門蓋釬焊夾具設(shè)備技術(shù)研究

李裕連 孟大慶

摘 ?要：汽車車門的開發(fā)中，分體式車門約占據(jù)16%的市場，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有低成本、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn);為保證該類似結(jié)構(gòu)車門的開發(fā)，需研究對應(yīng)的裝備技術(shù)滿足主機(jī)廠的生產(chǎn)質(zhì)量需求，保證產(chǎn)品制造的一致性;通過研究掌握釬焊的工藝規(guī)劃和設(shè)備的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，保障公司類似產(chǎn)品的規(guī)?；瘧?yīng)用。

關(guān)鍵詞：汽車;低成本;一致性;自動輸送;規(guī)?；?/p>

中圖分類號：U463 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）15-0164-03

Abstract： In the development of automobile door， the split door accounts for about 16% of the market， and the product structure has the advantages of low cost and material saving. In order to ensure the development of the door with similar structure， it is necessary to study the corresponding equipment technology to meet the production quality needs of the main factory to ensure the consistency of product manufacturing; through the study and grasp of brazing process planning and equipment design points to ensure the large-scale application of similar products in the company.

Keywords： automobile; low cost; consistency; automatic transportation; scale

1 研究背景及問題提出

原有釬焊拼臺技術(shù)采用人工焊接、人工滾輪輸送、輸送到位后定位塊通過舉升結(jié)構(gòu)定位，該種技術(shù)拼臺在后期改造自動化比較困難，改自動化后定位不穩(wěn)定，焊接缺陷多等;隨著人力成本的提高，原半自動技術(shù)已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)節(jié)拍、質(zhì)量要求。下圖1為手工釬焊拼臺方案圖，下圖2為已有技術(shù)的實(shí)施案例。通過研究自動化輸送和定位方案的改進(jìn)，提升設(shè)備的穩(wěn)定性和夾具的穩(wěn)定性，滿足乘用車質(zhì)量要求，滿足市場客戶需求。

2 新技術(shù)工裝夾具方案

SGMW某車型前門和后側(cè)門分成上下兩段，需要在兩段搭接處正反兩面進(jìn)行機(jī)器人釬焊或人工釬焊，所設(shè)計(jì)的新夾具需要滿足機(jī)器焊接及人機(jī)工程，還要使輸送線與前后兩個工位的拼臺自動輸送對接，自動定位，定位可靠性要高，而不需單獨(dú)為該工位設(shè)計(jì)吊具或人工輸送，保證穩(wěn)定的焊接質(zhì)量，減少操作人員。結(jié)合已有技術(shù)及新技術(shù)的要求，開發(fā)如下圖3的工裝方案。

新方案需要達(dá)到下面幾點(diǎn)需求：（1）拼臺翻轉(zhuǎn)后焊接操作的高度和角度都滿足人機(jī)工程，滿足機(jī)器人及人工操作需求;（2）定位穩(wěn)定，可靠性高;（3）焊接質(zhì)量高，定位精度在焊接需要范圍以內(nèi);焊后保壓減少焊接變型;（4）拼臺輸送線自動輸送;（5）輸送過程穩(wěn)定;（6）快速定位、滿足60JPH生產(chǎn)要求。

3 技術(shù)解決方案及詳細(xì)結(jié)構(gòu)研究分析

根據(jù)上面技術(shù)方案的分析，每個設(shè)計(jì)點(diǎn)要求都已經(jīng)清楚，設(shè)計(jì)方面將概念設(shè)計(jì)為具體的機(jī)構(gòu)，并進(jìn)一步集成評審優(yōu)化。設(shè)計(jì)完成的釬焊夾具如圖4、圖5所介紹。

如圖4、圖5所示，該拼臺主要由固定底座7、夾具高度調(diào)整機(jī)構(gòu)8、夾具連地面機(jī)構(gòu)、緩沖器機(jī)構(gòu)13、限位機(jī)構(gòu)4&12、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)10、翻轉(zhuǎn)底板5、舉升機(jī)構(gòu)15、皮帶輸送機(jī)構(gòu)2、夾緊機(jī)構(gòu)1、粗導(dǎo)向&精定位機(jī)構(gòu)、輸送導(dǎo)向板3等組成，平臺翻轉(zhuǎn)前后都有液壓緩沖器使翻轉(zhuǎn)時平穩(wěn)到位。翻轉(zhuǎn)氣缸帶自鎖裝置，翻轉(zhuǎn)底板采用輕量化設(shè)計(jì)，夾具通過舉升機(jī)構(gòu)及皮帶輸送機(jī)構(gòu)與前后平臺對接，到位定位機(jī)構(gòu)&輸送導(dǎo)向板機(jī)構(gòu)調(diào)整零件輸送位置，行程開關(guān)檢測輸送信號，零件X向輸送到位后，到位定位機(jī)構(gòu)往外打開，零件下落，通過粗導(dǎo)向機(jī)構(gòu)引導(dǎo)零件進(jìn)入精定位機(jī)構(gòu)，零件到位后，通過接近開關(guān)檢測零件到位情況，滿足就進(jìn)行夾具夾緊，夾緊檢測到位，開始焊接零件的正面，焊接完成后夾具翻轉(zhuǎn)到位，焊接背面，焊接完成后翻轉(zhuǎn)回原位，焊點(diǎn)冷卻后，夾具打開，零件舉升到位輸送到下一工位，進(jìn)入下一循環(huán)。

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的要點(diǎn)，保障機(jī)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)到位后，重心仍在氣缸側(cè)，通過調(diào)整機(jī)構(gòu)，減輕翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總重的同時，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的重心盡量接近旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，確保重量產(chǎn)生的力矩盡量小，這樣保障機(jī)構(gòu)不用打地腳就可以進(jìn)行充分調(diào)試，另外可減少機(jī)構(gòu)沖擊，延長機(jī)構(gòu)壽命，減小氣缸缸徑，降低氣缸采購成本;氣缸選取及計(jì)算要點(diǎn)，通過下列公式得出氣缸的輸出力要求，查找資料，選取合適的氣缸。

F（氣缸理論輸出力）*0.5（有效系數(shù)）*L1（力臂1）>F（翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)重量）*L2（力臂2）

出現(xiàn)機(jī)器人損壞無法及時修復(fù)的情況，零件夾緊完成后，工人站在安全位置摁下“翻轉(zhuǎn)”按鈕，平臺翻轉(zhuǎn)40°，工人無需彎腰即可開始進(jìn)行釬焊操作。焊接完成再摁下“完成”按鈕，使平臺轉(zhuǎn)回水平狀態(tài)，其他夾具檢測到位并自動打開，進(jìn)入下一循環(huán)。

該型平臺已經(jīng)在SGMW多個車型的前門和后側(cè)門的焊裝新線上應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)想提出的技術(shù)要求。本平臺為全新技術(shù)，自動化平臺，機(jī)構(gòu)均自帶電控檢測，通過PLC控制其動作，生產(chǎn)效率高，節(jié)拍大于60JPH;自動輸送，通過電機(jī)輸送皮帶輸送零件，通過導(dǎo)向板和到位機(jī)構(gòu)確保零件輸送到位;定位塊固定形式，定位準(zhǔn)確;通過精確定位，定位精度在0.2mm以內(nèi)，超過釬焊偏移量0.5mm以內(nèi)的技術(shù)要求，確保了釬焊的焊接質(zhì)量;定位充分，焊完迅速冷卻，冷卻再打開夾具，減少零件變形;配合機(jī)器人，四門每個班次可以減少四人，按現(xiàn)在四條門蓋線，可以減少48人，經(jīng)濟(jì)效益高，性價比非常好，可有效減低人力成本。

4 新方案的技術(shù)和成本優(yōu)勢

新方案從技術(shù)上首先解決了翻轉(zhuǎn)后焊縫所處空間位置滿足機(jī)器人正反面焊接及人工焊接; 其次，實(shí)現(xiàn)自動輸送，自動輸送，減輕工人勞動強(qiáng)度; 第三自動定位，固定式定位，定位穩(wěn)定性、重復(fù)性高，保證焊接質(zhì)量，滿足產(chǎn)品開發(fā)要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)備目標(biāo);第四，每條生產(chǎn)線配合機(jī)器人焊接，按三班生產(chǎn)計(jì)算可減少操作人員12名，每年可以減少百萬的人工投入，也避免釬焊粉塵職業(yè)危害;第五，夾具進(jìn)一步優(yōu)化，窗框位置充分夾緊，防止焊接應(yīng)力導(dǎo)致變形，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)化。

綜上，通過技術(shù)的優(yōu)化和提升，夾具通過輸送方式、結(jié)構(gòu)的疊加集成，設(shè)備成本相當(dāng)情況下，每年可以節(jié)省操作人力資源百萬以上，這樣的技術(shù)適合左右類似的結(jié)構(gòu)，規(guī)模效益非常顯著。

5 結(jié)束語

汽車夾具裝備作為保障汽車質(zhì)量一致性最重要的一環(huán)，中國作為一個汽車大國，我們也要努力為中國制造2025貢獻(xiàn)可靠的方案，為國家的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。釬焊夾具的研究開發(fā)，采用低成本的輸送定位方式，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出和質(zhì)量。通過本文的方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能滿足類似結(jié)構(gòu)的制造要求，對所有汽車設(shè)計(jì)和制造同行具有積極的參考意義，能解決焊接的穩(wěn)定性和成本投入要求。

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