淺談汽車焊裝線體輸送滑撬設(shè)計(jì)及應(yīng)用

錢鵬飛　張欣　鄭大勇　舒國民　薛清君

摘 要：本文簡單闡述了汽車焊裝輸送形式，重點(diǎn)介紹了汽車焊裝主線的輸送滑撬設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以及列舉了在汽車焊裝車間中滑撬的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：輸送形式;滑撬的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和應(yīng)用

1 前言

汽車白車身焊接分總成輸送至下一序進(jìn)行焊接，一般焊裝手工線的輸送形式是吊具輸送、往復(fù)桿輸送等。自動(dòng)線輸送形式有滑撬輸送、往復(fù)桿輸送、機(jī)器人抓取、EMS輸送、升降機(jī)輸送、移載機(jī)輸送等，調(diào)整線及WBS庫輸送形式由板鏈輸送、摩擦輸送鏈、滑撬輸送等[1]?；溯斔妥詣?dòng)化程度高，適用于各種批量的生產(chǎn)線輸送;可以在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)間歇、連續(xù)輸送，易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線聯(lián)線輸送;輸送速度快、定位精度高等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。但由于其與夾具關(guān)系密切，需進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)。

2 滑撬輸送原理

滑撬式輸送系統(tǒng)由滑撬、滾床、控制系統(tǒng)組成，以白車身總成線為例，一般滑橇長度為3000-5000mm，滑撬線工位間距為5500-6500mm，滑撬由滑撬框架本體及定位機(jī)構(gòu)組成，滑撬框架本體主要與滾床上的滾輪接觸，控制系統(tǒng)主要為PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)將指令傳遞給變頻器，通過變頻器調(diào)速，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾床上的滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，滾床左右各一排滾輪，左右對(duì)稱的兩個(gè)組成一組，由4-5組滾輪支撐一個(gè)滑撬，滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滑撬向前運(yùn)行，通過PLC控制系統(tǒng)控制，滑撬可以隨時(shí)停止運(yùn)行，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)和間歇式運(yùn)行。

以白車身總成線為例，進(jìn)行工位間一個(gè)循環(huán)的輸送說明（圖1）：

◆往復(fù)滑撬運(yùn)動(dòng)過程：

當(dāng)工位X完成該工位的焊接后，滾床升起，滑撬隨滾床一并升起，升起到位后，滑撬從滾床上脫開，依靠驅(qū)動(dòng)滾輪摩擦滑撬向前移動(dòng)至X+1工位?；嗽跐L床上抱死后，隨滾床一起下落至滾床最低位?；藦臐L床上松開，從工位X+1返回至工位X，滾床將滑撬抱死，如此實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)。

◆大循環(huán)滾床運(yùn)動(dòng)過程：

當(dāng)工位X完成該工位的焊接后，滾床升起，滑撬隨滾床一并升起，升起到位后，滑撬從滾床上脫開，依靠驅(qū)動(dòng)滾輪摩擦滑撬向前移動(dòng)至X+1工位?；嗽跐L床上抱死后，隨滾床一起下落至滾床最低位。如此實(shí)現(xiàn)一個(gè)工位間輸送，依次類推，最后通過升降機(jī)或者轉(zhuǎn)臺(tái)將滑撬輸送回來，實(shí)現(xiàn)大循環(huán)功能。

3 滑撬設(shè)計(jì)要點(diǎn)

摘取某車型輸送滑撬的結(jié)構(gòu)（圖2），進(jìn)行說明：

3.1 滑撬結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：

3.1.1 滑撬框架本體

滑撬本體框架一般由方管組成，框架本體長度L根據(jù)車型長度確定，一般為3000-5000mm，略長于承載的首款白車身，方便后期車型混線改造，框架本體寬度W一般為650-750mm，方管的長度L1*L2為50*120mm（局部加強(qiáng)肋加強(qiáng)），L3*L4為50*50mm，見圖3和圖4。

3.1.2 滑撬定位機(jī)構(gòu)

滑撬定位遵循3-2-1定位法則，考慮到車身長度較長存在變形問題，適當(dāng)采取過定位（兩前圓銷兩后菱形銷），有利于車身精度控制，減少滑撬下降時(shí)白車身對(duì)定位夾具的沖擊。定位機(jī)構(gòu)分為定位銷和定位支撐面。

◆定位銷說明：

①定位銷材料采用40Cr 滲碳處理（滲碳深度0.8mm-1.2mm），表面熱處理后硬度值大于HRC58～62，保證其硬度和耐磨性。

②滑撬定位銷選用Φ16mm以上的車身定位孔，滑撬定位銷直徑比車身孔徑小0.5mm，車身定位孔一般選在車身梁類件等強(qiáng)度件上，切勿選取地板蒙皮上的定位孔。例如：兩前主定位可選用機(jī)艙內(nèi)側(cè)中央通道前延伸梁孔定位（此孔必須Z方向），兩后副定位可選用后地板橫梁Y向菱形銷定位。

③滑撬主副定位銷的連接方式一般選用L塊連接，采用四螺兩銷固定（見圖5）

④特殊情況下，滑撬上的兩后副定位菱形銷可采用一對(duì)控制Y向限位塊代替，并且需選擇強(qiáng)度較高的梁類件側(cè)面，見圖6。

◆定位支撐面說明：

①定位支撐面作為承載車身的受力部分，需選擇支撐在車身的梁類件上，支撐面大小建議50mm*50mm，材料45#鋼，表面淬火處理，硬度值達(dá)HRC40～55，表面發(fā)黑處理。

②定位支撐面應(yīng)盡量靠近定位銷附近，防止定位銷受偏置力折斷。

3.2 柔性滑撬的設(shè)計(jì)思路

①當(dāng)規(guī)劃某線體第一款車型的滑撬時(shí)：

首先根據(jù)焊裝車間規(guī)劃，確定此線體設(shè)計(jì)的最大通過性車身尺寸，據(jù)此確定滑撬的框架尺寸。

其次根據(jù)該線體的第一款車，合理布置4～5組定位支撐，設(shè)計(jì)定位機(jī)構(gòu)時(shí)優(yōu)先選用圓銷+菱形銷定位方式，支撐點(diǎn)需選在梁類件上，保證輸送時(shí)的穩(wěn)定性。

最后設(shè)計(jì)的初版滑撬數(shù)據(jù)需要和夾具數(shù)據(jù)、焊鉗數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，排除干涉區(qū)域，優(yōu)化成最終的滑撬數(shù)據(jù)。

②當(dāng)規(guī)劃第二款車的滑撬時(shí)：

首先要確定第二款車在滑撬上的位置：

X向：確定第二款車在滑撬上的X向（車身坐標(biāo)系）位置，這個(gè)是比較關(guān)鍵的一步，影響因素：1）夾具的定位方式，如下部夾具的NC定位系統(tǒng)、轉(zhuǎn)盤式定位切換方式;2）上部夾具的側(cè)圍側(cè)抱柔性夾具，影響車身在滑撬上的X向位置;3）還需考慮對(duì)現(xiàn)有滑撬的改造量最小，也需要適當(dāng)移動(dòng)第二款車身在滑撬上的X向位置。

Y向：由于車身一般是中心線對(duì)稱的，因此Y向只要車身中心線和滑撬中心線一致即可。

Z向：對(duì)這個(gè)方向的確認(rèn)，遵循的原則是對(duì)現(xiàn)有滑撬改造量最小，同時(shí)需保證足夠的撐點(diǎn)，對(duì)每個(gè)車型保證至少四組定位支撐。

其次，在確定完第二款車身的XYZ位置后，對(duì)滑撬進(jìn)行改造，遵循首款車的滑撬設(shè)計(jì)方法。

③當(dāng)規(guī)劃第三款車或者第四款車的滑撬時(shí)：按第①點(diǎn)和第②點(diǎn)的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，依次類推。

3.3 線體循環(huán)方式對(duì)滑撬設(shè)計(jì)的影響

當(dāng)規(guī)劃某基地首款車時(shí)，首先考慮線體輸送是大循環(huán)還是往復(fù)式循環(huán)形式，滑撬的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是不一致的：

大循環(huán)形式的滑撬：由于滑撬是向前輸送的，不在兩個(gè)相鄰工位間往返，因此滑撬不必規(guī)避返回時(shí)與夾具碰撞，因此滑撬在設(shè)計(jì)時(shí)更加方便、穩(wěn)定和更強(qiáng)的柔性，見圖7。

往復(fù)形式的滑撬：由于滑撬在相鄰工位間往返，因此滑撬需規(guī)避返回時(shí)與夾具碰撞，因此滑撬撐點(diǎn)在設(shè)計(jì)時(shí)需盡量控制在下車身主縱梁內(nèi)側(cè)區(qū)域，見圖8。

3.4 滑撬精度

滑撬的精度控制方法一般有設(shè)備檢測和檢具檢測。

①設(shè)備檢測：可采用便攜式三坐標(biāo)或者激光標(biāo)定儀對(duì)滑撬上的定位銷和支撐塊進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)前期大批量新制滑撬建議此方式進(jìn)行檢測，優(yōu)勢：精度高，見圖9。

②檢具檢測：對(duì)改造類的滑撬，建議用滑撬檢具進(jìn)行標(biāo)定，優(yōu)勢：方法簡單，便于滑撬改造，見圖10。

4 滑撬的工業(yè)化應(yīng)用

滑撬目前已經(jīng)大量運(yùn)用在國內(nèi)外的各大主機(jī)廠內(nèi)，對(duì)車間內(nèi)的物流轉(zhuǎn)運(yùn)效率大幅提升，以某汽車品牌焊裝車間為例，焊裝主線的滑撬普及率已經(jīng)達(dá)到100%，如表1：

5 結(jié)論

此文描述了滑撬的輸送過程、定位原理、規(guī)劃思路，最后列舉了某主機(jī)廠內(nèi)滑撬的應(yīng)用情況，以此積累更多的技術(shù)沉淀，滑撬的設(shè)計(jì)將更加標(biāo)準(zhǔn)化，后期通過電控技術(shù)的介入，將來的滑撬也將更加的柔性，諸如目前有部分主機(jī)廠已將滑撬與PLC系統(tǒng)連接，可根據(jù)不同的車身可切換滑撬的定位結(jié)構(gòu)。以滑撬為代表的焊裝工藝是一個(gè)系統(tǒng)工程，特別是標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)方面還需要我們業(yè)界同仁付出更多的努力，以促進(jìn)我國汽車焊裝技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋曉琳，周水庭;汽車車身制造工藝學(xué);北京理工大學(xué)出版社，2013.2：177-207.