主減裝配合環小車柔性化設計應用

王永安，汪衛剛，李少博

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

引言

引入自動化線體及自動翻轉設備后，大大減輕操作人員的勞動強度，但自動翻轉結構設計不合理仍會造成換產繁瑣且柔性差、生產準備難度大、夾緊定位不穩定、設備維護成本高等問題。本文的柔性化設計應用主要體現上上述項目的改善。

1 合環小車簡介

在主減速器總成裝配過程中，能夠對主減速器殼總成進行定位夾緊，且沿著一定的軌道進行流轉，并將主動輪合件、差速器合件合裝在主減速器殼上的運輸小車，稱為合環小車。

圖1 改進前合環小車

圖2 柔性化設計合環小車

2 改進前合環小車工藝方案

2.1 流程說明

根據不同產品更換減殼定位板→更換翻轉夾具→上件減速器殼→用擋板固定→裝配主動輪合件→夾緊減殼合件，翻轉180°→裝配調整齒側等→夾緊主減速器總成，翻轉180°。

2.2 減速器殼定位夾緊、翻轉方案

將減速器殼（以下簡稱：減殼）放在合環小車上，使用3個托板及托板上的2個定位銷對減殼進行支撐、定位，使用1個擋板對減殼進行限位。翻轉前，首先移開擋板，啟動設備，設備下落翻轉夾具內側尼龍塊與減殼接觸，夾緊減殼完成翻轉，再用擋板對減殼進行限位。

圖4 減殼翻轉

圖3 改進前合環小車減殼支撐

減殼上件時，合環小車主要起到支撐減殼的作用，通過更換不同的托板，來達到不同產品的支撐。減殼翻轉時，由翻轉夾具內側尼龍塊（修磨）與減殼外表面（鑄造）接觸完成翻轉。尼龍塊（修磨）屬于粗加工，減殼外表面（鑄造）屬于粗加工，減殼的翻轉夾緊定位是一個粗定位。合環小車、翻轉夾具、減殼關系圖見圖5：

圖5 合環小車、翻轉夾具、減殼關系圖

2.3 產品換產情況說明

合環小車定位位置根據減殼螺栓過孔位置不同而變化，翻轉夾具需根據不同減殼外形，使用不同翻轉夾具，產品換產時間長，共計用時約8min（需要拆卸16件螺栓、更換3個減殼托板、更換2臺設備共計4個翻轉夾具）。

減殼外形的不同，翻轉夾具設計夾緊的位置不同，合環小車行走在翻轉設備下方時停留的位置不同，換產時需要移動翻轉設備處卡爪位置和磁簧感應開關位置，2臺翻轉設備調整時間約30min，換產效率低。

2.4 原小車的缺點

（1）換產效率低且柔性差：換產過程需要拆/裝16個螺栓、4個翻轉夾具、3個減殼托板等，共計用時約8min；需要移動翻轉設備拉抓位置和磁簧感應開關位置，2臺翻轉設備調整用時約30min，換產效率低。

（2）生產準備難度大：每新增一種產品裝配時，需要考慮減殼的定位夾緊、翻轉，制作工裝數量約 49件，制作 3類形狀不一的減殼托板，共計45件，制作2類翻轉夾具，共計4件。工裝制作時間至少需要1個月，制作周期長。

（3）定位夾緊不穩定，存在安全風險：合環小車使用2個圓錐銷進行定位，圓錐銷與螺栓過孔間隙大，減殼翻轉夾緊、定位是一個粗定位。合環小車在行駛過程及減殼在翻轉過程中，均有減殼掉落的情況。

（4）工裝數量多，現場管理難度大：根據產品不同，現場共有減殼托板178件，翻轉夾具24件；現場需配備2個工裝架來放置這些工裝，并進行定期保養、維護，不便于現場管理。

3 柔性化設計合環小車工藝方案

3.1 流程說明

根據不同產品調整減殼定位板→上件減速器殼→用壓板固定→裝配主動輪合件→夾緊減殼合件，翻轉 180°→裝配調整齒側等→夾緊主減速器總成，翻轉180°。

3.2 減速器殼定位夾緊、翻轉方案

將減殼放在合環小車上，使用3個小車托板、3個壓板、1個定位銷對減殼進行定位、夾緊。翻轉時，啟動設備，設備下落翻轉夾具與合環小車的托盤加強板處接觸，夾緊托盤加強板完成翻轉。

圖6 柔性化設計合環小車減殼夾緊

圖7 減殼翻轉

減殼上件時，合環小車的托盤對減殼進行支撐、定位、夾緊，通過移動托板的位置，來達到不同減殼支撐、定位、夾緊。減殼翻轉時，由翻轉夾具與合環小車的托盤加強板接觸完成翻轉。翻轉夾具與加強板接觸內槽由機加工藝保證，合環小車的托盤加強板與翻轉夾具配合尺寸由機加工藝保證，減殼的翻轉夾緊定位是一個精定位。翻轉夾具、合環小車、減殼關系圖見下圖：

圖8 翻轉夾具、合環小車、減殼關系圖

3.3 產品換產情況說明

合環小車設計時，減殼固定在小車托板上，對所有產品進行模擬，選取相同定位位置，翻轉夾具只需要夾緊小車托板同一位置，即可翻轉；換產共計用時約2.5min。通過移動減殼托板位置并緊固螺栓,即可滿足不同產品的定位夾緊，無需更換翻轉夾具。

翻轉夾具夾緊的位置相同，合環小車行走在翻轉設備下方時停留的位置相同，

翻轉設備卡爪位置和磁簧感應開關位置固定好后，換產時無需再進行移動，翻轉換產時間0min。

3.4 方案的優點

（1）換產效率高且柔性好：移動減殼托板位置并緊固螺栓即可，無需更換反轉夾具，換產時間由8min降低至2.5min,效率提升 68.8%，翻轉設備卡爪位置和磁簧感應開關位置確定后，無需再次進行移動調整，換產時間由 30min降低至0min。

（2）生產準備難度降低：每新增一種產品時，只需移動減殼托板位置就可滿足裝配，無需制作減殼托板、翻轉夾具等。

（3）定位夾緊準確：合環小車使用1個定位銷進行定位，定位銷與螺栓過孔間隙小（1mm），用 3個壓板對減殼進行夾緊，減殼翻轉夾緊、定位是一個精定位。合環小車在行駛過程及減殼在翻轉過程中，穩定可靠。

（4）工裝數量減少，現場管理方便：不同產品，現場使用相同托板，相同翻轉夾具，托板、翻轉夾具與小車、翻轉設備為一體，無需更換，線體外部無需放置工裝架來存放托板、翻轉夾具，管理方便。

4 結束語

4.1 柔性化設計合環小車優點

（1）換產便捷、柔性好：將減殼托板的更換優化為減殼托板的調整變距，將產品零件毛坯多元化定位翻轉，優化為工裝板單接口定位翻轉，換產效率提高。

（2）生產準備難度降低：通過減殼托板的調整變距，翻轉工裝板，就可滿足不同產品的批量生產裝配，無新增工裝。

（3）定位夾緊準確：將圓錐銷的粗定位改為定位銷小間隙精定位，將擋板限位更改為使用壓板的夾緊結構，將減殼翻轉的粗定位更改為精定位，小車運行中夾緊穩定可靠。

（4）工裝數量減少，現場管理方便：統一定位、夾緊位置，統一翻轉位置，托板、翻轉夾具與小車、翻轉設備為一體，無需工裝架放置額外放置。

4.2 可借鑒思路或理念

工裝設計過程中，需要對各類產品減殼夾緊、定位、翻轉全過程按照1:1進行模擬，分別找到各類產品減殼共同的定位、夾緊位置，針對減殼的支撐方式、夾緊結構等借鑒現有的工裝結構，進行改進優化，化繁為簡，工裝設計將更加高效、可靠。

關于工裝的柔性化設計方面，通過本次優化改進，可以為后續現場多產品混線生產提供較好的改進思路和方法，減少工裝數量，降低管理難度，提高換產效率。