關(guān)于乘用車試制階段底盤與車身合裝方案及夾具的探討

李耀超，孫振江，陳曉旭，劉曉宇

（中國一汽技術(shù)中心，吉林 長春 130011）

關(guān)于乘用車試制階段底盤與車身合裝方案及夾具的探討

李耀超，孫振江，陳曉旭，劉曉宇

（中國一汽技術(shù)中心，吉林 長春 130011）

文章對乘用車試制階段底盤與車身的三種合裝方案的形式及優(yōu)缺點進行了闡述和分析，并著重對資金投入相對較低，應(yīng)用較為廣泛的車身下降式合裝方案進行了說明，此外，對于該方案下使用夾具的基本構(gòu)成，設(shè)計特點及運動形式都進行了詳細的說明。

底盤；車身；合裝；夾具

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)20-63-03

前言

在量產(chǎn)線上，底盤與車身合裝時的兩者位置關(guān)系的確定基本依靠自動導(dǎo)引車（Automated Guided Vehicle，AGV）及合裝夾具上的微調(diào)裝置來保證；自動導(dǎo)引車的使用是為了保證裝配節(jié)奏，及裝配質(zhì)量的穩(wěn)定性[1]。然而，在車輛試制過程中，由于受到場地空間，試制成本等因素的限制，而同時又對裝配節(jié)拍又沒有嚴格的要求，沿用自動導(dǎo)引車進行裝配的意義不大。因此，為了完成底盤與車身的合裝，底盤與車身之間的位置關(guān)系就要依靠靈活的底盤夾具來保證[2]。

1 底盤與車身合裝方案

在試制階段，底盤與車身合裝的方式大致可分為三種。

1.1 分裝及舉升分體式

分裝及舉升分體式合裝方案是指車身被舉升機或吊具懸置在固定高度不動，分裝好的底盤與舉升夾具通過舉升裝置舉升至與車身連接處，進行合裝。在裝配過程中，底盤件在分裝夾具上完成分裝后整體轉(zhuǎn)運至舉升夾具上，舉升夾具和分裝好的底盤在舉升裝置的作用下進行舉升，使底盤安裝面與車身貼合，通過螺栓緊固完成合裝。分裝夾具負責(zé)保證底盤的裝配精度；而舉升夾具只起簡單的定位作用，不對懸架裝配精度起作用，此外為了方便舉升，舉升夾具結(jié)構(gòu)相對簡單，重量較輕。

該方案一方面可以在車身不動的情況下，完成底盤懸架系統(tǒng)的舉升及與車身的合裝，試制裝配過程更貼合量產(chǎn)工藝[3]，更能準確地驗證量產(chǎn)工藝的可行性；另一方面在底盤與車身合裝時能為工人提供充足的作業(yè)空間，易于操作。

然而該合裝方案也存在很多缺點，一方面分裝好的底盤需要從分裝夾具轉(zhuǎn)運到舉升夾具上，工序相對繁瑣；而另一方面分裝夾具與舉升夾具分開，試制過程多了一套夾具，制造成本相對增加；此外，使用該方案還需要有可靠的舉升裝置，尤其是在懸架系統(tǒng)重量較重的情況下，如：前懸架與動力總成一同舉升的工況下。

1.2 分裝及舉升一體式

分裝及舉升一體式合裝方案是指車身不動，底盤系統(tǒng)與裝配夾具一起通過舉升裝置舉升至與車身連接處，進行底盤與車身的合裝，底盤的分裝與舉升都使用同一套夾具。一般不建議使用該種裝配方式，因為底盤與分裝夾具本身的重量就已經(jīng)很大了，如果考慮二者同時進行舉升對于舉升機及導(dǎo)軌的性能要求就更高，會造成夾具的制造成本的大幅增加及不安全因素的產(chǎn)生。

1.3 車身下降式

車身下降式合裝方案是指利用舉升機或吊具的升降功能，使車身能在Z方向移動；而底盤與分裝夾具僅需在水平面內(nèi)對位置和角度進行微調(diào)，當(dāng)車身降至底盤與車身連接處時，二者進行合裝；這里合裝過程與分裝過程共用一套夾具。

雖然該種合裝方案的工藝方式與量產(chǎn)并不一致，同時因為要優(yōu)先滿足分裝工位操作的舒適性需求，夾具設(shè)計高度不會太高，對合裝過程中工人的作業(yè)空間產(chǎn)生了限制，給合裝過程造成了一定的不便；然而該方案僅需要一套夾具，同時不需要舉升機構(gòu)，在很大程度上降低了夾具的制造成本降低，提升了夾具使用的穩(wěn)定性，同時又能保證底盤件的裝配精度，即使與量產(chǎn)工藝存在一定的差異，但對量產(chǎn)工藝的驗證并不產(chǎn)生影響。

2 車身下降式的夾具特點

當(dāng)分裝好的底盤件及夾具作為一個整體推送至車身下方時，只能確定夾具與車身之間大致的位置關(guān)系，而底盤與車身合裝過程中，需要二者之間具有良好的對正關(guān)系，以避免合裝過程中懸架系統(tǒng)甚至動力總成系統(tǒng)在與車身Z向的相對運動中發(fā)生干涉。然而，要避免干涉的發(fā)生，完成X，Y向及繞Z軸方向擺角的對正，就需要底盤整體能夠在一定行程，及繞Z軸一定擺角范圍內(nèi)進行調(diào)整。然而該調(diào)整很難通過腳輪來完成，因為腳輪承受夾具的自重及整個懸架系統(tǒng)的重力作用，運動阻力較大；這就需要夾具能夠在利用腳輪完成夾具與車身之間的粗定位后，又能在合裝過程中實現(xiàn)底盤件整體與夾具的毫米級移動。

車身下降式合裝方案所使用的夾具一般由帶有旋轉(zhuǎn)擺動功能的分裝定位層、滑移層、基座層及腳輪組成，如圖1所示。

圖1 車身下降式合裝方案的夾具構(gòu)成

分裝定位層由上部的分裝定位柱，支撐柱， BASE板及旋轉(zhuǎn)軸組件組成。功能在于保證底盤件的裝配精度；同時在旋轉(zhuǎn)軸組件及支撐球軸承輔助作用下能夠?qū)崿F(xiàn)繞Z軸一定角度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)擺動功能。

滑移層由由在X，Y兩個方向的各兩條光軸導(dǎo)軌，導(dǎo)軌座，軸承座，基板，旋轉(zhuǎn)軸，呈矩陣布置的支撐球軸承及轉(zhuǎn)角限位塊所組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。滑移層能夠?qū)崿F(xiàn)分裝定位層的X，Y向移動功能，及輔助完成分裝定位層的旋轉(zhuǎn)擺動功能。光軸導(dǎo)軌負責(zé)X，Y方向運動的導(dǎo)向，以及重力的傳遞；因為在導(dǎo)向的同時，又受到上層結(jié)構(gòu)的重力作用，所以光軸導(dǎo)軌直徑不宜過細，一般以直徑在 30～40mm為宜，具體尺寸視上層結(jié)構(gòu)的重量而定。通過旋轉(zhuǎn)軸及其相關(guān)組件能夠?qū)崿F(xiàn)與分裝定位層的連接，使滑移層與分裝定位層在X，Y方向上不產(chǎn)生相對運動；支撐球軸承一方面對分裝定位層起支撐作用，又能協(xié)助完成分裝定位層的旋轉(zhuǎn)；通過設(shè)計轉(zhuǎn)角限位塊能夠?qū)崿F(xiàn)對分裝定位層擺動角度的限制。

圖2 滑移層結(jié)構(gòu)示意圖

滑移層一般需設(shè)計有-100～+100mm的滑移行程，用來抵消使用腳輪和肉眼進行粗定位時所帶來的位置誤差。分裝定位層需具有的-15°～+15°可調(diào)旋轉(zhuǎn)角度，同樣用來抵消掉使用腳輪和肉眼進行粗定位所帶來的角度誤差。需要注意的是，滑移距離設(shè)計不宜過大， 過大的滑移距離會導(dǎo)致基座尺寸增大，一方面增加了基座層的重量，而另一方面也易在夾具使用時引發(fā)操作空間的干涉；而過大的滑移距離可能會導(dǎo)致夾具在某方向受力不平衡時懸架系統(tǒng)跟隨分裝定位層產(chǎn)生長距離的滑動，極易造成分裝平臺與車身或操作人員的碰撞，滑移距離越長，運動速度越快，分裝平臺所具有的慣性就越大，碰撞結(jié)果就越嚴重。同理，分裝定位層的旋轉(zhuǎn)擺動角度同樣需要加以限制，過大的擺動角度也容易在操作者誤操作時造成嚴重的后果。

腳輪由四個可鎖止的萬向輪組成，用于方便整套夾具的轉(zhuǎn)運。因為通常即便是在試制車間內(nèi)，底盤的分裝與合裝也很難在同一個位置上完成，因此在底盤分裝完成后，需依靠腳輪將底盤及夾具作為一個整體轉(zhuǎn)運至車身下方。四個腳輪需要有鎖止功能是因為底盤分裝過程多處需要施加較大力矩，為避免校緊力矩時零件帶著夾具產(chǎn)生晃動，因而需要腳輪具有鎖緊。

3 結(jié)束語

乘用車試制作為量產(chǎn)的前期環(huán)節(jié)，一方面要驗證量產(chǎn)裝配工藝的可行性，同時又要盡可能減少資金的浪費。本文中闡述的車身下降式合裝方案在試制車間內(nèi)被廣泛應(yīng)用，而對于該方案中夾具結(jié)構(gòu)的說明，僅代表使用該方案下的一部分夾具形式，而夾具的設(shè)計思路并不局限于此，只要能夠?qū)崿F(xiàn)底盤與車身的粗、精定位，操作簡便，就可以作為車身下降式合裝方案下的一種夾具設(shè)計形式。

[1] 馬濤,趙立影,肖文龍. 提升柔性化線體底盤舉升合裝精定位實例解析[J].汽車工藝與材料, 2017(04)：58-62.

[2] 梅世保.轎車柔性化合裝技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[J].汽車工藝與材料,2011(07)：61-64.

[3] 章毅,胡昌華,董為,李楊歆. 某車型后橋裝配線的開發(fā)和應(yīng)用[J].裝備維修技術(shù),2013(Z1)：30-33.

On passenger car prototype chassis and body fits plan and jig

Li Yaochao, Sun Zhenjiang, Chen Xiaoxu, Liu Xiaoyu
( China faw technology center, Jilin Changchun 130011 )

In this paper, three kinds of combination schemes of the chassis and body in the test stage of the passenger car are introduced. The advantages and disadvantages of the combination schemes are discussed. The body falls scheme is emphasized for its low capital investment and extensive application. In addition, the basic composition, design characteristics and movement form of the fixture used in this scheme are also described in detail.

Chassis; Body; Combination; Fixture

U466 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)20-63-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.021

李耀超，碩士學(xué)位，就職于中國一汽技術(shù)中心 乘用車試制部，試制技術(shù)室，工程師。