王 輝，黃仁果，黃長亮

（柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州545007）

0 引言

在汽車車身和零部件焊接生產(chǎn)過程中，影響工藝水平高低的因素不僅包括焊裝設(shè)備的先進(jìn)性、自動(dòng)化程度高低、工藝流程的合理性，還有一個(gè)很關(guān)鍵的因素就是焊裝線所采用的輸送形式，其實(shí)工件在工序間的輸送一直是困擾各大工廠的難題。目前采用的輸送模式有高速輥床臺(tái)車系統(tǒng)、往復(fù)桿輸送系統(tǒng)、空中小車輸送[1-2]，一般高節(jié)拍的焊接生產(chǎn)線采用高速輥床臺(tái)車系統(tǒng)。高速輥床臺(tái)車系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是工件輸送到位精度好，可柔性生產(chǎn)能力強(qiáng)，車型切換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)較簡單，穩(wěn)定性好，焊接變形小，可實(shí)現(xiàn)同步輸送，可大大減少吊運(yùn)輔助人員。其最大缺點(diǎn)是成本太高，單工位輸送系統(tǒng)造價(jià)為500K元，對于貨廂零部件這種低成本的產(chǎn)品，沒有必要考慮用到高速輥床臺(tái)車輸送系統(tǒng)，而空中小車的輸送是將零件從前工位提升至空中傳輸至后工位，工件輸送到位精度差，需要增加工件導(dǎo)向，可柔性生產(chǎn)能力差，小車的車型托塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，穩(wěn)定性差，零件頻繁進(jìn)出工裝定位，碰撞風(fēng)險(xiǎn)高，輸送不能同步，效率還會(huì)更低。因此在眾多的輸送方式中，結(jié)合實(shí)際貨車貨廂零部件本身，在設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)線時(shí)考慮用到往復(fù)桿輸送系統(tǒng)。它相比空中小車，機(jī)械化程度高，輸送到位精度較高，通過主定位切換柔性多種車型產(chǎn)品、車型切換機(jī)構(gòu)較為簡單，焊接穩(wěn)定性較好，輸送同步，輸送效率較好；相比高速臺(tái)車，造價(jià)成本較低。

1 往復(fù)桿輸送系統(tǒng)的概念及應(yīng)用現(xiàn)狀

往復(fù)桿輸送系統(tǒng)由垂直升降機(jī)構(gòu)、水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣缸輔助機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)以及PLC電控系統(tǒng)組成[2]，往復(fù)桿與夾具相互連接，一同構(gòu)成焊裝線，工位間距一般小于5 000 mm，車身重量小于500 kg以下的車型。往復(fù)桿輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)就是機(jī)械化程度高、輸送定位精度高、一般輸送定位精度能夠達(dá)到±0.1 m。按照往復(fù)桿輸送系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的不同，可以分為獨(dú)立頂升式和整體頂升式往復(fù)桿輸送系統(tǒng)。其中最早得到應(yīng)用的是整體式的，目前國內(nèi)汽車行業(yè)仍有很多焊裝線都是采用此種整體頂升式往復(fù)輸送，而獨(dú)立升降式往復(fù)輸送是在某種程度上對整體頂升式往復(fù)輸送系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行的優(yōu)化和升級(jí)[2]。見圖1、圖2。

圖1 往復(fù)桿輸送系統(tǒng)模型（1）

圖2 往復(fù)桿輸送系統(tǒng)模型（2）

2 貨車車身零部件焊裝線往復(fù)桿輸送系統(tǒng)的研究開發(fā)及應(yīng)用

往復(fù)桿輸送技術(shù)除了在整車廠大型零件產(chǎn)線上有應(yīng)用外，在某零部件企業(yè)的中小型零部件焊接線上也已得到相關(guān)的應(yīng)用[2]，工位間距在3 200 mm，此次開發(fā)的貨車產(chǎn)品產(chǎn)品有兩種車型，尺寸都已經(jīng)超過3 000 mm，此外還要柔性原有兩種老款車型；2017年下半年開始，我司開始了與某知名裝備制造公司進(jìn)行相關(guān)技術(shù)合作，探討往復(fù)桿輸送系統(tǒng)應(yīng)用在貨車車身部件焊接生產(chǎn)線上，如何更好地實(shí)現(xiàn)輸送及柔性。

經(jīng)過一系列深入的方案探討、目標(biāo)零件對比分析、工位間距尺寸研究等工作，在2017年9月份，與裝備制造公司一起制定了此次往復(fù)桿輸送技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括系統(tǒng)PLC控制標(biāo)準(zhǔn)，工位間距標(biāo)準(zhǔn)（最終定在4 350 mm）、車型切換機(jī)構(gòu)的尺寸標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，制定了貨車車身零部件焊裝產(chǎn)線工藝布局，2條生產(chǎn)線，都是11個(gè)工位，工位間距為4 350 mm，詳細(xì)見圖 3、圖 4。

圖3 貨車車身零部件車廂底板總成線工藝布局圖

圖4 貨車車身零部件前車架總成線工藝布局圖

該生產(chǎn)線采用整體頂升式往復(fù)輸送系統(tǒng)，工件的升起和下落通過三相異步電機(jī)變頻調(diào)速帶動(dòng)擺桿（見圖5），每個(gè)工位的擺桿將往復(fù)桿頂起及下落（見圖6）、每個(gè)工位氣缸（見圖7）輔助拉伸來實(shí)現(xiàn)，往復(fù)前后行走是通過SEW伺服電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條嚙合傳動(dòng)（見圖8），整個(gè)輸送過程20 s。

圖5 三相異步電機(jī)帶動(dòng)擺桿實(shí)現(xiàn)上升、下降動(dòng)作

圖6 擺桿托起往復(fù)桿型材

圖7 上升下降輔助氣缸

圖8 SEW伺服電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條水平傳動(dòng)

柔性生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)：此次開發(fā)的貨車車身零部件產(chǎn)品有兩種車型，同時(shí)還要考慮老款兩種車型柔性混線生產(chǎn)，需要在產(chǎn)線夾具上考慮如何實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，首先往復(fù)桿上輸送零件定位考慮是在定位托架上選用不同的支撐塊（見圖9），焊接夾具上設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)切換機(jī)構(gòu)（見圖10），通過以上實(shí)現(xiàn)車型切換。

圖9 往復(fù)桿柔性定位支撐機(jī)構(gòu)

圖10 焊接夾具柔性切換機(jī)構(gòu)

2017年底至2018年初，順利實(shí)現(xiàn)批產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)往復(fù)桿輸送系統(tǒng)在貨車貨廂零部件焊裝線上的實(shí)際應(yīng)用，批產(chǎn)之后對貨車車身零部件往復(fù)桿輸送焊接生產(chǎn)線應(yīng)用過程中的問題進(jìn)行整改，優(yōu)化設(shè)計(jì)，固化經(jīng)驗(yàn)成果。

3 貨車車身零部件焊裝線往復(fù)桿輸送系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

通過往復(fù)桿輸送系統(tǒng)在我公司貨車車身零部件生產(chǎn)線的應(yīng)用情況分析，其具備以下幾個(gè)顯著的技術(shù)特點(diǎn)：

（1）輸送效率高。是空中小車輸送的2倍，單一輸送循環(huán)由40 s提升至20 s，節(jié)省輸送時(shí)間20 s；

（2）重復(fù)精度高。采用SEW伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、通過伺服編碼器控制，輸送平穩(wěn)，重復(fù)定位精度高，簡化了驅(qū)動(dòng)電機(jī)與變頻器的控制方式，并且閉環(huán)控制往復(fù)桿行走的加減速和最終定位，實(shí)際運(yùn)行中可達(dá)到±1 mm的精度，完全滿足了貨車零部件點(diǎn)焊的工藝要求；

（3）柔性化程度高。本次往復(fù)桿輸送系統(tǒng)柔性生產(chǎn)了四種車型，產(chǎn)線柔性化程度高，大大提高了產(chǎn)線利用率；此外，如要柔性其他車型，只需要根據(jù)在線上調(diào)整支撐托塊位置及長度即可；同平臺(tái)車型柔性生產(chǎn)設(shè)計(jì)簡單，容易實(shí)現(xiàn)；

（4）噪音低。此往復(fù)桿上升下降、前后行走動(dòng)作都是通過電機(jī)帶動(dòng)，各個(gè)工位間同步輸送，運(yùn)行比較平穩(wěn)，精度高，噪音低，整個(gè)過程全自動(dòng)循環(huán)輸送。

6 結(jié)束語

本文通過對往復(fù)桿輸送系統(tǒng)在貨車車身車身零部件焊裝線的研究分析，最終實(shí)現(xiàn)四種車型的開發(fā)和應(yīng)用，提高了生產(chǎn)線的柔性效率，為公司高品高效輸出可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。