門蓋線舉升機構(gòu)

摘 要：車身門蓋是車身總成的重要組成部分，它包括汽車左右前車門，左右后車門，發(fā)動機蓋和后蓋（即行李箱蓋），統(tǒng)稱四門兩蓋。門蓋制造的工藝性在車身制造中越來越被重視，本文就這一趨勢論述了門蓋工裝夾具中舉升機構(gòu)的應(yīng)用背景，設(shè)計時的注意問題，同時重點介紹了滾輪式舉升機構(gòu)和皮帶式舉升機構(gòu)的設(shè)計流程。

關(guān)鍵詞：舉升；輸送；設(shè)計流程

1 引言

汽車產(chǎn)業(yè)因其具有較高的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度、不斷發(fā)展的技術(shù)要求、廣闊的涉及面、眾多的零部件、突出的附加值等特點，已成為世界上規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)之一。在這個大環(huán)境的影響下，中國已成為世界上最大的汽車生產(chǎn)國。門蓋在白車身總成中擔(dān)當(dāng)著越來越重要的角色，其多樣化外觀正沖擊著消費者的眼球，而其自身強度則關(guān)系著乘車人員的安全，門蓋所起到的作用不言而喻。門蓋在制造過程中，涉及到門蓋的制造工藝，在整個工藝中，舉升機構(gòu)的應(yīng)用則起到了至關(guān)作用，它可以實現(xiàn)門蓋總成的舉升和輸送對接的流水線生產(chǎn)。

2 舉升機構(gòu)應(yīng)用背景

車身門蓋線的焊接工藝一般為加強板焊接——涂膠合門——包邊——引出焊——打鉸鏈——下線，舉升機構(gòu)主要用在涂膠合門、引出焊及打鉸鏈拼臺，其起到的主要作用為舉升輸送。

3 舉升機構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意的問題

（1）根據(jù)門總成重心位置及合理的避讓工裝夾具選擇舉升機構(gòu)所安裝的位置；（ 2）所需輸送門總成的重心與舉升重心基本重合；

（3）滾輪或皮帶的擺放角度與門貼何處的外板輪廓基本吻合；（ 4）包邊前后拼臺的舉升機構(gòu)設(shè)計時要求實現(xiàn)舉升高度與擺放角度一致性；（5）一般情況下，在輸送方向上滾輪或者皮帶超出拼臺的長度為 300—400mm；（6）

舉升機構(gòu)在下降到最低位置處時，滾輪上表面距離門外板為 20mm左右；（ 7）舉升機構(gòu)在設(shè)計過程中盡量做到結(jié)構(gòu)簡單化、輕量化，以實現(xiàn)舉升輸送過程中的平穩(wěn)、高效運行；

4 舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式

舉升機構(gòu)有三種，圖 1是前門中門 1#和 2#拼臺使用的，用于脫銷，由于會降低節(jié)拍，實際使用較少，編寫工裝方案時須與車間確認是否使用，取消后對夾具布置也比較有利。圖 2和圖 3用于包邊前后工位，及鉸鏈工位，根據(jù)制造策略進行選擇，圖 3有利于提高自動化，降低勞動強度，尤其適合于大總成，輸送平穩(wěn)，不會產(chǎn)生顛簸造成的車門外板凹陷；圖 2需要人工推拉總成進行輸送，通常用在發(fā)蓋和車門鉸鏈拼臺。輸送方式還有一種是機器人抓舉，目前用的較少，但未來是一種趨勢，由制造策略決定。

一般情況下，滾輪式舉升機構(gòu)和皮帶式舉升機構(gòu)的應(yīng)用主要是根據(jù)制造策略所決定的，比如需要項目柔性化及拼臺切換時一般使用滾輪式舉升機構(gòu)，項目專線則一般使用皮帶式舉升機構(gòu)，當(dāng)然兩種結(jié)構(gòu)的選擇有時也受車間使用者的影響。

4.1 滾輪式舉升機構(gòu)

圖 2所示為滾輪式舉升機構(gòu)，滾輪式舉升機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，通過角鋼安裝座 7調(diào)整滾輪與門外板的匹配角度，但輸送過程中需要人工托運。

4.2 皮帶式舉升機構(gòu)

圖 3所示為皮帶式舉升機構(gòu)，皮帶式舉升機構(gòu)為電動控制，由電機 12驅(qū)動滾輪帶動皮帶運動，門外板與皮帶 7的匹配調(diào)整通過型材安裝座 9來實現(xiàn)；皮帶式舉升機構(gòu)由于使用了重量較輕的鋁型材 8，使得舉升輸送過程更加平穩(wěn)、高效。

5 舉升機構(gòu)的設(shè)計流程

下面以皮帶式舉升機構(gòu)設(shè)計為例，詳細說明舉升機構(gòu)的設(shè)計過程。

5.1 方案分析

在我們拿到設(shè)計任務(wù)之后，首先要查看這個零件的產(chǎn)品特征、焊接工藝文件、 CDLS等信息，然后我們需要對門總成的重心點進行測量，測量后為方便以后的舉升機構(gòu)設(shè)計，我們找到此點，并建模球體顯示在數(shù)?？偝芍小?/p>

5.2 安裝位置選擇

重心點建模完成后，就需要確定舉升機構(gòu)的安裝位置了，由于舉升機構(gòu)本身的基本對稱性，原則上盡可能的使門總成重心落在舉升氣缸的活塞桿方向延長線上，以保證門總成舉升起來后的輸送平穩(wěn)性。

5.3 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

舉升機構(gòu)安裝位置確定后，就開始進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)大致分為兩大核心部分，第一部分為由氣缸及其導(dǎo)向桿組成的舉升主體，其結(jié)構(gòu)如圖 4所示；第二部分為舉升輸送過程中與門總成接觸的托架結(jié)構(gòu)。主體部分工作形式為由氣缸帶動導(dǎo)向桿做直線往復(fù)運動，以實現(xiàn)門總成的上升與下降，此機構(gòu)應(yīng)注意檢測導(dǎo)向桿的自身直線度與圓柱度，同時檢測安裝后的氣缸與導(dǎo)向桿的平行度，以避免運動卡滯現(xiàn)象。

5.4 托架結(jié)構(gòu)設(shè)計

托架結(jié)構(gòu)與主體的安裝形式為螺釘連接，如圖六所示，托架結(jié)構(gòu)的設(shè)計最主要的部分就是滾輪或者皮帶設(shè)計，如前所述，滾輪或皮帶的擺放角度需與門外板貼何處的外板輪廓基本吻合，這就需要在對產(chǎn)品進行方案分析時就要先有一個大致的構(gòu)思，選取大的平面作為滾輪或者皮帶的布置位置，在此時同時需參考尺寸科提供的 CDLS注意避讓夾具，引出焊拼臺注意避讓導(dǎo)流板機構(gòu)及焊鉗，鉸鏈拼臺注意避讓打鉸鏈的滑移機構(gòu)，然后通過調(diào)整鋁型材安裝座的角度以實現(xiàn)滾輪或者皮帶的上表面輪廓與門總成外板輪廓貼合的目的。

5.5 從動滾輪安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

滾輪的安裝是通過角鋼實現(xiàn)，與皮帶安裝形式相同。

5.6 驅(qū)動滾輪安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

輸送皮帶的運動通過電機帶動驅(qū)動滾輪實現(xiàn)，驅(qū)動滾輪與從動滾輪通過傳動軸與萬向節(jié)

相連接；電機與傳動軸的連接通過鍵連接，驅(qū)動滾輪與從動滾輪的設(shè)計要注意鍵槽的設(shè)計，結(jié)構(gòu)，在此應(yīng)該注意的是連接從動輪的傳動軸在安裝軸承時是沿圖示箭頭方向安裝，所以傳動軸的設(shè)計要做成階梯軸，并盡可能的減少臺階面的長度。

5.7 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計

萬向節(jié)為采購件，在設(shè)計過程中應(yīng)注意萬向節(jié)的轉(zhuǎn)動角度不能大于 20度，如果由于門外板的結(jié)構(gòu)特殊性造成萬向節(jié)的角度無法滿足，則考慮適當(dāng)調(diào)整皮帶的擺放角度或者使用兩個萬向節(jié)以達到目的。

設(shè)計萬向節(jié)數(shù)模時建模順序很重要，首先做出左右兩根傳動軸的數(shù)模，保證兩根傳動軸的角度為整數(shù)，然后測量兩根傳動軸的角度，記錄下角度后，編輯萬向節(jié)數(shù)模并調(diào)整萬向節(jié)的角度為剛剛記錄的角度，之后通過兩個軸線約束確定萬向節(jié)的位置，此位置唯一，最后通過修剪及打孔等命令修改傳動軸。

5.8 氣缸的選型

當(dāng)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計都完成后，就是氣缸的選型，這一步關(guān)系到設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)能否實現(xiàn)最初的設(shè)計目的，即實現(xiàn)門總成的平穩(wěn)舉升輸送，所以對于氣缸的選型是非常重要而且極其容易忽略的環(huán)節(jié)。

首先，是氣缸缸徑的選擇，當(dāng)氣缸完全打開即托架上升到最高點后，測量氣缸所負擔(dān)的重量 M，其中包括門總成重量、托架重量及部分舉升機構(gòu)主體重量，假設(shè)所選氣缸缸徑為 A，氣壓為 P（車間內(nèi)氣壓 P一般為 0.4-0.6MPa），取安全系數(shù) 1.2，則應(yīng)滿足下面關(guān)系：

P*π*（A/2）^2 > 1.2*M；

其次，為氣缸行程的選擇，由于門總成在氣缸收縮狀態(tài)下，門總成外板距離皮帶上輪廓面為 20mm左右距離，即預(yù)留的空行程，所以在實際進行舉升高度選擇時應(yīng)該減去預(yù)留的空行程，如下圖 5所示，假設(shè)門總成在氣缸收縮狀態(tài)下，重心距離地面高度為 L0，與包邊機小組溝通得到的需與包邊的對接高度為 L，所選氣缸行程為 S，則應(yīng)滿足下面關(guān)系： L0+S-20=L；得到所需氣缸行程為： S=L-L0+20（單位為 mm）。

6 結(jié)束語

舉升機構(gòu)的設(shè)計相對還是比較簡單的，設(shè)計時需要足夠的耐心與細心，需要注意的問題很多，綜合考慮的因素的較多，當(dāng)然舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)仍需不斷的改進，主要在減重、結(jié)構(gòu)形式、安裝形式等方面進行優(yōu)化。

作者簡介

周濤：（1987.09—），男，遼寧省錦州人，本科，助理工程師，現(xiàn)工作于上汽通用五菱汽車股份有限公司，主要從事工裝夾具設(shè)計方面的工作。