浅谈汽车焊装线体输送滑撬设计及应用

钱鹏飞　张欣　郑大勇　舒国民　薛清君

摘 要：本文简单阐述了汽车焊装输送形式，重点介绍了汽车焊装主线的输送滑撬设计要点，以及列举了在汽车焊装车间中滑撬的应用。

关键词：输送形式;滑撬的设计要点和应用

1 前言

汽车白车身焊接分总成输送至下一序进行焊接，一般焊装手工线的输送形式是吊具输送、往复杆输送等。自动线输送形式有滑撬输送、往复杆输送、机器人抓取、EMS输送、升降机输送、移载机输送等，调整线及WBS库输送形式由板链输送、摩擦输送链、滑撬输送等[1]。滑撬输送自动化程度高，适用于各种批量的生产线输送;可以在一条生产线上实现间歇、连续输送，易实现生产线联线输送;输送速度快、定位精度高等特点得到了广泛的应用。但由于其与夹具关系密切，需进行非标设计。

2 滑撬输送原理

滑撬式输送系统由滑撬、滚床、控制系统组成，以白车身总成线为例，一般滑橇长度为3000-5000mm，滑撬线工位间距为5500-6500mm，滑撬由滑撬框架本体及定位机构组成，滑撬框架本体主要与滚床上的滚轮接触，控制系统主要为PLC系统，PLC系统将指令传递给变频器，通过变频器调速，控制电机的转速，电机转动带动滚床上的滚轮转动，滚床左右各一排滚轮，左右对称的两个组成一组，由4-5组滚轮支撑一个滑撬，滚轮转动带动滑撬向前运行，通过PLC控制系统控制，滑撬可以随时停止运行，同时可以实现连续和间歇式运行。

以白车身总成线为例，进行工位间一个循环的输送说明（图1）：

◆往复滑撬运动过程：

当工位X完成该工位的焊接后，滚床升起，滑撬随滚床一并升起，升起到位后，滑撬从滚床上脱开，依靠驱动滚轮摩擦滑撬向前移动至X+1工位。滑撬在滚床上抱死后，随滚床一起下落至滚床最低位。滑撬从滚床上松开，从工位X+1返回至工位X，滚床将滑撬抱死，如此实现一个循环。

◆大循环滚床运动过程：

当工位X完成该工位的焊接后，滚床升起，滑撬随滚床一并升起，升起到位后，滑撬从滚床上脱开，依靠驱动滚轮摩擦滑撬向前移动至X+1工位。滑撬在滚床上抱死后，随滚床一起下落至滚床最低位。如此实现一个工位间输送，依次类推，最后通过升降机或者转台将滑撬输送回来，实现大循环功能。

3 滑撬设计要点

摘取某车型输送滑撬的结构（图2），进行说明：

3.1 滑撬结构要点：

3.1.1 滑撬框架本体

滑撬本体框架一般由方管组成，框架本体长度L根据车型长度确定，一般为3000-5000mm，略长于承载的首款白车身，方便后期车型混线改造，框架本体宽度W一般为650-750mm，方管的长度L1*L2为50*120mm（局部加强肋加强），L3*L4为50*50mm，见图3和图4。

3.1.2 滑撬定位机构

滑撬定位遵循3-2-1定位法则，考虑到车身长度较长存在变形问题，适当采取过定位（两前圆销两后菱形销），有利于车身精度控制，减少滑撬下降时白车身对定位夹具的冲击。定位机构分为定位销和定位支撑面。

◆定位销说明：

①定位销材料采用40Cr 渗碳处理（渗碳深度0.8mm-1.2mm），表面热处理后硬度值大于HRC58～62，保证其硬度和耐磨性。

②滑撬定位销选用Φ16mm以上的车身定位孔，滑撬定位销直径比车身孔径小0.5mm，车身定位孔一般选在车身梁类件等强度件上，切勿选取地板蒙皮上的定位孔。例如：两前主定位可选用机舱内侧中央通道前延伸梁孔定位（此孔必须Z方向），两后副定位可选用后地板横梁Y向菱形销定位。

③滑撬主副定位销的连接方式一般选用L块连接，采用四螺两销固定（见图5）

④特殊情况下，滑撬上的两后副定位菱形销可采用一对控制Y向限位块代替，并且需选择强度较高的梁类件侧面，见图6。

◆定位支撑面说明：

①定位支撑面作为承载车身的受力部分，需选择支撑在车身的梁类件上，支撑面大小建议50mm*50mm，材料45#钢，表面淬火处理，硬度值达HRC40～55，表面发黑处理。

②定位支撑面应尽量靠近定位销附近，防止定位销受偏置力折断。

3.2 柔性滑撬的设计思路

①当规划某线体第一款车型的滑撬时：

首先根据焊装车间规划，确定此线体设计的最大通过性车身尺寸，据此确定滑撬的框架尺寸。

其次根据该线体的第一款车，合理布置4～5组定位支撑，设计定位机构时优先选用圆销+菱形销定位方式，支撑点需选在梁类件上，保证输送时的稳定性。

最后设计的初版滑撬数据需要和夹具数据、焊钳数据进行综合分析，排除干涉區域，优化成最终的滑撬数据。

②当规划第二款车的滑撬时：

首先要确定第二款车在滑撬上的位置：

X向：确定第二款车在滑撬上的X向（车身坐标系）位置，这个是比较关键的一步，影响因素：1）夹具的定位方式，如下部夹具的NC定位系统、转盘式定位切换方式;2）上部夹具的侧围侧抱柔性夹具，影响车身在滑撬上的X向位置;3）还需考虑对现有滑撬的改造量最小，也需要适当移动第二款车身在滑撬上的X向位置。

Y向：由于车身一般是中心线对称的，因此Y向只要车身中心线和滑撬中心线一致即可。

Z向：对这个方向的确认，遵循的原则是对现有滑撬改造量最小，同时需保证足够的撑点，对每个车型保证至少四组定位支撑。

其次，在确定完第二款车身的XYZ位置后，对滑撬进行改造，遵循首款车的滑撬设计方法。

③当规划第三款车或者第四款车的滑撬时：按第①点和第②点的思路进行设计，依次类推。

3.3 线体循环方式对滑撬设计的影响

当规划某基地首款车时，首先考虑线体输送是大循环还是往复式循环形式，滑撬的设计要点是不一致的：

大循环形式的滑撬：由于滑撬是向前输送的，不在两个相邻工位间往返，因此滑撬不必规避返回时与夹具碰撞，因此滑撬在设计时更加方便、稳定和更强的柔性，见图7。

往复形式的滑撬：由于滑撬在相邻工位间往返，因此滑撬需规避返回时与夹具碰撞，因此滑撬撑点在设计时需尽量控制在下车身主纵梁内侧区域，见图8。

3.4 滑撬精度

滑撬的精度控制方法一般有设备检测和检具检测。

①设备检测：可采用便携式三坐标或者激光标定仪对滑撬上的定位销和支撑块进行标定，对前期大批量新制滑撬建议此方式进行检测，优势：精度高，见图9。

②检具检测：对改造类的滑撬，建议用滑撬检具进行标定，优势：方法简单，便于滑撬改造，见图10。

4 滑撬的工业化应用

滑撬目前已经大量运用在国内外的各大主机厂内，对车间内的物流转运效率大幅提升，以某汽车品牌焊装车间为例，焊装主线的滑撬普及率已经达到100%，如表1：

5 结论

此文描述了滑撬的输送过程、定位原理、规划思路，最后列举了某主机厂内滑撬的应用情况，以此积累更多的技术沉淀，滑撬的设计将更加标准化，后期通过电控技术的介入，将来的滑撬也将更加的柔性，诸如目前有部分主机厂已将滑撬与PLC系统连接，可根据不同的车身可切换滑撬的定位结构。以滑撬为代表的焊装工艺是一个系统工程，特别是标准化和模块化设计方面还需要我们业界同仁付出更多的努力，以促进我国汽车焊装技术的发展和进步。

参考文献：

[1]宋晓琳，周水庭;汽车车身制造工艺学;北京理工大学出版社，2013.2：177-207.