某車型前車體焊接工裝氣動控制系統(tǒng)設(shè)計

鄭武 農(nóng)振 韓明軍

【摘 要】為實現(xiàn)某車型前車體焊接工裝執(zhí)行機構(gòu)順序動作，采用純氣動控制形式，設(shè)計其氣路控制系統(tǒng)，并給出控制系統(tǒng)原理回路圖。設(shè)計的控制系統(tǒng)特點：保證控制系統(tǒng)安全可靠;控制回路層次分明，保證焊接工裝各執(zhí)行機構(gòu)順序動作準確。該設(shè)計可為汽車分拼焊裝夾具控制系統(tǒng)的設(shè)計提供參考。

【關(guān)鍵詞】焊接工裝;氣動控制;順序動作;控制回路

【中圖分類號】U468.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）02-0078-03

0 引言

焊接工裝是汽車白車身制造的關(guān)鍵設(shè)備，對汽車生產(chǎn)制造起著至關(guān)重要的作用，直接影響汽車生產(chǎn)質(zhì)量和效率，進而影響公司的效益。其中，氣路控制系統(tǒng)是焊接工裝的重要組成部分，它通過一定的控制元器件組成的邏輯控制系統(tǒng)來實現(xiàn)焊接工裝各執(zhí)行機構(gòu)的工藝動作，從而實現(xiàn)對車體零部件的定位、夾緊及傳輸。因此，氣路控制系統(tǒng)的好壞決定著焊接工裝定位與夾緊是否準確。以某公司開發(fā)的某種車型前車體焊接工裝為例，設(shè)計其氣動控制系統(tǒng)，為焊接工裝控制系統(tǒng)設(shè)計提供參考[1-2]。

1 焊接工裝系統(tǒng)

1.1 夾具結(jié)構(gòu)

焊接工裝系統(tǒng)由機械結(jié)構(gòu)及氣路控制兩部分組成。其機械結(jié)構(gòu)部分。機械部分主要是夾具結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對零件的定位和夾緊，而氣路部分是機械部分實現(xiàn)功能的控制載體，本拼臺需要焊接的零件見表1。

1.2 夾具工藝動作

根據(jù)圖1夾具結(jié)構(gòu)，給出焊接工裝的氣缸定位夾緊功能：13氣缸為舉升機構(gòu)，09L＼09R氣缸左右大梁焊合件定位，01L＼02L＼10L＼15L＼01R＼02R＼10R＼15R氣缸夾緊左右大梁焊合件，06L＼06R氣缸為輪罩滑移機構(gòu)，05L＼05R氣缸夾緊左右輪罩，14氣缸為前圍板焊合件工裝滑移，03L＼04L＼07L＼

08L＼16L＼03R＼04R＼07R＼08R＼16R氣缸夾緊前圍板焊合件，11L＼11R氣缸夾緊前橫梁焊合件，12氣缸為前橫梁焊合件工裝滑移。其要求的動作順序見表2，根據(jù)氣缸的功能對氣缸進行分組見表3。

2 氣動控制系統(tǒng)設(shè)計

汽車焊接工裝的氣動控制系統(tǒng)一般分純氣控、電氣控制和PLC控制系統(tǒng)3種。純氣控制系統(tǒng)是利用氣源（壓縮空氣）作為工作介質(zhì)，通過使用氣管將氣控閥及相關(guān)控制邏輯元件連接，組成具有相互邏輯關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)主系統(tǒng)是通過氣源作為工作介質(zhì)來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作，而控制部分由電器開關(guān)元件與電磁閥的線圈組成，通過電器組成的邏輯電路來控制電磁閥的換向，實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)動作。PLC控制系統(tǒng)的主系統(tǒng)是利用氣源作為介質(zhì)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作，而控制系統(tǒng)是通過PLC來控制。前兩種適用于小規(guī)模控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)適用于中、大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。本文采用純氣動控制形式，此種控制系統(tǒng)在一些特殊環(huán)境下，如高溫、易燃易爆，以及對電氣設(shè)備易造成損壞的潮濕、腐蝕等環(huán)境，應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯[3-4]。

2.1 氣動順序設(shè)計

焊接工裝氣動順序控制是指按照工藝流程的順序，在控制信號的作用下，使生產(chǎn)過程的各個執(zhí)行機構(gòu)氣缸按照順序動作。考慮拼臺操作人員的安全及執(zhí)行機構(gòu)動作的嚴密性，各執(zhí)行機構(gòu)必須嚴格按順序動作，因此相互間需有邏輯互鎖關(guān)系。例如，A組氣缸必須下降到位后，B組才能動作等。繪制各執(zhí)行機構(gòu)順序動作邏輯圖，它是設(shè)計、分析氣動控制系統(tǒng)的重要手段，從圖中可以直觀地反映出氣動控制系統(tǒng)中執(zhí)行元件的狀態(tài)及各執(zhí)行元件的相互關(guān)系，各執(zhí)行機構(gòu)的動作邏輯信號互鎖通過檢測開關(guān)、邏輯閥及按鈕結(jié)合實現(xiàn)。

2.2 氣缸信號輸出處理

拼臺采用氣動控制，氣缸到位相關(guān)信號通過滾輪杠桿式行程開關(guān)檢測并傳遞，此種檢測開關(guān)為機械接觸式檢測，此類型檢測開關(guān)通過機械接觸檢測，且閥驅(qū)動頭和閥體繞縱向軸可實現(xiàn)多角度調(diào)節(jié)，具有安全可靠、易維護的特點[5]。

2.3 回路設(shè)計

焊接工裝執(zhí)行機構(gòu)的動作是嚴格遵循焊接工藝流程順序動作，其動作間不能存在相互的干擾信號，而且必須有互鎖條件，設(shè)計其控制回路圖，其工作原理如下。

2.3.1 工作開始

（1）按PB02按鈕，驅(qū)動MV9換向到左位，氣源控制信號傳輸?shù)綒饪亻yMV1，使之處于右位，A組氣缸下降，到位后壓下檢測開關(guān)A10。

（2）按PB03按鈕，控制信號通過邏輯與閥ZK01使氣控閥MV2換向到左位工作，B組氣缸夾緊，到位后壓下檢測開關(guān)B11、B21，并通過邏輯與閥ZK02使氣控閥MV3換向到左位工作，C組氣缸夾緊，到位后壓下檢測開關(guān)C11、C21，且通過邏輯與閥ZK03使氣控閥MV4換向到左位工作，D組氣缸夾緊，并壓下檢測開關(guān)D11、D21。

（3）按PB04按鈕，通過邏輯與閥ZK04使MV5換向到左位工作，E組夾緊，到位后壓下檢測開關(guān)E11。

（4）同時按PB05、PB06按鈕，通過邏輯與閥ZK05使氣控閥MV6換向到左位工作，F(xiàn)組夾緊。

（5）按下PB07按鈕，通過邏輯與閥ZK06使得氣控閥MV7換向到左位工作，G組夾緊，到位后壓下檢測開關(guān)G11，且并通過邏輯與閥ZK07使得氣控閥MV8換向到左位工作，H組夾緊。

2.3.2 焊接完成

（1）按工作完成按鈕PB08，推動氣控閥MV9換向到右位，控制氣源信號傳輸?shù)綒饪亻yMV2、MV4、MV6、MV7，使之處于右位，B、D、F、G組氣缸打開。

（2）D組打開后，壓下檢測開關(guān)D10、D20，控制信號通過邏輯與閥ZK09，使氣控閥MV3換向到右位工作，C組氣缸打開，到位后壓下檢測開關(guān)C10、C20。

（3）F組氣缸打開后，壓下檢測開關(guān)F10、F20，控制信號通過邏輯與閥ZK10，使氣控閥MV5換向到右位工作，E組氣缸打開，到位后壓下檢測開關(guān)E10。

（4）G組氣缸打開后，壓下檢測開關(guān)G10，控制信號通過邏輯與閥ZK08，使氣控閥MV8換向到右位工作，H組氣缸打開，到位后壓下檢測開關(guān)H10。

（5）按下舉升按鈕PB01，控制信號通過邏輯與閥ZK12、ZK13、ZK14使得氣控閥MV1換向到左位工作，A組氣缸舉升，完成一個工作循環(huán)。

3 結(jié)語

本文運用氣控設(shè)計了某車型前車體焊接工裝的控制系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)試，控制系統(tǒng)完全達到現(xiàn)場需求。純氣動控制系統(tǒng)有以下特點：整個系統(tǒng)利用氣源為工作介質(zhì)驅(qū)動各個氣控閥，從而實現(xiàn)各執(zhí)行機構(gòu)順序動作，在一些高溫、易燃、潮濕及腐蝕等場合應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯，目前在汽車單體焊裝工裝上應(yīng)用較多，并且應(yīng)用靈活。

參 考 文 獻

[1]方昌林.液壓、氣壓傳與控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[2]SMC（中國）有限公司.現(xiàn)代實用氣動技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[3]韓明軍，鄭武，農(nóng)振，等.氣缸順序動作控制系統(tǒng)設(shè)計[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2014，4（368）：13-16.

[4]韓明軍，鄭武，農(nóng)振，等.氣缸順序動作的3種不同控制系統(tǒng)對比分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2014，9（373）：31-34.

[5]劉浩，鄭武.某車型門蓋焊裝夾具全氣控系統(tǒng)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，22（206）：100-102.

[責任編輯：鐘聲賢]