提升車身焊裝線輸送線運(yùn)行精度和穩(wěn)定性研究

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

【摘 要】文章從輸送線電機(jī)安裝調(diào)試、支撐軸承調(diào)校、減震緩沖、限位自鎖等方面論述輸送線定位設(shè)計規(guī)范化、安裝調(diào)試的程序化等。重點描述提升輸送線在大批量生產(chǎn)時的運(yùn)行精度和穩(wěn)定性，縮短汽車焊裝線夾具等設(shè)計、安裝和調(diào)試周期，降低設(shè)備故障搶修等停線率，從而達(dá)到降低維護(hù)成本的目的。

【關(guān)鍵詞】車身焊裝線；輸送線；電機(jī)；支撐軸承；減震；運(yùn)行精度；穩(wěn)定性

【中圖分類號】U468.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）06-0114-04

0 前言

近年來，國內(nèi)汽車行業(yè)快速發(fā)展，市場競爭日漸激烈，暢銷車型的產(chǎn)量需求相應(yīng)提高。焊裝輸送線是整個拼臺夾具的核心位置，用于輸送大型焊合總成零件。汽車車身焊裝流水線、輸送線的功能是為了實現(xiàn)車身各沖焊組件或零件，通過各工藝工位布局的形式，按一定的生產(chǎn)節(jié)拍和人員的勞動強(qiáng)度工作模式而設(shè)計的輸送線結(jié)構(gòu)。它可以確保焊接零件的正確裝配，保證零件正確搭配和完成焊接。工程上，通常從輸送線裝配精度、制造周期、可調(diào)整性、運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命等方面來評價輸送線的質(zhì)量。輸送線是焊接夾具輸送的基本因素，也是設(shè)計過程主要考慮的因素。輸送線設(shè)計和調(diào)試的規(guī)范性在很大程度上可以提高運(yùn)行精度和穩(wěn)定性，縮短制造周期，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 輸送線結(jié)構(gòu)和功能

上汽通用五菱汽車股份有限公司現(xiàn)今使用的輸送線結(jié)構(gòu)包括升降機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)兩大部分。升降機(jī)構(gòu)采用的是壓縮氣體驅(qū)動原理實現(xiàn)輸送線主體升降上下運(yùn)動功能；輸送機(jī)構(gòu)采用的是電機(jī)驅(qū)動輸送線上所有托架，沿水平直線方向往復(fù)輸送的結(jié)構(gòu)形式。氣動升降采用壓縮氣體儲能達(dá)到設(shè)定舉升壓力值，通過分布在各個拼臺下的輸送線舉升氣缸，以及同步氣缸和渦輪蝸桿的連接，從而達(dá)到將輸送線舉升至設(shè)計輸送高度位置。

（1）輸送線由固定導(dǎo)向限位軸承支座組件、輸送滑移導(dǎo)板、減震機(jī)構(gòu)、到位限位自鎖機(jī)構(gòu)、各工位輸送托架、電機(jī)和安裝座組件等組成（如圖1所示）。

（2）工作原理：舉升機(jī)構(gòu)將輸送線上升至設(shè)計高度尺寸后，輸送電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動輸送導(dǎo)板及上面的各工位托架聯(lián)動，在支撐、導(dǎo)向、限位滾動軸承的作用下，向車頭方向輸送一個工位，到達(dá)限位減震組件后，自鎖夾具氣缸自動鎖緊輸送線到位狀態(tài)，同時傳遞檢測感應(yīng)信號給升降機(jī)構(gòu)控制程序，輸送線下降至設(shè)計位置高度尺寸，輸送電機(jī)驅(qū)動輸送線機(jī)構(gòu)往回運(yùn)動，與往前的工作軌跡一致，直至恢復(fù)至初始狀態(tài)。

2 輸送線電機(jī)故障案例及分析

近期，公司本部和多個分公司基地陸續(xù)發(fā)生輸送電機(jī)與齒輪之間連接軸處斷裂，造成停線的事故，導(dǎo)致因更換、拆裝、調(diào)試電機(jī)等3～4 h/1次，已發(fā)生3～4起，累計停線約16 h以上，損失達(dá)600～900輛車，金額約400萬元，因此提升輸送線運(yùn)行精度和穩(wěn)定性迫在眉睫。

2.1 事故原因和分析

某故障電機(jī)僅使用7 d，電機(jī)傳動軸又發(fā)生斷裂，造成無法使用的事故。由圖2分析可知：傳動軸斷裂位置在電機(jī)根部位置，電機(jī)傳動軸與齒輪連接位置同軸度、垂直度出現(xiàn)較大偏差，受力不均勻，單邊受力，產(chǎn)生扭力，在大批量生產(chǎn)狀態(tài)下，持續(xù)受外部震動、電機(jī)瞬間啟動產(chǎn)生的與齒輪間隙接觸對傳動軸產(chǎn)生的剪切應(yīng)力太大，在到達(dá)限位裝置時對傳動軸產(chǎn)生的扭力值很大，從而在電機(jī)傳動軸根部外圓表面位置產(chǎn)生裂痕，逐漸向軸根部擴(kuò)展，直至最后在軸心位置斷裂。

臨時措施：對已經(jīng)更換好的電機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，包括工作溫度、運(yùn)行精度和穩(wěn)定性等。

（1）工作溫度：因該更換電機(jī)功率小，原裝電機(jī)為15 kW，新更換故障電機(jī)為11 kW，因此需要進(jìn)行不定期的監(jiān)控。

（2）運(yùn)行精度：檢查裝配工藝流程、技術(shù)經(jīng)驗和安裝精度，裝配工藝因已經(jīng)裝拆過該類型電機(jī)4次以上，工藝流程和技術(shù)經(jīng)驗基本無問題。

（3）裝配精度需待驗證：電機(jī)與傳動齒輪的同軸度、電機(jī)與齒輪垂直度、齒輪與齒條的嚙合間隙、接觸面積等，新更換電機(jī)建議2 d檢查跟蹤傳動軸的工作狀態(tài)，是否有裂紋產(chǎn)生等（如圖3所示）。

（4）輸送線電機(jī)安裝底座和調(diào)試工藝。如圖4所示，設(shè)計測量調(diào)試工藝和數(shù)值：基軸制、端蓋軸承孔為測量基準(zhǔn)，測量齒輪孔、電機(jī)連接軸之間的同軸度。調(diào)整電機(jī)底座位置，在Z軸（上下）方向，在電機(jī)下方4個緊固螺栓位置加調(diào)整墊片，設(shè)計精度為0.10 mm；在X軸（左右）方向，依靠4個定位調(diào)整螺栓來調(diào)節(jié)，精度為0.10 mm。

（5）減震緩沖裝置檢查：輸送電機(jī)在前進(jìn)和后退方向各有2個到位減震緩沖器（如圖5所示），降低輸送板運(yùn)行到達(dá)限位塊時減輕對其沖擊力，以達(dá)到減震目的，因到達(dá)限位裝置時，撞擊力過大，將對傳動軸產(chǎn)生3～5倍的工作壓力和內(nèi)應(yīng)力，在高頻率持續(xù)震動下也會產(chǎn)生裂紋。經(jīng)反復(fù)對比其他輸送線的減震緩沖器，撞擊力明顯小于該位置。查看減震器的緩沖壓力值：左邊為零狀態(tài)（失效模式），右邊為8（很低），標(biāo)準(zhǔn)參考值為4～5，因輸送線載荷、摩擦力、安裝和運(yùn)行精度不一致，所以具體以實配狀態(tài)為準(zhǔn)。參考標(biāo)準(zhǔn)：撞擊聲音小，輸送板反彈值為0.5～1 mm。

（6）如圖6所示，輸送系統(tǒng)中壓緊輪、導(dǎo)向輪、支撐輪與滑移導(dǎo)板的工作間隙均為0.2～0.3 mm，且確保2個拼臺往復(fù)工位之間的位置精度和間隙值一致，調(diào)整完間隙后通過手動方式推動整條輸送線往復(fù)運(yùn)動，無卡滯和頓挫感。

（7）檢查電機(jī)傳動軸、齒輪、齒條等加工精度、表面熱處理等，在裝配之前需完成檢測并備案。

（8）如圖7所示，檢查輸送線輸送架前進(jìn)和后退到位電控傳感器的對點位置精度，經(jīng)分析，輸送電機(jī)前進(jìn)到達(dá)限位后，整個輸送線有較強(qiáng)烈的震動感，估計左右搖晃6～12 mm，設(shè)計要求為輸送限位到達(dá)后，傳感器立即傳輸電機(jī)停止信號，電機(jī)抱閘，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)在的狀態(tài)為到達(dá)限位后，電機(jī)仍然繼續(xù)向前運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生很大的扭力和剪切力等，在大批量狀態(tài)下，也會產(chǎn)生裂痕。

（9）如圖8所示，齒輪齒條之間的嚙合精度、間隙，可采用塞尺檢查。間隙如果太大，電機(jī)瞬間啟動產(chǎn)生的撞擊力，高頻率狀態(tài)下也易產(chǎn)生裂痕。間隙檢查必須在裝配之前完成。裝配完成后，齒條與齒輪在工作狀態(tài)下的直線度、平行度、垂直度等也需檢測調(diào)試至設(shè)計的工藝尺寸精度，以提升運(yùn)行穩(wěn)定性和提高使用壽命。

（10）在短期內(nèi)盡快協(xié)調(diào)備用應(yīng)急電機(jī)；購買電機(jī)傳動軸硬度檢測儀器等；輸送電機(jī)變速箱控制減速運(yùn)行需平穩(wěn)可靠。

2.2 長期措施

（1）電機(jī)安裝應(yīng)有安裝、檢測、運(yùn)行測量調(diào)試設(shè)計精度和尺寸，以確保電機(jī)與齒輪齒條的同軸度、垂直度、平行度等，最好設(shè)計成定位銷定位，加調(diào)整墊片可調(diào)試工作模式。

（2）維修時應(yīng)購買零件探傷檢測儀器，定期對關(guān)鍵傳動或運(yùn)動機(jī)構(gòu)的零部件進(jìn)行檢測磨損或開裂等監(jiān)控，以便及時排查故障，消除安全等事故隱患。

（3）供應(yīng)商輸送電機(jī)連接軸、齒輪齒條加工精度、硬度檢測加強(qiáng)監(jiān)控等。

（4）電機(jī)與齒輪之間采用分離式結(jié)構(gòu)（如圖3所示），電機(jī)傳動軸與齒輪傳動分離，即電機(jī)軸只負(fù)責(zé)提供動力輸出，齒輪傳動軸負(fù)責(zé)驅(qū)動輸送線工作運(yùn)行，中間連接緊固采用螺栓連接，中間加裝連軸過載保護(hù)裝置，超過電機(jī)軸的最大扭力值時，安全保護(hù)盤扭曲變形或斷裂，傳感器傳輸信號給電機(jī)，切斷電機(jī)電源，停止工作。

（5）輸送線支撐、導(dǎo)向、壓緊三面滾動偏心軸承，應(yīng)定期檢測調(diào)試與輸送線滑移導(dǎo)板的工作間隙和潤滑狀態(tài)，確保運(yùn)行尺寸精度和穩(wěn)定性。

3 效果

通過對車身焊裝線輸送線故障電機(jī)更換、軸承等調(diào)試，經(jīng)過試運(yùn)行和后期跟蹤檢測，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，已成功解決該項公司級重大技術(shù)難題，并在后期對公司所有該類型輸送線都按此工藝措施進(jìn)行檢測和調(diào)試，進(jìn)一步提升了輸送線運(yùn)行精度和穩(wěn)定性。

4 總結(jié)

在如今競爭激烈的汽車市場中，多種新車型集中快速上市，暢銷車型的大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)節(jié)拍不斷突破極限，這就對車身焊裝夾具流水線輸送線運(yùn)行精度和穩(wěn)定性要求相對提高。因此建議如下。

（1）輸送線與拼臺作為一個固定式剛性整體性結(jié)構(gòu)，適應(yīng)所有車型的輸送，一般更換車型或多車型共線狀態(tài)時，都不會改變輸送線現(xiàn)有的傳動方式和結(jié)構(gòu)，只對輸送線上的所有車型托架進(jìn)行改造或更換，使用周期和壽命較長，因此確保安裝調(diào)試和運(yùn)行精度至關(guān)重要。

（2）輸送線電機(jī)等相類似的，具有較高水平度、垂直度等需求的設(shè)備，因電機(jī)拆卸、更換和安裝調(diào)試時間較長，最好設(shè)計成分離式結(jié)構(gòu)，即傳動機(jī)構(gòu)傳動軸與電機(jī)傳動軸，中間安裝具有過載保護(hù)和檢測功能的過渡板機(jī)構(gòu)，在過載狀態(tài)下，保護(hù)電機(jī)軸和傳動軸，僅需拆卸過渡板等10～15 min，且不需任何調(diào)試，效率提升20～30倍，每次可為公司節(jié)約至少100萬元的停線搶修損失工作日事故。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]黃汝林，汪群.金屬加工工藝及工裝設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

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[3]王政.焊接工裝夾具及變位機(jī)械[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[4]李鐵成.機(jī)械力學(xué)與設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[5]張伯鵬.機(jī)械制造及其自動化[M].北京：人民交通出版社，2005.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]

【作者簡介】馮雪剛，男，廣西容縣人，本科，上汽通用五菱汽車股份有限公司專家，從事車身焊裝線工裝夾具和氣路等安裝調(diào)試工作。