汽車總裝車間六-五軸混合自動變位螺母擰緊機方案設計及應用

吳 拓

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車總裝車間六-五軸混合自動變位螺母擰緊機方案設計及應用

吳 拓

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章首先提出了輪胎螺母擰緊機在應用中出現的無法進行柔性化生產五個及六個螺母同線擰緊問題，通過對輪胎螺母擰緊機重新設計，提出了六-五軸混合自動變位螺母擰緊機具體的方案設計，經驗證滿足五個及六個螺母同線擰緊的要求，最后闡述了六-五軸混合自動變位螺母擰緊機在總裝車間的應用。

自動變位；輪胎螺母擰緊機；變位方式

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)11-56-03

前言

目前輪胎螺母擰緊機在國內外各大型汽車生產廠家已經得到廣泛的應用，輪胎螺母擰緊機代替了以往的手工輪胎螺母擰緊，既省時又省力，并且具有精度高、效率高、噪音小、速度快的優點。現階段各主機廠為節約成本、提升生產效率，往往會將不同產品在同一生產線上進行生產，這就對生產線的柔性化生產提出了很高的要求。

1 輪胎擰緊中存在問題

江淮汽車某工廠總裝車間主要生產輕卡江淮鈴寬中窄系列車型，這些車型的輪胎螺母個數不一致，分為五個和六個螺母，且在一個車間一條生產線上生產。若增加輪胎擰緊設備，一般需要增加五軸輪胎擰緊機和六軸輪胎擰緊機左右共4臺設備，為此江淮汽車相關工程師通過研究，增加一種六-五軸混合自動變位螺母擰緊機，既降低設備成本和人工成本，又減小員工的操作難度。

2 方案設計

輪胎螺母擰緊機一般由導軌滑車系統、懸掛機構、擰緊機滾筒單元、控制單元、精度測試儀、擰緊機滾筒單元到控制柜的電纜組成。方案工程如圖1所示。

圖1 輪胎螺母擰緊機（6軸變5軸）方案工程圖

2.1 輪胎基本參數見下表1

表1

2.2 控制方式

扭矩控制、角度控制、扭矩控制+角度監測、角度控制+扭矩監測、屈服控制等。

2.3 鋼構型式

在裝配線兩側沿線方向分別布置2根KBK軌道，在軌道下方通過橫滑車聯接徑向 KBK軌道（雙軌形式），使每側的設備都能實現X、Y兩個方向的隨意運動。

2.4 懸掛裝置

采用平衡氣缸作為懸掛平衡系統，通過開關驅動可輕松實現上下活動，上下活動行程為500mm。下部設有支桿（牙條）裝置，根據現場懸吊情況，調整距地面的高度；部分特殊情況可選自動進給機構，自動回退。

2.5 擰緊軸主機箱體（操作體）方案（詳見圖2）

擰緊機操作體為懸掛式，裝配姿態為臥式操作，擰緊機操作體重量，操作體外罩、前后板采用非關鍵部位鏤空處理，通風散熱減重，主機重量約 290KG，2根直式擰緊軸平均22KG/根，4根偏置式擰緊軸平均 27KG/根，操作體重量約140KG。擰緊機操作體五-六變位偏心問題，通過選配滑塊使操作體在五軸與六軸狀態重心無偏離。擰緊機操作體外殼為鋼板噴塑處理，內部固定有扳手軸，軸外部伸出部分連同套筒部分長度約400mm，且輸出花鍵軸可伸縮，伸縮行程大于50mm。擰緊軸箱體前部設有一個雙開關手柄，上面設有“上升”和“下降”按鈕，點動后可實現操作體上升和下降動作，而且可轉動操作體，以便于進行任意角度螺母的裝配。擰緊軸箱體后部也設有一個雙開關手柄，上面設有“啟動”和“復位”按鈕，點動“啟動”可實現自動擰緊及檢測的過程，而在擰緊過程中點動“復位”可使系統工作停止，在待機時按住“復位/反轉”可使系統反轉，松開按鈕即可停止。

圖2 輪胎螺母擰緊機箱體設計

操作盒上布置有蜂鳴器、合格及不合格指示燈、手動正/反轉開關、急停開關、變位開關、機型選擇開關等。分別說明如下：

蜂鳴器：在合格、不合格或有故障出現時，伴有不同的響聲提示。

合格指示燈：擰緊合格后指示燈亮。

不合格指示燈：任何一根軸擰緊不合格時指示燈亮。

手動正/反轉開關：可實現單個軸的手動擰緊和松開工作。

復位按鈕：在擰緊過程中點動“復位”可使擰緊工作停止，在待機狀態下按住“復位”可使系統反轉，松開按鈕即可停止。

急停按鈕：在出現故障或緊急情況下，按下按鈕，驅動器及電機將斷電保護。

機型選擇開關：裝配機型變化時用開關來選擇已預設擰緊工藝參數，不必每次都到電控柜修改。即：可通過檔位選擇相應的力矩值，裝配機型變化時用。

2.6 電纜隨行及掛線裝置

每臺設備電纜都配備獨立的導軌，用于電纜吊掛及隨行；電纜外部配高強度尼龍套管用于保護；掛線滑車下面有專用管箍與電纜外套固定，電纜可自由活動。

圖3 輪胎螺母擰緊機方案立體圖

3 變位方式

3.1 操作體變位方式

針對用戶目前車型輪胎6螺母（分度圓直徑為Ф222.25 mm）車型及5螺母（分度圓直徑為Ф203.2mm），此次方案設計為六-五軸混合自動變位形式，變位節拍≤5秒。

圖4 輪胎螺母擰緊機（六軸）方案立體圖

4 在總裝車間的應用

輪胎螺母擰緊機（6軸變5軸）江淮汽車某工廠案例如圖5，具體擰緊動作及順序為：

車輛前輪進入作業工位后，操作者通過掃描槍掃描車型代碼或手動選擇按鈕兩種方式設置車型，擰緊機自動切換擰緊程序；操作工沿導軌前后左右移動擰緊機，快速、輕便、準確對準后內輪胎螺栓或螺母，人工啟動擰緊機工作，到達預置扭矩值后，擰緊軸停頓等待所有擰緊軸都達到預置扭矩后，所有擰緊軸自動反松至一定角度；系統再次自動擰緊，到達預置扭矩后，擰緊軸停頓等待所有擰緊軸都達到預置扭矩后，所有擰緊軸再自動從預置扭矩擰緊到最終扭矩。操作面板顯示合格，移開擰緊機；移動到前輪位置，對前輪擰緊，前輪擰緊過程同后內輪胎，擰緊結束，移開擰緊機；然后移動到后外輪胎位置，對后外輪胎擰緊，后外輪胎擰緊過程同前輪。全部擰緊結束后，操作者手動沿軌道將擰緊機拉回到初始位置，整個工作循環操作力：≤30N。

圖5 輪胎螺母擰緊機（6軸變5軸）現場案例

5 結語

隨著工廠自動化技術不斷的成熟，自動變位擰緊機在汽車總裝車間應用越來越廣泛，在保證生產效率和產品品質的前提下，如何柔性化生產是一個車間可以達到降低成本的最終目的。

[1] 高澤遠,姚玉泉,李林貴.機械設計.[M]沈陽:東北工學院出版社,1991.

[2] 機械工程手冊編輯委員會.機械工程手冊.北京:機械工業出版社,1998.

[3] 左建民,液壓與氣動技術.[M]北京:機械工業出版社,2011.

Automotive assembly workshop 6-5 shaft hybrid automatic translocation nut tightening scheme design and application

Wu Tuo
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper first puts forward the tires to tighten nut machine in application to five and six nut with flexible production line tighten issue, Through the tire to tighten nut machine redesign, Puts forward the six-five axis hybrid automatic shift to tighten nut machine specific project design, Proved to satisfy the five and six nut with line tighten requirement, Finally expounds the six-five axis hybrid automatic shift to tighten nut machine application in assembly workshop.

Automatic deflection; tire nut tightening machine; change position mode

U466

：A

：1671-7988 (2017)11-56-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.11.019

吳拓，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。