汽車(chē)柔性側(cè)圍生產(chǎn)線的工裝設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

容勝忠

摘 要：本文介紹了一種不同類型車(chē)型切換的柔性側(cè)圍生產(chǎn)線模式，詳細(xì)描述了柔性側(cè)圍生產(chǎn)線的工藝布局，工裝結(jié)構(gòu)，切換方法。為混批生產(chǎn)的多車(chē)型柔性側(cè)圍焊裝線的規(guī)劃提供一種新思路。

關(guān)鍵詞：車(chē)身 焊裝線 柔性化 設(shè)計(jì) 共線生產(chǎn)

Tooling Design and Development of Automobile Flexible Side Panel Production Line

Rong Shengzhong

Abstract：This article introduces a flexible side panel production line mode for switching between different types of vehicles， and describes in detail the process layout， tooling structure and switching method of the flexible side panel production line. It provides a new idea for the planning of the flexible side wall welding line of mixed batch production.

Key words：car body， welding line， flexibility， design， co-line production

隨著汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，汽車(chē)更新?lián)Q代的速度越來(lái)越快，傳統(tǒng)的單一大批量剛性生產(chǎn)方式將逐漸被小批量、多品種、個(gè)性化的生產(chǎn)模式所取代，同時(shí)有效的控制生產(chǎn)成本成為汽車(chē)制造企業(yè)提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，在此背景下，多車(chē)型共線生產(chǎn)的高柔性化、模塊化的制造模式得到各汽車(chē)企業(yè)的廣泛應(yīng)用。

1 側(cè)圍零件焊裝流程圖

根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍同時(shí)滿足現(xiàn)有模塊化的生產(chǎn)線，整個(gè)側(cè)圍焊接線設(shè)計(jì)4個(gè)焊接工位+1個(gè)檢查工位。零件上件順序?yàn)椋簜?cè)圍1#拼臺(tái)安裝側(cè)圍外板、D柱焊合總成、前門(mén)內(nèi)框加強(qiáng)板、翼支板支架、鎖扣加強(qiáng)板及加油口支架總成等;側(cè)圍2#拼臺(tái)補(bǔ)焊;側(cè)圍3#拼臺(tái)安裝后輪罩焊合總成、A柱內(nèi)板焊合總成、B柱內(nèi)板焊合總成等零件，側(cè)圍4#拼臺(tái)補(bǔ)焊;下線檢查臺(tái)進(jìn)行質(zhì)量檢查及返修。側(cè)圍1#拼臺(tái)和側(cè)圍3#拼臺(tái)為上件拼臺(tái)，并在此兩個(gè)拼臺(tái)設(shè)計(jì)有定位工裝，側(cè)圍2#拼臺(tái)和側(cè)圍4#拼臺(tái)為補(bǔ)焊臺(tái)，無(wú)定位工裝，直接采用機(jī)器人空中抓焊。側(cè)圍零件焊裝流程圖如上圖1。

2 側(cè)圍分拼焊接線場(chǎng)地布局

根據(jù)焊裝及裝件流程圖，生產(chǎn)線布置4個(gè)焊接工位和下線檢查工位，其中側(cè)圍1#和3#工位為裝件及定位焊拼臺(tái)。為了滿足節(jié)拍，采用采用A/B面轉(zhuǎn)臺(tái)形式，即一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)工位設(shè)計(jì)兩套一模一樣的定位夾具。側(cè)圍2#和側(cè)圍4#為補(bǔ)焊臺(tái)，采用機(jī)器人抓手空中抓焊的形式。除了下線檢查工位，每個(gè)工位設(shè)計(jì)3臺(tái)焊接機(jī)器人。在側(cè)圍4#焊接完成后，左右機(jī)器人抓手將左右側(cè)圍總成掛到總拼的轉(zhuǎn)運(yùn)吊具上，左右側(cè)圍總成通過(guò)空中機(jī)運(yùn)線轉(zhuǎn)運(yùn)到總拼線。同時(shí)在下線工位設(shè)計(jì)了檢查工位，方便不良品的下線及返修。整個(gè)左右側(cè)圍焊裝線總共需要14米x32米，場(chǎng)地布局如下圖2。

3 工裝夾具柔性結(jié)構(gòu)

3.1 柔性工裝轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)

側(cè)圍旋轉(zhuǎn)臺(tái)采用A/B旋轉(zhuǎn)面結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)臺(tái)本體、平臺(tái)框架、拼臺(tái)夾具三部分組成，如圖3所示。

平臺(tái)框架是一個(gè)用矩形鋼焊接而成的框架，框架安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)本體上，框架平臺(tái)面布置有塌臺(tái)、限位鎖死機(jī)構(gòu)、支撐滾輪，到位檢測(cè)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等。

拼臺(tái)夾具總成又由拼臺(tái)三角框架，拼臺(tái)定位夾具兩部分組成，拼臺(tái)三角框架用于支撐整套夾具定位系統(tǒng)，拼臺(tái)定位夾具用來(lái)定位側(cè)圍零件。拼臺(tái)底板面與水平面成60°，便于人工裝件。

3.2 夾具切換小車(chē)結(jié)構(gòu)

夾具切換小車(chē)用于切換拼臺(tái)夾具，主要由小車(chē)框架、若干滾輪軸承、腳輪、扶手及限位鎖死機(jī)構(gòu)等組成。用于將轉(zhuǎn)臺(tái)上的夾具切換到夾具倉(cāng)庫(kù)。

3.3 轉(zhuǎn)臺(tái)工裝柔性切換方式

轉(zhuǎn)臺(tái)本體及平臺(tái)框架安裝在地面上，為所有車(chē)型的夾具提供安裝平臺(tái)，屬于固定部分，不同車(chē)型拼臺(tái)夾具不同，在切換車(chē)型的時(shí)候，只切換拼臺(tái)夾具總成部分。在生產(chǎn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)臺(tái)在0度和180度兩個(gè)旋轉(zhuǎn)位來(lái)回旋轉(zhuǎn)工作。在夾具切換的時(shí)候，轉(zhuǎn)臺(tái)在90度和270度旋轉(zhuǎn)位切換。夾具切換過(guò)程：將轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到90度切換位，將夾具切換小車(chē)推到地面定位機(jī)構(gòu)上定位鎖死，確保轉(zhuǎn)臺(tái)上的滾輪與切換小車(chē)上的滾輪保證在同一高度，同一直線上，人工將平臺(tái)框架上A面的A車(chē)型夾具總成整體推到切換小車(chē)上并固定，將A車(chē)型夾具轉(zhuǎn)移到夾具庫(kù);將B車(chē)型夾具從夾具庫(kù)轉(zhuǎn)移到切換小車(chē)地面定位機(jī)構(gòu)上，再將B車(chē)型夾具總成推上轉(zhuǎn)臺(tái)A面并鎖死;轉(zhuǎn)臺(tái)B面旋轉(zhuǎn)到270度切換位。采用同樣的方法，將B面的A車(chē)型三角架工裝夾具推到切換小車(chē)上固定轉(zhuǎn)運(yùn)至夾具庫(kù)，將B車(chē)型的三角架工裝夾具推到轉(zhuǎn)臺(tái)的B面鎖死固定，然后轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到0度工作位，轉(zhuǎn)臺(tái)恢復(fù)到工作狀態(tài)。整個(gè)切換過(guò)程完成，夾具切換形式如圖4所示。

4 下線轉(zhuǎn)運(yùn)臺(tái)結(jié)構(gòu)及切換形式

下線轉(zhuǎn)運(yùn)臺(tái)布置在側(cè)圍生產(chǎn)線的最后一個(gè)工位，側(cè)圍總成可以由此上/下線。下線轉(zhuǎn)運(yùn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如下圖5所示，包括：基礎(chǔ)框架，滑移框架，車(chē)型夾具（包括底板）以及部分輔件?；A(chǔ)框架給整個(gè)滑移平臺(tái)提供一個(gè)水平面，其上安裝齒條，滑移導(dǎo)軌、拖鏈、到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)等附件?；瓶蚣苡兴欧姍C(jī)、齒輪、拼臺(tái)夾具（包括底板）、滾輪軸承、各種限位鎖死機(jī)構(gòu)等。滑移框架是各車(chē)型夾具（包括底板）的安裝平臺(tái)。拼臺(tái)夾具（包括底板）安裝在滑移框架上其一起運(yùn)動(dòng)。拼臺(tái)夾具用于定位側(cè)圍焊合總成。不同的車(chē)型生產(chǎn)采用不同的拼臺(tái)夾具。

下線轉(zhuǎn)運(yùn)拼臺(tái)的工作原理如圖6所示：拼臺(tái)夾具在工作位，4#抓手將焊好的側(cè)圍總成放到拼臺(tái)夾具上，拼臺(tái)夾具（連同滑動(dòng)框架）一起滑移到下線位，采用簡(jiǎn)易吊具將側(cè)圍總成吊到下線料框內(nèi)，完成零件下線。若零件要上線，拼臺(tái)夾具滑移到下線位，吊側(cè)圍總成上拼臺(tái)夾具，拼臺(tái)夾具（連同滑動(dòng)框架）一起滑移到工作位，下線機(jī)器人抓取側(cè)圍總成掛到總成轉(zhuǎn)運(yùn)吊具上，完成零件的上線。

由于下線轉(zhuǎn)運(yùn)臺(tái)只需起到放置固定側(cè)圍總成的作用，其上的工裝夾具只需要簡(jiǎn)單定位。故可以采用柔性底板在后續(xù)開(kāi)發(fā)新車(chē)型的時(shí)候，增加設(shè)計(jì)兼容多種車(chē)型的夾具;如果新車(chē)型差異太大，柔性底板無(wú)法兼容新車(chē)型，本下線轉(zhuǎn)運(yùn)臺(tái)左側(cè)預(yù)留有拼臺(tái)夾具切換位。通過(guò)車(chē)型切換小車(chē)人工將舊拼臺(tái)夾具切換下線，將新拼臺(tái)夾具切換上滑移臺(tái)即可柔性生產(chǎn)新車(chē)型。

5 本側(cè)圍柔性生產(chǎn)線特點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)流行的全自動(dòng)柔性側(cè)圍生產(chǎn)線有：十字軌道滑臺(tái)的整體切換形式[1];局部工裝的導(dǎo)軌滑移切換;工裝分塊的機(jī)器人自動(dòng)抓取切換;4面體/8面體的旋轉(zhuǎn)切換[2]等。本側(cè)圍柔性焊裝線采用人工整體切換拼臺(tái)夾具及機(jī)器人自動(dòng)切換抓手實(shí)現(xiàn)側(cè)圍的柔性生產(chǎn)，相比于全自動(dòng)切換柔性線，具有以下特點(diǎn)：

1，相比于十字軌道滑臺(tái)的切換形式，本整體切換形式簡(jiǎn)化了生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)、降低對(duì)車(chē)間場(chǎng)地布局的要求，降低了投資成本。

2，相對(duì)與于機(jī)器人分塊切換，本整體切換形式保證了工裝夾具的定位精度。

3，4/8面體自動(dòng)旋轉(zhuǎn)切換，只能柔性有限的2種/4種車(chē)型。本整體切換形式擴(kuò)展性強(qiáng)，理論上可以柔性任意車(chē)型。

4，本柔性生產(chǎn)線車(chē)型切換屬于混批切換，6個(gè)工人切換時(shí)間在30分鐘內(nèi)完成。

5，本柔性側(cè)圍線生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)45JPH，生產(chǎn)效率高，尺寸穩(wěn)定性好。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著汽車(chē)產(chǎn)品周期的日益縮短和品種趨于多樣化，多車(chē)型、變批量，模塊化的汽車(chē)生產(chǎn)方式將成為必然趨勢(shì)。多車(chē)型柔性焊裝生產(chǎn)線的研究必然成為各車(chē)企重點(diǎn)研究課題。車(chē)身側(cè)圍生產(chǎn)線作為車(chē)身整車(chē)制造重要的一環(huán)，會(huì)隨著市場(chǎng)的變化，技術(shù)的發(fā)展以及企業(yè)制造策略的變化而不斷更新，但其最求的高柔性，低成本的模式永遠(yuǎn)不會(huì)變，本文介紹的汽車(chē)側(cè)圍分拼焊裝生產(chǎn)形式，為多車(chē)型柔性側(cè)圍焊裝線的規(guī)劃提供一種經(jīng)濟(jì)性較佳的新選擇。

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