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        可重構(gòu)車身底盤焊裝夾具設(shè)計(jì)

        2019-10-14 03:27:17鄭永佳唐鼎李大永彭穎紅
        時(shí)代汽車 2019年9期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用

        鄭永佳 唐鼎 李大永 彭穎紅

        摘 要:隨著汽車工業(yè)及汽車裝備制造業(yè)的深入發(fā)展,智能、柔性、高效、高精、自動(dòng)化已成為汽車裝備業(yè)發(fā)展的主流方向[1]。汽車業(yè)由傳統(tǒng)的 “單品種-大批量”向“多品種-中小批量”,乃至“變品種、變批量”的生產(chǎn)方式過渡,以“生產(chǎn)者為主導(dǎo)”的生產(chǎn)方式逐步向“以消費(fèi)者為主導(dǎo)”轉(zhuǎn)變[2-4]。為了滿足目前急劇增加的新車型生產(chǎn),新型柔性可重構(gòu)焊裝隨行夾具越來越多地應(yīng)用于汽車焊裝生產(chǎn)線中。

        關(guān)鍵詞:可重構(gòu)焊裝夾具;多車型;應(yīng)用

        1 引言

        夾具的可重構(gòu)化使該系統(tǒng)能夠滿足多種應(yīng)用需求,并且裝配需求改變后,能夠快速地通過夾具結(jié)構(gòu)使之滿足裝夾要求。本文的研究對(duì)象為車身底盤焊裝夾具系統(tǒng),該系統(tǒng)通過調(diào)整少數(shù)零部件滿足8種車型的底盤裝夾需求,節(jié)省了夾具制造及管理成本。

        2 車身底盤焊裝隨行夾具系統(tǒng)

        該隨行夾具系統(tǒng)主要由信息控制系統(tǒng)、重構(gòu)單元立體庫(kù)、夾具、夾具運(yùn)輸系統(tǒng)組成。由信息控制系統(tǒng)輸入車型信息并判斷出所需夾具重構(gòu)單元編號(hào);夾具運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸重構(gòu)單元至重構(gòu)站,由機(jī)械抓手對(duì)焊裝夾具進(jìn)行重新裝配;重構(gòu)后的夾具由傳送機(jī)構(gòu)運(yùn)送至焊裝生產(chǎn)線上配合汽車裝配使用。為滿足混線生產(chǎn),焊裝夾具能兼容3個(gè)平臺(tái)、8個(gè)車型,并具有可擴(kuò)展性。

        3 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        圖1為某車型的焊裝夾具結(jié)構(gòu)。汽車底盤支撐定位機(jī)構(gòu)為該焊裝隨行夾具核心部件,包括底座、共用定位單元、固定單元、可重構(gòu)單元和切換抓手等。其中,底座由兩條長(zhǎng)鋼條和五條短鋼條組成,底座上面鋪設(shè)有兩個(gè)通氣管路并連接有氣動(dòng)裝置,通氣管路上分別設(shè)有若干通氣口。

        考慮到車型之間其夾具差異較小,不同車型的夾具除左右兩側(cè)布置由兩個(gè)可重構(gòu)單元部件不同外,其余部件如定位單元部件與固定單元部件等均相同。共用的定位單元包括四個(gè)銷釘式夾緊氣缸,四個(gè)夾緊氣缸通過連接塊對(duì)稱固定在兩條長(zhǎng)鋼條中段位置設(shè)有的支撐柱上,并于通氣管路的通氣口連通,從而控制支柱的運(yùn)動(dòng)方式。固定單元包括3個(gè)固定組件,其中一個(gè)固定組件橫向固定于底座的一端,另外兩個(gè)固定組件相互對(duì)稱并縱向固定于底座的另一端兩側(cè)。每個(gè)固定組件包括定位銷、定位塊以及氣缸等零件。定位銷和定位塊零件分別固定在底座上的支撐柱起到支撐固定作用。定位塊內(nèi)設(shè)有兩個(gè)快速對(duì)接母頭,對(duì)接母頭下端分別通過氣管與通氣管路上的通氣口連通,從而控制支柱的位移。

        根據(jù)兼容的車型數(shù)量,固定單元可匹配多套可重構(gòu)單元,每套可重構(gòu)單元均包括三套切換組件,分別安裝在三個(gè)固定組件上。切換組件包括方管以及固定板零件,方管兩端的下表面和上表面分別固設(shè)有固定板。方管兩端分別通過連接板固定有銷釘式夾緊氣缸。方管底部中間位置設(shè)有兩個(gè)定位塊,定位塊上有兩個(gè)快速對(duì)接公頭,快速對(duì)接公頭與氣缸的通氣口連通,當(dāng)然,為減少成本和占據(jù)空間多套可重構(gòu)單元可以共用方管零件,只需在切換前將銷釘式夾緊氣缸更換即可。

        切換抓手如圖2所示,頂部與機(jī)器人連接,底部設(shè)有三個(gè)并排的氣缸。每個(gè)氣缸上固設(shè)有位于底部的定位塊,兩側(cè)鉸接有對(duì)稱的夾臂部件,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)零件的抓取。圖3所示為與焊裝夾具配套的線下檢測(cè)臺(tái),線下檢測(cè)臺(tái)包括托板和檢測(cè)單元。安裝或更換切換單元之前,需要通過在線下檢測(cè)臺(tái)的檢測(cè),只有當(dāng)切換組件準(zhǔn)確安裝于檢測(cè)元件后才可進(jìn)行線上安裝,以此保證切換單元線上的安裝切換的精確性和穩(wěn)定性。

        4 隨行夾具工作實(shí)例驗(yàn)證

        以某車型切換組件的抓取為例,抓取前,切換抓手氣缸上的兩個(gè)夾臂張開;抓取時(shí),控制切換抓手移動(dòng)至儲(chǔ)放在托盤上的切換組件的上方,并使得氣缸下方的定位塊下表面與切換組件一側(cè)的定位塊上表面貼合,進(jìn)行豎直方向的定位,然后向第二個(gè)氣缸通氣,驅(qū)動(dòng)兩個(gè)夾臂將定位塊夾緊,通過夾臂斜側(cè)面的長(zhǎng)條凸起和定位塊斜側(cè)面的長(zhǎng)條凹槽嚙合,從而可進(jìn)行水平方向的定位,以此完成三維定位。將切換抓手安裝在機(jī)器人上,可控制三個(gè)氣缸分別獨(dú)立地進(jìn)行通氣,對(duì)應(yīng)的兩個(gè)切換組件相互獨(dú)立工作,可同時(shí)抓取一套可重構(gòu)單元。

        以切換組件的安裝為例,未安裝切換組件時(shí),固定組件氣缸上的夾臂張開,由機(jī)器人控制切換抓手移動(dòng),使得切換組件和固定組件上下對(duì)準(zhǔn),進(jìn)而通過支撐面和下固定板的底面貼合進(jìn)行豎直方向的定位,通過定位銷與襯套的穿插配合進(jìn)行水平方向的定位,以此進(jìn)行三維定位。定位塊上的快速對(duì)接母頭和公頭完成對(duì)接,將夾緊氣缸和通氣管路接通。完成定位后向氣缸通氣,驅(qū)動(dòng)夾臂擺動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)壓板從方管兩側(cè)下擺并將固定板兩側(cè)壓住進(jìn)行固定,最后氣缸放氣泄壓,夾臂張開后即可通過機(jī)器人控制切換抓手移開,至此切換組件安裝完成。

        兩個(gè)固定組件全部安裝完成后即可用于定位固定對(duì)應(yīng)車型的汽車底盤。將汽車底盤放置在該機(jī)構(gòu)上面時(shí),銷釘式夾緊氣缸與汽車底盤預(yù)留的定位孔上下對(duì)應(yīng),向通氣管路中通氣即可驅(qū)動(dòng)銷釘式夾緊氣缸將汽車底盤夾緊。當(dāng)更換車型底盤,需要將安裝在固定單元上的可重構(gòu)單元拆卸,該操作可通過切換抓手來完成。首先通過機(jī)器人控制切換抓手移動(dòng)至切換組件上方并將切換組件抓取,進(jìn)行抓取定位,然后氣缸泄壓放氣,夾臂張開,最后通過機(jī)器人控制切換抓手移動(dòng)即可將切換組件抓取移開。

        由于同一企業(yè)的不同車型的底盤中間段兩側(cè)的定位孔的位置和形狀通常是固定的,而兩端的兩側(cè)的定位變化很小,其中中間段兩側(cè)的定位孔與銷釘式夾緊氣缸對(duì)應(yīng),因此實(shí)際工作切換車型時(shí),銷釘式夾緊氣缸可以不用切換,只需通過機(jī)器人控制切換抓手更換切換單元即可,那么整個(gè)安裝切換過程可通過上述的切換組件的抓取、安裝、拆卸等簡(jiǎn)單操作來完成,而通過線下檢測(cè)臺(tái)的安裝前的檢測(cè),可保證切換單元的安裝切換的精確性和穩(wěn)定性。

        5 總結(jié)

        為了滿足汽車焊裝行業(yè)高度柔性、快速切換和空間緊湊等方面的嚴(yán)苛要求,本文設(shè)計(jì)了一套可重構(gòu)車身底盤焊裝隨行夾具并進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證,可獲得的結(jié)論如下:

        1)根據(jù)汽車焊裝工藝特點(diǎn),焊裝夾具由底座、共用定位單元、固定單元、可重構(gòu)單元和切換抓手等組成,改變可重構(gòu)單元零件可適用于不同車型。

        2)實(shí)例應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)該夾具系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)切換組件的自動(dòng)抓取、安裝與拆卸操作,并可通過配設(shè)多套切換單元,即可實(shí)現(xiàn)多種車型的兼容,而且具有自動(dòng)化程度高、定位精確、切換穩(wěn)定可靠、切換速度快等特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化生產(chǎn)線,有效降低生產(chǎn)線的投資。

        參考文獻(xiàn):

        [1]劉寅,彭龍.中國(guó)汽車行業(yè)上市公司資本結(jié)構(gòu)與公司業(yè)績(jī)的相關(guān)性[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2018,20(01):88-94.

        [2]劉會(huì)丙.淺議汽車生產(chǎn)柔性方案[J]. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2016(14):98.

        [3]趙玲.汽車制造行業(yè)中自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(35):50+52.

        [4]龔春兵.汽車零部件生產(chǎn)與自動(dòng)化控制問題研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2018(05):72-73.

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