柔性化總拼軟工裝平臺(tái)

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

汽車軟工裝是應(yīng)用于小批量工程車的焊接制造所使用的焊接工裝，主要為了驗(yàn)證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、白車身焊接制造過(guò)程、產(chǎn)品制造、零件匹配等，同時(shí)驗(yàn)證正式工裝的設(shè)計(jì)和制造。一般為簡(jiǎn)易工裝，按不同于正規(guī)生產(chǎn)要求的方法進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段的車輛制造。

目前，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造軟工裝的一般方式是根據(jù)單一車型的數(shù)據(jù)單獨(dú)設(shè)計(jì)軟工裝底板、夾具單元、總拼側(cè)框、限位機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)等夾具機(jī)構(gòu)，但這種制造模式存在很大的資源浪費(fèi)（如設(shè)計(jì)人員需求、設(shè)計(jì)及加工周期、加工成本等），因?yàn)楦鱾€(gè)車型產(chǎn)品尺寸、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零件定位需求都不相同，導(dǎo)致每一種車型都需要獨(dú)立設(shè)計(jì)、加工夾具。而軟工裝在項(xiàng)目造車驗(yàn)證過(guò)程中一般只使用很短的時(shí)間，也就是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期零件驗(yàn)證階段時(shí)期到零件結(jié)構(gòu)確定后正式工裝加工完成，就會(huì)停止使用軟工裝造車。之后一般會(huì)采取報(bào)廢處理，部分結(jié)構(gòu)可以借用到下一個(gè)項(xiàng)目。下一個(gè)新項(xiàng)目不能借用以前的夾具結(jié)構(gòu)又需要重新進(jìn)行以上提到的設(shè)計(jì)、加工過(guò)程。因此軟工裝的設(shè)計(jì)和制造加工造成了巨大的資源浪費(fèi)。為節(jié)約總拼軟工裝制造成本，減少工裝制造周期等資源，本文開(kāi)發(fā)了一種可兼容多種車型的柔性化總拼軟工裝平臺(tái)。

1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及原理分析

1.1 概述

針對(duì)已往項(xiàng)目軟工裝需要占用較多資源的現(xiàn)狀（如設(shè)計(jì)人員需求、設(shè)計(jì)及加工周期、加工成本等），進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得整個(gè)總拼軟工裝平臺(tái)具有更大的柔性兼容能力，以達(dá)到資源重復(fù)利用、節(jié)約制造成本、縮短項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期的目的。

開(kāi)發(fā)的可兼容多種車型的柔性化汽車軟工裝平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。柔性化總拼工裝平臺(tái)由柔性立柱、鎖緊機(jī)構(gòu)、大底板、中央底板、推動(dòng)氣缸、滑移導(dǎo)軌、限位插銷、到位檢測(cè)、限位機(jī)構(gòu)等部分結(jié)構(gòu)組成。

圖1柔性化總拼軟工裝平臺(tái)

此柔性化總拼工裝平臺(tái)的結(jié)構(gòu)初始設(shè)計(jì)的底板長(zhǎng)度為4米，其柔性長(zhǎng)度可滿足車長(zhǎng)2米到5米的車型,包括了五菱車系中現(xiàn)有的所有車型及后續(xù)開(kāi)發(fā)的車型。

1.2 關(guān)鍵柔性部件的設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)此軟工裝總拼拼臺(tái)的柔性切換，中央底板、大底板、立柱設(shè)計(jì)成模塊化的柔性孔系結(jié)構(gòu)，柔性孔系由∮12的銷孔和M12的螺孔均勻分布，間距100mm，如圖2所示。不同的車型通過(guò)不同的過(guò)渡板安裝各個(gè)功能夾具單元，控制調(diào)整車身X向、Z向尺寸，從而實(shí)現(xiàn)工裝總拼拼臺(tái)的柔性切換，如圖3所示。

圖2柔性化孔系結(jié)構(gòu)

圖3過(guò)渡板安裝夾具單元結(jié)構(gòu)

滑移機(jī)構(gòu)由2個(gè)缸徑200mm行程800mm的大氣缸、4個(gè)直線導(dǎo)軌、4個(gè)滑塊組成，如圖4所示。通過(guò)大氣缸推動(dòng)滑移機(jī)構(gòu)，由到位檢測(cè)機(jī)構(gòu)和限位機(jī)構(gòu)控制滑移機(jī)構(gòu)行程，調(diào)整車身Y向尺寸，實(shí)現(xiàn)各個(gè)不同尺寸的車型共用柔性總拼軟工裝平臺(tái)[1]。

圖4滑移機(jī)構(gòu)

1.3 平臺(tái)裝置的工作原理

裝載分總成零件后，先由5推動(dòng)氣缸在6滑軌上推動(dòng)立柱滑臺(tái)，頂住9限位機(jī)構(gòu)，由8到位檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)是否到位后，2鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊整個(gè)立柱滑臺(tái)，并用7限位插銷進(jìn)行機(jī)械鎖死，之后10夾具單元夾緊零件。切換車型時(shí)，只需將11過(guò)渡板和10夾具單元進(jìn)行切換，通過(guò)限位機(jī)構(gòu)和到位檢測(cè)機(jī)構(gòu)的調(diào)整控制并調(diào)節(jié)Y向尺寸（立柱安裝面與中軸線間的距離），即能滿足另一種車型的使用需求。

1.4 平臺(tái)裝置的特點(diǎn)

由于此平臺(tái)的核心部件,也是加工周期、加工成本最集中的幾個(gè)部件（如中央底板、大底板、立柱等）都設(shè)計(jì)成模塊化的柔性孔系結(jié)構(gòu)，使得這些安裝基礎(chǔ)部件可以很方便的重復(fù)使用（只需在新的定位單元和安裝基礎(chǔ)部件之間增加新的過(guò)渡小底板即可實(shí)現(xiàn)連接）。

此柔性安裝平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)定位單元的3向位置調(diào)整（XY軸向）。通過(guò)中央底板、立柱、大底板上的柔性孔系，只需更改相應(yīng)的過(guò)渡板即可對(duì)夾具單元的安裝位置進(jìn)行X向、Z向調(diào)節(jié)；通過(guò)氣缸行程控制，到位檢測(cè)裝置和鎖緊裝置進(jìn)行Y向調(diào)節(jié)。從而實(shí)現(xiàn)了不同車型在此平臺(tái)上的基礎(chǔ)公用，使得該平臺(tái)能夠在不同項(xiàng)目中重復(fù)使用[2]。

1.5 此平臺(tái)裝置的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）應(yīng)用該裝置可節(jié)約工裝制造成本（包括原材料、加工費(fèi)用等）；

（2）應(yīng)用該裝置可減少工裝制造周期（包含設(shè)計(jì)周期和加工周期），提高項(xiàng)目進(jìn)展速度；

（3）應(yīng)用該裝置可節(jié)約大量人力成本（模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)使得設(shè)計(jì)量大大減少）；

（4）模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、柔性化的多車型兼容性軟工裝基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理念可以進(jìn)一步拓展到其他軟工裝區(qū)域；

目前已有 N111，N400，CN200，GP50HB 等項(xiàng)目使用這種結(jié)構(gòu)的總拼軟工裝，并取得很好的效果，為項(xiàng)目節(jié)約了大量運(yùn)行成本和工裝設(shè)計(jì)、制造時(shí)間。N111項(xiàng)目總拼軟工裝夾具如圖5所示。設(shè)計(jì)任務(wù)只需設(shè)計(jì)10夾具單元、11過(guò)渡板兩個(gè)部分，就能達(dá)到軟工裝造車要求。設(shè)計(jì)周期由原有的1個(gè)月縮短到2周時(shí)間，縮短比例約50%；由于不用加工大底板及立柱等柔性化平臺(tái)，加工成本減少比例約為60%，加工制造時(shí)間縮短約60%，優(yōu)化設(shè)計(jì)的成果得到充分體現(xiàn)。其他后續(xù)項(xiàng)目共用此柔性化總拼平臺(tái)，只需重新設(shè)計(jì)、加工夾具單元及過(guò)渡板，就能達(dá)到軟工裝造車要求[3]。

圖5 N111柔性化的總拼軟工裝拼臺(tái)

2 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)軟工裝柔性化優(yōu)化設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)可兼容多種車型的柔性化總拼軟工裝平臺(tái)。此平臺(tái)裝置可以根據(jù)不同的車型，柔性化地靈活應(yīng)用已有的工裝基礎(chǔ)部件完成制造軟工裝車，為項(xiàng)目節(jié)約了大量運(yùn)行成本和工裝設(shè)計(jì)、制造時(shí)間，節(jié)省調(diào)試人員投入，加快新車型制造驗(yàn)證進(jìn)度。

[1]孫大涌.先進(jìn)制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[2]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3]胡風(fēng)蘭.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M].第二版.北京：高等教育出版社.2010.