汽車螺紋聯(lián)接柔性裝配系統(tǒng)的研究及分析

湖北工業(yè)職業(yè)技術學院 劉曉潔 別玉娟

1 前言

在汽車的裝配制造工業(yè)領域中，螺紋聯(lián)接成為了汽車整車與零部件裝配過程中的重要連接模式，其對于標準化的要求十分高。同時金屬加工領域以及機械生產制造領域對于螺紋聯(lián)接的應用也比較普遍，比如航空航天、軍事機械裝備、核電機械裝配等領域都普遍應用螺紋聯(lián)接工藝裝配。螺紋聯(lián)接工藝裝配在汽車的制造中能夠發(fā)揮固定、連接以及定位等多種作用。對此，螺紋聯(lián)接已經成為了汽車裝配制造技術中關鍵的裝配方法。另外螺紋聯(lián)接工藝裝配的精度和可靠性等與汽車安全運行有著密切關系，其嚴重影響著汽車在行駛過程中的安全性，甚至還會威脅到駕駛和乘坐人員的生命安全。

2 多螺紋聯(lián)接裝配時的動態(tài)解耦協(xié)調控制

2.1 協(xié)調裝配時的動態(tài)偏差解耦

現階段，國內外多螺紋聯(lián)接的工藝裝配系統(tǒng)在進行裝配時的協(xié)調控制一般要對單個的螺紋聯(lián)接工藝裝配過程實現控制，并且利用等比例階梯模式進行同步協(xié)調控制的對策，制定多個靜態(tài)的同步點，從而實現協(xié)調控制。雖然此種非藕合的同步協(xié)調控制方法相對簡單，比較容易完成，可是因為應用的為開環(huán)控制，所有的裝配擰緊軸間又是不可見的，如果螺紋聯(lián)接工藝裝配過程中擰緊軸發(fā)生了干擾，就會造成整體裝配出現相對較大的離散性，甚至降低裝配的精度與安全性[1]。對此，應該要設計一項協(xié)調控制結構與對策，從而專門針對各個螺栓聯(lián)接的工藝裝配過程進行動態(tài)協(xié)調控制。一般情況下，多個電機的協(xié)調控制系統(tǒng)，比如數控機床和機器人等，主要應用兩種交叉耦合的補償協(xié)調控制模式，如圖1所示。

圖1 交叉耦合的補償協(xié)調控制示意圖

2.2 并行分布補償的協(xié)調裝配控制方式

雖然在工藝裝配控制系統(tǒng)的結構設計過程中要盡可能滿足多種工藝裝配的控制環(huán)境，但對汽車裝配施工現場角度而言，需在盡量滿足汽車裝配工藝以及控制性能的基礎上，也要對系統(tǒng)結構盡可能地簡化，以便對控制系統(tǒng)進行操控。通常狀況下，各個螺栓聯(lián)接裝配工藝擰緊軸的相關結構與響應性能基本一致，依據螺紋聯(lián)接的柔性裝配系統(tǒng)自身特點，在綜合考慮多電機交叉耦合的協(xié)調控制結構前提下，應用動態(tài)的解耦協(xié)調工藝裝配流程，設計出一項動態(tài)偏差解耦方式的多螺紋聯(lián)接裝配的科學協(xié)調控制結構以及模糊并行的分布補償控制手段。

3 多螺栓組合模式柔性裝配系統(tǒng)的設計和運用

3.1 結構設計

現代汽車生產制造裝配流程中，螺紋聯(lián)接的裝配對象種類比較多，而且對于裝配系統(tǒng)相關功能和結構以及實現工藝等有著不同的要求，從而導致螺紋聯(lián)接的柔性裝配系統(tǒng)擁有多種類型結構。一般是多螺栓組合模式的柔性裝配系統(tǒng)結構，其通常要依據汽車的工藝裝配流水線、汽車螺紋聯(lián)接工藝裝配特點、裝配工藝具體確定其設計的相關結構、實現的功能。另外，裝配擰緊軸的總成以及其他相關輔助結構模塊等方面可以直接或是間接的固定于作為支撐的固定系統(tǒng)中，若是許多個裝配擰緊軸的總成需要同步裝配，其不但可以發(fā)揮定位的作用，還能夠承擔螺紋聯(lián)接部件在被擰緊的過程中形成的反作用力矩，從而保證螺紋聯(lián)接部件與擰緊操作的物體可以相對靜止[2]。同時輔助相關機構能夠嚴格依據裝配工藝相關需求，自動合理地改變裝配擰緊軸的對應分布尺寸，從而保證裝配系統(tǒng)可以具備良好的柔性，滿足裝配線中對于各種結構柔性的相關裝配要求。

3.2 多螺栓組合模式的協(xié)調控制裝配運用

首先是汽車U型螺栓組合模式的裝配工藝。在進行汽車螺紋聯(lián)接的工藝裝配時，我國前后橋U型的螺紋聯(lián)接工藝裝配主要利用擰緊扭矩控制與轉角位置有效監(jiān)測的技術手段，而組合方式裝配能夠在分裝生產線中實現，還能夠在總線生產線隨意裝配實現。對于車橋的總成分裝工位而言，應用懸臂吊裝結構以及啟動升降方式對前后橋U型螺栓聯(lián)接完成裝配控制。其次，U型螺栓組合模式的裝配結果分析。通過對后橋U型螺栓組合方式的裝配運用進行分析，其分別應用普通的等比例階梯模式同步協(xié)調控制裝配方法與動態(tài)偏差解耦的并行分布補償協(xié)調的工藝裝配控制模式，實現多螺紋合理協(xié)調裝配控制項目的運用。

4 結束語

綜上所述，螺紋聯(lián)接的柔性裝配系統(tǒng)一定要具備比較先進的裝配技術與控制結構，從而完成汽車整車與零部件中螺紋聯(lián)接高精度與自動化裝配要求。目前，螺紋聯(lián)接的柔性裝配系統(tǒng)主要是運用機械傳動、智能控制以及網絡通信等多種功能的系統(tǒng)，其已經成為汽車裝配工藝中實現自動化的重要設備，擁有良好的發(fā)展與應用前景。

[1]王春華,朱林劍,孫守林等.基于工控機的多工位電動螺栓擰緊機控制系統(tǒng)的研制 [J].組合機床與自動化加工技術,2013,(2):58-59.

[2]范云生,郭晨,王國峰.基于智能控制的差速器軸承預緊測量[J].計算機集成制造系統(tǒng),2012,18(6):1223-1229.