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        淺談汽車焊裝線體輸送滑撬設(shè)計(jì)及應(yīng)用

        2019-06-11 03:41:29錢鵬飛張欣鄭大勇舒國民薛清君
        時代汽車 2019年4期
        關(guān)鍵詞:線體滾輪工位

        錢鵬飛 張欣 鄭大勇 舒國民 薛清君

        摘 要:本文簡單闡述了汽車焊裝輸送形式,重點(diǎn)介紹了汽車焊裝主線的輸送滑撬設(shè)計(jì)要點(diǎn),以及列舉了在汽車焊裝車間中滑撬的應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:輸送形式;滑撬的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和應(yīng)用

        1 前言

        汽車白車身焊接分總成輸送至下一序進(jìn)行焊接,一般焊裝手工線的輸送形式是吊具輸送、往復(fù)桿輸送等。自動線輸送形式有滑撬輸送、往復(fù)桿輸送、機(jī)器人抓取、EMS輸送、升降機(jī)輸送、移載機(jī)輸送等,調(diào)整線及WBS庫輸送形式由板鏈輸送、摩擦輸送鏈、滑撬輸送等[1]。滑撬輸送自動化程度高,適用于各種批量的生產(chǎn)線輸送;可以在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)間歇、連續(xù)輸送,易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線聯(lián)線輸送;輸送速度快、定位精度高等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。但由于其與夾具關(guān)系密切,需進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)。

        2 滑撬輸送原理

        滑撬式輸送系統(tǒng)由滑撬、滾床、控制系統(tǒng)組成,以白車身總成線為例,一般滑橇長度為3000-5000mm,滑撬線工位間距為5500-6500mm,滑撬由滑撬框架本體及定位機(jī)構(gòu)組成,滑撬框架本體主要與滾床上的滾輪接觸,控制系統(tǒng)主要為PLC系統(tǒng),PLC系統(tǒng)將指令傳遞給變頻器,通過變頻器調(diào)速,控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速,電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動滾床上的滾輪轉(zhuǎn)動,滾床左右各一排滾輪,左右對稱的兩個組成一組,由4-5組滾輪支撐一個滑撬,滾輪轉(zhuǎn)動帶動滑撬向前運(yùn)行,通過PLC控制系統(tǒng)控制,滑撬可以隨時停止運(yùn)行,同時可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)和間歇式運(yùn)行。

        以白車身總成線為例,進(jìn)行工位間一個循環(huán)的輸送說明(圖1):

        ◆往復(fù)滑撬運(yùn)動過程:

        當(dāng)工位X完成該工位的焊接后,滾床升起,滑撬隨滾床一并升起,升起到位后,滑撬從滾床上脫開,依靠驅(qū)動滾輪摩擦滑撬向前移動至X+1工位?;嗽跐L床上抱死后,隨滾床一起下落至滾床最低位。滑撬從滾床上松開,從工位X+1返回至工位X,滾床將滑撬抱死,如此實(shí)現(xiàn)一個循環(huán)。

        ◆大循環(huán)滾床運(yùn)動過程:

        當(dāng)工位X完成該工位的焊接后,滾床升起,滑撬隨滾床一并升起,升起到位后,滑撬從滾床上脫開,依靠驅(qū)動滾輪摩擦滑撬向前移動至X+1工位?;嗽跐L床上抱死后,隨滾床一起下落至滾床最低位。如此實(shí)現(xiàn)一個工位間輸送,依次類推,最后通過升降機(jī)或者轉(zhuǎn)臺將滑撬輸送回來,實(shí)現(xiàn)大循環(huán)功能。

        3 滑撬設(shè)計(jì)要點(diǎn)

        摘取某車型輸送滑撬的結(jié)構(gòu)(圖2),進(jìn)行說明:

        3.1 滑撬結(jié)構(gòu)要點(diǎn):

        3.1.1 滑撬框架本體

        滑撬本體框架一般由方管組成,框架本體長度L根據(jù)車型長度確定,一般為3000-5000mm,略長于承載的首款白車身,方便后期車型混線改造,框架本體寬度W一般為650-750mm,方管的長度L1*L2為50*120mm(局部加強(qiáng)肋加強(qiáng)),L3*L4為50*50mm,見圖3和圖4。

        3.1.2 滑撬定位機(jī)構(gòu)

        滑撬定位遵循3-2-1定位法則,考慮到車身長度較長存在變形問題,適當(dāng)采取過定位(兩前圓銷兩后菱形銷),有利于車身精度控制,減少滑撬下降時白車身對定位夾具的沖擊。定位機(jī)構(gòu)分為定位銷和定位支撐面。

        ◆定位銷說明:

        ①定位銷材料采用40Cr 滲碳處理(滲碳深度0.8mm-1.2mm),表面熱處理后硬度值大于HRC58~62,保證其硬度和耐磨性。

        ②滑撬定位銷選用Φ16mm以上的車身定位孔,滑撬定位銷直徑比車身孔徑小0.5mm,車身定位孔一般選在車身梁類件等強(qiáng)度件上,切勿選取地板蒙皮上的定位孔。例如:兩前主定位可選用機(jī)艙內(nèi)側(cè)中央通道前延伸梁孔定位(此孔必須Z方向),兩后副定位可選用后地板橫梁Y向菱形銷定位。

        ③滑撬主副定位銷的連接方式一般選用L塊連接,采用四螺兩銷固定(見圖5)

        ④特殊情況下,滑撬上的兩后副定位菱形銷可采用一對控制Y向限位塊代替,并且需選擇強(qiáng)度較高的梁類件側(cè)面,見圖6。

        ◆定位支撐面說明:

        ①定位支撐面作為承載車身的受力部分,需選擇支撐在車身的梁類件上,支撐面大小建議50mm*50mm,材料45#鋼,表面淬火處理,硬度值達(dá)HRC40~55,表面發(fā)黑處理。

        ②定位支撐面應(yīng)盡量靠近定位銷附近,防止定位銷受偏置力折斷。

        3.2 柔性滑撬的設(shè)計(jì)思路

        ①當(dāng)規(guī)劃某線體第一款車型的滑撬時:

        首先根據(jù)焊裝車間規(guī)劃,確定此線體設(shè)計(jì)的最大通過性車身尺寸,據(jù)此確定滑撬的框架尺寸。

        其次根據(jù)該線體的第一款車,合理布置4~5組定位支撐,設(shè)計(jì)定位機(jī)構(gòu)時優(yōu)先選用圓銷+菱形銷定位方式,支撐點(diǎn)需選在梁類件上,保證輸送時的穩(wěn)定性。

        最后設(shè)計(jì)的初版滑撬數(shù)據(jù)需要和夾具數(shù)據(jù)、焊鉗數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,排除干涉區(qū)域,優(yōu)化成最終的滑撬數(shù)據(jù)。

        ②當(dāng)規(guī)劃第二款車的滑撬時:

        首先要確定第二款車在滑撬上的位置:

        X向:確定第二款車在滑撬上的X向(車身坐標(biāo)系)位置,這個是比較關(guān)鍵的一步,影響因素:1)夾具的定位方式,如下部夾具的NC定位系統(tǒng)、轉(zhuǎn)盤式定位切換方式;2)上部夾具的側(cè)圍側(cè)抱柔性夾具,影響車身在滑撬上的X向位置;3)還需考慮對現(xiàn)有滑撬的改造量最小,也需要適當(dāng)移動第二款車身在滑撬上的X向位置。

        Y向:由于車身一般是中心線對稱的,因此Y向只要車身中心線和滑撬中心線一致即可。

        Z向:對這個方向的確認(rèn),遵循的原則是對現(xiàn)有滑撬改造量最小,同時需保證足夠的撐點(diǎn),對每個車型保證至少四組定位支撐。

        其次,在確定完第二款車身的XYZ位置后,對滑撬進(jìn)行改造,遵循首款車的滑撬設(shè)計(jì)方法。

        ③當(dāng)規(guī)劃第三款車或者第四款車的滑撬時:按第①點(diǎn)和第②點(diǎn)的思路進(jìn)行設(shè)計(jì),依次類推。

        3.3 線體循環(huán)方式對滑撬設(shè)計(jì)的影響

        當(dāng)規(guī)劃某基地首款車時,首先考慮線體輸送是大循環(huán)還是往復(fù)式循環(huán)形式,滑撬的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是不一致的:

        大循環(huán)形式的滑撬:由于滑撬是向前輸送的,不在兩個相鄰工位間往返,因此滑撬不必規(guī)避返回時與夾具碰撞,因此滑撬在設(shè)計(jì)時更加方便、穩(wěn)定和更強(qiáng)的柔性,見圖7。

        往復(fù)形式的滑撬:由于滑撬在相鄰工位間往返,因此滑撬需規(guī)避返回時與夾具碰撞,因此滑撬撐點(diǎn)在設(shè)計(jì)時需盡量控制在下車身主縱梁內(nèi)側(cè)區(qū)域,見圖8。

        3.4 滑撬精度

        滑撬的精度控制方法一般有設(shè)備檢測和檢具檢測。

        ①設(shè)備檢測:可采用便攜式三坐標(biāo)或者激光標(biāo)定儀對滑撬上的定位銷和支撐塊進(jìn)行標(biāo)定,對前期大批量新制滑撬建議此方式進(jìn)行檢測,優(yōu)勢:精度高,見圖9。

        ②檢具檢測:對改造類的滑撬,建議用滑撬檢具進(jìn)行標(biāo)定,優(yōu)勢:方法簡單,便于滑撬改造,見圖10。

        4 滑撬的工業(yè)化應(yīng)用

        滑撬目前已經(jīng)大量運(yùn)用在國內(nèi)外的各大主機(jī)廠內(nèi),對車間內(nèi)的物流轉(zhuǎn)運(yùn)效率大幅提升,以某汽車品牌焊裝車間為例,焊裝主線的滑撬普及率已經(jīng)達(dá)到100%,如表1:

        5 結(jié)論

        此文描述了滑撬的輸送過程、定位原理、規(guī)劃思路,最后列舉了某主機(jī)廠內(nèi)滑撬的應(yīng)用情況,以此積累更多的技術(shù)沉淀,滑撬的設(shè)計(jì)將更加標(biāo)準(zhǔn)化,后期通過電控技術(shù)的介入,將來的滑撬也將更加的柔性,諸如目前有部分主機(jī)廠已將滑撬與PLC系統(tǒng)連接,可根據(jù)不同的車身可切換滑撬的定位結(jié)構(gòu)。以滑撬為代表的焊裝工藝是一個系統(tǒng)工程,特別是標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)方面還需要我們業(yè)界同仁付出更多的努力,以促進(jìn)我國汽車焊裝技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

        參考文獻(xiàn):

        [1]宋曉琳,周水庭;汽車車身制造工藝學(xué);北京理工大學(xué)出版社,2013.2:177-207.

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