滑橇設計、制造的一般方法及難點探討

摘 要：本文以滑橇設計、制造為研究對象，論文首先分析了滑橇的設計依據，進而探討了滑橇設計工作一般方法和要求，最后研究了滑橇制造方法及要求，全文是筆者工作實踐基礎上的理論升華，相信對同行能有所裨益。

關鍵詞：滑橇 輸送系統 公用性 鎖具 通過性 變形量

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)12(a)-0000-00

1滑橇的設計依據

1.1 滑橇輸送系統承包任務中，工期通常都比較緊張，因而從整個車間的輸送系統布置總圖，到每類設備總圖直至所有的零部件加工圖紙，基本上延續使用了以往項目成熟的設計圖紙，絕大多數設備都可以借用已完成項目的圖紙，相對來說滑橇必須根據生產廠家所生產的所有車型進行組合式設計，是滑橇輸送系統中設計的一個難點。

1.2 滑橇根據其在不同的使用場合可劃分為焊裝線滑橇，涂裝電泳滑橇、涂裝噴漆滑橇，車身儲存區（焊裝、總裝）滑橇，工件（車身）的完整生產工藝過程要通過上述不同橇體之間、生產線之間的交接來完成。雖然不同的滑橇設計各有其特點與側重點，但是其基本功能性要求是一致的。

1.3 滑橇的基本結構一般為：底座由2根縱梁加若干橫梁焊接而成，縱梁和橫梁之間一般都通過焊接聯接，也有通過螺栓連接的，其縱梁長度與間距（即滑橇長度寬度）主要根據車身長度、寬度確定，通常在工廠工藝設計階段已經確定。前后托架（定位支撐）用型鋼組焊而成，定位支撐顧名思義則是用來支撐、定位車身的，通常一個車身需要成對的4個支撐，理想的狀態就是底座加4個支撐就構成了一個滑橇。然而這顯然是不現實的，汽車生產廠家主要考慮經濟利益，總以最小的投入換來最大的產出。因此，在投標技術要求中規定了滑橇可以適用多種車型 。國內汽車廠商生產的車型多是引進的成熟產品自主開發較少，并且在開發新車身過程中不重視車體底盤工藝定位孔的統一性設計，這就造成了多車型滑橇設計上的難度，如果僅是同系車型還好，或許4個支撐也可以做到，若是不同系的車型，甚至是不同種類的車型、外形尺寸差別很大的車型，那么4個支撐顯然就不能滿足。其實，滑橇設計的一個難點就是如何解決用簡單、可靠的定位支撐來適用眾多的車型這個矛盾。

1.4 通過我院所承包的多個汽車廠項目的實踐，目前滑橇底盤的設計，基本定型。轎車、乘用車滑橇線滑橇縱梁中心寬900mm（800mm），長度4m～6m；商用車如重卡駕駛室滑橇線滑橇縱梁中心寬1000mm，長度2.5m～3m。縱梁一般用壁厚適中的矩形鋼管，保證X、Y兩個方向的彈性模量足夠大，剛性好而質量不會很大；橫梁由于較短一般用槽鋼或矩形鋼管。對于涂裝車間的電泳橇、噴漆橇鑒于其工作場合較為惡劣（溫差大、油漆），縱梁和橫梁之間一般通過焊接成一框架結構。焊裝橇、總裝橇縱梁和橫梁可設計成通過螺栓聯接從而避免焊接變形后的校正難度。

2 滑橇設計工作一般方法和要求

2.1 前面提到滑橇設計的一個難點就是如何用最少的支撐來適用多種車身，也就是怎樣找到多種車身的可共用支撐點。支撐點可以是孔也可以是面；對于轎車等小型乘用車通常采用前定位后支撐，就是前支撐點為孔，后支撐點為面。首先研究車型資料，同系車型由于變化不大，容易找到公用支撐點。以前汽車廠商大多是直接提供車身實物通過對實物進行現場測量來獲得設計的輸入信息，但是測量的數據很難保證精度，所以樣件制作出來后問題很多；近年來部分汽車廠商開始提供車身的三維數模，這就給設計工作帶來了很大的方便，尤其是為滑橇設計的后續工作（如驗證）帶來了便利。

2.2 車身的前定位后支撐方式經實踐證明是首選的支撐方案，因為通常車身前底板上有尺寸、位置精度較高的工藝定位孔，車身底盤后輪轂處的左右2根縱梁有較高的尺寸、位置精度和很好的強度、剛性。此處縱梁長度在450～650 mm左右，寬度不超過100mm，底平面水平，且遠離整車的重心，是理想的支撐面。同系車型一般有相同的前底板定位孔，4個支撐可以共用，不需增加新支撐。不同系車型之間如果沒有共用的定位孔，問題就比較麻煩了，增加新的前定位支撐極可能會出現橇體前支撐之間在Z（高度）方向上出現相互干涉問題，需要用坐標法來選擇、驗證各自的前支撐定位點。

2.3 坐標法就是以滑橇底盤的前端面中心為基準，形成滑橇和車身統一體的三維X、Y、Z坐標系空間。根據不同車身底板上的孔（點）、面坐標來初選前定位孔，初步設計滑橇前支撐，然后精確驗證前支撐設是否相互干涉。下一步初步設計后支撐，在驗證不相互干涉的前提下，來確定后支撐是否可能合并，找到兩者的交集，即兩處后支撐“與”的結果。多車型滑橇支撐的最終確定需要以上反復的設計、驗證過程，通過不斷的優化才能得出滿意的設計圖紙。下面是上汽通用五菱西部二期涂裝項目的電泳橇設計圖，在一期只有兩種車型的基礎上發展到共有8種車型，Spark微型轎車、CN-100商務車、N1系列（N1、N1加長、N200等共6種）乘用車。通過支撐的合并優化設計，N1系列共用一組支撐，Spark（樂馳）、CN-100共用一組支撐。

滑橇的設計中還有另一種特例，將復雜問題簡單化的做法。我們做的重汽駕駛室涂裝項目，由于重汽廠家的產量一般不大，機運線節拍具有很大的彈性，因而可以設計、制造的經濟成本作為出發點，將滑橇的支撐設計成可人工裝拆的活支撐，即多車型滑橇始終只保留4個支撐，需要生產哪種車型更換哪種支撐即可，這樣就避免了支撐在Z（高度）方向上相互干涉的難題。

2.4 前面說過不同的滑橇設計各有其特點與側重點，在各種滑橇中，電泳橇的設計、制造難度相對較大。主要是由于電泳橇要隨著車身一起浸入漆液槽內，這就使電泳橇相對其它橇除了基本功能外增加了兩項要求，一是電泳橇上要有車身鎖具，可以將車身與橇體綁定，并可方便的鎖緊與解鎖，二是電泳橇上的所有空心材料必須具有密封性。泳橇鎖具目前通常采用偏心銷式和重錘鉤式兩種結構形式，各有其優缺點。偏心銷式可以將支撐與鎖具合二為一是其最大的優點，缺點是結構較復雜，精度要求高，并要配備專用的鎖緊、解鎖設備，需要精心細致的設計、制造、裝配。重錘鉤式恰恰相反，結構雖簡單，但需要在橇體上單獨設立，而且對于不同車型較難公用，設計、試制、優化周期會更長。

2.5 滑橇與機運線各種設備的約束關系，首先是通過性，滑橇（無論是否有工件），按工藝路線要經過所有的滑橇輸送系統設備。設備包括滾床，偏轉滾床，旋轉滾床，移行滾床，升降滾床，帶式、鏈式移行機，積放式皮帶輸送機，升降機，雙鏈輸送機，擺桿輸送機等輸送機單元，移載機，吊具等轉交接設備，以及滑橇堆、拆垛機。滑橇與設備的關系可分為兩種狀況，一是滑橇與設備相對移動，二是滑橇隨設備運動構件一起運動。無論哪種都要驗證工作滑橇與設備及周圍結構發生相對運動時通過性，既滑橇可無干涉地通過這些設備。通常要選擇運動方向上空間最狹小的垂直截面，精確的顯示所有設備及構件，根據尺寸驗證工作滑橇的通過性。

2.6 電泳滑橇、噴漆滑橇均要動過烘干房，烘房溫度最高可達240攝氏度，因此其支撐的設計要充分考慮到鋼件的溫差變形，一是變形量在允許范圍內，二是在結構上克服發生永久變形的可能。支撐的形狀盡量對稱，立柱最好用方鋼管，并且在四周加立筋板，承重的支撐塊避免過大的懸臂結構，如不得已必須加筋板。

2.7 為了更加有效的利用生產車間面積，滑橇在返回儲存區往往采用堆垛存放，堆垛層數一般為2~4層，堆垛后總高不宜超過2米。通常用滑橇底盤的2根縱梁作為被撐面，為了能使滑橇垛放，一個滑橇上須具有4個位于同一平面內的支撐點來支撐上層滑橇的2根縱梁。在滑橇上車體支撐高度已定的條件下，可以利用已有的支撐作為堆垛用，不必另加專門的支撐構件，這樣不但可以使滑橇的總體結構簡潔，而且可以最大限度的利用空間降低滑橇垛放后總高度。

下面是某項目的總裝滑橇堆垛截面視圖，滑橇上僅在一組前后支撐上加了4個定位塊，來支撐上層滑橇并左右定位，直接利用一對后支撐作上層滑橇的前后定位。

2.8 滑橇上根據情況可能會增加一些附屬構件，比如叉車用耳環，開關感應塊，TIG等。這些附屬構件雖然不大，但也要認真對待，必須在圖中精確的畫出來。原因仍然是前面反復提到的，即滑橇適應車身的穩定性、準確性和在機運線上的通過性所決定的，滑橇的任何變動都有可能是牽一發動全身的。

3滑橇制造方法及要求

一個車間滑橇的數量通常需要數百件，具有批量制造的性質，其體積、質量較大，支撐精度較高，成本需控制，工期又往往要求的很苛刻，因而制造有相當的難度。鑒于滑橇的批量制造特點，首先要吃透設計施工圖上的技術要求，包括總圖、底盤(骨架)部件圖、各個支撐部件圖，必要時請設計人進行詳細的技術交底。

3.1 底盤是滑橇的基礎，制作時務必要保證設計文件的要求。底盤的制造目前采用的大都是焊接方法，必須編制工序卡、焊接工藝卡，設計制作調試專用的焊接夾具。制作時，按工序卡下料，首先要保證所用的兩根矩形鋼管（滑橇底盤縱梁）、橫梁所用的型鋼合乎使用要求，其次要保證下料的尺寸精度。在焊接夾具上制作好第一個底盤后，必須要進行嚴格的檢驗，如無問題，才能進行批量制作。根據不同的滑橇，采用不同的去應力方法。涂裝用滑橇需要進入烘干房，所以必須用熱處理的方法消除應力，而焊裝、總裝車間用滑橇可以用振動時效法去除應力。

3.2 支撐在設計上是難點，制造上同樣也是難點。因為支撐結構較復雜，形狀、尺寸精度要求較高，其骨架通常是焊接結構，要克服焊接變形帶來的形位尺寸超差是相當困難的。對于結構尺寸較大的支撐，焊后加工成本過高難以采用，這就要求必須依據設計圖紙、焊接工藝卡先行設計、制造焊接夾具。通過試件調試后，通過完善焊接工藝卡和焊接夾具的過程后，制造出合格的樣件后，才能開始批量制作。

4 滑橇檢具的要求及應用

前文提到滑橇本身就是汽車車身的物流、工裝夾具，這個性質決定了其形位尺寸必須始終保持準確。在制造、裝配過程中滑橇的支撐及整體需要進行多次的檢驗，滑橇在使用過程中也不可能是永不變形的，也需要進行必要的檢驗與控制。滑橇的關鍵形狀、位置尺寸眾多，靠普通量具測量費時、費力且難以保證測量效果，因此滑橇的專用檢具是必需的。滑橇檢具按結構可分為兩種，一種是在線檢具，即檢具固定布置在滑橇輸送系統中，作為一個專用設備使用，可以將滑橇一次定位后檢驗全部的形位尺寸；一種是可移動的輕便的檢具（或稱專用量具），可一次性檢驗滑橇的全部或大部分關鍵尺寸和形狀誤差。在線檢具是在大批量滑橇投入使用后作經常性的流水檢驗工作，專用量具主要用在滑橇的制造過程中以及滑橇的最終裝配過程中。

5滑橇設計方法的發展要求

顯然，在三維設計應用日益廣泛的當今，三維設計在滑橇設計上的應用也勢在必行。滑橇作為汽車生產線上關鍵的工裝夾具，其三維設計的必要性自不待言，其他領域的模具、夾具的三維設計早就進行了多年，三維設計是各種先進制造技術的基礎，比如在汽車研發上采用的“虛擬制造技術”。 滑橇三維模型可以直接和汽車車身三位模型進行準確性、干涉性驗證，可以直觀的進行設計修改，提高了設計效率，減少了實物樣件制造過程，為滑橇的焊接夾具、檢具設計、制作提供了很大的便利。試想，如果能將滑橇的設計與當今主流三維設計平臺進行集成，汽車企業在開發新車型的過程中考慮到車身輸送的要求，將公用支撐點作為一項設計約束，那么滑橇的設計、制造工作難度將會大幅降低，效率會顯著提高。

6 結束語

滑橇看似簡單，實則復雜。對于多品種車型的滑橇，設計時要求設計人慎密的思考，細致入微的驗證；制造時要求生產人員進行周詳的生產準備工作，編制詳細的工藝卡，制作合格的焊接夾具，嚴格按流程實施各個制造工序，檢驗人員必須隨時抽檢、控制生產過程的各個環節；最終裝配、調試必須使用專用的檢具，使用過程中亦要進行經常性的在線檢驗。只有這樣，才能確保汽車車身生產過程中，滑橇輸送系統的順暢，各種轉、交接工位實現真正的自動化。

參考文獻

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