主減裝配合環(huán)小車柔性化設(shè)計(jì)應(yīng)用

王永安，汪衛(wèi)剛，李少博

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

引言

引入自動化線體及自動翻轉(zhuǎn)設(shè)備后，大大減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，但自動翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理仍會造成換產(chǎn)繁瑣且柔性差、生產(chǎn)準(zhǔn)備難度大、夾緊定位不穩(wěn)定、設(shè)備維護(hù)成本高等問題。本文的柔性化設(shè)計(jì)應(yīng)用主要體現(xiàn)上上述項(xiàng)目的改善。

1 合環(huán)小車簡介

在主減速器總成裝配過程中，能夠?qū)χ鳒p速器殼總成進(jìn)行定位夾緊，且沿著一定的軌道進(jìn)行流轉(zhuǎn)，并將主動輪合件、差速器合件合裝在主減速器殼上的運(yùn)輸小車，稱為合環(huán)小車。

圖1 改進(jìn)前合環(huán)小車

圖2 柔性化設(shè)計(jì)合環(huán)小車

2 改進(jìn)前合環(huán)小車工藝方案

2.1 流程說明

根據(jù)不同產(chǎn)品更換減殼定位板→更換翻轉(zhuǎn)夾具→上件減速器殼→用擋板固定→裝配主動輪合件→夾緊減殼合件，翻轉(zhuǎn)180°→裝配調(diào)整齒側(cè)等→夾緊主減速器總成，翻轉(zhuǎn)180°。

2.2 減速器殼定位夾緊、翻轉(zhuǎn)方案

將減速器殼（以下簡稱：減殼）放在合環(huán)小車上，使用3個(gè)托板及托板上的2個(gè)定位銷對減殼進(jìn)行支撐、定位，使用1個(gè)擋板對減殼進(jìn)行限位。翻轉(zhuǎn)前，首先移開擋板，啟動設(shè)備，設(shè)備下落翻轉(zhuǎn)夾具內(nèi)側(cè)尼龍塊與減殼接觸，夾緊減殼完成翻轉(zhuǎn)，再用擋板對減殼進(jìn)行限位。

圖4 減殼翻轉(zhuǎn)

圖3 改進(jìn)前合環(huán)小車減殼支撐

減殼上件時(shí)，合環(huán)小車主要起到支撐減殼的作用，通過更換不同的托板，來達(dá)到不同產(chǎn)品的支撐。減殼翻轉(zhuǎn)時(shí)，由翻轉(zhuǎn)夾具內(nèi)側(cè)尼龍塊（修磨）與減殼外表面（鑄造）接觸完成翻轉(zhuǎn)。尼龍塊（修磨）屬于粗加工，減殼外表面（鑄造）屬于粗加工，減殼的翻轉(zhuǎn)夾緊定位是一個(gè)粗定位。合環(huán)小車、翻轉(zhuǎn)夾具、減殼關(guān)系圖見圖5：

圖5 合環(huán)小車、翻轉(zhuǎn)夾具、減殼關(guān)系圖

2.3 產(chǎn)品換產(chǎn)情況說明

合環(huán)小車定位位置根據(jù)減殼螺栓過孔位置不同而變化，翻轉(zhuǎn)夾具需根據(jù)不同減殼外形，使用不同翻轉(zhuǎn)夾具，產(chǎn)品換產(chǎn)時(shí)間長，共計(jì)用時(shí)約8min（需要拆卸16件螺栓、更換3個(gè)減殼托板、更換2臺設(shè)備共計(jì)4個(gè)翻轉(zhuǎn)夾具）。

減殼外形的不同，翻轉(zhuǎn)夾具設(shè)計(jì)夾緊的位置不同，合環(huán)小車行走在翻轉(zhuǎn)設(shè)備下方時(shí)停留的位置不同，換產(chǎn)時(shí)需要移動翻轉(zhuǎn)設(shè)備處卡爪位置和磁簧感應(yīng)開關(guān)位置，2臺翻轉(zhuǎn)設(shè)備調(diào)整時(shí)間約30min，換產(chǎn)效率低。

2.4 原小車的缺點(diǎn)

（1）換產(chǎn)效率低且柔性差：換產(chǎn)過程需要拆/裝16個(gè)螺栓、4個(gè)翻轉(zhuǎn)夾具、3個(gè)減殼托板等，共計(jì)用時(shí)約8min；需要移動翻轉(zhuǎn)設(shè)備拉抓位置和磁簧感應(yīng)開關(guān)位置，2臺翻轉(zhuǎn)設(shè)備調(diào)整用時(shí)約30min，換產(chǎn)效率低。

（2）生產(chǎn)準(zhǔn)備難度大：每新增一種產(chǎn)品裝配時(shí)，需要考慮減殼的定位夾緊、翻轉(zhuǎn)，制作工裝數(shù)量約 49件，制作 3類形狀不一的減殼托板，共計(jì)45件，制作2類翻轉(zhuǎn)夾具，共計(jì)4件。工裝制作時(shí)間至少需要1個(gè)月，制作周期長。

（3）定位夾緊不穩(wěn)定，存在安全風(fēng)險(xiǎn)：合環(huán)小車使用2個(gè)圓錐銷進(jìn)行定位，圓錐銷與螺栓過孔間隙大，減殼翻轉(zhuǎn)夾緊、定位是一個(gè)粗定位。合環(huán)小車在行駛過程及減殼在翻轉(zhuǎn)過程中，均有減殼掉落的情況。

（4）工裝數(shù)量多，現(xiàn)場管理難度大：根據(jù)產(chǎn)品不同，現(xiàn)場共有減殼托板178件，翻轉(zhuǎn)夾具24件；現(xiàn)場需配備2個(gè)工裝架來放置這些工裝，并進(jìn)行定期保養(yǎng)、維護(hù)，不便于現(xiàn)場管理。

3 柔性化設(shè)計(jì)合環(huán)小車工藝方案

3.1 流程說明

根據(jù)不同產(chǎn)品調(diào)整減殼定位板→上件減速器殼→用壓板固定→裝配主動輪合件→夾緊減殼合件，翻轉(zhuǎn) 180°→裝配調(diào)整齒側(cè)等→夾緊主減速器總成，翻轉(zhuǎn)180°。

3.2 減速器殼定位夾緊、翻轉(zhuǎn)方案

將減殼放在合環(huán)小車上，使用3個(gè)小車托板、3個(gè)壓板、1個(gè)定位銷對減殼進(jìn)行定位、夾緊。翻轉(zhuǎn)時(shí)，啟動設(shè)備，設(shè)備下落翻轉(zhuǎn)夾具與合環(huán)小車的托盤加強(qiáng)板處接觸，夾緊托盤加強(qiáng)板完成翻轉(zhuǎn)。

圖6 柔性化設(shè)計(jì)合環(huán)小車減殼夾緊

圖7 減殼翻轉(zhuǎn)

減殼上件時(shí)，合環(huán)小車的托盤對減殼進(jìn)行支撐、定位、夾緊，通過移動托板的位置，來達(dá)到不同減殼支撐、定位、夾緊。減殼翻轉(zhuǎn)時(shí)，由翻轉(zhuǎn)夾具與合環(huán)小車的托盤加強(qiáng)板接觸完成翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)夾具與加強(qiáng)板接觸內(nèi)槽由機(jī)加工藝保證，合環(huán)小車的托盤加強(qiáng)板與翻轉(zhuǎn)夾具配合尺寸由機(jī)加工藝保證，減殼的翻轉(zhuǎn)夾緊定位是一個(gè)精定位。翻轉(zhuǎn)夾具、合環(huán)小車、減殼關(guān)系圖見下圖：

圖8 翻轉(zhuǎn)夾具、合環(huán)小車、減殼關(guān)系圖

3.3 產(chǎn)品換產(chǎn)情況說明

合環(huán)小車設(shè)計(jì)時(shí)，減殼固定在小車托板上，對所有產(chǎn)品進(jìn)行模擬，選取相同定位位置，翻轉(zhuǎn)夾具只需要夾緊小車托板同一位置，即可翻轉(zhuǎn)；換產(chǎn)共計(jì)用時(shí)約2.5min。通過移動減殼托板位置并緊固螺栓,即可滿足不同產(chǎn)品的定位夾緊，無需更換翻轉(zhuǎn)夾具。

翻轉(zhuǎn)夾具夾緊的位置相同，合環(huán)小車行走在翻轉(zhuǎn)設(shè)備下方時(shí)停留的位置相同，

翻轉(zhuǎn)設(shè)備卡爪位置和磁簧感應(yīng)開關(guān)位置固定好后，換產(chǎn)時(shí)無需再進(jìn)行移動，翻轉(zhuǎn)換產(chǎn)時(shí)間0min。

3.4 方案的優(yōu)點(diǎn)

（1）換產(chǎn)效率高且柔性好：移動減殼托板位置并緊固螺栓即可，無需更換反轉(zhuǎn)夾具，換產(chǎn)時(shí)間由8min降低至2.5min,效率提升 68.8%，翻轉(zhuǎn)設(shè)備卡爪位置和磁簧感應(yīng)開關(guān)位置確定后，無需再次進(jìn)行移動調(diào)整，換產(chǎn)時(shí)間由 30min降低至0min。

（2）生產(chǎn)準(zhǔn)備難度降低：每新增一種產(chǎn)品時(shí)，只需移動減殼托板位置就可滿足裝配，無需制作減殼托板、翻轉(zhuǎn)夾具等。

（3）定位夾緊準(zhǔn)確：合環(huán)小車使用1個(gè)定位銷進(jìn)行定位，定位銷與螺栓過孔間隙?。?mm），用 3個(gè)壓板對減殼進(jìn)行夾緊，減殼翻轉(zhuǎn)夾緊、定位是一個(gè)精定位。合環(huán)小車在行駛過程及減殼在翻轉(zhuǎn)過程中，穩(wěn)定可靠。

（4）工裝數(shù)量減少，現(xiàn)場管理方便：不同產(chǎn)品，現(xiàn)場使用相同托板，相同翻轉(zhuǎn)夾具，托板、翻轉(zhuǎn)夾具與小車、翻轉(zhuǎn)設(shè)備為一體，無需更換，線體外部無需放置工裝架來存放托板、翻轉(zhuǎn)夾具，管理方便。

4 結(jié)束語

4.1 柔性化設(shè)計(jì)合環(huán)小車優(yōu)點(diǎn)

（1）換產(chǎn)便捷、柔性好：將減殼托板的更換優(yōu)化為減殼托板的調(diào)整變距，將產(chǎn)品零件毛坯多元化定位翻轉(zhuǎn)，優(yōu)化為工裝板單接口定位翻轉(zhuǎn)，換產(chǎn)效率提高。

（2）生產(chǎn)準(zhǔn)備難度降低：通過減殼托板的調(diào)整變距，翻轉(zhuǎn)工裝板，就可滿足不同產(chǎn)品的批量生產(chǎn)裝配，無新增工裝。

（3）定位夾緊準(zhǔn)確：將圓錐銷的粗定位改為定位銷小間隙精定位，將擋板限位更改為使用壓板的夾緊結(jié)構(gòu)，將減殼翻轉(zhuǎn)的粗定位更改為精定位，小車運(yùn)行中夾緊穩(wěn)定可靠。

（4）工裝數(shù)量減少，現(xiàn)場管理方便：統(tǒng)一定位、夾緊位置，統(tǒng)一翻轉(zhuǎn)位置，托板、翻轉(zhuǎn)夾具與小車、翻轉(zhuǎn)設(shè)備為一體，無需工裝架放置額外放置。

4.2 可借鑒思路或理念

工裝設(shè)計(jì)過程中，需要對各類產(chǎn)品減殼夾緊、定位、翻轉(zhuǎn)全過程按照1:1進(jìn)行模擬，分別找到各類產(chǎn)品減殼共同的定位、夾緊位置，針對減殼的支撐方式、夾緊結(jié)構(gòu)等借鑒現(xiàn)有的工裝結(jié)構(gòu)，進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，化繁為簡，工裝設(shè)計(jì)將更加高效、可靠。

關(guān)于工裝的柔性化設(shè)計(jì)方面，通過本次優(yōu)化改進(jìn)，可以為后續(xù)現(xiàn)場多產(chǎn)品混線生產(chǎn)提供較好的改進(jìn)思路和方法，減少工裝數(shù)量，降低管理難度，提高換產(chǎn)效率。