白車身隨行夾具氣路控制的設(shè)計

農(nóng)振　楊旭磊　周濤

摘 要：為滿足多車型的定位夾緊功能，將零件定位夾具設(shè)計成隨行夾具，并按新設(shè)計的氣路控制系統(tǒng)進(jìn)行順序動作，隨行夾具上氣路控制系統(tǒng)進(jìn)為純氣路控制形式。根據(jù)零件定位工藝要求，結(jié)合夾具數(shù)模設(shè)計一種氣路控制系統(tǒng)，并根據(jù)氣缸動作順序，得出氣控系統(tǒng)原理圖。純氣路控制系統(tǒng)有以下優(yōu)點：1、純氣路控制相對安全可靠;2、控制原理簡單易懂、層次分明，能保證定位夾具各機構(gòu)的動作順序正確，定位精度達(dá)到工藝要求。該氣路控制系統(tǒng)的設(shè)計為汽車白車身隨行夾具正常工作提供保證。

關(guān)鍵詞：隨行夾具 氣路控制 動作順序 控制原理

1 背景

工裝定位夾具是汽車白車身制造的主要設(shè)備，它對汽車車身的生產(chǎn)制造水平起著關(guān)鍵的作用，工裝定位夾具的設(shè)計直接關(guān)系到汽車生產(chǎn)的質(zhì)量及輸出效率，從而直接影響公司的效益。而其中，氣路控制是工裝定位夾具的主要組成部分，它是由一些常用的氣路控制元件組成的系統(tǒng)，并按一定要求動作順序來實現(xiàn)車身定位夾緊的工藝要求，從而達(dá)到對車體零部件的定位與夾緊。因此，氣路控制系統(tǒng)的好壞直接影響著工裝夾具定位夾具是否精確和穩(wěn)定，進(jìn)而影響汽車生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

2 隨行夾具定位夾緊系統(tǒng)

2.1 隨行夾具定位夾緊系統(tǒng)

隨行夾具定位夾緊系統(tǒng)由以下兩部分組成：機械結(jié)構(gòu)部分及氣路控制部分，本次討論內(nèi)容為某焊接生產(chǎn)線需要完成E100電動車，E200電動車，E300電動車，E300 P電動車四種車型隨行夾具定位夾緊系統(tǒng)。其機械結(jié)構(gòu)部分見圖1。

2.2 隨行夾具氣路布局圖

2.2.1、11＼14＼16為滑臺鎖緊氣缸，12＼13＼15＼17為滑臺推進(jìn)氣缸，以上氣缸為每個隨行夾具中固定不用切換的機構(gòu)，用于固定安裝在其上的可切換單元U01＼U02＼U03＼U04。

2.2.2、22A＼23A＼26A＼27A為翻轉(zhuǎn)定位氣缸，21A＼24A＼25A＼28A為勾銷定位夾緊氣缸，以上氣缸安裝在可切換的U01＼U02＼U03＼U04切換單元上，可根據(jù)不同產(chǎn)品做成不同的車型切換單元;U01和U03單元上有需要動作的氣缸，在這兩個單元底板的分布了7個氣口，為了保證每套隨行夾具動作一致，設(shè)計時規(guī)定這7個氣口對應(yīng)的氣管氣路的安裝情況，不能出現(xiàn)錯誤，否則會導(dǎo)致誤動作，從而可能會給零件或設(shè)備造成損壞。

2.3 氣路控制原理設(shè)計

汽車焊接生產(chǎn)線的工裝夾具采用的氣動控制系統(tǒng)一般分三種：純氣控、電氣繼電器控制以及PLC控制三種不同系統(tǒng)。純氣控系統(tǒng)是指利用壓縮空氣作為主要工作介質(zhì)，通過氣管將壓縮空氣經(jīng)氣控檢測開關(guān)及相關(guān)氣控邏輯元件連接，最終輸出到執(zhí)行氣缸，形成具有相互邏輯關(guān)系的控制系統(tǒng);電氣繼電器控制系統(tǒng)是指通過繼電器輸出控制電磁閥，再經(jīng)氣管來實現(xiàn)執(zhí)行氣缸的動作，以此來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作，這類控制部分由電器開關(guān)元件與電磁閥的線圈組成，通過簡單的電器組成簡單的邏輯電路來控制電磁閥的換向，實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)動作;PLC控制系統(tǒng)的主要是指利用氣源作為介質(zhì)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作，而邏輯控制系統(tǒng)是通過PLC（可編程式控制）來控制。前兩種適用于小規(guī)模控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)適用于中、大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。本文介紹的隨行夾具采用純氣動控制形式，而給隨行夾具上AIRCHECK充氣的采用為第三種PLC控制系統(tǒng)形式。純氣動控制系統(tǒng)在一些特殊環(huán)境下，如高溫、易燃易爆、對電氣設(shè)備易造成損壞的潮濕、腐蝕等環(huán)境，應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯。

2.3.1 氣路控制系統(tǒng)動作順序設(shè)計

隨行夾具氣動順序控制是指按照工藝流程要求，在輸入信號的作用下，使工裝夾具的各個執(zhí)行機構(gòu)上的氣缸按照工藝要求進(jìn)行動作，動作要求可靠，保證各設(shè)備正常運行，各執(zhí)行機構(gòu)在氣缸動作下嚴(yán)格按順序動作，相互間需有邏輯先后順序關(guān)系，例如，A組氣缸必須伸出到位后，B組才能動作。隨行夾具氣動原理圖見圖3，它是實現(xiàn)執(zhí)行氣缸動作、分析氣動控制系統(tǒng)故障的重要依據(jù)，從原理圖中可以直觀地反映出氣動控制系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的狀態(tài)以及各執(zhí)行元件的相互動作關(guān)系。

2.3.2 氣控檢測開關(guān)特點

隨行夾具采用純氣動控制，使用的是如見圖2的這種機械接觸檢測開關(guān)，具有安全可靠、易維護(hù)、空間小等特點。當(dāng)氣缸動作到位后，通過此類檢測開關(guān)把信號傳遞到下一步動作，由于此類檢測開關(guān)是通過檢測機構(gòu)實體到位后才能動作，基本不會出現(xiàn)誤動作的情況。

2.3.3 原理圖設(shè)計

根據(jù)圖3可知，隨行夾具機械結(jié)構(gòu)的動作是嚴(yán)格按照工裝工藝動作流程順序動作，機械動作其間不能出現(xiàn)相互的干擾或者錯誤的動作，必須有互鎖條件，根據(jù)以上原則設(shè)計以下控制原理圖（見圖2），其動作原理為：

（1）AIRCHECK 1：AIRCHECK 1為滑臺切換氣缸供氣用，11＼14＼16為滑臺鎖緊氣缸，12＼13＼15＼17為滑臺推進(jìn)氣缸，以上氣缸為每個隨行夾具中固定不用切換的機構(gòu)，用于固定安裝在其上的可切換單元U01＼U02＼U03＼U04。由于11＼14＼16滑臺鎖緊氣缸和12＼15＼17滑臺推進(jìn)氣缸存在順序關(guān)系，滑臺鎖緊氣缸必須在滑臺推進(jìn)氣缸到位后才能進(jìn)行鎖緊，而滑臺推進(jìn)氣缸的退回必須在滑臺鎖緊氣缸打開后才能動作，LS11＼ LS12＼ LS14＼ LS15＼ LS16＼ LS17分別為對應(yīng)的純氣控到位檢測開關(guān)。

（2）AIRCHECK 2：AIRCHECK 2為翻轉(zhuǎn)定位氣缸供氣動作用，翻轉(zhuǎn)到不同狀態(tài)，即可實現(xiàn)不同車型的定位。該氣缸為帶鎖氣缸，需配合鎖頭功能一起作用，否則可能會造成對零件定位造成不精確的情況，或者對氣缸造成損害。該氣缸缸徑為63mm，在正常工作氣壓（0.5Mpa）下，理論輸出力大約為1557N，氣缸鎖頭在不通氣的情況鎖緊力為2160N。這個翻轉(zhuǎn)定位氣缸在隨行夾具高速運行且?guī)О总嚿淼那闆r下，只靠氣缸鎖頭的鎖緊力很難保證車身的定位精度，因此需要在每隔2-3個上件工位增加對應(yīng)的AIRCHECK進(jìn)行充氣，以確保白車身的定位保持在正常合格的范圍內(nèi)。

（3）AIRCHECK 3：AIRCHECK 3為翻轉(zhuǎn)定位氣缸解鎖供氣動作用，此處需配合AIRCHECK 2翻轉(zhuǎn)定位氣缸動作一起作用，原因見（2）。

（4）AIRCHECK 3：AIRCHECK 3為勾銷定位夾緊氣缸供氣動作用，當(dāng)零件安放到位后，通過AIRCHECK 3供氣到勾銷夾緊氣缸實現(xiàn)零件夾緊和打開。

3 結(jié)束語

柔性工裝定位夾具是根據(jù)焊接工藝要求而設(shè)計機械結(jié)構(gòu)和氣動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了多車型兼容控制，防錯控制以及氣缸的順序動作，該氣路控制系統(tǒng)在現(xiàn)場已應(yīng)用近四年，實踐證明這種隨行夾具的控制系統(tǒng)非?？煽?，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、切換工裝的柔性兼容功能良好，能實現(xiàn)多車型切換控制;

2、運用氣控檢測開關(guān)設(shè)計防錯，保證控制系統(tǒng)動作順序可靠穩(wěn)定;

3、控制原理層次分明，控制系統(tǒng)維護(hù)檢查便捷，不需要太多時間查找問題。

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