焊装车间主拼工位顶盖定位夹具改造

冷夏

       

焊装车间主拼工位顶盖定位夹具改造

        主拼工位是车体生产线的核心工位，该工位主要是利用夹具和设备将车体下部总成、左右侧围总成、顶盖总成和后围板总成组拼成白车身，其余工位需进行必要的补焊和装配。其中，定位夹具的精度对白车身的精度有着举足轻重的影响。本文详细介绍了某焊装车间主拼工位顶盖定位夹具双车型自动转换装置的改造方案。
        我公司某焊装生产线的主拼工位在最初设计时具有两种车型切换的混流生产能力，顶盖夹具通过采用滑动式人工牵引搬运装置实现两种车型顶盖的配送。该生产线实际运行几年后因产能提升和人机工程改善的要求，需重新对顶盖定位夹具进行改造，并增加一套轨道自动切换装置，以使产能节拍满足提升要求，并改善此工位的人机性。本文详细介绍了该装置改造方案的制定思路。
        主拼工位功能介绍
        主拼工位主要是利用夹具和设备将车体下部总成、左右侧围总成、顶盖总成和后围板总成组拼成白车身，其余工位需进行必要的补焊和装配。因此，车体的精度也主要是由组拼白车身的夹具和设备所决定。在此，定位夹具的精度对白车身的精度有着举足轻重的影响。
        主拼工位夹具（见图1）主要包括侧围前立柱夹具、侧围后立柱夹具和顶盖定位夹具（兼后围板的定位）等，而顶盖定位夹具（见图2）又分前定位夹具和后定夹具两部分，两者运动相互独立，互不影响。

       

焊装车间主拼工位顶盖定位夹具改造

        改造前现状分析
        目前，焊装车间某线共生产SED、HB两种车型，生产节拍为3.2min/辆。公司提出的扩充产能要求，生产节拍须提高到2.0min/辆。经现场确认，我们发现主拼工位无法满足公司的要求，而且此工位还存在操作困难、影响车体品质等诸多问题。
        1．操作不便，影响生产节拍
        在上一道工位，侧围、顶盖与车身下部都已经预拼完毕，通过滚床输送到总拼工位；然后利用侧围夹具、顶盖定位夹具对其进行车身定位、焊接。因涉及到SBD、HB两种车型，故此工位左右各有一套顶盖定位夹具，分别分布在车身两侧。顶盖定位夹具从工装架移动到车身是通过一段弧形工字轨道由人工牵引滑动到指定位置，然后利用遥控装置控制夹具下降，到位后对顶盖进行定位夹紧焊接。
        此工位为双车型设计，左右各一套顶盖夹具。弧形轨道也分两条，左右对称布置在车体中心线两侧。因此，当顶盖夹具被牵引到指定位置准备下落时，夹具无法处于车体中心线位置。夹具下落位置与车体中心线位置存在至少一个轨道宽度的偏差，此偏差只能通过操作员工在遥控夹具下落过程中手工推移夹具来调整消除，由于夹具本身的重量和惯性，实际操作起来十分困难，而且随着产能提升，顶盖夹具下落操控性差问题逐步成为影响节拍的关键因素（见图3）。

       

焊装车间主拼工位顶盖定位夹具改造

        2．无法保证精度，影响车体品质
        为保证顶盖的精度，首先要保证顶盖定位夹具的精度。顶盖夹具在下降到位后会落到侧围立柱的配合面上，通过配合面的基准块限制顶盖夹具的X/Y/Z向的6个自由度，来保证顶盖处于合理位置。
        但通过三坐标检测发现，顶盖与侧围装饰槽间隙始终处于不稳定状态，精度超差。后通过调查分析发现，主要原因就是顶盖定位夹具下降时不能沿着车体中心下降，在即将到位时为保证准确落到侧围立柱上的定位基准块上，需要人工推移使其回复到车体中心线位置，而由于夹具自身惯性在与定位块接触时产生横向摩擦，引起定位基准磨损，最终导致顶盖精度变差。
        3．顶盖定位不精确，引发多起击穿顶盖/侧围故障
        顶盖定位夹具的功能是保证顶盖相对侧围的相对位置。但由于顶盖定位夹具不能沿着车体中心位置下降，需要人工侧向推移，导致夹具定位精度受损；定位时顶盖相对侧围位置误差增大，机器人在焊接顶盖装饰槽时，常误击穿顶盖或侧围。

       

焊装车间主拼工位顶盖定位夹具改造

        改造方案的确定
        1．设计思路
        原结构设计方案的弊端在于用来牵引顶盖夹具的弧形轨道左右各有一个，当两条轨道同时向车体中心位置延伸时，考虑到轨道本身的宽度，两条轨道必然无法同时在中心位置处相交，而只能布置在中心轨道的两边，所以问题在于轨道“不灵活”。如果能把轨道切成三段，中间一段做成可活动的轨道切换装置，当生产SED车型时，通过一行程开关的控制让中间段的一侧轨道与前后段轨道在中心连在一起；而生产HB车型时通过轨道切换装置，让中间段的另一侧轨道在中心与前后段连在一起。轨道切换装置的移动可以通过气缸来实现，气缸的活动可以通过行程开关来感应是何种车型的夹具在动作，再做出相应的反应，以实现轨道的自动切换（见图4）。
        2.改造方案
        （1）改造方案原理（见图5） 在顶盖定位夹具的工装架上安装一行程开关，该行程开关直接与一电磁阀相通，然后通过该电磁阀控制安放在轨道转换装置旁的一个气缸的进气和排气；每次作业工人的提起夹具，行程开关被“激活”，电磁阀获得一个信号，然后控制气缸进气，与气缸连成一体的轨道切换装置的一侧也被水平推移到车体中间位置，与前后段的轨道对接上，这样夹具就可以沿着轨道移到中间位置进行定位焊接。焊接完成后，夹具回到工装架上，压到行程开关，又给电磁阀一个信号，保持目前的状态。当另一种车型的夹具被使用的时候，同样行程开关被打开，电磁阀接收信号后推动气缸反向移动，轨道切换装置被切换到另一条轨道上，实现了自动切换功能。如此循环，无论使用哪种车型的夹具都能保证轨道处在车体中心位置，工人操作非常方便，而且既提高了效率又保证了质量。
        （2）轨道切换装置结构 轨道切换装置是本套改造方案实施的关键，如图6所示，其主要由轨道固定架、轨道中部、气缸和滚轮等组成。轨道中部的两段轨道焊接到固定架上，通过气缸的推动实现固定架左右移动来分别与轨道后部两段连接，实现两种不同车型轨道的切换。
        结语
        焊装生产线主拼工位工字钢轨道转换装置改造完成投入使用后，运行良好，提高了生产节拍，保证了车体精度稳定，降低劳动强度。非常难得地是，项目改造全部利用周末和节假日时间完成，没有影响一天的生产，实现了以最低成本满足生产的需求。