摘要：本文所阐述的工艺方法中，属于合装前预压弹簧的有使用独立夹具对弹簧预压及使用带弹簧预压功能的合装夹具；属于合装中顶压弹簧的有使用与车身Z向固连的吊具，使用车身Z向锁止铁链以及使用二次举升的装配方法，属于合装后嵌入弹簧的是使用机械手臂嵌装弹簧。然而，乘用车后螺旋弹簧的装配工艺方法有很多，并不局限于文中所阐述的几种。但对于一款新的车型来说，车身结构，生产线构造，生产节拍，生产成本等要求都是影响后簧装配方案选择的要素。只有综合考虑以上因素才能为后螺旋弹簧的安装选出最适合的装配工艺。
1前言：
在汽车装配过程中悬架弹簧的装配一直是一个装配难点[1]。对于一般轿车的前悬架结构而言，弹簧与减震器通常作为一个整体（弹减一体）总成供货，弹簧一直处于压缩状态，因此与车身合装时，仅需要使控制臂处于最大下跳位置即可完成装配。而对于未设计成弹减一体结构的后悬架车型来说，由于后簧的初始状态为自由状态，而合装完成后是处于压缩状态的，装配过程中由自由状态转变成压缩状态就需要充分考虑弹簧压缩时所带来的反作用力对车身的作用，因此后悬架装配就要相对复杂很多。
2后螺旋弹簧的装配工艺
为了解决后螺旋弹簧的装配问题，不同的主机厂根据自身的生产特点及需求设计了不同的装配工艺。大致可分为合装前预压弹簧，合装中顶压弹簧和合装后嵌入弹簧。下面将对各种方法及其优缺点进行分析和说明。
（1） 使用独立夹具对弹簧预压独立的弹簧保持夹具对副车架、控制臂甚至弹簧上、下软垫的结构都有着特殊的要求。能够适用独立的弹簧保持夹具有时也是优秀同步工程的良好体现。例如马自达CX-4车型，利用弹簧上、下软垫做夹具的一部分，再加上一根具有特殊限位结构的螺纹套杆就形成了对后螺旋弹簧进行预压紧的专用夹具。弹簧先在气动压机上进行压缩，利用上下软垫与螺纹套杆形成的夹具使后簧保持在压缩状态，将压缩状态的弹簧连同夹具一同放置在安装位置，如图1所示，待后悬架系统安装完成后将弹簧夹具拆除，弹簧的回弹依靠悬架结构来限制。取下的螺纹套杆又可用于后续弹簧的夹持（见下页图1）。又如奔腾B70车型，在后簧正上方有副车架结构的延伸，而后簧的正下方则是悬架的下控制臂，因此，可以说弹簧的正上方与正下方都有悬架系统的结构件。弹簧在自由状态下可放入副车架与下控制臂之间，再将三者一同放在压机下，使弹簧处于压缩状态后利用一个简单的带有曲柄滑块机构的锁止钩钩住下控制臂与副车架的延伸结构，这样即可把压缩状态的弹簧嵌入在悬架系统内，如图2所示。待后悬架与车身合装完成后，利用曲柄滑块机构的运动原理，释放锁止钩，弹簧在一定范围内回弹，完成后簧的装配。以上两种方式都是使用了独立夹具将弹簧进行预压，该种方式能保证较高的生产节拍，同时因为利用了车身上自带零件及结构，夹具的结构及使用方法都相对简单。即便是在不同车型的装配中，仅需要弹簧上下软垫与螺纹套杆的配合部分保持一致，或者副车架与下控制臂的结构形式大体不变，这种独立夹具就能具有较好的通用性；但弹簧压装需要独立的压装设备以及独立的线下操作工位，资金的投入相对较多。
图1马自达CX-4后簧装配示意图
图2奔腾B70后簧装配示意图
（2） 使用带弹簧预压功能的合装夹具在奇瑞A3车型的生产线上使用的是带弹簧预压功能的合装夹具，该弹簧预压机构作为底盘夹具的一部分固定在底盘夹具的骨架上[2]。底盘与车身合装前，后螺旋弹簧在自由状态下按规定的姿态摆放在后轴上的弹簧安装位置，并在下一工位依靠气动扳手和预压紧机构中螺杆的旋转运动完成弹簧的压缩与固定，如下页图3所示。在合装完成后，即底盘悬架所有与车身连接处固定好后，利用气动扳手松开预压夹具，释放弹簧，利用滑移运动机构使预压夹具脱离悬架，以避免举升拖车下降时预压夹具与悬架系统的干涉。该套夹具虽然在结构上相比于独立夹具更复杂一些，但因为独立夹具涉及到要配备独立的压装工位和压机，整体的制造成本较高，而相比较来说，该种方案的成本更低。但该工艺方法的通用性较差，该套夹具因为与底盘夹具为一体结构，同时又对弹簧的位置姿态有定位作用，当车型结构稍有改变时，其将很难适用。
图3奇瑞A3后簧装配示意图
（3） 使用与车身Z向固连的吊具上面的方法都是在保证悬架与车身合装时，车身不受到弹簧的反作用力，而如果车身被固定或者锁止在吊具上，而吊具又能够抵抗弹簧的反作用力，这样不需要夹具就能完成悬架系统与车身的合装。但这对生产线的吊具要求较高，一方面吊具能够实现与车身的固连，这种固连一般通过锁止销或者特定结构的夹紧器来实现[2]；而另一方面吊具还需要有足够的强度能够抵抗悬架举升装配过程中，由后簧带来的反向作用力。
（4） 使用车身Z向锁止铁链车身Z向锁止铁链是被很多车型的底盘线使用的一种后螺旋弹簧安装解决策略。为了防止后螺旋弹簧在安装过程中由于弹簧刚度较大导致其将车身顶起，使车身脱离吊具，产生安全隐患，在悬架合装的前一道工序，会要求操作人员将固定在AGV小车上的铁链挂接在车身后部纵梁上（一般采用纵梁开孔的方式），这样铁链的一头固定在AGV小车的非Z向运动部件上，另一头与车身纵梁紧固，因此车身与AGV小车之间的Z向距离被固定，如图4所示，而当AGV小车的举升机构在举升悬架系统过程中，即使后螺旋弹簧与车身接触，在受到弹簧的压缩的反向作用力时，车身也不会抬起。直至后副车架及其附属结构与车身紧固后，AGV小车举升机构降回初始位置，在后续工位拆除车身上的铁链。使用车身Z向锁止铁链工艺进行后螺旋弹簧装配的车型有很多。如大众宝来，奔腾X40等，该种方式结构简单，资金投入较少，同时能够适应多种车型[3]。唯一需要注意的是为配合这种装配工艺，车身纵梁上需要为挂接铁链留有专门的安装孔或安装钩。
图4奔腾X40后簧装配示意图
（5） 使用二次举升的装配方法在森雅R7的生产线上，为了后螺旋弹簧的装配，采用了二次举升的方法。森雅R7的悬架结构为前麦弗逊后扭力梁型。在第一次后悬架举升过程中，先不将弹簧放入，而是先完成后轴橡胶铰链与车身之间的紧固，如图5（a）所示；举升机构进行第一次下落，后扭力梁因为缺少底盘夹具的支撑而在自身重力作用下而下摆，会与橡胶铰链提供的反作用力之间形成一个平衡位置，而此时，自由状态下的
后簧刚好可以由后扭力梁与车身之间形成的空间放入，如图5（b）所示；而后进行第二次举升，举升机构对弹簧轻微施力，此时减振器固定螺栓可以与车身进行连接，如图5（c）所示，利用减震器的紧固过程压缩弹簧。该种装配方式不需要依靠夹具，无需多余的资金投入，但二次举升的工艺方式会对生产节拍产生一定的影响。此外，该车型弹性件的设计，刚好使得弹簧在自由状态下能够装入到扭力梁与车身之间的空间内；同时又能在弹簧轻微受力时就将减振器安装上，绝大部分车型时很难同时满足以上两个条件的，所以该方法的通用型较差。
图5森雅R7后簧装配示意图
（6）使用机械手臂嵌装弹簧在部分高端车型的装配线上，还会采用机械手压缩、夹持、安装弹簧的方法。机械手的端部设计有与弹簧匹配的卡爪，卡牢后对弹簧进行压缩，并按照预定的运动轨迹将压缩状态的弹簧装入悬架与车身之间的指定位置，并释放。该种装配方式柔性化程度较高，也能保证较快的装配节拍，但资金投入也相对较高。
3结束语
后螺旋弹簧的装配一直是乘用车底盘装配工艺的一个难点。本文对乘用车后螺旋弹簧的多种装配工艺进行了说明，并对各种方法的优缺点及适用性进行了分析。
参考文献：
[1]江禄晓，簧宏伟.汽车后悬架落地拧紧方案的探讨[J].汽车工艺与材料，2011，（10）：44～47.
[2]余传海，江禄晓.多连杆后悬架装配工艺研究[J].汽车工艺与材料，2010，（10）：17～20.
[3]徐进军，周锋.扭杆弹簧双横臂独立悬架的上线装配工艺[J].汽车工艺与材料，2001，（9）：11～12.
论文作者:吴艳君
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/3/27
标签：弹簧论文; 夹具论文; 车身论文; 预压论文; 悬架论文; 螺旋论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第1期论文;