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總裝前半橋裝配線的開發和應用

:  zhongte88183.cn   2015年04月09日

  為了使某車型的前半橋總成裝配滿足某公司新能源工廠33輛/h的生産能力,工廠需要重新設計建設一條新的前半橋裝配線來保證其工業化生産。本文對該總裝前半橋裝配線的總體開發思路及系統組成進行了詳細闡述。

  總體開發思路

  某車型是某自主品牌自主研發的首款中高級車,前半橋采用了獨立懸架結構形式。為了使前半橋總成的裝配滿足某公司新能源工廠33輛/h的生産能力,需要重新設計建設一條新的前半橋裝配線來保證其工業化生産。

  在确保生産與質量的前提下,為了将投資控制在預算内,提升生産能力及自動化水平,實現最低制造成本,我們制定了如下的開發思路:

  1. 采用伺服電動機自動移行裝置來實現設備的自動擰緊;

  2. 采用自動檢測跳動量及翻轉技術、自動放料機構及輥道輸送技術;

  3. 采用聯網式智能系統,自動識别車型參數,并對設備參數進行生産性适配,同時保證了裝配質量的可追溯性和可控制性,從而優化質量控制;

  4. 在現有車間面積緊缺的情況下,進行緊湊型布置。

  系統結構

  裝配線根據線邊布置最優化及物流路線最短化原則進行設計,采用環形布置,前後工序連接合理緊湊,極大地優化了線邊面積,實際占用面積僅用了36m2。前半橋裝配線的總體布局如圖1所示。

  1.上半橋前減振器彈簧壓裝機

  如圖2所示,彈簧壓裝機主體部分主要由框架、夾緊護正裝置、壓裝裝置、自動安全門和擰緊裝置等零部件組成,主要完成前減振器彈簧的壓裝及螺母的自動擰緊。

  上半橋前減振器彈簧壓裝機采用兩台單作用氣缸(卧式和立式),分别實現移行裝置的水平和垂直運動。卧式氣缸水平方向推動連接闆,連接闆通過導向杆推動擰緊機安裝座水平運動,擰緊機安裝座與擰緊設備集成。為保證擰緊設備水平運動的穩定性與準确性,在連接闆下方采用雙軌道支撐。立式氣缸固定在連接闆上,并與擰緊機安裝座連接,以控制擰緊機垂直方向的運動。導向杆套固定在連接闆上,導向杆與擰緊機安裝座連接,并可在導向管套内垂直自由運動,以實現對擰緊機垂直方向的導向作用。

  2.下半橋裝配線

  下半橋裝配線由軸承及擋圈壓裝單機、裝配前輪毂—前制動盤分裝台、壓裝前輪毂工藝合件到轉向節單機、測量制動盤振動量設備及安裝制動鉗分裝台組成。該裝配線根據線邊布置最優化及物流路線最短化原則進行設計,極大地優化了線邊面積,提高了勞動生産率。下半橋裝配線的總體工位布局如圖3所示。

  (1)軸承擋圈壓裝機 如圖4所示,該裝置的擋圈壓裝緊接着軸承壓裝工序,與其他設備之間配合需要十分緊密,節拍控制要求精準。為此,我們特地根據其他設備節拍進行準确計算,在固定時間内完成一系列動作實現節拍的同步。擋圈的分揀采用PLC精确控制,确保其準确性。由于擋圈本身質量較輕,放置時易翻轉,增加了作業時間,為此,我們特地設計了仿形工裝,精确定位擋圈位置,使放置一步到位,壓裝時有效限制擋圈的位置,實現精确壓裝。

  (2)壓裝前輪毂工藝合件并檢測制動盤振動量設備 如圖5所示,該裝置通過PLC控制,自動實現輪毂壓裝及跳動檢測設備的集成,同時電動機驅動直行導軌将檢測完畢的工件移位到翻轉機構。翻轉機構将輪毂轉向節總成夾持,并翻轉180°,通過滑台氣缸自動将工件推出設備後進入下料輥道。

  設計時,該設備面臨多個難題,如:同一設備集成輪毂軸承壓裝和制動盤跳動量的自動檢測兩道工序,壓裝後的制動盤須翻轉180°,但裝配後的零件質量大,搬運困難。本次設計将輪毂壓裝及跳動檢測設備集成,壓裝後可自動多頻次檢測跳動量。設計翻轉機構自動夾持制動盤總成,電動機驅動翻轉180°,通過立式氣缸自動将工件置于下料雙軌道處。

  (3)制動鉗擰緊設備 該設備的制動鉗緊固是靠與垂直線成一定夾角的兩個螺栓緊固,為了保證螺栓緊固的精度,需采用雙軸擰緊結構。如圖6所示,雙軸擰緊軸的上方有滑軌及移動氣缸,能夠有效保證擰緊軸移動靈活,便于緊固。該設備使用了兩根擰緊軸和各自對應控制櫃,可以同時緊固制動鉗的兩個緊固螺栓,在保證螺栓緊固精度的同時還節約了操作工時,從而方便作業。

  該機構通過雙軌道料架自動送料,通過舉升氣缸控制制動盤定位裝置的上升和下降,實現制動盤與輥道的分離和貼合,來解決制動盤合件質量大、人力轉移操作困難的問題。因卡鉗定位精度要求高,所以特别設計了卡鉗定位裝置來實現卡鉗的定位。另一個技術難點在于卡鉗兩個擰緊點擰緊操作須同時進行,人力操作難控制。設計雙軸伺服擰緊機緊固卡鉗螺栓,确保兩個擰緊點同時緊固。

  (4)下半橋總成自動送料結構 如圖7所示,下半橋總成自動送料主要由定位裝置、舉升氣缸組件和輸送輥道等組成。通過舉升氣缸組件頂起輪毂制動盤合裝件,安裝制動鉗,用雙軸伺服擰緊機緊固螺栓,氣缸下降,安裝好的下半橋總成自動滑落到雙輥道料架上面,然後自動滑到下一工位。

  3.上下半橋合裝台

  上下半橋合裝台(見圖8)主體部分主要由框架、定位夾具和擰緊裝置等零部件組成,主要完成上下半橋的合裝。

  上半橋自動送料裝置的結構特點是:左右前懸總成彈簧(上半橋)能自動輸送到合裝台,并按左右進行區分,防止了錯裝的可能性。送料裝置能夠根據合裝台的高度自動調節,确保工件能準确地輸送到合裝台上。所有軌道滾輪采用對工件無傷害的材料制作,能有效保護工件。

  在合裝時,該設備的緊固力矩高達165Nm,作用力過大回彈時會造成安全隐患,容易擊傷操作員。為此,設計特殊夾具,在打緊後能夠有效将其固定,防止回彈。特殊工裝有一定位置限制,保證擰緊的精确性。

  4.智能裝配系統

  智能裝配系統通過ANDON系統獲取車流序列,建立生産線車流隊列矩陣,并準确無誤地向各需求工藝設備傳遞即将裝配的車輛信息,設備通過此信息自動選擇裝配參數,進行裝配。工位需設置監控引導屏,用以指導生産。監控引導屏需能顯示當前正在裝配車輛的裝配工藝文件、設備參數和裝配結果等信息。

  結語

  該前半橋裝配線由分裝前減振器單機、下半橋生産線和上下半橋合裝台組成,布置在前動力總成分裝線一側,便于協調各工位間裝配工作的節拍差異;前減振器分裝單機由電動伺服缸、壓機及各種傳感器組成;下半橋生産線主要由壓裝設備、前制動盤端面跳動檢測設備、定位夾具、旋轉料架和輥道等組成。

  我們對于關鍵重要力矩采用了電動伺服擰緊設備,而且根據前半橋總成的結構設計出了電動伺服擰緊自動移行及下半橋總成自動放料機構,極大地提升了生産效率。同時,現場操作工通過智能系統顯示屏自動識别車型及進行設備參數的識别等相關功能,保證了裝配質量的可追溯性。

  此裝配線滿足了某款車型前半橋能夠以33輛/h的能力進行生産,保證了其前橋裝配的工業化。後續的新車型可以根據裝配線和伺服擰緊設備結構進行同步工程設計,多種車型的線體共用将極大地降低設備的投資或改造成本。同時,我們還獲得了兩項國家專利技術,即:自動檢測及翻轉裝置獲得實用新型專利,專利号為201320775615.2;一種下半橋總成安裝及自動送料機構獲得實用新型專利,專利号為201320775107.4。

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