控制白車身行李支架居中的限位塊開發(fā)

霍炳武，肖春燕，方凱強，劉浩，吳鋒（.上汽通用五菱汽車股份有限公司　技術中心，柳州 545000）

控制白車身行李支架居中的限位塊開發(fā)

霍炳武1，肖春燕1，方凱強1，劉浩1，吳鋒1
（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，柳州 545000）

國內大部分汽車制造廠車身補焊線上焊接的行李支架流水槽寬度有多種尺寸，但是行李支架的限位塊只能配合一種尺寸。在焊接安裝時，會出現(xiàn)這幾個問題：焊接安裝時，行李支架與流水槽底面離空，安裝之后外飾件左右不對稱，側圍與頂蓋配合尺寸不穩(wěn)定。為解決這些問題，該研究塊在原限位塊的基礎上，設計開發(fā)一種V型限位塊，當有不同寬度的行李支架流水槽時，V型限位塊仍然能夠使行李支架正確焊接安裝，從而確保后續(xù)裝配件的正確安裝，避免缺陷，提高質量，同時大大提高生產效率。

行李支架；限位塊；流水槽；寬度

霍炳武

畢業(yè)于廣西桂林電子科技大學，機械設計制造及其自動化專業(yè)，現(xiàn)工作于上汽通用五菱汽車股份有限公司，焊接專家技師，主要進行自動化設備改進改造研究工作。

1　研究背景

隨著國內汽車工業(yè)的快速發(fā)展和人們對汽車質量的關注度越來越高，車身工藝精益求精已經成為各汽車制造廠發(fā)展的必然趨勢。然而現(xiàn)今國內大部分汽車廠制造白車身時（以下以上汽通用五菱汽車股份有限公司-寶駿車身車間為例），每一輛白車身的行李支架流水槽的寬度不一，而將行李支架定位的限位塊卻只能與固定尺寸的流水槽配合，行李支架與流水槽焊接安裝時，現(xiàn)場操作工發(fā)現(xiàn)了一個問題：限位塊不能與流水槽正確配合安裝，使行李支架不能安裝到位，從而產生缺陷，使后續(xù)裝配件安裝時誤差均偏大，產生缺陷，影響質量問題。為解決企業(yè)生產中的實際質量問題，本研究采用一種控制汽車鈑金行李支架居中的V型限位塊代替原限位塊。

2　控制白車身行李支架居中的V型限位塊的設計

2.1結構設計方案

該V型限位塊的作用為：在車身補焊線上，行李支架與行李支架流水槽焊接裝配時，需要一種夾具將行李支架與行李支架流水槽進行預安裝，也即進行定位，這種夾具稱之為限位工具機構，起限位作用的便是該V型限位塊。圖1為限位工具機構示意圖。

這是公司內首次提出根據(jù)白車身側圍與頂蓋配合尺寸寬度支架自由定位，Y方向處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，使行李支架定位在流水槽正中位置。該裝置使用有一定傾角的V型限位塊，其內部安裝軟性彈簧和小磁鐵［1-2］，其中，小磁鐵吸住行李支架，彈簧壓緊力作用在行李支架螺栓上，使行李支架底部端面始終貼合流水槽底面，有效防止行李支架在焊接后發(fā)生Z方向的偏移。圖2為V型限位塊示意圖，表1為限位工具機構部件明細表。

表1　限位工具機構部件明細表

2.2設計計算

考慮到生產線的柔性與該機構的推廣性，該限位塊工具機構應該滿足行李支架與不同寬度的行李支架流水槽焊接安裝，即：當行李支架流水槽的寬度（用B表示）改變時，V型限位塊仍然能夠根據(jù)其特性保證行李支架預安裝在正確位置，使行李支架在焊接時不出現(xiàn)偏差。接下來用設計計算來說明限位塊的工作機理。由圖3可知V型限位塊的規(guī)格尺寸。

將V型限位塊的工作機理轉化成幾何模型，如圖4所示。用數(shù)學語言可描述為：當流水槽的寬度（B）變化時，V型限位塊進入流水槽中的高度（h）也在變化，B與h之間存在一種函數(shù)關系。

如圖4所示，V型限位塊的的傾角為∠BAC，設為α，其他尺寸有：BE，設為L，AB，設為H，CD，設為l。由圖3可知，α=18.62°，L=31.2mm，H=19mm，l=18.2mm。

經過計算，h與B的函數(shù)關系為：

當B為標準值25（±0.5）mm時，對應的h為7.125 mm。h取值范圍是：h∈［0，19］，則B對應的取值范圍是：B∈［20.2，33］。

流水槽的偏差范圍是［20，30］，因為允許0.5 mm的偏差，所以其允許偏差為［20.5，29.5］，而［20.5，29.5］∈B，故設計合理。

2.3關鍵技術難題

在設計過程中有兩個技術問題需要解決。首先，在V型限位塊內部安裝軟性彈簧，用來調整行李支架與V型限位塊之間的距離，同時起到緩沖的作用；V型限位塊內部裝有小磁鐵，用來吸住行李支架的螺栓，作為行李支架與V型限位塊之間的連接方式。通過彈簧彈壓行李支架螺栓讓行李支架底部端面始終貼合頂蓋面，有效防止行李支架在焊接后發(fā)生Z方向的偏移。

其次，限位工具機構由兩個V型限位塊與連接桿組成，鏈接方式為螺栓加墊片固定，并且使用L型連接塊作為V型限位塊與連接桿的鏈接，通過加減墊片，微調V型限位塊在X方向的移動。

3　實際生產效果

安裝限位穩(wěn)定，可實現(xiàn)行李支架在Y方向的間隙均勻，滿足涂裝車間膠槍通過不卡槍，由原來的缺陷月累13次降至0次。

該限位工具機構操作簡單，方便輕巧，可在流水槽內快速定位，通過此限位技術，降低總裝裝配車間行李支架飾板間隙GCA扣分問題，實現(xiàn)有5.7分降低到1.3分 。

該裝置為解決寶駿車身兩條主線CN200車型側圍與頂蓋配合尺寸不穩(wěn)定，行李支架尺寸焊接移置發(fā)生偏移，影響總裝DR率和走線率，開發(fā)基于行李支架限位技術的兩用限位工具，解決行李支架偏移造成的流水槽尺寸不一、涂膠卡槍、行李支架飾板間隙Y向不均問題，滿足主線不同車型生產的要求。

此技術可推廣新項目各車型相同工藝布局參考或使用，能夠實現(xiàn)針對類似此結構柔性化及組合匹配應用，達到設計要求，可批量投產使用。其產生的經濟效益如下：

1.節(jié)約的返修浪費費用 C1為：

其中：t1=116 小時，表示返修耗時；

m1=12，表示月的個數(shù)；

P=26.77元/小時，表示每小時人均工資；

n1=3，表示人數(shù)；

算得C1=111792 元。

2.減少非周期性停線節(jié)約的成本節(jié)約C2為：

其中：t2=210 分鐘，當月累計停線時間；

m2=9，表示頻次；

n2=500，表示人數(shù)；

算得C2=421628 元。

則累計節(jié)約總額 C = C1+C2=53萬元。

4　總結與展望

經過結構設計與實際生產，本文針對行李支架在流水槽定位的問題，一種控制汽車鈑金行李支架居中的V型限位塊，來解決行李支架不能在不同寬度的流水槽準確定位的問題，滿足了實際生產需求，避免生產缺陷，并且提高了生產效率，給公司帶了巨大效益。本文按發(fā)現(xiàn)問題-查閱文獻-動手操作-解決問題-優(yōu)化設計的路線，實際問題通過建立模型、受力分析、再計算、校核數(shù)據(jù)得以理論解決。

然而本文以及該研究還有許多不足之處，如有發(fā)現(xiàn)，還望指出。該研究還有待改進，有一個地方仍需加強完善：行李支架與流水槽的安裝方式為焊接，由于行李支架以及V型限位塊規(guī)格小，在焊接時會產生過熱現(xiàn)象［3］，使V型限位塊溫度升高，影響軟性彈簧和小磁鐵的性能，從而使其工作不穩(wěn)定，可能導致行李支架與流水槽的安裝會出現(xiàn)偏差，產生缺陷［4-5］。因此，希望在后續(xù)的改進中，在限位工具機構中安裝冷卻裝置，保證V型限位塊在正常溫度下工作，從而避免產生缺陷，提高產品質量。

［1］熊志遠，宋瑞祥，鐘緒，劉磊，劉強. 復合材料螺旋彈簧剛度及其影響因素分析［J］. 工程力學，2015（9）：216-221.

［2］張錫聯(lián). 永磁鐵自吸原理在起重工具設計中的應用［J］. 機械工程師，2015（8）：181-183.

［3］邵元金，閆君，楊玉超. 焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響［J］. 焊接技術，2015（4）：80-81.

［4］侯健，廖穎哲. 蜂窩板型不銹鋼件焊接工藝及變形控制［J］. 科技創(chuàng)新導報，2011（28）： 119-119.

［5］成威，廖秋慧. 不銹鋼薄板焊接變形影響因素與控制方法［J］. 輕工機械，2015，33（1）：107-110.

專家推薦

曾斌：

該文通過新設計一種V型限位塊解決不同寬度行李支架正確焊接安裝的問題，提出設計思路及比較詳細的結構設計方案，同時進行計算校核，滿足現(xiàn)有流水槽偏差的要求，經過在生產線的實施和驗證，較好的解決了側圍與頂蓋配合尺寸不穩(wěn)定，行李支架尺寸焊接移置發(fā)生偏移的問題，滿足了實際生產需求，取得了良好的經濟效益。此技術對于可類似車型相同工藝布局有一定的參考借鑒意義。

Development of limit block for controlling the middle of white body luggage rack

HUO Bing-wu1，XIAO Chun-yan1，F(xiàn)ANG Kai-qiang1，Liu Hao1，WU Feng1
（1. SAIC GM Wuling Automobile Co. Ltd.，TDC，Liuzhou 545000，China）

In the most of the domestic automobile factories，the car roof sink which welds to BIW baggage stent has different widths on the welding line，whereas the limit block can't adjust widths. So it will cause the following problems. Clearance will appear between baggage stent and car roof sink. The left and right ornaments can't install symmetrically. Body side and roof will join unstably. To settle those problems，this study will develop a V-type limit block based on its predecessor，which can also keep BIW baggage stent in correct position when we weld it to car roof sink. So it can ensure the following ornaments install correctly，and avoid defects，and improve quality，and put up productivity greatly.

baggage stent； limit block； car roof sink； width

2016-03-07

U469.6+91

A

1005-2550（2016）04-0091-04

10.3969/j.issn.1005-2550.2016.04.017