主减装配合环小车柔性化设计应用

王永安，汪卫刚，李少博

（陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安 710201）

引言

引入自动化线体及自动翻转设备后，大大减轻操作人员的劳动强度，但自动翻转结构设计不合理仍会造成换产繁琐且柔性差、生产准备难度大、夹紧定位不稳定、设备维护成本高等问题。本文的柔性化设计应用主要体现上上述项目的改善。

1 合环小车简介

在主减速器总成装配过程中，能够对主减速器壳总成进行定位夹紧，且沿着一定的轨道进行流转，并将主动轮合件、差速器合件合装在主减速器壳上的运输小车，称为合环小车。

图1 改进前合环小车

图2 柔性化设计合环小车

2 改进前合环小车工艺方案

2.1 流程说明

根据不同产品更换减壳定位板→更换翻转夹具→上件减速器壳→用挡板固定→装配主动轮合件→夹紧减壳合件，翻转180°→装配调整齿侧等→夹紧主减速器总成，翻转180°。

2.2 减速器壳定位夹紧、翻转方案

将减速器壳（以下简称：减壳）放在合环小车上，使用3个托板及托板上的2个定位销对减壳进行支撑、定位，使用1个挡板对减壳进行限位。翻转前，首先移开挡板，启动设备，设备下落翻转夹具内侧尼龙块与减壳接触，夹紧减壳完成翻转，再用挡板对减壳进行限位。

图4 减壳翻转

图3 改进前合环小车减壳支撑

减壳上件时，合环小车主要起到支撑减壳的作用，通过更换不同的托板，来达到不同产品的支撑。减壳翻转时，由翻转夹具内侧尼龙块（修磨）与减壳外表面（铸造）接触完成翻转。尼龙块（修磨）属于粗加工，减壳外表面（铸造）属于粗加工，减壳的翻转夹紧定位是一个粗定位。合环小车、翻转夹具、减壳关系图见图5：

图5 合环小车、翻转夹具、减壳关系图

2.3 产品换产情况说明

合环小车定位位置根据减壳螺栓过孔位置不同而变化，翻转夹具需根据不同减壳外形，使用不同翻转夹具，产品换产时间长，共计用时约8min（需要拆卸16件螺栓、更换3个减壳托板、更换2台设备共计4个翻转夹具）。

减壳外形的不同，翻转夹具设计夹紧的位置不同，合环小车行走在翻转设备下方时停留的位置不同，换产时需要移动翻转设备处卡爪位置和磁簧感应开关位置，2台翻转设备调整时间约30min，换产效率低。

2.4 原小车的缺点

（1）换产效率低且柔性差：换产过程需要拆/装16个螺栓、4个翻转夹具、3个减壳托板等，共计用时约8min；需要移动翻转设备拉抓位置和磁簧感应开关位置，2台翻转设备调整用时约30min，换产效率低。

（2）生产准备难度大：每新增一种产品装配时，需要考虑减壳的定位夹紧、翻转，制作工装数量约 49件，制作 3类形状不一的减壳托板，共计45件，制作2类翻转夹具，共计4件。工装制作时间至少需要1个月，制作周期长。

（3）定位夹紧不稳定，存在安全风险：合环小车使用2个圆锥销进行定位，圆锥销与螺栓过孔间隙大，减壳翻转夹紧、定位是一个粗定位。合环小车在行驶过程及减壳在翻转过程中，均有减壳掉落的情况。

（4）工装数量多，现场管理难度大：根据产品不同，现场共有减壳托板178件，翻转夹具24件；现场需配备2个工装架来放置这些工装，并进行定期保养、维护，不便于现场管理。

3 柔性化设计合环小车工艺方案

3.1 流程说明

根据不同产品调整减壳定位板→上件减速器壳→用压板固定→装配主动轮合件→夹紧减壳合件，翻转 180°→装配调整齿侧等→夹紧主减速器总成，翻转180°。

3.2 减速器壳定位夹紧、翻转方案

将减壳放在合环小车上，使用3个小车托板、3个压板、1个定位销对减壳进行定位、夹紧。翻转时，启动设备，设备下落翻转夹具与合环小车的托盘加强板处接触，夹紧托盘加强板完成翻转。

图6 柔性化设计合环小车减壳夹紧

图7 减壳翻转

减壳上件时，合环小车的托盘对减壳进行支撑、定位、夹紧，通过移动托板的位置，来达到不同减壳支撑、定位、夹紧。减壳翻转时，由翻转夹具与合环小车的托盘加强板接触完成翻转。翻转夹具与加强板接触内槽由机加工艺保证，合环小车的托盘加强板与翻转夹具配合尺寸由机加工艺保证，减壳的翻转夹紧定位是一个精定位。翻转夹具、合环小车、减壳关系图见下图：

图8 翻转夹具、合环小车、减壳关系图

3.3 产品换产情况说明

合环小车设计时，减壳固定在小车托板上，对所有产品进行模拟，选取相同定位位置，翻转夹具只需要夹紧小车托板同一位置，即可翻转；换产共计用时约2.5min。通过移动减壳托板位置并紧固螺栓,即可满足不同产品的定位夹紧，无需更换翻转夹具。

翻转夹具夹紧的位置相同，合环小车行走在翻转设备下方时停留的位置相同，

翻转设备卡爪位置和磁簧感应开关位置固定好后，换产时无需再进行移动，翻转换产时间0min。

3.4 方案的优点

（1）换产效率高且柔性好：移动减壳托板位置并紧固螺栓即可，无需更换反转夹具，换产时间由8min降低至2.5min,效率提升 68.8%，翻转设备卡爪位置和磁簧感应开关位置确定后，无需再次进行移动调整，换产时间由 30min降低至0min。

（2）生产准备难度降低：每新增一种产品时，只需移动减壳托板位置就可满足装配，无需制作减壳托板、翻转夹具等。

（3）定位夹紧准确：合环小车使用1个定位销进行定位，定位销与螺栓过孔间隙小（1mm），用 3个压板对减壳进行夹紧，减壳翻转夹紧、定位是一个精定位。合环小车在行驶过程及减壳在翻转过程中，稳定可靠。

（4）工装数量减少，现场管理方便：不同产品，现场使用相同托板，相同翻转夹具，托板、翻转夹具与小车、翻转设备为一体，无需更换，线体外部无需放置工装架来存放托板、翻转夹具，管理方便。

4 结束语

4.1 柔性化设计合环小车优点

（1）换产便捷、柔性好：将减壳托板的更换优化为减壳托板的调整变距，将产品零件毛坯多元化定位翻转，优化为工装板单接口定位翻转，换产效率提高。

（2）生产准备难度降低：通过减壳托板的调整变距，翻转工装板，就可满足不同产品的批量生产装配，无新增工装。

（3）定位夹紧准确：将圆锥销的粗定位改为定位销小间隙精定位，将挡板限位更改为使用压板的夹紧结构，将减壳翻转的粗定位更改为精定位，小车运行中夹紧稳定可靠。

（4）工装数量减少，现场管理方便：统一定位、夹紧位置，统一翻转位置，托板、翻转夹具与小车、翻转设备为一体，无需工装架放置额外放置。

4.2 可借鉴思路或理念

工装设计过程中，需要对各类产品减壳夹紧、定位、翻转全过程按照1:1进行模拟，分别找到各类产品减壳共同的定位、夹紧位置，针对减壳的支撑方式、夹紧结构等借鉴现有的工装结构，进行改进优化，化繁为简，工装设计将更加高效、可靠。

关于工装的柔性化设计方面，通过本次优化改进，可以为后续现场多产品混线生产提供较好的改进思路和方法，减少工装数量，降低管理难度，提高换产效率。