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      某車型前門焊接工裝控制氣路設計

      2019-09-05 02:37:06代巍鄭武
      大眾汽車 2019年4期
      關鍵詞:焊接工內(nèi)板氣源

      代巍 鄭武

      上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西 柳州 545000

      我國汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,汽車制造業(yè)水平有了很大的提升。車門是汽車的組成部分,因此其焊接工裝設備是汽車制造中的關鍵設備,在汽車生產(chǎn)制造起著至關重要的作用。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、夾緊以及傳輸。本文以某公司開發(fā)的某種車型前門焊接工裝為例,設計其氣動控制系統(tǒng),為焊接工裝控制系統(tǒng)設計提供參考[1-3]。

      1 焊接工裝系統(tǒng)

      1.1 夾具結(jié)構(gòu)

      焊接工裝系統(tǒng)由兩部分組成:機械結(jié)構(gòu)部分及氣路控制部分,其機械結(jié)構(gòu)部分見圖1,機械部分實現(xiàn)對零件進行定位和夾緊,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:前門內(nèi)板、前門鉸鏈加強板總成、前門內(nèi)板窗臺加強板、前門密封條導槽、前門鎖加強板、前門鉸鏈加強板總成。

      圖1 焊接工裝結(jié)構(gòu)平面圖

      1.2 夾具工藝動作

      根據(jù)圖1工裝結(jié)構(gòu),給出焊接工裝的氣缸定位夾緊功能:氣缸09、12、13為滑移,氣缸01、02、03、08、10、14夾緊內(nèi)板,氣缸07作為定位銷,氣缸04、05、06定位夾緊門鎖加強板、窗框后加強板,氣缸16、17、18、19、20、21定位夾緊放鉸鏈加強板總成,氣缸11、15定位夾緊放內(nèi)板窗臺加強板,檢測開關A10、A20、A30、A40、A50、A60用于檢測零件,其要求的動作順序見表1。

      表1 動作順序

      2 氣動控制系統(tǒng)設計

      汽車焊接工裝的氣動控制系統(tǒng)一般分三種:純氣控、電氣控制以及PLC控制系統(tǒng)。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控制邏輯元件連接,組成具有相互邏輯關聯(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、對電氣設備易造成損壞的潮濕、腐蝕等環(huán)境,應用優(yōu)勢較為明顯[4-6]。

      2.1 零件漏裝控制設計

      焊接夾具要求焊接的內(nèi)板有鉚釘,在裝件過程中,經(jīng)常出現(xiàn)漏裝的情況,且鉚釘零件體積較小,員工在取件時不易發(fā)現(xiàn)。因此在控制中必須設計防漏裝,以避免員工在操作的過程中,拿錯零件焊接,造成損失情況。

      根據(jù)零件特征及夾具結(jié)構(gòu),運用帶常開功能行程檢測開關實現(xiàn)零件防錯,此種檢測開關為滾輪杠桿式機械接觸檢測,見圖2,它具有安全可靠、易維護特點。文中所焊內(nèi)板有6個鉚釘需要檢測,因此采用6個檢測開關A10、A20、A30、A40、A50、A60串接,通過此6個檢測開關,控制系統(tǒng)如未檢測到鉚釘,即使完成零件安裝,按開始工作按鈕,夾緊內(nèi)板的焊接夾具不會有任何動作,從而可達到防漏裝的要求。

      圖2 機械式檢測開關

      2.2 氣缸信號輸出處理

      為了實現(xiàn)焊裝夾具的閉環(huán)控制,必對夾具的關夾或氣缸的伸縮狀態(tài)進行信號輸出處理。本設計中夾緊氣缸采用的是UNIVERS品牌氣缸,此類型夾緊氣缸為一體式夾緊器,自身帶有氣動式檢測開關,見圖3,其中,1A口為夾緊檢測進氣口,當夾緊器夾緊到位時,2A 口輸出氣信號,1B為打開檢測進氣口,當夾緊器打開到位時,1B 口輸出氣信號;伸縮銷機構(gòu)驅(qū)動氣缸為普通導向桿方形氣缸,采用圖2類型機械式檢測開關。

      圖3 機械式檢測開關

      2.3 氣缸速度控制

      一般焊接車間使用的氣源壓力在0.5-0.65MPa,焊接夾具在動作的過程中,產(chǎn)生的動能較大,會對氣缸形成沖擊,因此為減小夾具動作過程對氣缸本體的沖擊,延長其使用壽命,需在氣缸進出氣口安裝單向節(jié)流閥,本設計中采用排氣節(jié)流式的單向節(jié)流閥來調(diào)節(jié)氣缸的速度,見圖4。

      圖4 氣缸速度調(diào)節(jié)

      2.4 控制回路設計

      根據(jù)表1,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,設計其控制回路圖見圖5,其工作原理如下。

      2.4.1 工作開始

      (1)按PB01、PB02按鈕,氣源控制信號傳輸?shù)綒饪亻yMV1A處,使之處于左位,A組推進;

      (2)安裝內(nèi)板零件,夾具檢測到鉚釘,開關A10、A20、A30、A40、A50、A60檢測到位,按PB01、PB03;PB06、PB07 ;PB10、PB11按鈕,氣源控制信號通過邏輯閥ZK01、ZK06、ZK08傳輸?shù)綒饪亻yMV2A,使之處于左位,B組氣缸夾緊,同時推動處于左位;

      (3)B組氣缸夾緊到位,01氣缸夾緊到位,控制氣源通過邏輯閥ZK02與MV7閥,將信號傳輸?shù)組V3A處,使之處于左位狀態(tài),C組氣缸夾緊;

      (4)B組氣缸夾緊到位,D組04、06兩個氣缸出氣口處于斷 氣狀態(tài),安裝窗臺加強板,并手動關夾此兩個氣缸,使之夾緊到位信號接通,按PB01、PB04按鈕,控制信號通過邏輯閥ZK03傳輸?shù)組V4A處,并使之處于左位狀態(tài),D組氣缸夾緊;

      (5)B組氣缸夾緊到位,E組18、20兩個氣缸出氣口處于斷氣狀態(tài),安裝鉸鏈加強板,并手動關夾此兩個氣缸,使之夾緊到位信號C11、C21接通,按PB06、PB08按鈕,控制信號通過邏輯閥ZK04傳輸?shù)組V5A處,并使之處于左位狀態(tài),E組氣缸夾緊;

      (6)B組氣缸夾緊到位,F(xiàn)組11、15兩個氣缸出氣口處于斷氣狀態(tài),安裝門鎖、窗框后加強板,并手動關夾此兩個氣缸,使之夾緊到位信號接通,按PB10、PB12按鈕,控制信號通過邏輯閥ZK05傳輸?shù)組V6A處,并使之處于左位狀態(tài),F(xiàn)組氣缸夾緊;

      2.4.2 焊接完成

      按PB01、PB05;PB06、PB09 ;PB10、PB13按鈕,控制信號通過邏輯閥ZK07、ZK09傳輸?shù)組V7B處,并使之處于右位狀態(tài),并使得A、B、C、D、E、F組氣缸全部打開,完成一個工作循環(huán)。

      圖5 控制回路圖

      3 結(jié)語

      針對某車型前門蓋焊接工裝的焊接工藝要求,設計了其控制系統(tǒng),并給出了其控制回路圖,其系統(tǒng)具備控制層次分明,焊接夾具各執(zhí)行機構(gòu)順序動作準確的特點,完全滿足現(xiàn)場需求。此類型控制系統(tǒng),在汽車單體焊裝工裝上應用較為廣泛。

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