門蓋線舉升機(jī)構(gòu)

摘 要：車身門蓋是車身總成的重要組成部分，它包括汽車左右前車門，左右后車門，發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和后蓋（即行李箱蓋），統(tǒng)稱四門兩蓋。門蓋制造的工藝性在車身制造中越來越被重視，本文就這一趨勢(shì)論述了門蓋工裝夾具中舉升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用背景，設(shè)計(jì)時(shí)的注意問題，同時(shí)重點(diǎn)介紹了滾輪式舉升機(jī)構(gòu)和皮帶式舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程。

關(guān)鍵詞：舉升；輸送；設(shè)計(jì)流程

1 引言

汽車產(chǎn)業(yè)因其具有較高的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度、不斷發(fā)展的技術(shù)要求、廣闊的涉及面、眾多的零部件、突出的附加值等特點(diǎn)，已成為世界上規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)之一。在這個(gè)大環(huán)境的影響下，中國已成為世界上最大的汽車生產(chǎn)國。門蓋在白車身總成中擔(dān)當(dāng)著越來越重要的角色，其多樣化外觀正沖擊著消費(fèi)者的眼球，而其自身強(qiáng)度則關(guān)系著乘車人員的安全，門蓋所起到的作用不言而喻。門蓋在制造過程中，涉及到門蓋的制造工藝，在整個(gè)工藝中，舉升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用則起到了至關(guān)作用，它可以實(shí)現(xiàn)門蓋總成的舉升和輸送對(duì)接的流水線生產(chǎn)。

2 舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)用背景

車身門蓋線的焊接工藝一般為加強(qiáng)板焊接——涂膠合門——包邊——引出焊——打鉸鏈——下線，舉升機(jī)構(gòu)主要用在涂膠合門、引出焊及打鉸鏈拼臺(tái)，其起到的主要作用為舉升輸送。

3 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題

（1）根據(jù)門總成重心位置及合理的避讓工裝夾具選擇舉升機(jī)構(gòu)所安裝的位置；（ 2）所需輸送門總成的重心與舉升重心基本重合；

（3）滾輪或皮帶的擺放角度與門貼何處的外板輪廓基本吻合；（ 4）包邊前后拼臺(tái)的舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求實(shí)現(xiàn)舉升高度與擺放角度一致性；（5）一般情況下，在輸送方向上滾輪或者皮帶超出拼臺(tái)的長(zhǎng)度為 300—400mm；（6）

舉升機(jī)構(gòu)在下降到最低位置處時(shí)，滾輪上表面距離門外板為 20mm左右；（ 7）舉升機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中盡量做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、輕量化，以實(shí)現(xiàn)舉升輸送過程中的平穩(wěn)、高效運(yùn)行；

4 舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式

舉升機(jī)構(gòu)有三種，圖 1是前門中門 1#和 2#拼臺(tái)使用的，用于脫銷，由于會(huì)降低節(jié)拍，實(shí)際使用較少，編寫工裝方案時(shí)須與車間確認(rèn)是否使用，取消后對(duì)夾具布置也比較有利。圖 2和圖 3用于包邊前后工位，及鉸鏈工位，根據(jù)制造策略進(jìn)行選擇，圖 3有利于提高自動(dòng)化，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，尤其適合于大總成，輸送平穩(wěn)，不會(huì)產(chǎn)生顛簸造成的車門外板凹陷；圖 2需要人工推拉總成進(jìn)行輸送，通常用在發(fā)蓋和車門鉸鏈拼臺(tái)。輸送方式還有一種是機(jī)器人抓舉，目前用的較少，但未來是一種趨勢(shì)，由制造策略決定。

一般情況下，滾輪式舉升機(jī)構(gòu)和皮帶式舉升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用主要是根據(jù)制造策略所決定的，比如需要項(xiàng)目柔性化及拼臺(tái)切換時(shí)一般使用滾輪式舉升機(jī)構(gòu)，項(xiàng)目專線則一般使用皮帶式舉升機(jī)構(gòu)，當(dāng)然兩種結(jié)構(gòu)的選擇有時(shí)也受車間使用者的影響。

4.1 滾輪式舉升機(jī)構(gòu)

圖 2所示為滾輪式舉升機(jī)構(gòu)，滾輪式舉升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過角鋼安裝座 7調(diào)整滾輪與門外板的匹配角度，但輸送過程中需要人工托運(yùn)。

4.2 皮帶式舉升機(jī)構(gòu)

圖 3所示為皮帶式舉升機(jī)構(gòu)，皮帶式舉升機(jī)構(gòu)為電動(dòng)控制，由電機(jī) 12驅(qū)動(dòng)滾輪帶動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng)，門外板與皮帶 7的匹配調(diào)整通過型材安裝座 9來實(shí)現(xiàn)；皮帶式舉升機(jī)構(gòu)由于使用了重量較輕的鋁型材 8，使得舉升輸送過程更加平穩(wěn)、高效。

5 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程

下面以皮帶式舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)說明舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程。

5.1 方案分析

在我們拿到設(shè)計(jì)任務(wù)之后，首先要查看這個(gè)零件的產(chǎn)品特征、焊接工藝文件、 CDLS等信息，然后我們需要對(duì)門總成的重心點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量后為方便以后的舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們找到此點(diǎn)，并建模球體顯示在數(shù)模總成中。

5.2 安裝位置選擇

重心點(diǎn)建模完成后，就需要確定舉升機(jī)構(gòu)的安裝位置了，由于舉升機(jī)構(gòu)本身的基本對(duì)稱性，原則上盡可能的使門總成重心落在舉升氣缸的活塞桿方向延長(zhǎng)線上，以保證門總成舉升起來后的輸送平穩(wěn)性。

5.3 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

舉升機(jī)構(gòu)安裝位置確定后，就開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)大致分為兩大核心部分，第一部分為由氣缸及其導(dǎo)向桿組成的舉升主體，其結(jié)構(gòu)如圖 4所示；第二部分為舉升輸送過程中與門總成接觸的托架結(jié)構(gòu)。主體部分工作形式為由氣缸帶動(dòng)導(dǎo)向桿做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)門總成的上升與下降，此機(jī)構(gòu)應(yīng)注意檢測(cè)導(dǎo)向桿的自身直線度與圓柱度，同時(shí)檢測(cè)安裝后的氣缸與導(dǎo)向桿的平行度，以避免運(yùn)動(dòng)卡滯現(xiàn)象。

5.4 托架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

托架結(jié)構(gòu)與主體的安裝形式為螺釘連接，如圖六所示，托架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)最主要的部分就是滾輪或者皮帶設(shè)計(jì)，如前所述，滾輪或皮帶的擺放角度需與門外板貼何處的外板輪廓基本吻合，這就需要在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行方案分析時(shí)就要先有一個(gè)大致的構(gòu)思，選取大的平面作為滾輪或者皮帶的布置位置，在此時(shí)同時(shí)需參考尺寸科提供的 CDLS注意避讓夾具，引出焊拼臺(tái)注意避讓導(dǎo)流板機(jī)構(gòu)及焊鉗，鉸鏈拼臺(tái)注意避讓打鉸鏈的滑移機(jī)構(gòu)，然后通過調(diào)整鋁型材安裝座的角度以實(shí)現(xiàn)滾輪或者皮帶的上表面輪廓與門總成外板輪廓貼合的目的。

5.5 從動(dòng)滾輪安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

滾輪的安裝是通過角鋼實(shí)現(xiàn)，與皮帶安裝形式相同。

5.6 驅(qū)動(dòng)滾輪安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輸送皮帶的運(yùn)動(dòng)通過電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)滾輪實(shí)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)滾輪與從動(dòng)滾輪通過傳動(dòng)軸與萬向節(jié)

相連接；電機(jī)與傳動(dòng)軸的連接通過鍵連接，驅(qū)動(dòng)滾輪與從動(dòng)滾輪的設(shè)計(jì)要注意鍵槽的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)，在此應(yīng)該注意的是連接從動(dòng)輪的傳動(dòng)軸在安裝軸承時(shí)是沿圖示箭頭方向安裝，所以傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)要做成階梯軸，并盡可能的減少臺(tái)階面的長(zhǎng)度。

5.7 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

萬向節(jié)為采購件，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意萬向節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度不能大于 20度，如果由于門外板的結(jié)構(gòu)特殊性造成萬向節(jié)的角度無法滿足，則考慮適當(dāng)調(diào)整皮帶的擺放角度或者使用兩個(gè)萬向節(jié)以達(dá)到目的。

設(shè)計(jì)萬向節(jié)數(shù)模時(shí)建模順序很重要，首先做出左右兩根傳動(dòng)軸的數(shù)模，保證兩根傳動(dòng)軸的角度為整數(shù)，然后測(cè)量?jī)筛鶄鲃?dòng)軸的角度，記錄下角度后，編輯萬向節(jié)數(shù)模并調(diào)整萬向節(jié)的角度為剛剛記錄的角度，之后通過兩個(gè)軸線約束確定萬向節(jié)的位置，此位置唯一，最后通過修剪及打孔等命令修改傳動(dòng)軸。

5.8 氣缸的選型

當(dāng)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都完成后，就是氣缸的選型，這一步關(guān)系到設(shè)計(jì)出來的結(jié)構(gòu)能否實(shí)現(xiàn)最初的設(shè)計(jì)目的，即實(shí)現(xiàn)門總成的平穩(wěn)舉升輸送，所以對(duì)于氣缸的選型是非常重要而且極其容易忽略的環(huán)節(jié)。

首先，是氣缸缸徑的選擇，當(dāng)氣缸完全打開即托架上升到最高點(diǎn)后，測(cè)量氣缸所負(fù)擔(dān)的重量 M，其中包括門總成重量、托架重量及部分舉升機(jī)構(gòu)主體重量，假設(shè)所選氣缸缸徑為 A，氣壓為 P（車間內(nèi)氣壓 P一般為 0.4-0.6MPa），取安全系數(shù) 1.2，則應(yīng)滿足下面關(guān)系：

P*π*（A/2）^2 > 1.2*M；

其次，為氣缸行程的選擇，由于門總成在氣缸收縮狀態(tài)下，門總成外板距離皮帶上輪廓面為 20mm左右距離，即預(yù)留的空行程，所以在實(shí)際進(jìn)行舉升高度選擇時(shí)應(yīng)該減去預(yù)留的空行程，如下圖 5所示，假設(shè)門總成在氣缸收縮狀態(tài)下，重心距離地面高度為 L0，與包邊機(jī)小組溝通得到的需與包邊的對(duì)接高度為 L，所選氣缸行程為 S，則應(yīng)滿足下面關(guān)系： L0+S-20=L；得到所需氣缸行程為： S=L-L0+20（單位為 mm）。

6 結(jié)束語

舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)相對(duì)還是比較簡(jiǎn)單的，設(shè)計(jì)時(shí)需要足夠的耐心與細(xì)心，需要注意的問題很多，綜合考慮的因素的較多，當(dāng)然舉升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)仍需不斷的改進(jìn)，主要在減重、結(jié)構(gòu)形式、安裝形式等方面進(jìn)行優(yōu)化。

作者簡(jiǎn)介

周濤：（1987.09—），男，遼寧省錦州人，本科，助理工程師，現(xiàn)工作于上汽通用五菱汽車股份有限公司，主要從事工裝夾具設(shè)計(jì)方面的工作。