重型商用車前橋總成翻轉(zhuǎn)平臺設(shè)計(jì)

溫承欽，黃維忠*，周紹鵬，溫志力，周成業(yè)，覃紫瑩

重型商用車前橋總成翻轉(zhuǎn)平臺設(shè)計(jì)

溫承欽1，黃維忠*1，周紹鵬1，溫志力1，周成業(yè)2，覃紫瑩1

（1.廣西物流職業(yè)技術(shù)學(xué)院 物流交通學(xué)院，廣西 貴港 537000；2.上汽紅巖汽車有限公司，重慶 402360）

通過對重型商用車底盤裝配線進(jìn)行工藝分析，結(jié)合重型商用車前橋總成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研制了一種實(shí)現(xiàn)重型商用車前橋總成自動翻轉(zhuǎn)的工作平臺，該自動翻轉(zhuǎn)平臺能夠消除人工翻轉(zhuǎn)時(shí)存在的安全隱患，提高勞動生產(chǎn)率，將目前的前橋總成定位裝配、翻轉(zhuǎn)合為一個(gè)平臺完成，工序節(jié)拍由6分鐘縮短為5分鐘，既提高裝配線自動化程度又實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能提升。

翻轉(zhuǎn)平臺；定位夾持系統(tǒng)；邏輯控制元件；復(fù)動氣缸

重型商用車前橋總成分裝工序?yàn)榍皹蚩偝稍谡脿顟B(tài)下完成制動分室（氣室）、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向減振器等安裝，然后再將整個(gè)前橋總成翻轉(zhuǎn)180°成反置狀態(tài)，將反置后的前橋總成起吊到車架上進(jìn)行與車架連接裝配?，F(xiàn)前橋總成的前工序裝配、翻轉(zhuǎn)都是由兩名工人協(xié)作完成，首先將需要裝配的前橋總成起吊到裝配工裝上定位夾緊，然后裝配前述零部件，在裝配完成后，其中一個(gè)工人操作行車，另一個(gè)工人使用前橋?qū)Ｓ梅D(zhuǎn)吊具將前橋連接鎖定，再由操作行車的工人啟動行車將前橋提升，實(shí)現(xiàn)前橋在自重的作用下完成翻轉(zhuǎn)，最后將翻轉(zhuǎn)好的前橋總成用行車吊到車架上進(jìn)行后續(xù)裝配。由于這種翻轉(zhuǎn)吊運(yùn)方式效率低，前橋總成在起吊翻轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生勢能沖擊，給操作帶來安全隱患。通過分析、調(diào)研，研制了一種實(shí)現(xiàn)汽車前橋總成自動翻轉(zhuǎn)的工作平臺，該平臺既消除安全隱患，又提高生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度，同時(shí)該前橋總成翻轉(zhuǎn)平臺還能兼容重型商用車5大系列20多個(gè)品種的裝配需求，以總重量最大（490 kg）的前橋總成為該翻轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)矩和電機(jī)功率的設(shè)計(jì)依據(jù)。翻轉(zhuǎn)平臺配合自動傳送裝置，對前橋總成實(shí)現(xiàn)定位、夾持、翻轉(zhuǎn)、解鎖、分離、傳送到下一工位的自動化作業(yè)。工作現(xiàn)場僅需一名操作人員，一臺行車就能完成對前橋總成的裝配和翻轉(zhuǎn)。實(shí)施步驟是操作人員利用行車及前橋吊具將前橋總成起吊到翻轉(zhuǎn)平臺上的V形定位槽中，以前軸梁大平面上的Φ21孔作為定位孔與平臺上的定位銷相合，借助前橋總成的自重自動完成杠桿機(jī)構(gòu)對前橋總成大平面的夾持，啟動杠桿機(jī)構(gòu)鎖止用電磁換向閥，鎖銷在氣缸的推動下進(jìn)入鉤形壓板和搖臂的同軸孔中實(shí)現(xiàn)對前橋總成的鎖定。如果鎖銷不到位，紅外線檢測裝置發(fā)出報(bào)警信號，截?cái)嚯姍C(jī)電源，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)無法翻轉(zhuǎn)。修復(fù)鎖銷鎖定到位，系統(tǒng)夾持恢復(fù)正常，報(bào)警解除，電機(jī)供電恢復(fù)。此時(shí)，操作人員可對前橋總成實(shí)現(xiàn)相關(guān)部件的裝配，完工后，操作人員啟動平臺翻轉(zhuǎn)按鈕，整個(gè)翻轉(zhuǎn)平臺在編碼器、接近開關(guān)、壓力傳感器、電磁閥等系列邏輯控制下完成對前橋總成的翻轉(zhuǎn)、托負(fù)支承、解鎖、下降、傳送離開的一個(gè)循環(huán)周期，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可通過改變變頻器頻率進(jìn)而改變轉(zhuǎn)速，以滿足實(shí)際需要，有效解決了該工序裝配工藝難點(diǎn)。本文針對汽車前橋總成翻轉(zhuǎn)平臺的工作特點(diǎn)，就其相關(guān)關(guān)鍵裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析說明[1]。

1 翻轉(zhuǎn)平臺總布置圖及其工作原理

1.1 翻轉(zhuǎn)平臺組成

翻轉(zhuǎn)平臺總布置如圖1所示，該翻轉(zhuǎn)平臺共計(jì)由11部分組成，分別是定位夾持系統(tǒng)、托架總成、支架總成、轉(zhuǎn)動梁總成、定位支承系統(tǒng)、本體焊接合件、電機(jī)及減速器、升降系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、電氣路系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)制動系統(tǒng)。

1－定位夾持系統(tǒng)；2－托架總成；3－支架總成；4－轉(zhuǎn)動梁總成；5－定位支承系統(tǒng)；6－本體焊接合件；7－電機(jī)及減速器；8－升降系統(tǒng)；9－傳動系統(tǒng)；10－電、氣路系統(tǒng)；11－回轉(zhuǎn)制動系統(tǒng)。

1.2 翻轉(zhuǎn)平臺工作原理

操作者位于圖1右側(cè)，自動傳送裝置位于圖1左側(cè)。工件由行車起吊擱放在定位夾持系統(tǒng)上面，其中同側(cè)的兩個(gè)Φ21的孔與定位夾持系統(tǒng)上的兩顆定位銷相合（通過實(shí)際工作狀況，為提高工作效率，兩個(gè)Φ21的定位銷只用一個(gè)或都不用也能滿足要求），前橋工字梁落在定位夾持系統(tǒng)的U形槽內(nèi)，4個(gè)自動回轉(zhuǎn)壓板機(jī)構(gòu)將工字梁的兩個(gè)大平面限位鎖定。為防止因前橋重力的作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩使回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動而發(fā)生意外，定位支承系統(tǒng)起到了限位防轉(zhuǎn)的作用。工件定位完成后，操作者完成前橋總成制動分室、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向減振器等的裝配，然后啟動系統(tǒng)電源，定位夾持系統(tǒng)的鎖止機(jī)構(gòu)動作，對回轉(zhuǎn)壓板機(jī)構(gòu)鎖定。檢測系統(tǒng)檢測鎖止安全到位后，電機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn)，通過傳動系統(tǒng)將動力輸送給轉(zhuǎn)動梁總成，進(jìn)而帶動定位夾持系統(tǒng)繞轉(zhuǎn)動梁總成的回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動到規(guī)定角度而停下。檢測系統(tǒng)檢測到前橋總成正確位置后，啟動升降系統(tǒng)，升降系統(tǒng)中的托架平面與前橋總成的大平面接觸后實(shí)現(xiàn)對前橋的托舉，與此同時(shí)，壓力傳感器接收到規(guī)定的壓力值（設(shè)定動作壓力值為0.45 t）后，升降機(jī)構(gòu)停止上升，控制定位夾持系統(tǒng)的電磁換向閥動作，鎖止機(jī)構(gòu)對回轉(zhuǎn)壓板機(jī)構(gòu)解鎖，前橋總成完全加載在升降系統(tǒng)的托架上，安全檢測系統(tǒng)對解鎖狀況安全無誤后，升降系統(tǒng)中電磁換向閥反向動作，升降機(jī)構(gòu)托架負(fù)載前橋總成平穩(wěn)下降到規(guī)定位置后前橋加載于傳送裝置上，升降機(jī)構(gòu)繼續(xù)下降到安全位置停止。此時(shí)位置控制開關(guān)動作，傳送裝置啟動將前橋總成傳送到下一個(gè)工位，從而系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)循環(huán)周期。整個(gè)過程回轉(zhuǎn)制動系統(tǒng)對翻轉(zhuǎn)平臺的制動啟停與電機(jī)的啟停同步[2]。

2 定位夾持系統(tǒng)

2.1 定位夾持系統(tǒng)構(gòu)成

定位夾持系統(tǒng)組成如圖2所示，系統(tǒng)由氣缸、氣缸支架及連接件、底板、軸座、伸縮機(jī)構(gòu)、鉸鏈座合件、搖臂、鎖銷、鉤形回轉(zhuǎn)壓板、鉸鏈軸合件、限位螺釘合件、定位銷、定向釘、鉸鏈座、定位釘?shù)炔考M成。定位夾持系統(tǒng)由連接件3與總布置圖中的托架總成緊密連接，每個(gè)托架總成上裝有兩套定位夾持系統(tǒng)，且兩套定位夾持系統(tǒng)間距可通過調(diào)節(jié)螺桿在松開連接件3的情況下以兩個(gè)定位銷14導(dǎo)向而作任意調(diào)整以滿足不同規(guī)格前橋總成裝夾的需要，調(diào)整完成后鎖定連接件3使定位夾持系統(tǒng)與托架總成連接牢靠。

1－氣缸；2－支架及連接件；3－連接件；4－底板；5－連接件；6－軸座；7－伸縮機(jī)構(gòu)；8－鉸鏈座合件；9－搖臂；10－銷軸；11－鉤形回轉(zhuǎn)壓板；12－鉸鏈軸合件；13－壓緊螺釘合件；14－定位銷；15－定向釘；16－鉸鏈座；17－定位釘。

圖2為定位夾持系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)，伸縮機(jī)構(gòu)由伸縮軸、鎖緊螺母、墊圈、緩沖墊、回位彈簧組成，與軸座、底板及托架總成配合。在非工作狀態(tài)下，伸縮機(jī)構(gòu)在其回位彈簧的作用下，伸縮軸沿鉛錘方向向上運(yùn)動，使伸縮機(jī)構(gòu)中的緩沖墊上端面與托架總成下端面緊密接觸，與伸縮機(jī)構(gòu)連接的鉸鏈座及鉸鏈軸合件跟隨伸縮機(jī)構(gòu)一起沿豎直方向向上移動，從而帶動鉤形回轉(zhuǎn)壓板向上移動，鉤形回轉(zhuǎn)壓板通過鉸鏈軸合件與搖臂和伸縮機(jī)構(gòu)分別構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)動副，搖臂與鉸鏈座合件間構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)動副，鉸鏈座合件與底板剛性連接，伸縮機(jī)構(gòu)與軸座在定位釘?shù)南拗葡聵?gòu)成一個(gè)移動副。伸縮機(jī)構(gòu)、軸座、鉤形回轉(zhuǎn)壓板、搖臂、底板通過定向釘、鉸鏈座、鉸鏈軸合件、鉸鏈座合件的連接構(gòu)成了自由度為1的滑塊機(jī)構(gòu)。兩套滑塊機(jī)構(gòu)共用底板，相對于底板的對稱中心線，由軸座、伸縮機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)76 mm寬的U形槽，伸縮機(jī)構(gòu)中的伸縮軸上端面于水平面形成9°夾角，配合定位釘，從而實(shí)現(xiàn)了對前橋總成6個(gè)自由度的完全限制。

當(dāng)左右兩個(gè)鉸鏈座隨各自相連的伸縮機(jī)構(gòu)向上移動時(shí)，左右兩個(gè)鉤形回轉(zhuǎn)壓板繞各自配合的鉸鏈軸合件分別向左、向下，向右、向下擺動，從而使兩套滑塊機(jī)構(gòu)中的鉤形回轉(zhuǎn)壓板的上端、限位螺釘合件各自在水平方向上增大相互間的距離，以便于前橋總成在該定位機(jī)構(gòu)中起吊、擱置。當(dāng)前橋總成通過定位釘擱置在該定位夾持系統(tǒng)時(shí)，在前橋總成自身重力的作用下，伸縮機(jī)構(gòu)中的彈簧力不足以抵抗工件重力而使升降機(jī)構(gòu)向下移動直到伸縮軸下端面與軸座上端面完全接觸而終止。與此同時(shí)，左右兩個(gè)鉤形回轉(zhuǎn)壓板帶動其上的限位螺釘合件彼此相對移動，直到夠新回轉(zhuǎn)壓板上的Φ10孔中心與搖臂上的Φ10孔中心同軸，限位螺釘合件壓緊端與工件接觸而停止。

鎖銷與氣缸緊密連接，且由氣缸活塞桿的運(yùn)動帶動鎖銷進(jìn)入或退出由搖臂與鉤形回轉(zhuǎn)壓板構(gòu)成的Φ10同軸孔，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的鎖定與解鎖功能。兩組軸座與伸縮機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)U形槽，每個(gè)托架總成上共有兩套相同的共用對稱平面的U形槽。伸縮機(jī)構(gòu)的升降運(yùn)動帶動鉤形壓板實(shí)現(xiàn)對工件的夾持與打開。

2.2 工件定位與夾持

前橋總成通過吊具起吊上回轉(zhuǎn)平臺，前軸梁的工字形部分與定位夾持系統(tǒng)的U形槽相合，其中9°斜面有兩顆Φ20的定位釘與前軸梁上的兩個(gè)Φ21孔相合，限制前橋總成的一個(gè)移動自由度，同時(shí)在工件翻轉(zhuǎn)過程防止由于工件與工裝間限位方向的間隙而造成的工件在工裝上的滑動沖擊，保證工件在翻轉(zhuǎn)過程中的安全平穩(wěn)。工件在定位夾持系統(tǒng)的U形槽內(nèi)和9°斜面及兩顆定位釘?shù)淖饔孟拢凶杂啥鹊玫饺考s束。同時(shí)，工件通過與伸縮機(jī)構(gòu)的9°斜面將自身重力加載在伸縮機(jī)構(gòu)的軸向上，克服伸縮機(jī)構(gòu)的彈力迫使其下移，最后與軸座的上端面接觸而停止。伸縮機(jī)構(gòu)通過鉸鏈座及鉸鏈軸合件帶動鉤形回轉(zhuǎn)壓板在搖臂及其鉸鏈軸合件的限位下按照給定的軌跡運(yùn)行，致使4個(gè)壓緊螺釘壓緊端與前軸梁的大平面接觸，此時(shí)，鉤形回轉(zhuǎn)壓板與搖臂的Φ10孔軸心相合，啟動氣缸，銷軸在氣缸的作用下進(jìn)入Φ10的孔中實(shí)現(xiàn)對鉤形回轉(zhuǎn)壓板位置的鎖定，進(jìn)而完成對前橋總成的夾持鎖定，保證了工件在翻轉(zhuǎn)過程中全方位定位夾持而安全運(yùn)行。其中鎖銷的直徑大小及所用材料及熱處理的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，依據(jù)工件翻轉(zhuǎn)過程中鉤形回轉(zhuǎn)壓板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的受力分析，按前橋總成總質(zhì)量為1 t加上適當(dāng)?shù)陌踩刀?jì)算出鎖銷所受到的剪切力及擠壓力，最后根據(jù)材料的許用應(yīng)力，從機(jī)構(gòu)緊湊、合理、安全方面等校核確定[3]。

3 托架總成

托架總成結(jié)構(gòu)如圖3所示，由圖可知，托架總成由托架焊接本體、螺栓連接件、連接螺栓、連接板、雙頭螺桿、連結(jié)板等部分組成。其中連接螺栓和連接板、雙頭螺桿、連接板以及定位夾持系統(tǒng)中的連接件3將托架總成與定位夾持系統(tǒng)連接一體，每個(gè)托架總成上共有兩個(gè)定位夾持系統(tǒng)，兩個(gè)定位夾持系統(tǒng)中的U形槽彼此等高且對稱于托架總成的橫向中心平面。通過對雙頭螺桿的調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)定位夾持系統(tǒng)的間距的調(diào)整，從而達(dá)到快速適應(yīng)不同參數(shù)的前橋總成的裝配、翻轉(zhuǎn)需要，滿足裝配流水線生產(chǎn)柔性化需要[4]。

1－托架焊接本體；2－螺栓連接件；3－連接螺栓；4－連接板；5－雙頭螺桿；6－連結(jié)板。

4 電機(jī)、減速器及傳動系統(tǒng)

4.1 電機(jī)減速機(jī)的選型

根據(jù)工作現(xiàn)場實(shí)際情況，結(jié)合前橋總成的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，該翻轉(zhuǎn)平臺的最大扭矩設(shè)計(jì)為4 000 N·m，每天工作時(shí)間16小時(shí)，電機(jī)啟動頻率720次/小時(shí)，電機(jī)負(fù)載類型為重沖擊載荷[5]。求得所用電機(jī)的額定功率1n。

1n≥1·s=4.01×1.7=6.817 kW （2）

2n≥2·s=4000×1.7=6800 N.m （3）

式中，1為電機(jī)輸出功率；2為減速機(jī)輸出扭矩；2為減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速；為傳動效率；1n為電機(jī)額定功率；s為減速機(jī)使用系數(shù)；2n為選用輸出扭矩。

按照重沖擊載荷線對應(yīng)電機(jī)啟動頻率720次/小時(shí)，電機(jī)工作時(shí)間16小時(shí)對應(yīng)的減速電機(jī)使用系數(shù)s≥1.7。電機(jī)傳動效率=0.94（三級齒輪傳動）。減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速2≤9 r/min。最后根據(jù)相關(guān)減速電機(jī)選型手冊確定所用減速電機(jī)額定功率為7.5 kW，減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為9 r/min，使用系數(shù)s為1.75，傳動比=159。

4.2 傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，依靠鏈條和鏈輪的作用，其將減速機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩傳送給轉(zhuǎn)動梁總成（參見總布置圖），使其按照設(shè)計(jì)要求帶動前橋總成旋轉(zhuǎn)180°。該系統(tǒng)主要由防護(hù)罩、鏈輪、隔套及端蓋合件、鏈條、支承板、圓錐滾子軸承、軸承潤滑油杯、軸承座、隔套、連接件、鏈條張緊輪機(jī)構(gòu)、限位板合件、平鍵、鏈輪、油盆、潤滑油等部件組成。由于該翻轉(zhuǎn)平臺的特殊性要求，一旦電機(jī)停止運(yùn)行，減速機(jī)構(gòu)中的制動系統(tǒng)同步工作將減速器輸出軸的回轉(zhuǎn)動作完全剎車，通過鏈條張緊輪機(jī)構(gòu)對鏈條的松緊控制，保證前橋總成在翻轉(zhuǎn)過程中其啟動與停止?fàn)顟B(tài)與減速機(jī)電機(jī)達(dá)到同步，其強(qiáng)度與精度及其安裝質(zhì)量必須嚴(yán)格保證。

1－防護(hù)罩；2－鏈輪；3－隔套及端蓋合件；4－鏈條；5－支承板；6－圓錐滾子軸承；7－軸承潤滑油杯；8－軸承座；9－隔套；10－連接件；11－鏈條張緊輪機(jī)構(gòu)；12－限位板合件；13－平鍵；14－鏈輪；15－油盆；16－潤滑油。

4.2.1傳動鏈與鏈輪的選型與設(shè)計(jì)

整個(gè)翻轉(zhuǎn)平臺的動力扭矩按4 000 N·m，減速機(jī)轉(zhuǎn)速不大于9 r/min，鏈輪布置方式為單排，傳動比=2，以此作為傳動鏈選型和鏈輪設(shè)計(jì)的依據(jù)[6]。

由于減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速不大于9 r/min，根據(jù)減速機(jī)輸出軸尺寸及其整體外形尺寸，預(yù)估主動輪分度圓直徑在300 mm左右，為此，初步確定傳動鏈的工作拉力t=2.667 t。由于傳動鏈速度= 0.141 m/s，傳動鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算按靜強(qiáng)度計(jì)算。

靜強(qiáng)度滿足條件：

式中，min為傳動鏈單排極限拉伸載荷；A為鏈傳動工況系數(shù)，取值1.5；t為傳動鏈工作拉力。

由式（4）可得：min≥4At≥160 000 N

查表可得傳動鏈型號選用為 8A GB 1243.1-83，單排極限拉伸載荷min=168 000 N。鏈輪主要尺寸：預(yù)估鏈輪分度圓直徑=300 mm，推算鏈輪齒數(shù)：

式中，為分度圓直徑；為傳動鏈節(jié)距；為鏈輪齒數(shù)。

查表得：=44.45 mm。

其余相關(guān)參數(shù)的計(jì)算：

齒頂圓直徑：

齒根圓直徑：f=-r=272.838 mm

齒寬：f=0.951=23.959 mm

倒角寬：0.1≤a≤0.15，取a=5 mm

倒角半徑：x≥=44.45 mm，取x=45 mm

輪轂直徑：1.6k≤≤2k＜g，取=180 mm

輪轂長度：1.2k≤≤2k，取=150 mm

鏈輪量柱測量：

同理，根據(jù)傳動比=2可求出從動動輪（大鏈輪）的各種參數(shù)。

5 升降系統(tǒng)

升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示，該升降系統(tǒng)由調(diào)速閥、支座焊接合件、升降氣缸、電磁換向閥、消聲器、直線軸承組件、導(dǎo)柱、鎖緊螺母、調(diào)整螺母、球面墊圈、支承塊、墊片等組成。系統(tǒng)工作前需要運(yùn)用調(diào)速閥分別對兩個(gè)升降氣缸的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)試，使兩個(gè)氣缸的運(yùn)行速度保持一致，同時(shí)通過調(diào)整螺母使其兩個(gè)支撐塊的上平面保持共面且水平，然后由鎖緊螺母8進(jìn)行鎖緊固定[7]。

1－調(diào)速閥；2－支座焊接合件；3－升降氣缸；4－電磁換向閥；5－消聲器；6－直線軸承組件；7－導(dǎo)柱；8－鎖緊螺母；9－調(diào)整螺母；10－球面墊圈；11－鎖緊螺母；12－支承塊；13－鎖緊螺母；14－墊片。

系統(tǒng)工作過程：前橋總成通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)完成180°翻轉(zhuǎn)后停止在升降系統(tǒng)的兩個(gè)支承塊形成的共面正上方，升降系統(tǒng)中控制兩升降氣缸同時(shí)動作的接近開關(guān)在事先調(diào)整好的感應(yīng)范圍內(nèi)動作，進(jìn)而導(dǎo)致控制兩升降氣缸的電磁閥換向閥動作，兩升降氣缸在各自調(diào)速閥的控制下，托舉各自的支承塊在豎直方向上同步勻速上升，當(dāng)兩支承塊的上平面與前軸梁的大平面接觸后繼續(xù)上行到預(yù)設(shè)位置停下，此時(shí)前橋總成的全部重量完全作用在兩支承塊上且均分。隨后，對應(yīng)該前橋總成的定位夾持系統(tǒng)中的四個(gè)伸縮氣缸動作，四個(gè)Φ10的鎖銷在各自伸縮氣缸的作用下退出定位孔，完成對前橋總成的解鎖[8]。前橋總成解鎖后，控制兩升降氣缸的電磁閥換向閥接到電控指令動作，兩升降氣缸帶動各自支承塊同步勻速下行，解鎖后的前橋總成隨支承塊下降，直到整個(gè)前橋總成完全定位作用在傳送裝置上而停止，兩升降氣缸帶動支承塊繼續(xù)下降到指定位置停止，此時(shí)，傳送裝置動作，帶動前橋總成離開該翻轉(zhuǎn)平臺進(jìn)入下一工位。此時(shí)，操作者啟動控制按鈕，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動另一已裝配好的前橋總成進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)，升降系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)周期。

6 電、氣路系統(tǒng)

該翻轉(zhuǎn)平臺工作過程采用可編程邏輯控制器控制完成，具體實(shí)施步驟如下：

1）啟動電源，整個(gè)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)；

2）操作者將汽車前橋總成起吊定位到翻轉(zhuǎn)平臺的定位夾持系統(tǒng)上，然后對其進(jìn)行相關(guān)的工序裝配，完成后，操作者啟動翻轉(zhuǎn)平臺控制按鈕，對應(yīng)前橋總成的定位夾持系統(tǒng)動作，4個(gè)伸縮氣缸帶動各自的定位插銷進(jìn)入定位孔中，完成對該前橋總成的6個(gè)自由度的限制[9]；

3）前橋總成6個(gè)自由度限制完成后，電機(jī)啟動，在可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller, PLC）輸出指令的控制下，帶動翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對前橋總成180°的翻轉(zhuǎn)，隨后制動停止；

4）當(dāng)前橋總成完成180°翻轉(zhuǎn)停止后，升降系統(tǒng)的接近開關(guān)在感應(yīng)范圍內(nèi)動作，升降氣缸帶動支承塊在豎直方向上向上移動，直到將前橋總成向上托舉到預(yù)定位置停止；

5）升降氣缸停止動作后，對應(yīng)該處的定位夾持系統(tǒng)中的4個(gè)伸縮氣缸動作，將4個(gè)定位插銷從定位孔中移出，完成夾持系統(tǒng)對前橋總成的自動解鎖；

6）前橋總成解鎖后，升降系統(tǒng)再次啟動，帶動前橋總成向下移動，前橋總成向下移動直到其完全定位在傳送裝置上后停止，此時(shí)，升降系統(tǒng)繼續(xù)帶動托舉前橋總成的支承塊向下移動到預(yù)定位置停止；

7）升降系統(tǒng)向下移動停止后，傳送裝置啟動，帶動前橋總成離開翻轉(zhuǎn)平臺進(jìn)入下一道工序的工位；

8）在第5－8步過程中，操作者重復(fù)第2步驟工作，翻轉(zhuǎn)平臺進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)周期。

圖6為該翻轉(zhuǎn)平臺的氣路系統(tǒng)原理圖，由過濾、減壓、油霧三聯(lián)件、升降缸、調(diào)速閥、電磁閥、伸縮缸、消聲器構(gòu)成。其中三聯(lián)件把從氣源來的高壓氣進(jìn)行雜質(zhì)過濾，壓力調(diào)整、最后將過濾、減壓處理后的高壓氣進(jìn)行油霧處理，這樣處理后的高壓氣可以對活塞起到潤滑保護(hù)作用。升降缸、調(diào)速閥、伸縮缸的作用在前面部分已作敘述，電磁閥4、電磁閥6接受PLC的輸出指令完成對各自對應(yīng)氣缸動作的控制，消聲器起到降噪作用，保證整個(gè)工作環(huán)境不因高壓氣的排出而出現(xiàn)不安全狀況[10]。

1－三聯(lián)件；2－升降缸；3－調(diào)速閥；4－電磁閥；5－伸縮缸；6－電磁閥；7－消聲器。

7 結(jié)束語

該前橋總成翻轉(zhuǎn)平臺自投入使用以來，較好地滿足了生產(chǎn)廠家前橋總成的部分分裝及翻轉(zhuǎn)需要，使以前需要2個(gè)生產(chǎn)工人生產(chǎn)才能滿足的流水線節(jié)拍減少到現(xiàn)在只需要1個(gè)生產(chǎn)工人就能完成本工序的前橋總成裝配、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)運(yùn)到下工序的一系列工作，且生產(chǎn)周期由原來的6分鐘減少到現(xiàn)在的5分鐘，通過與前橋總成自動傳送裝置的配合，實(shí)現(xiàn)了底盤裝配自動化生產(chǎn)。按目前重型汽車行業(yè)每年支付一個(gè)產(chǎn)業(yè)工人平均費(fèi)用為16萬計(jì)算，企業(yè)發(fā)生在產(chǎn)業(yè)工人每小時(shí)的費(fèi)用（包括：勞動力成本、管理費(fèi)用、能耗及設(shè)備折舊等）按150元/小時(shí)計(jì)算，按國家法定年工作時(shí)間250天，每天工作時(shí)間8小時(shí)，三班制工作計(jì)算，使用該翻轉(zhuǎn)平臺每年可為企業(yè)節(jié)約相關(guān)費(fèi)用63萬元。原來的工序是由工人首先借助行車和專用吊具將前橋總成起吊到專用分裝平臺上定位夾緊，然后將制動分室、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向減振器裝配在前橋總成上，分裝完成后，工人再次借助行車和專用翻轉(zhuǎn)吊具實(shí)現(xiàn)對前橋總成的翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)完成后再由行車將其吊到下一個(gè)工位。整個(gè)過程行車使用頻繁，且由于吊繩直接與前橋總成的制動鼓接觸造成了對前橋總成的漆面損傷，且在翻轉(zhuǎn)過程中由于靠前橋總成自身重量翻轉(zhuǎn)，對行車產(chǎn)生了較大的重力勢能沖擊，存在嚴(yán)重安全隱患。研制此前橋總成翻轉(zhuǎn)平臺后，上述弊端完全杜絕，減輕了工人勞動強(qiáng)度，提高并穩(wěn)定了底盤裝配質(zhì)量，提升了生產(chǎn)效率，滿足公司降本增效、提質(zhì)上量的形勢要求。

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The Design ofthe FlippingPlatform for Heavy Commercial Vehicles Front Axle

WEN Chengqin1, HUANG Weizhong*1, ZHOU Shaopeng1, WEN Zhili1, ZHOU Chengye2, QIN Ziying1

( 1.School of Logistics and Transportation, Guangxi Vocational and Technical College of Logistics,Guigang 537000, China; 2.SAIC Hongyan Automobile Company Limited, Chongqing 402360, China )

By analyzing the process of heavy commercial vehicle chassis assembly line and combining with the structural characteristics of the front axle assembly of heavy commercial vehicles, a work platform has been developed to achieve automatic flipping of the front axle assembly of heavy commercial vehicles. This automatic flipping platform can eliminate safety hazards during manual flipping, improve labor productivity, and integrate the positioning, assembly, and flipping of the current front axle assembly into one platform, shortening the process time from 6 minutes to 5 minutes, improve the automation level of the assembly line and achieve increased production capacity.

Flipping platform; Positioning and clamping system; Logic control elements; Double acting cylinder

U466；TH122

A

1671-7988(2023)18-122-08

溫承欽（1985－），男，碩士，高級工程師、副教授，研究方向?yàn)楣ぱb夾具設(shè)計(jì)、機(jī)床維修與改造，E-mail: 137600038@qq.com。

黃維忠（1984－），男，研究方向?yàn)楦呗毥逃夹g(shù)，E-mail:wcq520xy@163.com。

廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（2023KY2050）：一種商用車整體式橋殼加工工藝分析和液壓夾具設(shè)計(jì)和研究；廣西教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度專項(xiàng)課題（2022ZJY2115）：高職院校勞動教育體系構(gòu)建及實(shí)施路徑研究——以廣西高職院校為例；廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（GXGZJG2022B114）：基于工作過程系統(tǒng)化中高職銜接新能源汽車專業(yè)核心課程的開發(fā)與研究；廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（2022KY1943）：一種NTC負(fù)溫度系數(shù)溫度傳感器特性實(shí)訓(xùn)板研制的探索與研究。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.018.024