一種白車身補焊線車型柔性定位工裝夾具新形式

馮志鵬 劉參參 許麗虹

摘 要：白車身的柔性補焊線，是一種需要兼容很多車型的焊接線，而且很多廠家都采用全機器人焊接的形式，這個就要求對白車身在每個工位的位置的一致性，以便保證焊接質(zhì)量。本文重點闡述柔性補焊線白車身定位夾具所采用各種形式，以及開發(fā)出新形式的定位工裝夾具。

關鍵詞：白車身;補焊線;定位工裝夾具;柔性化

1 引言

隨著人們生活水平的提高，人們對汽車的需求量也逐漸增大。在2017年，全國汽車銷售2901.54萬輛;而在2018年，全國汽車銷售2808.1萬輛，蟬聯(lián)全球第一。同時，也要看到一個現(xiàn)象，汽車在銷量大的同時也暗藏危機，汽車的競爭也極為激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代快。這個對汽車廠家制造這塊，車型多，要講究柔性化生產(chǎn)，補焊線的白車身焊接首當其沖。補焊線焊接的歷史就是由兩三種的車型焊接發(fā)展到多種車型的機器人焊接。補焊線的多車型柔性機器人焊接，要求做每種白車身在每個工位的位置一致性，重復精度高。這個就要針對不同的車型，白車身定位的工裝要實現(xiàn)柔性化。

下面介紹幾種形式的補焊線柔性化定位工裝：

2 手工焊接所用的補焊線定位工裝

如圖1所示，白車身通過臺車形式運送到操作工位停止后，操作人員就可以用焊鉗進行手工焊接。這個臺車對白車身僅僅支撐，定位精度要求不高，只需保證在運送過程中不掉落白車身即可。這種臺車對車型兼容性還是比較高的，唯一的缺點是這種是手工補焊線，每個工位都需要人員焊接，人機工程不好、人力成本高以及焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，現(xiàn)在基本都不用了。

3 臺車上安裝固定夾具的定位工裝

如圖2所示，這種臺車上有一定數(shù)量固定夾具，對應著三種ABC車型。這種模式在以前也經(jīng)常采用，通常是機器人焊接和少量手工焊接工位相結(jié)合。當生產(chǎn)線一旦采用機器人焊接，需要白車身在工位重復精度要求就高了，所以對臺車的定位夾具要求也相應高了，所以不僅要用定位銷和支撐面的形式，并且要保證每個臺車的定位夾具一致性。通常需要三坐標測量設備保證每個臺車工裝夾具的一致性。但是隨著車型增多，這種形式的夾具兼容性變差了，主要是原有的固定夾具，容易干涉新的導入車型，又無法通過更改夾具避讓，后來慢慢也被其它形式的臺車所取代了。

4 線旁夾具的定位工裝

如圖3所示，白車身通過臺車運送到工位，該臺車僅粗略定位支撐白車身主要做運輸用，定位所用的孔都是各個車型都選取同一樣的位置。當臺車運送，對應車型的定位工裝夾具翻轉(zhuǎn)進去，通過輸送系統(tǒng)使其白車身和臺車下降，白車身下降落入對應車型夾具的定位銷和支撐面，臺車脫離白車身。白車身穩(wěn)定不動后機器人進行焊接，這個種形式比較常見。另外一種形式是線旁夾具通過運動，定位白車身之后把白車身頂升起來。不管是白車身下降還是白車身頂升，車型數(shù)量決定于可布置的線旁夾具數(shù)量。而線旁夾具的數(shù)量，受限白車身的定位位置和其本身運動所占的空間，一般可以做到四五種系列的車型。

5 風車型的定位工裝

如圖4所示，該定位工裝是類似一個風車，有四面體，每個面對應著不同的車型[1]。當面對某種車型的時候，所需的是該車型的定位銷和支撐面的工裝，通過線旁的旋轉(zhuǎn)工具里面的旋轉(zhuǎn)電機組件，將夾具的旋轉(zhuǎn)四面體擺動角度到指定車型。在線旁旋轉(zhuǎn)工具里面的推進氣缸機構(gòu)作用，將通過定位工裝的鎖緊機構(gòu)鎖緊，保證四面體不再旋轉(zhuǎn)滿足制造要求。這種定位方式，一般是可以滿足四種車型，這種模式現(xiàn)在用的比較多。這種工裝邏輯結(jié)構(gòu)較為簡單，缺點就是車型兼容少，應用于車型主定位孔相差不大的車型。

6 翻轉(zhuǎn)式的定位工裝

如圖5，這種方式是從固定式定位工裝發(fā)展而來。當需要某種車型的時候，通過線旁夾具，將其定位銷支撐面立起來，而其它車型的定位夾具是翻下來的狀態(tài)，這樣就不干涉到當前車型，解決了固定式定位夾具的弊端。它的切換原理是通過氣缸將夾具翻轉(zhuǎn)，需要工作狀態(tài)的時候，用氣缸將其豎立起來，由于定位銷支撐塊的夾具重心在旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)，不會自己倒下去。不需要工作的時候，通過氣缸將其推倒，推倒的時候定位銷支撐塊的夾具重心在旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)，又有彈簧作用，是不會翻上去[2]。這種形式比較簡單，只需氣缸就可以實現(xiàn)工作與非工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，這種形式的工裝，通過白車身在臺車上X向的不同位置布置，可以實現(xiàn)8到9種車型的補焊。

7 風車型加翻轉(zhuǎn)式新定位形式工裝

風車型的定位工裝，僅兼容四種車型，而且定位夾具在X方向僅僅兼容100mm以內(nèi)的白車身定位孔，即定位孔較相近的比較合適。翻轉(zhuǎn)式的定位工裝，缺點是某套夾具定位車型，另外一車型定位夾具要遠離165mm，否則沒辦法布置夾具，當不同車型的定位孔較相近的時候就不太適用。風車型和翻轉(zhuǎn)式定位工裝的優(yōu)缺點可以互補，將其集合在一起，形成了新式定位夾具，如下圖所示。當車型較為相近，它們定位孔定位相近，可以用風車型部分的夾具，當風車型的定位夾具用不上的時候，可以選擇翻轉(zhuǎn)式的部分。這樣可以很大程度上提高臺車定位夾具的車型兼容性，唯一要注意的是風車型的四面體本來可以兼容四種車型，現(xiàn)在只能兼容三種，要留一面出來避讓其它白車身。這種補焊線定位工裝形式可以兼容7到8種車型（圖6）。

當然，不管哪種形式的補焊線夾具，車型兼容到一定程度就不能滿足了，原因是補焊線的定位工裝夾具越來越復雜，有些工裝夾具是很難避讓開某種車型。為了兼容更多車型，就需要白車身產(chǎn)品設計要滿足平臺化，各種車型共用相同定位孔和支撐面，這樣夾具設計就可以簡單一點。不過，基于車型生產(chǎn)現(xiàn)實，不同平臺的車型都有可能在同一條補焊線進行焊接生產(chǎn)，而上述的最新的方案可以在很大程度上解決問題，但最終還是得靠合理的產(chǎn)品設計，合理的工藝安排和多開補焊線解決車型兼容問題。

參考文獻：

[1]蒙文范，陳力捷，農(nóng)振.一種線旁切換機構(gòu)及補焊線滑撬上的多車型定位裝置[P]：中國，ZL201720564300.1. 2018-02-23.

[2]馮志鵬，龔晶晶，韓明軍.一種隨行夾具切換裝置[P]：中國，ZL201620663656.6. 2017-01-25.