汽車滑門中導(dǎo)軌自動(dòng)化生產(chǎn)線的分析及設(shè)計(jì)

文/崔選峰?秦皇島燕大汽車零部件制造有限公司

汽車滑門中導(dǎo)軌自動(dòng)化生產(chǎn)線的分析及設(shè)計(jì)

文/崔選峰?秦皇島燕大汽車零部件制造有限公司

現(xiàn)今在汽車發(fā)展中多用途汽車（商務(wù)車、MPV、微型面包車）的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，主機(jī)廠的重點(diǎn)也越來(lái)越向這方面傾斜，而由于生產(chǎn)多用途車的廠家還相對(duì)較少，故其廠家銷量都處于高位。高端的多用途汽車（商務(wù)車、MPV）空間大、功能多，可進(jìn)行商務(wù)出行及談判等，并可承載體積較大貨物，舒適性能并不比轎車差，而且車身高、視野好。

面對(duì)高位的銷量，在多用途汽車零部件的生產(chǎn)中工藝復(fù)雜的零部件必然要求自動(dòng)化生產(chǎn)線來(lái)保證數(shù)量和質(zhì)量。在整車車身結(jié)構(gòu)中，中部滑門中導(dǎo)軌的生產(chǎn)無(wú)疑是工序最多，質(zhì)量最難控制的。下面以某車車門中滑軌零件（圖1）為例，對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行分析及設(shè)計(jì)。

生產(chǎn)工藝分析

材料為1.5mm不銹鋼，表面包覆PVC橡膠，左右件對(duì)稱，預(yù)計(jì)產(chǎn)量20000套/月?；旧a(chǎn)工藝為復(fù)合輥壓→三維拉彎→復(fù)合沖壓及鋸切→焊接。由于零件屬于車身外飾件，表面要求為A級(jí)表面，但外表面包覆PVC橡膠不能增加打磨工序，所以生產(chǎn)線的型材生產(chǎn)只能通過(guò)調(diào)整設(shè)備、工裝及相關(guān)參數(shù)來(lái)保證表面質(zhì)量，但卻限制了整條生產(chǎn)線的速度在5m/s之內(nèi)；后部工序的操作由機(jī)器人代替人來(lái)進(jìn)行，保證轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程的成品率及工序操作的準(zhǔn)確性。

圖1 零件簡(jiǎn)圖

所需設(shè)備和工裝

生產(chǎn)線設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且類別都涉及機(jī)、電、液一體化；有鋼帶開(kāi)卷機(jī)、校平機(jī)、對(duì)焊機(jī)、輥壓生產(chǎn)線、擠膠機(jī)、感應(yīng)加熱器、擠塑機(jī)、自動(dòng)上料機(jī)、冷卻池、牽引機(jī)、切斷機(jī)、三維拉彎?rùn)C(jī)、復(fù)合沖壓及鋸切工裝、凸焊螺栓焊機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)、無(wú)影光源區(qū)、自動(dòng)打包機(jī)，液壓站和一臺(tái)操作機(jī)器人。過(guò)程控制通過(guò)中央控制電腦集中控制，并在易出問(wèn)題位置布置攝像頭，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控及問(wèn)題追溯。

工序設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（1）復(fù)合輥壓為常規(guī)輥壓線（圖2）與包塑設(shè)備優(yōu)化結(jié)合的產(chǎn)物，對(duì)前部輥壓線所出口型尺寸要求更為嚴(yán)格，公差必須控制在±0.2mm（與材料的厚度有關(guān)），如保證不了這個(gè)公差尺寸將對(duì)隨后的擠塑造成很大影響。擠塑模的設(shè)計(jì)水平對(duì)擠出截面及表面質(zhì)量起決定作用，然而現(xiàn)在行業(yè)中擠出模的設(shè)計(jì)水平還較低，需要有豐富調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的師傅進(jìn)行調(diào)試來(lái)彌補(bǔ)設(shè)計(jì)上的缺陷。

圖2 復(fù)合輥壓線

圖3 三維拉彎工裝

圖4 復(fù)合沖壓及鋸切工裝

（2）三維拉彎?rùn)C(jī)用來(lái)成形零件的空間形面，由于材料的強(qiáng)度較高，塑性較差，且對(duì)成形后內(nèi)部口形有一定要求，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：1)油缸的選擇應(yīng)有一定的富余量，便于調(diào)整；2)型板零件需淬火來(lái)防止長(zhǎng)時(shí)間使用后零件對(duì)型板拉傷；3)應(yīng)安裝自動(dòng)裝芯和自動(dòng)卸芯裝置，且應(yīng)采用金屬材料；4)預(yù)沖基準(zhǔn)孔，作為后序的操作基準(zhǔn)。

（3）復(fù)合沖壓及鋸切（圖4）用來(lái)對(duì)拉彎后的型材先切斷兩頭，保證端面，再利用復(fù)合沖壓工裝實(shí)現(xiàn)常規(guī)沖壓工序的功能。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：1)鋸切型塊與零件的間隙不能過(guò)大，不然易出現(xiàn)端面夾角超差，鋸片位置預(yù)留足夠的調(diào)整空間；2)沖壓采用液壓缸來(lái)代替沖床，沖裁間隙適當(dāng)降低；3)主要位置采用數(shù)控加工來(lái)保證裝配精度；4)復(fù)合沖壓要求各沖壓?jiǎn)卧b配基準(zhǔn)一致，保證沖裁平面的一致性；5)PVC橡膠的沖裁采用高壓氣缸來(lái)保證端面質(zhì)量。

圖5 自動(dòng)生產(chǎn)線布局

生產(chǎn)線布局

由于整條生產(chǎn)線資金投入很大，為降低成本需各方面有效的整合，最終采用以工業(yè)機(jī)器人為中心環(huán)繞式布局方式（圖5），此方式不僅降低了設(shè)備投入，節(jié)約了場(chǎng)地，還便于監(jiān)控及操作。

運(yùn)動(dòng)干涉分析

自動(dòng)化生產(chǎn)線只有一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，故運(yùn)動(dòng)干涉分析即機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析，不僅需要機(jī)器人的每一個(gè)動(dòng)作在時(shí)間上要盡量縮短，而且還要保證機(jī)器人臂有充足的運(yùn)動(dòng)空間，結(jié)合復(fù)合輥壓線的輥壓速度及各工序需機(jī)器人完成的時(shí)間，最終整條生產(chǎn)線的速度定位為1.8套/min。

機(jī)器人的動(dòng)作順序?yàn)椋狠亯壕€有完成型材→三維拉彎?rùn)C(jī)上料并夾緊，拉彎?rùn)C(jī)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)→夾持左件凸焊螺栓焊接→夾持左件支架焊接→放無(wú)影光源區(qū)→拉彎完成后夾持左件致復(fù)合沖壓及鋸切單元中的鋸切位置，鋸切單元開(kāi)始運(yùn)動(dòng)→夾持右件件致復(fù)合沖壓及鋸切單元中的鋸切位置，鋸切單元開(kāi)始運(yùn)動(dòng)→夾持右件凸焊螺栓焊接→夾持右件支架焊接→放無(wú)影光源區(qū)→夾持左件由鋸切位置轉(zhuǎn)至復(fù)合沖壓位置，開(kāi)始沖壓工序→夾持右件由鋸切位置轉(zhuǎn)至復(fù)合沖壓位置，開(kāi)始沖壓工序→三維拉彎?rùn)C(jī)上料并夾緊，拉彎?rùn)C(jī)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。

正常生產(chǎn)的保障措施

由于整條自動(dòng)化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)繁多，為防止生產(chǎn)線故障或產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)波動(dòng)造成停線，應(yīng)設(shè)置兩名工作人員，一名負(fù)責(zé)在無(wú)影光源區(qū)有件時(shí)對(duì)零件進(jìn)行檢測(cè)并裝箱打包，一名負(fù)責(zé)對(duì)整條生產(chǎn)線進(jìn)行不間斷巡視，防止各工序出現(xiàn)無(wú)料、無(wú)件對(duì)下序造成影響，并實(shí)時(shí)監(jiān)控電腦控制系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)是否正常。生產(chǎn)班組實(shí)行三班制，因?yàn)閺?fù)合輥壓線停機(jī)再生產(chǎn)需要很長(zhǎng)的調(diào)試時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)很多廢品，所以生產(chǎn)方式為24h不間斷生產(chǎn)，且一次至少生產(chǎn)一個(gè)批量。在生產(chǎn)線生產(chǎn)結(jié)束后應(yīng)當(dāng)對(duì)各設(shè)備及時(shí)進(jìn)行檢修，防止問(wèn)題在正常生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生造成停線。

結(jié)束語(yǔ)

由于常規(guī)工藝沒(méi)有合理的集成化，不僅占用設(shè)備多、人員多、場(chǎng)地多，而且人為因素及零件在工序間運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)多，也導(dǎo)致了生產(chǎn)效率低下，成品率最高只能到90%，而采用自動(dòng)化生產(chǎn)線后各方面都有了很大的提升，成品率更是達(dá)到了99%。工藝集成化及工程控制的優(yōu)勢(shì)在這個(gè)產(chǎn)品上得到了很好的體現(xiàn)，同時(shí)也是零件大批量生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢(shì)。