总装

总装前半桥装配线的开发和应用

0511xq.com   2015年04月09日

  为了使某车型的前半桥总成装配满足某公司新能源工厂33辆/h的生产能力,工厂需要重新设计建设一条新的前半桥装配线来保证其工业化生产。本文对该总装前半桥装配线的总体开发思路及系统组成进行了详细阐述。

  总体开发思路

  某车型是某自主品牌自主研发的首款中高级车,前半桥采用了独立悬架结构形式。为了使前半桥总成的装配满足某公司新能源工厂33辆/h的生产能力,需要重新设计建设一条新的前半桥装配线来保证其工业化生产。

  在确保生产与质量的前提下,为了将投资控制在预算内,提升生产能力及自动化水平,实现最低制造成本,我们制定了如下的开发思路:

  1. 采用伺服电动机自动移行装置来实现设备的自动拧紧;

  2. 采用自动检测跳动量及翻转技术、自动放料机构及辊道输送技术;

  3. 采用联网式智能系统,自动识别车型参数,并对设备参数进行生产性适配,同时保证了装配质量的可追溯性和可控制性,从而优化质量控制;

  4. 在现有车间面积紧缺的情况下,进行紧凑型布置。

  系统结构

  装配线根据线边布置最优化及物流路线最短化原则进行设计,采用环形布置,前后工序连接合理紧凑,极大地优化了线边面积,实际占用面积仅用了36m2。前半桥装配线的总体布局如图1所示。

  1.上半桥前减振器弹簧压装机

  如图2所示,弹簧压装机主体部分主要由框架、夹紧护正装置、压装装置、自动安全门和拧紧装置等零部件组成,主要完成前减振器弹簧的压装及螺母的自动拧紧。

  上半桥前减振器弹簧压装机采用两台单作用气缸(卧式和立式),分别实现移行装置的水平和垂直运动。卧式气缸水平方向推动连接板,连接板通过导向杆推动拧紧机安装座水平运动,拧紧机安装座与拧紧设备集成。为保证拧紧设备水平运动的稳定性与准确性,在连接板下方采用双轨道支撑。立式气缸固定在连接板上,并与拧紧机安装座连接,以控制拧紧机垂直方向的运动。导向杆套固定在连接板上,导向杆与拧紧机安装座连接,并可在导向管套内垂直自由运动,以实现对拧紧机垂直方向的导向作用。

  2.下半桥装配线

  下半桥装配线由轴承及挡圈压装单机、装配前轮毂—前制动盘分装台、压装前轮毂工艺合件到转向节单机、测量制动盘振动量设备及安装制动钳分装台组成。该装配线根据线边布置最优化及物流路线最短化原则进行设计,极大地优化了线边面积,提高了劳动生产率。下半桥装配线的总体工位布局如图3所示。

  (1)轴承挡圈压装机 如图4所示,该装置的挡圈压装紧接着轴承压装工序,与其他设备之间配合需要十分紧密,节拍控制要求精准。为此,我们特地根据其他设备节拍进行准确计算,在固定时间内完成一系列动作实现节拍的同步。挡圈的分拣采用PLC精确控制,确保其准确性。由于挡圈本身质量较轻,放置时易翻转,增加了作业时间,为此,我们特地设计了仿形工装,精确定位挡圈位置,使放置一步到位,压装时有效限制挡圈的位置,实现精确压装。

  (2)压装前轮毂工艺合件并检测制动盘振动量设备 如图5所示,该装置通过PLC控制,自动实现轮毂压装及跳动检测设备的集成,同时电动机驱动直行导轨将检测完毕的工件移位到翻转机构。翻转机构将轮毂转向节总成夹持,并翻转180°,通过滑台气缸自动将工件推出设备后进入下料辊道。

  设计时,该设备面临多个难题,如:同一设备集成轮毂轴承压装和制动盘跳动量的自动检测两道工序,压装后的制动盘须翻转180°,但装配后的零件质量大,搬运困难。本次设计将轮毂压装及跳动检测设备集成,压装后可自动多频次检测跳动量。设计翻转机构自动夹持制动盘总成,电动机驱动翻转180°,通过立式气缸自动将工件置于下料双轨道处。

  (3)制动钳拧紧设备 该设备的制动钳紧固是靠与垂直线成一定夹角的两个螺栓紧固,为了保证螺栓紧固的精度,需采用双轴拧紧结构。如图6所示,双轴拧紧轴的上方有滑轨及移动气缸,能够有效保证拧紧轴移动灵活,便于紧固。该设备使用了两根拧紧轴和各自对应控制柜,可以同时紧固制动钳的两个紧固螺栓,在保证螺栓紧固精度的同时还节约了操作工时,从而方便作业。

  该机构通过双轨道料架自动送料,通过举升气缸控制制动盘定位装置的上升和下降,实现制动盘与辊道的分离和贴合,来解决制动盘合件质量大、人力转移操作困难的问题。因卡钳定位精度要求高,所以特别设计了卡钳定位装置来实现卡钳的定位。另一个技术难点在于卡钳两个拧紧点拧紧操作须同时进行,人力操作难控制。设计双轴伺服拧紧机紧固卡钳螺栓,确保两个拧紧点同时紧固。

  (4)下半桥总成自动送料结构 如图7所示,下半桥总成自动送料主要由定位装置、举升气缸组件和输送辊道等组成。通过举升气缸组件顶起轮毂制动盘合装件,安装制动钳,用双轴伺服拧紧机紧固螺栓,气缸下降,安装好的下半桥总成自动滑落到双辊道料架上面,然后自动滑到下一工位。

  3.上下半桥合装台

  上下半桥合装台(见图8)主体部分主要由框架、定位夹具和拧紧装置等零部件组成,主要完成上下半桥的合装。

  上半桥自动送料装置的结构特点是:左右前悬总成弹簧(上半桥)能自动输送到合装台,并按左右进行区分,防止了错装的可能性。送料装置能够根据合装台的高度自动调节,确保工件能准确地输送到合装台上。所有轨道滚轮采用对工件无伤害的材料制作,能有效保护工件。

  在合装时,该设备的紧固力矩高达165Nm,作用力过大回弹时会造成安全隐患,容易击伤操作员。为此,设计特殊夹具,在打紧后能够有效将其固定,防止回弹。特殊工装有一定位置限制,保证拧紧的精确性。

  4.智能装配系统

  智能装配系统通过ANDON系统获取车流序列,建立生产线车流队列矩阵,并准确无误地向各需求工艺设备传递即将装配的车辆信息,设备通过此信息自动选择装配参数,进行装配。工位需设置监控引导屏,用以指导生产。监控引导屏需能显示当前正在装配车辆的装配工艺文件、设备参数和装配结果等信息。

  结语

  该前半桥装配线由分装前减振器单机、下半桥生产线和上下半桥合装台组成,布置在前动力总成分装线一侧,便于协调各工位间装配工作的节拍差异;前减振器分装单机由电动伺服缸、压机及各种传感器组成;下半桥生产线主要由压装设备、前制动盘端面跳动检测设备、定位夹具、旋转料架和辊道等组成。

  我们对于关键重要力矩采用了电动伺服拧紧设备,而且根据前半桥总成的结构设计出了电动伺服拧紧自动移行及下半桥总成自动放料机构,极大地提升了生产效率。同时,现场操作工通过智能系统显示屏自动识别车型及进行设备参数的识别等相关功能,保证了装配质量的可追溯性。

  此装配线满足了某款车型前半桥能够以33辆/h的能力进行生产,保证了其前桥装配的工业化。后续的新车型可以根据装配线和伺服拧紧设备结构进行同步工程设计,多种车型的线体共用将极大地降低设备的投资或改造成本。同时,我们还获得了两项国家专利技术,即:自动检测及翻转装置获得实用新型专利,专利号为201320775615.2;一种下半桥总成安装及自动送料机构获得实用新型专利,专利号为201320775107.4。

标签:汽车 总装 装配线 我要反馈 
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