輕型客車吊臂打開(kāi)式車身總裝吊具選型與設(shè)計(jì)

祝承強(qiáng)

(廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司， 福建 廈門 361023)

輕型客車通常為薄殼全承載式車身結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)工藝與乘用車基本相同，總裝工藝常由內(nèi)飾裝配、底盤(pán)裝配、最終裝配三部分組成。車身總裝吊具作為底盤(pán)裝配線及部分客車廠內(nèi)飾裝配線上輸送車身的設(shè)備，起著至關(guān)重要的作用。它需要滿足平臺(tái)上各種車型的裝配工藝、快速切換、安全作業(yè)等諸多要求，同時(shí)還要兼顧公司未來(lái)的產(chǎn)品規(guī)劃。車身總裝吊具按吊臂結(jié)構(gòu)分為吊臂打開(kāi)式和固定式兩種類型，依據(jù)生產(chǎn)線規(guī)劃方式選擇。本文簡(jiǎn)要介紹常見(jiàn)的吊臂打開(kāi)式車身總裝吊具的選型與設(shè)計(jì)。

1 吊臂打開(kāi)式車身總裝吊具的分類

1.1 按使用生產(chǎn)線分類

按使用生產(chǎn)線不同可分為內(nèi)飾底盤(pán)線通用吊具和底盤(pán)線專用吊具，見(jiàn)表1。這兩種吊具中內(nèi)飾線采用懸掛輸送的內(nèi)飾底盤(pán)線通用吊具更為復(fù)雜。與底盤(pán)線專用吊具相比，增加了車身涂裝轉(zhuǎn)掛存儲(chǔ)、內(nèi)飾線各工序裝配等功能，是總裝生產(chǎn)線輸送設(shè)備中最為復(fù)雜的非標(biāo)工裝，其柔性化程度要求高，同時(shí)要具備快速切換功能。如筆者公司現(xiàn)有車長(zhǎng)4.5～6 m的 4個(gè)車型平臺(tái)、3種車寬、7種軸距，目前已滿足8種車型的車身在同一種吊具上混線生產(chǎn)。

表1 車身總裝吊具按使用生產(chǎn)線分類

1.2 按吊具上車身狀態(tài)分類

車身總裝吊具在裝配線上下坡時(shí)，按吊具和車身狀態(tài)又分成平衡式和非平衡式兩種。

1) 平衡式吊具在上下坡時(shí)吊具和車身整體始終保持水平狀態(tài)，吊具上部吊點(diǎn)與平衡機(jī)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、尺寸大，需要同時(shí)在懸掛鏈斜坡段設(shè)置兩條平衡軌。有兩點(diǎn)平衡式和三點(diǎn)平衡式兩種樣式[1]。三點(diǎn)平衡式吊具已在乘用車生產(chǎn)中成為主流[2]，但還未在輕型客車生產(chǎn)中使用，這里不作介紹。圖1所示的平衡式吊具為兩點(diǎn)式，在水平運(yùn)行時(shí)前后兩吊點(diǎn)同時(shí)受力。在上/下坡時(shí)，吊具前/后中的一個(gè)吊點(diǎn)與后/前 4個(gè)平衡輪中的2個(gè)平衡輪共三點(diǎn)承重，2個(gè)平衡輪在斜坡段設(shè)置的2條專用平衡輪軌道內(nèi)滾動(dòng)，以保持車身始終處于水平狀態(tài)。

圖1 平衡式吊具

2) 圖2所示的非平衡式吊具則沒(méi)有平衡機(jī)構(gòu)，吊具和車身在上下坡時(shí)整體傾斜。此時(shí)吊具還要承受車身重力的斜向分力，阻止車身下滑。吊具上部吊點(diǎn)簡(jiǎn)單，較多廠家仍在使用。

圖2 非平衡式吊具

2 吊臂打開(kāi)式車身總裝吊具的設(shè)計(jì)

吊臂打開(kāi)式車身總裝吊具主要由上部框架、左右吊臂、吊臂打開(kāi)機(jī)構(gòu)、平衡輪、防脫落等機(jī)構(gòu)組成，平衡式吊具還有上部平衡機(jī)構(gòu)?？傮w設(shè)計(jì)時(shí)以最大、最小件的外形尺寸和最重車型的重量來(lái)設(shè)定吊具的可調(diào)尺寸和最大承載重量。吊具結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足工藝裝配要求，主要有中門的拆卸與安裝、前門的開(kāi)關(guān)角度和儀表臺(tái)總成等大部件的安裝、車身底部部件及輪胎的裝配等。

2.1 吊具通過(guò)性要求

設(shè)計(jì)吊具時(shí)要充分考慮到吊具和車身的通過(guò)性和積放，確保在生產(chǎn)線上車身間不相碰[3]，并能順利通過(guò)生產(chǎn)線的每一處。重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域主要有車身積放存儲(chǔ)區(qū)、各轉(zhuǎn)彎處、車間廠房鋼構(gòu)、輸送線空中平臺(tái)安全網(wǎng)吊桿及護(hù)欄、上下坡處與地面的間隙等。如非平衡式吊具的上部2個(gè)吊點(diǎn)與4個(gè)吊臂相對(duì)位置選取不當(dāng)，在上下坡時(shí)車輛會(huì)與地面干涉。

2.2 吊具車身支點(diǎn)確認(rèn)

輕客車身結(jié)構(gòu)可分為中置發(fā)動(dòng)機(jī)車身和前置發(fā)動(dòng)機(jī)車身兩種。這兩種結(jié)構(gòu)的差異直接體現(xiàn)在前輪與前門相對(duì)位置的不同。中置發(fā)動(dòng)機(jī)車身前輪位于前門的中后部，而前置發(fā)動(dòng)機(jī)車身前輪通常位于前門前下部，吊具車身支點(diǎn)的選取也隨之不同，如圖3所示。

中置發(fā)動(dòng)機(jī)車身吊具前后支點(diǎn)分別位于車身B柱和C柱下方；而前置發(fā)動(dòng)機(jī)車身吊具前后支點(diǎn)通常選在車身A柱和C柱下方，具體見(jiàn)圖3中的▲標(biāo)識(shí)。因吊運(yùn)上下坡及車身重量原因，吊具支點(diǎn)較少選在側(cè)圍裙邊上。前置發(fā)動(dòng)機(jī)車身吊具前后支點(diǎn)的距離相較于中置發(fā)動(dòng)機(jī)吊具車身，一般要長(zhǎng)700 mm左右。對(duì)于車長(zhǎng)6 m以下的輕客生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，通常吊具前后支點(diǎn)的可調(diào)整距離要達(dá)到1 300 mm。

車身上吊具支點(diǎn)以各平臺(tái)車身上提供通用支點(diǎn)為優(yōu)，應(yīng)在車身開(kāi)發(fā)時(shí)同步確認(rèn)完成[4]。對(duì)于無(wú)法做到統(tǒng)一的，可設(shè)計(jì)快速切換的過(guò)渡機(jī)構(gòu)以支撐車身，實(shí)現(xiàn)車寬和車高方向的快速切換，這是整套吊具設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵[5]。

2.3 吊具的左右吊臂

在各車型車身支點(diǎn)選定后，就可確定出左右吊臂在車長(zhǎng)方向的調(diào)整行程。輕型客車吊具的吊臂因車長(zhǎng)和車重等因素不采用乘用車使用較多的L型吊臂結(jié)構(gòu)[6-8]，而大多采用四臂結(jié)構(gòu)。但也有個(gè)別輕客廠采用其他類型吊臂，如復(fù)雜的倒T字型吊臂等。

四臂吊具多以兩個(gè)前吊臂固定，后吊臂沿車身車長(zhǎng)方向滑動(dòng)方式進(jìn)行調(diào)整。也可視情況，將前吊臂設(shè)為滑動(dòng)可調(diào)式，如圖2所示的非平衡式吊具，其作為固定的后吊臂上設(shè)有阻止車身下滑的限位機(jī)構(gòu)，使得上下坡時(shí)車身傾斜角度可達(dá)到25°。

四臂吊具中的吊臂在車長(zhǎng)方向滑動(dòng)調(diào)整主要有兩種樣式：

1) 平行軸式。吊臂滑動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)是在兩平行軸上沿車長(zhǎng)方向滑動(dòng)，通過(guò)在定位軸上的定位孔用插銷與吊臂插接定位，如圖4所示。該種方式制作雖然簡(jiǎn)便，但精度低、滑動(dòng)不靈活[9]。

圖4 平行軸吊臂滑動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)

2) 直線軸承+直線導(dǎo)軌組合式。吊臂的滑動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)由吊臂上部直線導(dǎo)軌和中部直線軸承組成，如圖5所示。扳動(dòng)上部定位擋塊的把手，定位擋塊脫離定位角鋼卡槽，吊臂即可在車長(zhǎng)方向滑動(dòng)調(diào)整，調(diào)整到位后松開(kāi)把手，定位擋塊在彈簧作用下卡進(jìn)定位卡槽定位。這種結(jié)構(gòu)操作方便，應(yīng)用廣泛。

圖5 直線軸承+直線導(dǎo)軌組合式吊臂滑動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)

吊臂滑動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)按吊具所在裝配線不同可布置在吊臂的上部或下部。應(yīng)用在底盤(pán)線上的專用吊具的滑動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)布置在吊臂的中下部，以便于工人在地面快速調(diào)整、降低吊臂的受力，但要留出輪胎裝配的空間，如圖6(a)所示。應(yīng)用在內(nèi)飾底盤(pán)線的通用吊具，因其要避讓前門開(kāi)閉、中門拆卸安裝，吊臂的滑動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)需要布置在吊具的上部，如圖6(b)所示。與應(yīng)用在底盤(pán)線上的專用吊具相比，其吊臂的剛性要求更高，在選材上應(yīng)予以加強(qiáng)。另外，由于這種吊具的滑動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)限位擋塊把手離地面有近3 m高的距離，車型切換調(diào)整時(shí)工人在地面無(wú)法便捷操作。為解決此問(wèn)題，可在吊車身工位前設(shè)置一個(gè)專用的吊臂調(diào)整工位，配備專用的吊臂自動(dòng)調(diào)整非標(biāo)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)車型切換的自動(dòng)調(diào)整。

(a) 中置發(fā)動(dòng)機(jī)車身

(a) 底盤(pán)線專用吊具

此外，吊臂具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上需綜合考慮：一是對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)前置車型，有時(shí)需要在前吊臂下端增加下支點(diǎn)擺臂，才能滿足其前門的開(kāi)啟角度要求；二是后吊臂下部設(shè)計(jì)成彎形，留出后續(xù)生產(chǎn)帶弧形中門車型的中門打開(kāi)時(shí)避讓空間。如圖7所示。

圖7 前吊臂可滑動(dòng)吊具

2.4 吊臂打開(kāi)機(jī)構(gòu)

完成底盤(pán)裝配的車輛傳輸?shù)阶罱K裝配線后，吊具的吊臂打開(kāi)與車輛分離。打開(kāi)機(jī)構(gòu)主要有兩種方式：

1) 懸掛鏈托軌打開(kāi)方式。在底盤(pán)裝配線末端懸掛鏈的上方，設(shè)有左右兩條用于吊臂托起打開(kāi)及閉合的固定托軌。底盤(pán)線裝配結(jié)束的車輛下坡前行，輪胎落在同步運(yùn)行的板鏈上。吊臂上部的托臂滾輪開(kāi)始進(jìn)入固定托軌并在托軌上滾動(dòng)，吊臂在前行過(guò)程中被緩慢托起打開(kāi)，與車身完全脫離后，左右吊臂打開(kāi)的空吊具重新上坡，至設(shè)定的空中閉合位置后，吊臂因托軌的相對(duì)高度位置的變化自動(dòng)放下閉合。如圖8(a)所示。

(a) 懸掛鏈托軌打開(kāi)

2) 升降機(jī)壓板打開(kāi)方式[10]。底盤(pán)裝配結(jié)束的車輛通過(guò)最終裝配線升降機(jī)落在最終裝配線的板鏈上后，吊具繼續(xù)下降與車身分離。升降機(jī)上的打開(kāi)機(jī)構(gòu)推動(dòng)左右吊臂上的壓板，打開(kāi)左右吊臂，空吊具在升降機(jī)上升到位后自動(dòng)閉合。如圖8(b)所示。

(b) 升降機(jī)壓板打開(kāi)

3 結(jié)束語(yǔ)

除上述常用的輕型客車吊臂打開(kāi)式總裝車身吊具，還有其他樣式的吊具沒(méi)有說(shuō)明。技術(shù)含量高、制造復(fù)雜的吊具并不一定是最佳選擇。全新生產(chǎn)線方案規(guī)劃階段要充分論證評(píng)估選用哪種輸送方式和吊具；而現(xiàn)有生產(chǎn)線吊具改造更應(yīng)從自身實(shí)際出發(fā)，選擇適合的方案。在不影響正常生產(chǎn)前提下，短時(shí)間內(nèi)完成所有吊具的改造。