柔性化總拼軟工裝平臺

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

汽車軟工裝是應用于小批量工程車的焊接制造所使用的焊接工裝，主要為了驗證產品結構設計、白車身焊接制造過程、產品制造、零件匹配等，同時驗證正式工裝的設計和制造。一般為簡易工裝，按不同于正規生產要求的方法進行新產品開發階段的車輛制造。

目前，傳統設計、制造軟工裝的一般方式是根據單一車型的數據單獨設計軟工裝底板、夾具單元、總拼側框、限位機構、控制系統機構等夾具機構，但這種制造模式存在很大的資源浪費（如設計人員需求、設計及加工周期、加工成本等），因為各個車型產品尺寸、產品結構、零件定位需求都不相同，導致每一種車型都需要獨立設計、加工夾具。而軟工裝在項目造車驗證過程中一般只使用很短的時間，也就是產品開發初期零件驗證階段時期到零件結構確定后正式工裝加工完成，就會停止使用軟工裝造車。之后一般會采取報廢處理，部分結構可以借用到下一個項目。下一個新項目不能借用以前的夾具結構又需要重新進行以上提到的設計、加工過程。因此軟工裝的設計和制造加工造成了巨大的資源浪費。為節約總拼軟工裝制造成本，減少工裝制造周期等資源，本文開發了一種可兼容多種車型的柔性化總拼軟工裝平臺。

1 設計結構及原理分析

1.1 概述

針對已往項目軟工裝需要占用較多資源的現狀（如設計人員需求、設計及加工周期、加工成本等），進行優化設計，使得整個總拼軟工裝平臺具有更大的柔性兼容能力，以達到資源重復利用、節約制造成本、縮短項目開發周期的目的。

開發的可兼容多種車型的柔性化汽車軟工裝平臺，其結構如圖1所示。柔性化總拼工裝平臺由柔性立柱、鎖緊機構、大底板、中央底板、推動氣缸、滑移導軌、限位插銷、到位檢測、限位機構等部分結構組成。

圖1柔性化總拼軟工裝平臺

此柔性化總拼工裝平臺的結構初始設計的底板長度為4米，其柔性長度可滿足車長2米到5米的車型,包括了五菱車系中現有的所有車型及后續開發的車型。

1.2 關鍵柔性部件的設計

為了實現此軟工裝總拼拼臺的柔性切換，中央底板、大底板、立柱設計成模塊化的柔性孔系結構，柔性孔系由∮12的銷孔和M12的螺孔均勻分布，間距100mm，如圖2所示。不同的車型通過不同的過渡板安裝各個功能夾具單元，控制調整車身X向、Z向尺寸，從而實現工裝總拼拼臺的柔性切換，如圖3所示。

圖2柔性化孔系結構

圖3過渡板安裝夾具單元結構

滑移機構由2個缸徑200mm行程800mm的大氣缸、4個直線導軌、4個滑塊組成，如圖4所示。通過大氣缸推動滑移機構，由到位檢測機構和限位機構控制滑移機構行程，調整車身Y向尺寸，實現各個不同尺寸的車型共用柔性總拼軟工裝平臺[1]。

圖4滑移機構

1.3 平臺裝置的工作原理

裝載分總成零件后，先由5推動氣缸在6滑軌上推動立柱滑臺，頂住9限位機構，由8到位檢測機構檢測是否到位后，2鎖緊機構鎖緊整個立柱滑臺，并用7限位插銷進行機械鎖死，之后10夾具單元夾緊零件。切換車型時，只需將11過渡板和10夾具單元進行切換，通過限位機構和到位檢測機構的調整控制并調節Y向尺寸（立柱安裝面與中軸線間的距離），即能滿足另一種車型的使用需求。

1.4 平臺裝置的特點

由于此平臺的核心部件,也是加工周期、加工成本最集中的幾個部件（如中央底板、大底板、立柱等）都設計成模塊化的柔性孔系結構，使得這些安裝基礎部件可以很方便的重復使用（只需在新的定位單元和安裝基礎部件之間增加新的過渡小底板即可實現連接）。

此柔性安裝平臺能實現定位單元的3向位置調整（XY軸向）。通過中央底板、立柱、大底板上的柔性孔系，只需更改相應的過渡板即可對夾具單元的安裝位置進行X向、Z向調節；通過氣缸行程控制，到位檢測裝置和鎖緊裝置進行Y向調節。從而實現了不同車型在此平臺上的基礎公用，使得該平臺能夠在不同項目中重復使用[2]。

1.5 此平臺裝置的技術創新點

（1）應用該裝置可節約工裝制造成本（包括原材料、加工費用等）；

（2）應用該裝置可減少工裝制造周期（包含設計周期和加工周期），提高項目進展速度；

（3）應用該裝置可節約大量人力成本（模塊化、標準化設計使得設計量大大減少）；

（4）模塊化、標準化、柔性化的多車型兼容性軟工裝基礎設計理念可以進一步拓展到其他軟工裝區域；

目前已有 N111，N400，CN200，GP50HB 等項目使用這種結構的總拼軟工裝，并取得很好的效果，為項目節約了大量運行成本和工裝設計、制造時間。N111項目總拼軟工裝夾具如圖5所示。設計任務只需設計10夾具單元、11過渡板兩個部分，就能達到軟工裝造車要求。設計周期由原有的1個月縮短到2周時間，縮短比例約50%；由于不用加工大底板及立柱等柔性化平臺，加工成本減少比例約為60%，加工制造時間縮短約60%，優化設計的成果得到充分體現。其他后續項目共用此柔性化總拼平臺，只需重新設計、加工夾具單元及過渡板，就能達到軟工裝造車要求[3]。

圖5 N111柔性化的總拼軟工裝拼臺

2 結束語

通過對軟工裝柔性化優化設計，開發可兼容多種車型的柔性化總拼軟工裝平臺。此平臺裝置可以根據不同的車型，柔性化地靈活應用已有的工裝基礎部件完成制造軟工裝車，為項目節約了大量運行成本和工裝設計、制造時間，節省調試人員投入，加快新車型制造驗證進度。

[1]孫大涌.先進制造技術[M].北京：機械工業出版社，1999.

[2]聞邦椿.機械設計手冊[M].第5版.北京：機械工業出版社，2010.

[3]胡風蘭.互換性與測量技術基礎[M].第二版.北京：高等教育出版社.2010.