輪胎充裝線的研究

趙冬智

摘 要：近年，我國(guó)汽車銷量持續(xù)增長(zhǎng)，已連續(xù)七年全球第一，目前已成為世界上最大最重要的市場(chǎng)。然而，輪胎裝配行業(yè)中，國(guó)外廠商起步早，技術(shù)全面，產(chǎn)品性能好、質(zhì)量穩(wěn)定，占有技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。我們要引入了智能控制單元的思路，形成了產(chǎn)業(yè)的跨帶提升，這樣我們才有機(jī)會(huì)以新技術(shù)的加入帶動(dòng)傳統(tǒng)技術(shù)的提升，以先進(jìn)的思路彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷，通過(guò)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)外廠商的趕超。

關(guān)鍵詞：無(wú)內(nèi)胎充氣；爆充；自動(dòng)裝配線；模塊化；智能

中圖分類號(hào)：U468.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）11-0069-02

0 引言

傳統(tǒng)的輪胎裝配線采用人工或半自動(dòng)化裝配，需要的操作工人多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，裝配精度差等問(wèn)題，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足汽車行業(yè)的發(fā)展。因此，市場(chǎng)急需一種高效的、智能的、可調(diào)整組合降低產(chǎn)線成本的新型汽車輪胎裝充線。輪胎自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線不僅能提高輪胎裝配質(zhì)量和效率，而且大幅降低了輪胎的裝配成本，整體縮短了輪胎裝配時(shí)間，其優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。

1 研究?jī)?nèi)容

車輪總成是指由輪胎和車輪組裝成的合件，其裝配生產(chǎn)線稱之為輪胎裝配線。本此研究的輪胎裝充線專門針對(duì)無(wú)內(nèi)胎充氣輪胎，并且只研究裝配工藝中“裝”和“充”的2個(gè)環(huán)節(jié)，其中“裝”是指將輪胎裝配到車輪上，“充”是指對(duì)合裝后車輪總成充氣，將兩個(gè)自動(dòng)設(shè)備聯(lián)合起來(lái)運(yùn)行就成為流水線。無(wú)內(nèi)胎充氣輪胎主要用于乘用車和部分采用真空胎的客貨車，每年需求巨大。然而銷量較小的車輛輪胎自動(dòng)化生產(chǎn)的需求還未被滿足，因其規(guī)模效益小，無(wú)法承受自動(dòng)產(chǎn)線的大資產(chǎn)投入，被迫采用手動(dòng)組裝方式完成。因此本項(xiàng)目提出一種新的產(chǎn)線設(shè)計(jì)思路。

2 研究思路

2.1 產(chǎn)品市場(chǎng)調(diào)研，進(jìn)行可行性分析報(bào)告

由企業(yè)高級(jí)工程師做裝充線技術(shù)調(diào)研，分析現(xiàn)有技術(shù)存在的主要問(wèn)題，由項(xiàng)目成員匯總，提出解決問(wèn)題的方式、方法，形成合理的可行性報(bào)告。

2.2 產(chǎn)品資料收集，制定項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃方案

查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合裝充現(xiàn)有應(yīng)用情況，制定項(xiàng)目開發(fā)方案、技術(shù)路線，合理分配項(xiàng)目分工，保證項(xiàng)目按進(jìn)程順利完成。

2.3 開發(fā)自動(dòng)輪胎裝、充單元模塊

引入模塊化設(shè)計(jì)方法，提出對(duì)接標(biāo)準(zhǔn)，將輪胎裝充線分為若干個(gè)功能單元，每個(gè)單元既可獨(dú)立工作，又可通過(guò)物流傳輸單元對(duì)接，變?yōu)榱魉€作業(yè)。將原有設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)化改進(jìn)，使其具有高效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化、模塊化、單元化。

2.4 開發(fā)模塊化物流傳輸單元

使模塊化的裝充單元具備物流功能，并可順暢對(duì)接，方便控制，便于操作。這個(gè)過(guò)程必須解決其占地空間、可移動(dòng)、標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)接接口等方面問(wèn)題。

2.5 開發(fā)智能控制系統(tǒng)

給每個(gè)功能單元模塊（含物流單元），都配備獨(dú)立的智能控制系統(tǒng)，使模塊之間可以自由組合，不再有集中的主控柜。使其具備完善的控制方式、友好的交互界面，操作簡(jiǎn)單，易于設(shè)置，并且遵循對(duì)接標(biāo)準(zhǔn)，融入其他設(shè)備單元，使各個(gè)智能設(shè)備之間能夠互通互聯(lián)、協(xié)同工作。

3 技術(shù)關(guān)鍵

3.1 模塊化設(shè)計(jì)方法

如何實(shí)現(xiàn)在高效裝充的同時(shí)，保證產(chǎn)線小型化、模塊化、單元化是本項(xiàng)目的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在裝充線設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)仿真分析，各部件之間材料屬性的確定，各部件之間運(yùn)動(dòng)約束的確定，各部件之間作用力及驅(qū)動(dòng)的添加，裝充線動(dòng)力學(xué)結(jié)果分析，建立摩擦輸送系統(tǒng)仿真分析，完成產(chǎn)品的最終模塊化設(shè)計(jì)。

3.2 智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能控制系統(tǒng)及其相關(guān)軟硬件智能控制單元，受體積限制，解決其散熱、穩(wěn)定性等問(wèn)題是最終形成成熟控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。

3.3 主要工藝要求

往復(fù)機(jī)構(gòu)舉升需平穩(wěn)可靠，行走電機(jī)行走到位精確。自動(dòng)裝胎機(jī)依據(jù)不同的輪胎尺寸下降位置準(zhǔn)確，輪輞定位機(jī)構(gòu)和裝胎旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保證同軸度，輪胎下壓機(jī)構(gòu)和裝胎旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相對(duì)位置準(zhǔn)確，同時(shí)依據(jù)不同的輪輞尺寸調(diào)整好裝胎旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)半徑。自動(dòng)爆充機(jī)需依據(jù)不同的輪胎尺寸調(diào)整好儲(chǔ)氣罐壓力，防止將輪胎充爆或充不足現(xiàn)象，同時(shí)保證充氣室的密封性，在充氣過(guò)程中及時(shí)的排出下壓室體里的空氣，充完氣后根據(jù)充氣室壓力傳感器的壓力顯示確定是否對(duì)儲(chǔ)氣罐進(jìn)行補(bǔ)氣。輥道線需保證滾筒上平面的平行度。

4 技術(shù)路線（如圖1）

5 技術(shù)指標(biāo)

（1）組合后產(chǎn)線生產(chǎn)效率不低于15s/臺(tái)。（2）單元模塊化，各設(shè)備可半獨(dú)立使用。（3）輪胎充氣機(jī)充氣精度范圍控制在±5kPa以內(nèi)，最大充氣壓力500kPa。（4）輪胎裝配機(jī)及充氣機(jī)最少適應(yīng)3個(gè)相近規(guī)格輪胎的裝配。

6 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）首次在傳統(tǒng)輪胎裝配線領(lǐng)域提出設(shè)備單元標(biāo)準(zhǔn)模塊化概念，引入智能控制技術(shù)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備單元，創(chuàng)新出智能模塊組合式產(chǎn)線，并且每個(gè)功能單元皆可與其他任意一個(gè)功能單元通過(guò)對(duì)接接口無(wú)縫相聯(lián)。（2）開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能控制系統(tǒng)及其相關(guān)軟硬件。（3）與傳統(tǒng)產(chǎn)線采用集中控制方式或多個(gè)控制系統(tǒng)通過(guò)總線通訊控制方式相比較，新的智能控制單元體積小、功能多，便于設(shè)置、調(diào)試及操作。（4）智能、模塊、高效三位一體的輪胎裝充線，目前國(guó)內(nèi)仍屬空白。

7 社會(huì)效益

提升了車輪總成行業(yè)的整體裝配質(zhì)量，提高了汽車的安全性，間接提升了社會(huì)的交通安全性。降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。推動(dòng)了行業(yè)進(jìn)步和發(fā)展，增加了就業(yè)機(jī)會(huì)。縮短了輪胎的裝配時(shí)間，其自動(dòng)化水平高，降低了勞動(dòng)成本，提高了裝配精度，節(jié)能環(huán)保。

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