選用合金材料，模具熱處理為：調(diào)質(zhì)處理，硬度一般為 HRC48-52。

（三）材料的選擇。臺架桌面的材料一般可選熱軋鋼板或冷軋鋼板。

熱軋鋼板是以板坯（主要為連鑄坯）為原料，經(jīng)加熱后由粗軋機(jī)組及精軋機(jī)組制成帶鋼。從精軋最后一架軋機(jī)出來的熱鋼帶通過層流冷卻至設(shè)定溫度，由卷取機(jī)卷成鋼帶卷。冷卻后的鋼帶卷，根據(jù)用戶的不同需求，經(jīng)過不同的精整作業(yè)線（平整、矯直、橫切或縱切、檢驗(yàn)、稱重、包裝等）加工而成為鋼板、平整卷及縱切鋼帶產(chǎn)品。簡單地說，就是一塊鋼坯在加熱后經(jīng)過幾道軋制，切邊、矯正成為鋼板，其厚度一般為 1-20 mm，熱軋鋼板表面比較粗糙。

冷軋鋼板，一般在開軋前是沒有加熱工序的，經(jīng)酸洗去除氧化皮后進(jìn)行冷連軋而成，硬度較高，表面比較光滑，其厚度一般為 0.2-4 mm。

綜上所述，臺架桌面選用 10 mm 厚的熱軋鋼板，四個(gè)支撐腳架及橫梁則用 10 # 熱軋輕型槽鋼，材料為 45# 鋼，中間層的支撐架用 60×6 Q235 的角鋼。卷板機(jī)的輥?zhàn)佑捎趧偠纫筝^高，所以在選材料的時(shí)候應(yīng)該選擇一些優(yōu)質(zhì)鋼材，如 40 Cr、45# 鋼，考慮到成本，可以選 45# 鋼鍛件，熱處理后其硬度為 HRC45-40。支撐板用厚度為 45 mm 的熱軋鋼板，折彎機(jī)的下板、壓板和上翻板用 8 mm 厚的熱軋鋼板調(diào)質(zhì)處理，硬度為 HRC28-32。臺架上部柜子采用 2 mm 厚的冷軋鋼板。模具對材料的強(qiáng)度和硬度要求較高，所以模具要選用合金材料，如 65 Mn、40 Cr 等。由于是學(xué)校學(xué)生上課用，不是大批量生產(chǎn)，模具使用效率不高，因而采用 40 Cr 就能滿足要求。整體完成后噴漆處理。

本多功能臺架加工工藝簡單、適用面廣、選材容易、對材料要求較低、熱處理要求不嚴(yán)、造價(jià)較低，專業(yè)生產(chǎn)廠家或條件一般的學(xué)校都可以制作。本多功能實(shí)訓(xùn)臺架的設(shè)計(jì)同時(shí)解決了學(xué)校實(shí)訓(xùn)場地不足、學(xué)生實(shí)訓(xùn)不連貫、設(shè)備分散及管理等問題，一臺設(shè)備可同時(shí)供四名學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，教師能統(tǒng)一指導(dǎo)學(xué)生實(shí)訓(xùn)，減輕了上課教師的勞動強(qiáng)度。多功能臺架在我校已經(jīng)制作了四臺，老師和學(xué)生反應(yīng)良好，同時(shí)也得到了同行的認(rèn)可。

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[3]鄭家賢.沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007

【基金項(xiàng)目】2016年度廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究立項(xiàng)項(xiàng)目“中職學(xué)校新能源汽車（純電動）課程的開發(fā)與研究”（GXZZJG2016A020）。

【作者簡介】寧 斌（1968— ），男，湖南邵東人，高級講師，機(jī)械工程師，廣西物資學(xué)校機(jī)電教研室教師，車身修復(fù)專業(yè)帶頭人，研究方向：汽車專業(yè)職業(yè)教育。

（責(zé)編 盧建龍）