汽車總裝車間六-五軸混合自動變位螺母擰緊機(jī)方案設(shè)計及應(yīng)用

吳 拓

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車總裝車間六-五軸混合自動變位螺母擰緊機(jī)方案設(shè)計及應(yīng)用

吳 拓

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章首先提出了輪胎螺母擰緊機(jī)在應(yīng)用中出現(xiàn)的無法進(jìn)行柔性化生產(chǎn)五個及六個螺母同線擰緊問題，通過對輪胎螺母擰緊機(jī)重新設(shè)計，提出了六-五軸混合自動變位螺母擰緊機(jī)具體的方案設(shè)計，經(jīng)驗證滿足五個及六個螺母同線擰緊的要求，最后闡述了六-五軸混合自動變位螺母擰緊機(jī)在總裝車間的應(yīng)用。

自動變位；輪胎螺母擰緊機(jī)；變位方式

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)11-56-03

前言

目前輪胎螺母擰緊機(jī)在國內(nèi)外各大型汽車生產(chǎn)廠家已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，輪胎螺母擰緊機(jī)代替了以往的手工輪胎螺母擰緊，既省時又省力，并且具有精度高、效率高、噪音小、速度快的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段各主機(jī)廠為節(jié)約成本、提升生產(chǎn)效率，往往會將不同產(chǎn)品在同一生產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)，這就對生產(chǎn)線的柔性化生產(chǎn)提出了很高的要求。

1 輪胎擰緊中存在問題

江淮汽車某工廠總裝車間主要生產(chǎn)輕卡江淮鈴寬中窄系列車型，這些車型的輪胎螺母個數(shù)不一致，分為五個和六個螺母，且在一個車間一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)。若增加輪胎擰緊設(shè)備，一般需要增加五軸輪胎擰緊機(jī)和六軸輪胎擰緊機(jī)左右共4臺設(shè)備，為此江淮汽車相關(guān)工程師通過研究，增加一種六-五軸混合自動變位螺母擰緊機(jī)，既降低設(shè)備成本和人工成本，又減小員工的操作難度。

2 方案設(shè)計

輪胎螺母擰緊機(jī)一般由導(dǎo)軌滑車系統(tǒng)、懸掛機(jī)構(gòu)、擰緊機(jī)滾筒單元、控制單元、精度測試儀、擰緊機(jī)滾筒單元到控制柜的電纜組成。方案工程如圖1所示。

圖1 輪胎螺母擰緊機(jī)（6軸變5軸）方案工程圖

2.1 輪胎基本參數(shù)見下表1

表1

2.2 控制方式

扭矩控制、角度控制、扭矩控制+角度監(jiān)測、角度控制+扭矩監(jiān)測、屈服控制等。

2.3 鋼構(gòu)型式

在裝配線兩側(cè)沿線方向分別布置2根KBK軌道，在軌道下方通過橫滑車聯(lián)接徑向 KBK軌道（雙軌形式），使每側(cè)的設(shè)備都能實現(xiàn)X、Y兩個方向的隨意運(yùn)動。

2.4 懸掛裝置

采用平衡氣缸作為懸掛平衡系統(tǒng)，通過開關(guān)驅(qū)動可輕松實現(xiàn)上下活動，上下活動行程為500mm。下部設(shè)有支桿（牙條）裝置，根據(jù)現(xiàn)場懸吊情況，調(diào)整距地面的高度；部分特殊情況可選自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)，自動回退。

2.5 擰緊軸主機(jī)箱體（操作體）方案（詳見圖2）

擰緊機(jī)操作體為懸掛式，裝配姿態(tài)為臥式操作，擰緊機(jī)操作體重量，操作體外罩、前后板采用非關(guān)鍵部位鏤空處理，通風(fēng)散熱減重，主機(jī)重量約 290KG，2根直式擰緊軸平均22KG/根，4根偏置式擰緊軸平均 27KG/根，操作體重量約140KG。擰緊機(jī)操作體五-六變位偏心問題，通過選配滑塊使操作體在五軸與六軸狀態(tài)重心無偏離。擰緊機(jī)操作體外殼為鋼板噴塑處理，內(nèi)部固定有扳手軸，軸外部伸出部分連同套筒部分長度約400mm，且輸出花鍵軸可伸縮，伸縮行程大于50mm。擰緊軸箱體前部設(shè)有一個雙開關(guān)手柄，上面設(shè)有“上升”和“下降”按鈕，點(diǎn)動后可實現(xiàn)操作體上升和下降動作，而且可轉(zhuǎn)動操作體，以便于進(jìn)行任意角度螺母的裝配。擰緊軸箱體后部也設(shè)有一個雙開關(guān)手柄，上面設(shè)有“啟動”和“復(fù)位”按鈕，點(diǎn)動“啟動”可實現(xiàn)自動擰緊及檢測的過程，而在擰緊過程中點(diǎn)動“復(fù)位”可使系統(tǒng)工作停止，在待機(jī)時按住“復(fù)位/反轉(zhuǎn)”可使系統(tǒng)反轉(zhuǎn)，松開按鈕即可停止。

圖2 輪胎螺母擰緊機(jī)箱體設(shè)計

操作盒上布置有蜂鳴器、合格及不合格指示燈、手動正/反轉(zhuǎn)開關(guān)、急停開關(guān)、變位開關(guān)、機(jī)型選擇開關(guān)等。分別說明如下：

蜂鳴器：在合格、不合格或有故障出現(xiàn)時，伴有不同的響聲提示。

合格指示燈：擰緊合格后指示燈亮。

不合格指示燈：任何一根軸擰緊不合格時指示燈亮。

手動正/反轉(zhuǎn)開關(guān)：可實現(xiàn)單個軸的手動擰緊和松開工作。

復(fù)位按鈕：在擰緊過程中點(diǎn)動“復(fù)位”可使擰緊工作停止，在待機(jī)狀態(tài)下按住“復(fù)位”可使系統(tǒng)反轉(zhuǎn)，松開按鈕即可停止。

急停按鈕：在出現(xiàn)故障或緊急情況下，按下按鈕，驅(qū)動器及電機(jī)將斷電保護(hù)。

機(jī)型選擇開關(guān)：裝配機(jī)型變化時用開關(guān)來選擇已預(yù)設(shè)擰緊工藝參數(shù)，不必每次都到電控柜修改。即：可通過檔位選擇相應(yīng)的力矩值，裝配機(jī)型變化時用。

2.6 電纜隨行及掛線裝置

每臺設(shè)備電纜都配備獨(dú)立的導(dǎo)軌，用于電纜吊掛及隨行；電纜外部配高強(qiáng)度尼龍?zhí)坠苡糜诒Ｗo(hù)；掛線滑車下面有專用管箍與電纜外套固定，電纜可自由活動。

圖3 輪胎螺母擰緊機(jī)方案立體圖

3 變位方式

3.1 操作體變位方式

針對用戶目前車型輪胎6螺母（分度圓直徑為Ф222.25 mm）車型及5螺母（分度圓直徑為Ф203.2mm），此次方案設(shè)計為六-五軸混合自動變位形式，變位節(jié)拍≤5秒。

圖4 輪胎螺母擰緊機(jī)（六軸）方案立體圖

4 在總裝車間的應(yīng)用

輪胎螺母擰緊機(jī)（6軸變5軸）江淮汽車某工廠案例如圖5，具體擰緊動作及順序為：

車輛前輪進(jìn)入作業(yè)工位后，操作者通過掃描槍掃描車型代碼或手動選擇按鈕兩種方式設(shè)置車型，擰緊機(jī)自動切換擰緊程序；操作工沿導(dǎo)軌前后左右移動擰緊機(jī)，快速、輕便、準(zhǔn)確對準(zhǔn)后內(nèi)輪胎螺栓或螺母，人工啟動擰緊機(jī)工作，到達(dá)預(yù)置扭矩值后，擰緊軸停頓等待所有擰緊軸都達(dá)到預(yù)置扭矩后，所有擰緊軸自動反松至一定角度；系統(tǒng)再次自動擰緊，到達(dá)預(yù)置扭矩后，擰緊軸停頓等待所有擰緊軸都達(dá)到預(yù)置扭矩后，所有擰緊軸再自動從預(yù)置扭矩擰緊到最終扭矩。操作面板顯示合格，移開擰緊機(jī)；移動到前輪位置，對前輪擰緊，前輪擰緊過程同后內(nèi)輪胎，擰緊結(jié)束，移開擰緊機(jī)；然后移動到后外輪胎位置，對后外輪胎擰緊，后外輪胎擰緊過程同前輪。全部擰緊結(jié)束后，操作者手動沿軌道將擰緊機(jī)拉回到初始位置，整個工作循環(huán)操作力：≤30N。

圖5 輪胎螺母擰緊機(jī)（6軸變5軸）現(xiàn)場案例

5 結(jié)語

隨著工廠自動化技術(shù)不斷的成熟，自動變位擰緊機(jī)在汽車總裝車間應(yīng)用越來越廣泛，在保證生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，如何柔性化生產(chǎn)是一個車間可以達(dá)到降低成本的最終目的。

[1] 高澤遠(yuǎn),姚玉泉,李林貴.機(jī)械設(shè)計.[M]沈陽:東北工學(xué)院出版社,1991.

[2] 機(jī)械工程手冊編輯委員會.機(jī)械工程手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.

[3] 左建民,液壓與氣動技術(shù).[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

Automotive assembly workshop 6-5 shaft hybrid automatic translocation nut tightening scheme design and application

Wu Tuo
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper first puts forward the tires to tighten nut machine in application to five and six nut with flexible production line tighten issue, Through the tire to tighten nut machine redesign, Puts forward the six-five axis hybrid automatic shift to tighten nut machine specific project design, Proved to satisfy the five and six nut with line tighten requirement, Finally expounds the six-five axis hybrid automatic shift to tighten nut machine application in assembly workshop.

Automatic deflection; tire nut tightening machine; change position mode

U466

：A

：1671-7988 (2017)11-56-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.11.019

吳拓，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。