控制白车身行李支架居中的限位块开发

霍炳武，肖春燕，方凯强，刘浩，吴锋（.上汽通用五菱汽车股份有限公司　技术中心，柳州 545000）

控制白车身行李支架居中的限位块开发

霍炳武1，肖春燕1，方凯强1，刘浩1，吴锋1
（1.上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，柳州 545000）

国内大部分汽车制造厂车身补焊线上焊接的行李支架流水槽宽度有多种尺寸，但是行李支架的限位块只能配合一种尺寸。在焊接安装时，会出现这几个问题：焊接安装时，行李支架与流水槽底面离空，安装之后外饰件左右不对称，侧围与顶盖配合尺寸不稳定。为解决这些问题，该研究块在原限位块的基础上，设计开发一种V型限位块，当有不同宽度的行李支架流水槽时，V型限位块仍然能够使行李支架正确焊接安装，从而确保后续装配件的正确安装，避免缺陷，提高质量，同时大大提高生产效率。

行李支架；限位块；流水槽；宽度

霍炳武

毕业于广西桂林电子科技大学，机械设计制造及其自动化专业，现工作于上汽通用五菱汽车股份有限公司，焊接专家技师，主要进行自动化设备改进改造研究工作。

1　研究背景

随着国内汽车工业的快速发展和人们对汽车质量的关注度越来越高，车身工艺精益求精已经成为各汽车制造厂发展的必然趋势。然而现今国内大部分汽车厂制造白车身时（以下以上汽通用五菱汽车股份有限公司-宝骏车身车间为例），每一辆白车身的行李支架流水槽的宽度不一，而将行李支架定位的限位块却只能与固定尺寸的流水槽配合，行李支架与流水槽焊接安装时，现场操作工发现了一个问题：限位块不能与流水槽正确配合安装，使行李支架不能安装到位，从而产生缺陷，使后续装配件安装时误差均偏大，产生缺陷，影响质量问题。为解决企业生产中的实际质量问题，本研究采用一种控制汽车钣金行李支架居中的V型限位块代替原限位块。

2　控制白车身行李支架居中的V型限位块的设计

2.1结构设计方案

该V型限位块的作用为：在车身补焊线上，行李支架与行李支架流水槽焊接装配时，需要一种夹具将行李支架与行李支架流水槽进行预安装，也即进行定位，这种夹具称之为限位工具机构，起限位作用的便是该V型限位块。图1为限位工具机构示意图。

这是公司内首次提出根据白车身侧围与顶盖配合尺寸宽度支架自由定位，Y方向处于相对稳定状态，使行李支架定位在流水槽正中位置。该装置使用有一定倾角的V型限位块，其内部安装软性弹簧和小磁铁［1-2］，其中，小磁铁吸住行李支架，弹簧压紧力作用在行李支架螺栓上，使行李支架底部端面始终贴合流水槽底面，有效防止行李支架在焊接后发生Z方向的偏移。图2为V型限位块示意图，表1为限位工具机构部件明细表。

表1　限位工具机构部件明细表

2.2设计计算

考虑到生产线的柔性与该机构的推广性，该限位块工具机构应该满足行李支架与不同宽度的行李支架流水槽焊接安装，即：当行李支架流水槽的宽度（用B表示）改变时，V型限位块仍然能够根据其特性保证行李支架预安装在正确位置，使行李支架在焊接时不出现偏差。接下来用设计计算来说明限位块的工作机理。由图3可知V型限位块的规格尺寸。

将V型限位块的工作机理转化成几何模型，如图4所示。用数学语言可描述为：当流水槽的宽度（B）变化时，V型限位块进入流水槽中的高度（h）也在变化，B与h之间存在一种函数关系。

如图4所示，V型限位块的的倾角为∠BAC，设为α，其他尺寸有：BE，设为L，AB，设为H，CD，设为l。由图3可知，α=18.62°，L=31.2mm，H=19mm，l=18.2mm。

经过计算，h与B的函数关系为：

当B为标准值25（±0.5）mm时，对应的h为7.125 mm。h取值范围是：h∈［0，19］，则B对应的取值范围是：B∈［20.2，33］。

流水槽的偏差范围是［20，30］，因为允许0.5 mm的偏差，所以其允许偏差为［20.5，29.5］，而［20.5，29.5］∈B，故设计合理。

2.3关键技术难题

在设计过程中有两个技术问题需要解决。首先，在V型限位块内部安装软性弹簧，用来调整行李支架与V型限位块之间的距离，同时起到缓冲的作用；V型限位块内部装有小磁铁，用来吸住行李支架的螺栓，作为行李支架与V型限位块之间的连接方式。通过弹簧弹压行李支架螺栓让行李支架底部端面始终贴合顶盖面，有效防止行李支架在焊接后发生Z方向的偏移。

其次，限位工具机构由两个V型限位块与连接杆组成，链接方式为螺栓加垫片固定，并且使用L型连接块作为V型限位块与连接杆的链接，通过加减垫片，微调V型限位块在X方向的移动。

3　实际生产效果

安装限位稳定，可实现行李支架在Y方向的间隙均匀，满足涂装车间胶枪通过不卡枪，由原来的缺陷月累13次降至0次。

该限位工具机构操作简单，方便轻巧，可在流水槽内快速定位，通过此限位技术，降低总装装配车间行李支架饰板间隙GCA扣分问题，实现有5.7分降低到1.3分 。

该装置为解决宝骏车身两条主线CN200车型侧围与顶盖配合尺寸不稳定，行李支架尺寸焊接移置发生偏移，影响总装DR率和走线率，开发基于行李支架限位技术的两用限位工具，解决行李支架偏移造成的流水槽尺寸不一、涂胶卡枪、行李支架饰板间隙Y向不均问题，满足主线不同车型生产的要求。

此技术可推广新项目各车型相同工艺布局参考或使用，能够实现针对类似此结构柔性化及组合匹配应用，达到设计要求，可批量投产使用。其产生的经济效益如下：

1.节约的返修浪费费用 C1为：

其中：t1=116 小时，表示返修耗时；

m1=12，表示月的个数；

P=26.77元/小时，表示每小时人均工资；

n1=3，表示人数；

算得C1=111792 元。

2.减少非周期性停线节约的成本节约C2为：

其中：t2=210 分钟，当月累计停线时间；

m2=9，表示频次；

n2=500，表示人数；

算得C2=421628 元。

则累计节约总额 C = C1+C2=53万元。

4　总结与展望

经过结构设计与实际生产，本文针对行李支架在流水槽定位的问题，一种控制汽车钣金行李支架居中的V型限位块，来解决行李支架不能在不同宽度的流水槽准确定位的问题，满足了实际生产需求，避免生产缺陷，并且提高了生产效率，给公司带了巨大效益。本文按发现问题-查阅文献-动手操作-解决问题-优化设计的路线，实际问题通过建立模型、受力分析、再计算、校核数据得以理论解决。

然而本文以及该研究还有许多不足之处，如有发现，还望指出。该研究还有待改进，有一个地方仍需加强完善：行李支架与流水槽的安装方式为焊接，由于行李支架以及V型限位块规格小，在焊接时会产生过热现象［3］，使V型限位块温度升高，影响软性弹簧和小磁铁的性能，从而使其工作不稳定，可能导致行李支架与流水槽的安装会出现偏差，产生缺陷［4-5］。因此，希望在后续的改进中，在限位工具机构中安装冷却装置，保证V型限位块在正常温度下工作，从而避免产生缺陷，提高产品质量。

［1］熊志远，宋瑞祥，钟绪，刘磊，刘强. 复合材料螺旋弹簧刚度及其影响因素分析［J］. 工程力学，2015（9）：216-221.

［2］张锡联. 永磁铁自吸原理在起重工具设计中的应用［J］. 机械工程师，2015（8）：181-183.

［3］邵元金，闫君，杨玉超. 焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响［J］. 焊接技术，2015（4）：80-81.

［4］侯健，廖颖哲. 蜂窝板型不锈钢件焊接工艺及变形控制［J］. 科技创新导报，2011（28）： 119-119.

［5］成威，廖秋慧. 不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方法［J］. 轻工机械，2015，33（1）：107-110.

专家推荐

曾斌：

该文通过新设计一种V型限位块解决不同宽度行李支架正确焊接安装的问题，提出设计思路及比较详细的结构设计方案，同时进行计算校核，满足现有流水槽偏差的要求，经过在生产线的实施和验证，较好的解决了侧围与顶盖配合尺寸不稳定，行李支架尺寸焊接移置发生偏移的问题，满足了实际生产需求，取得了良好的经济效益。此技术对于可类似车型相同工艺布局有一定的参考借鉴意义。

Development of limit block for controlling the middle of white body luggage rack

HUO Bing-wu1，XIAO Chun-yan1，FANG Kai-qiang1，Liu Hao1，WU Feng1
（1. SAIC GM Wuling Automobile Co. Ltd.，TDC，Liuzhou 545000，China）

In the most of the domestic automobile factories，the car roof sink which welds to BIW baggage stent has different widths on the welding line，whereas the limit block can't adjust widths. So it will cause the following problems. Clearance will appear between baggage stent and car roof sink. The left and right ornaments can't install symmetrically. Body side and roof will join unstably. To settle those problems，this study will develop a V-type limit block based on its predecessor，which can also keep BIW baggage stent in correct position when we weld it to car roof sink. So it can ensure the following ornaments install correctly，and avoid defects，and improve quality，and put up productivity greatly.

baggage stent； limit block； car roof sink； width

2016-03-07

U469.6+91

A

1005-2550（2016）04-0091-04

10.3969/j.issn.1005-2550.2016.04.017