淺談柔性分拼吊具設計

摘 要：本文通過對簡易吊具介紹、柔性分拼基本工藝分析、柔性分拼吊具的結構特點與功能要求總結，展示了柔性分拼吊具安全、高柔性、輕量化、符合人機工程、易于維修等特點，從這些特點入手淺析了柔性分拼吊具設計。

關鍵詞：柔性分拼吊具；吊具要求；吊具設計

在汽車制造企業(yè)中，更快地推出新產品，更快地對舊產品進行更新?lián)Q代，是贏得市場的關鍵所在。因此，國內汽車焊裝生產線已經(jīng)廣泛采用一種靈活、高效的柔性化生產模式。同時作為車身焊接線輔助工具的吊具，在車身的焊接過程中，要與時俱進，滿足產品多元化的需求，實現(xiàn)柔性生產的成本優(yōu)勢和時效優(yōu)勢，降低新車的資金投入，縮短開發(fā)周期。

1 簡易吊具介紹

簡易吊具按照工作原理來分，大致有下面幾個典型結構：吊耳、吊具架、吊鉤三部分。吊耳用來安裝在電動葫蘆、氣動葫蘆上，接受動力輸入，通常用鏈條來連接，通過升降電機收放鏈條實現(xiàn)吊具上下動作，同時葫蘆可以在工字鋼上直線滑移，實現(xiàn)上下、前后二維運動，從而吊運產品零件。目前，國內車企簡易吊具仍被使用著，然而，隨著白車身生產線柔性化、自動化程度的不斷提高，簡易吊具暴露出越來越多的問題：①通用性差，一種規(guī)格吊具只能搬運一種相應型號車頂蓋，對于混線生產模式則須使用多套吊具，增加企業(yè)成本；②安全性差，簡易吊具不設置二次保護機構，搬運途中時有分拼意外掉落風險，引發(fā)安全事故；③簡易吊具結構復雜，生產效率低，工人勞動強度大。

2 柔性分拼基本工藝分析

汽車焊裝線柔性生產，主線為大柔性線，夾具為隨行夾具，一種隨行夾具對應一種車型，理論上可以柔性生產 N種車型。某主機場一條 45JPH（生產節(jié)拍）焊裝 3種乘用車的柔性線，側圍、前車體分拼也要供應 3總車型的分拼，分拼臺為快速切換拼臺，分拼在分拼臺間依靠吊具快速轉移。吊具掛載工件，按工序到達不同的工位，完成相應工藝要求下的生產任務。吊具由操作工操作，實現(xiàn)工件夾取，工件上升，工件前進，工件下降，工件放置操作。柔性分拼吊具在焊槍密布，空間狹小的生產空間完成吊運過程，還要滿足生產線高節(jié)拍、高柔性需求，因此對柔性分拼吊具提出了新的要求。

3 柔性分拼吊具要求

通過簡易吊具與柔性分拼基本工藝介紹分析，柔性分拼吊具在分拼臺工位間轉運承擔著重要作用。

3.1 安全要求

讓機械的操作者享有最基本的人身安全，避免機械傷害是機械設計的基本要求。

（1）吊具應進行二次保護，保證人、機、料安全。

（2）吊具在上升到位后安全鎖緊，并設置吊具運行過程中零件的安全防護裝置，以防止吊具運行過程中零件掉落或人員的安全事故。

3.2 功能要求

柔性分拼吊具要滿足柔性分拼在不同工位間的輸送要求，即吊具可以將分拼從前一個工位輸送到下一工位，滿足不同工位間的焊接需求。

（1）吊具柔性化要求，吊具應滿足柔性生產模式下幾種車型分拼的通用。選取幾種柔性分拼共同吊點設計吊鉤，吊點應避免選取零件 A面，防止零件損傷。

（2）吊具起吊重心應與零件重心重合。吊具在空載、負載時應均能保持平衡。

（3）吊具相關部件相互不發(fā)生干涉，吊具與工裝夾具不發(fā)生干涉。單個操作工人可以獨立、省力、方便地完成分拼的搬運工作。

3.3 人機工程

分拼吊具的輸送通常都有人工輔助，生產時操作工操作吊具應便捷。例如：吊具操作按鈕盒高度要符合操作者身高要求。同時為有利于人工吊具抓件， X、Y、Z三個方向要安裝限位，限位可以糾正吊具放置角度，避免員工多次放置吊具。在吊具可以達到吊具功能的前提下，應盡可能多為具體生產和維修的人員提供方便和提高效率進行設計，這樣才真正意義上將人機工程應用于吊具設計之中。

3.4 維修保養(yǎng)

柔性分拼生產屬于高節(jié)拍生產，設備運行效率≥ 95%，吊具維修要方便快捷，否則會影響生產線節(jié)拍輸出。吊具部分結構、易損件等采用模塊化設計，更換安裝簡單方便快捷。

4 柔性分拼吊具設計

將柔性分拼吊具要求融入吊具設計中，根據(jù)不同項目具體要求，設計適合現(xiàn)場使用的柔性分拼吊具。

4.1 吊具工裝方案制定

分拼吊具工裝方案根據(jù)工藝 BOP、布局、分拼工裝方案分析，開展方案討論和確定方案。分拼吊具的設計工裝方案要滿足分拼生產線的規(guī)劃要求，譬如生產的節(jié)拍，吊具在工位上的布置，X、Y、Z三個方向的限位、吊運的重心、吊運方式、吊點、起吊高度等信息，這些都是分拼吊具設計所要考慮的因素，也是分拼吊具設計所要必須滿足的要求。

4.2 前期產品分拼吊具方案分析

根據(jù)前期產品數(shù)據(jù)，結合 BOE、BOP和以往同類車型工裝，分析起吊的合適高度、吊具托點的選取、X、Y、Z三個方向的限位布置，提出一些托點的位置，方便簡化后面的設計和提高結構的穩(wěn)定性。

4.3 分拼吊具設計計劃

清楚了解項目進度，把握好項目時間節(jié)點。 T1開始產品分析， T1中期開始做前車體吊具方案， T2前完成前車體吊具方案評審， T2前后開始前車體吊具設計， T2兩個星期內基本完成前車體吊具設計發(fā)圖， OTS1階段完成前車體吊具制造。

4.4 吊具設計

（1）吊具的支撐方式，應適應當前所有車型生產。同時也考慮今后新增車型的支撐更加簡單和可行，為今后的新車型的上線生產留有余地，即不再需要進行大量的或復雜的改造就可柔性兼容其它車型分拼。在相應的托點位置設計夾緊機構，一般采用連桿或四連桿機構，保證在夾緊狀態(tài)下機構處于死點位置。

（2）關注吊具和分拼的重心位置情況，因為在人工吊運過程中出現(xiàn)晃動易造成翻車等危險，因此先分析零件的重心點，吊具起吊重

心應與零件重心重合。吊具在空載、負載時應均能保持平衡。

（3）設計連接各個托點的框架，一般采用冷彎空心圓管或方鋼，設計框架時需要充分計算框架強度。

（4）增加 X、Y、Z向的限位，根據(jù)現(xiàn)場實際使用情況，限位能有效提升吊具的輸送節(jié)拍。

（5）設計操作按鈕盒安裝板和扶手，從人機工程方面考慮，扶手距離踏臺的高度在 750mm-850mm之間。

（6）設計吊鉤，保證吊鉤在 X、Y向可調，并使吊鉤位置與重心在同一豎直直線上；

（7）優(yōu)化設計，結構輕量化，根據(jù)需要增減調整；盡量考慮結構的簡單，減輕吊具總量。

（8）吊具夾爪，氣缸連接等部位采用模塊化設計，現(xiàn)場使用過程中出現(xiàn)問題可直接更換模塊，減少維修時間。

（9）吊具數(shù)模設計完成后，進行數(shù)模運動模擬，做吊具干涉運動分析，提前發(fā)現(xiàn)問題，減少后期吊具調試時間。

5 結束語

柔性分拼吊具，作為車身焊接線重要輔助工具，在滿足生產安全要求的前提下，滿足柔性分拼在不同工位間的輸送、不同工位間的焊接基本需求。還應在設計上更多考慮產品多元化需求、高節(jié)拍生產需求、生產現(xiàn)場要在人機工程、維修簡單方便等方面精益求精。這些都是理論上，柔性分拼吊具的設計基本要求，與設計基本步驟。實際中吊具應根據(jù)不同生產條件，對吊具設計進行調整，設計出現(xiàn)場最適合的吊具。

參考文獻：

[1]張敏，魏偉 .淺談汽車生產中的柔性制造 .汽車工藝與材料，2005（6）（1-2）

[2]李飛 .淺析車身制造生產線輸送吊具設計要點[J].科技創(chuàng)新與應用，2015（8）：35-37.

[3]倪美玉 .在同一汽車廠內實現(xiàn)多品種混線生產 [J].汽車與配件，2006（38）：36-37.

作者簡介

劉參參：（1986—），男，河北正定人，本科，助理工程師，現(xiàn)工作于上汽通用五菱汽車股份有限公司，主要從事車身工裝設計、汽車焊裝生產線開發(fā)等方面的工作。