一種汽車內(nèi)外飾產(chǎn)品柔性試驗工裝設(shè)計

羅宇星，龍 瓊，卓付勤

（柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州545007）

汽車內(nèi)、外飾系統(tǒng)是汽車車身的重要組成部分，內(nèi)飾系統(tǒng)主要包括以下子系統(tǒng)：儀表板系統(tǒng)、副儀表板系統(tǒng)、門內(nèi)護(hù)板系統(tǒng)、頂棚系統(tǒng)、立柱護(hù)板系統(tǒng)等，外飾系統(tǒng)主要包括汽車前、后保險杠、汽車車身裙板、外側(cè)圍、擾流板等。這些品種繁多的產(chǎn)品在量產(chǎn)前都需要按照實車狀態(tài)安裝固定在相應(yīng)的工裝夾具上開展大量的試驗驗證。

內(nèi)外飾產(chǎn)品試驗工裝是指實驗過程中模擬內(nèi)外飾產(chǎn)品在整車環(huán)境中實際裝配專用裝置，其目的就是使產(chǎn)品保持與整車裝配環(huán)境相同或相似的狀態(tài)才進(jìn)行實驗，以達(dá)到實驗效果。

目前用于安裝固定這些產(chǎn)品的試驗工裝結(jié)構(gòu)大多是根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計成固定的形式，通過焊接或鉚接方式進(jìn)行連接，只能用于單一產(chǎn)品且單一安裝狀態(tài)開展試驗，一旦更換產(chǎn)品種類或產(chǎn)品的狀態(tài)，產(chǎn)品的安裝點(diǎn)發(fā)生變化，則現(xiàn)有工裝就無法繼續(xù)使用，造成大量的浪費(fèi)。同時，由于產(chǎn)品種類的多樣性和相同種類的產(chǎn)品又有多種狀態(tài)，相應(yīng)的工裝需求量就會很大，對工裝的維護(hù)、維修和管理造成不利的影響。以組合夾具為基礎(chǔ)的柔性夾具是適用于不同機(jī)床、不同的產(chǎn)品或同一產(chǎn)品不同規(guī)格型號的夾具。柔性夾具更適用于數(shù)控機(jī)床、加工中心機(jī)床、柔性加工單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS），是現(xiàn)代夾具的一個主要發(fā)展方向[1]。

因此，如何設(shè)計柔性試驗工裝，可根據(jù)不同產(chǎn)品及不同的安裝狀態(tài)任意調(diào)整組合，滿足不同的試驗需求，且可反復(fù)使用，節(jié)省試驗成本和工裝存放空間，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

1 傳統(tǒng)內(nèi)外飾產(chǎn)品實驗工裝結(jié)構(gòu)與缺點(diǎn)

目前用于安裝固定內(nèi)外飾產(chǎn)品的試驗工裝結(jié)構(gòu)大多是根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計成固定的形式，通過焊接或鉚接方式進(jìn)行連接。本文以目前最為常用的焊接式的儀表板為例進(jìn)行分析。

圖1為一種儀表板試驗工裝結(jié)構(gòu)圖片。該儀表板試驗工裝采用焊接固定方式，將工裝的各個結(jié)構(gòu)焊接到工裝基座上。雖然該固定方式保證了試驗的順利進(jìn)行，但不利于多樣性和產(chǎn)品的設(shè)計變更，一個工裝只能安裝一種型號的產(chǎn)品，當(dāng)產(chǎn)品種類和型號多樣化時，需要做大量的工裝。產(chǎn)品設(shè)計變更時，工裝必須更改或者重新制作。采用該結(jié)構(gòu)，工藝一般是通過焊接拼裝成工裝總成，然后對工裝總成噴防銹漆。

圖1 焊接式儀表板工裝結(jié)構(gòu)圖

2 柔性結(jié)構(gòu)內(nèi)容及優(yōu)勢

本實用新型結(jié)構(gòu)的目的是提供一種柔性工裝，可根據(jù)不同產(chǎn)品及不同的安裝狀態(tài)任意調(diào)整組合，滿足不同的試驗需求，且可反復(fù)使用，節(jié)省了大量的試驗成本。同時滿足內(nèi)外飾產(chǎn)品的試驗效率及制造質(zhì)量。

針對傳統(tǒng)焊接固定式內(nèi)外飾工裝的缺點(diǎn)，本新型柔性工裝采用螺栓連接的裝配方式，整個工裝的結(jié)構(gòu)如圖2所示。工裝結(jié)構(gòu)由鋁型材框架、支柱安裝座、旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱、旋轉(zhuǎn)支架、樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板組成，工裝的所有結(jié)構(gòu)都可以根據(jù)內(nèi)外飾零件的尺寸大小、形狀、高度、安裝支點(diǎn)的空間位置進(jìn)行任意調(diào)整。在滿足試驗功能的同時，保證柔性工裝的可靠性、質(zhì)量及改善工藝性。

圖2 柔性工裝結(jié)構(gòu)圖

以下對該柔性工裝結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行簡單地介紹。

2.1 鋁型材框架結(jié)構(gòu)和功能

鋁型材框架是整個柔性工裝的基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸決定工裝的基本功能。本設(shè)計中，搭建鋁型材框架的鋁材設(shè)計成四面帶T型曹橫截面為正方形的柱體。柱體間連接使用L型連接片和T型螺栓螺母組件連接。圖3為柱體間連接示意圖。

圖3 鋁型材框架結(jié)構(gòu)圖

由圖3所示，柱體間連接通過T型螺栓螺母組件進(jìn)行連接，擰緊螺母進(jìn)行緊固。就可以根據(jù)內(nèi)外飾零件的長、寬、高基本尺寸進(jìn)行選擇組成鋁型框架的立柱長度和高度，從而實現(xiàn)了鋁型材框架結(jié)構(gòu)的柔性功能。

2.2 支柱安裝座結(jié)構(gòu)和功能

支柱安裝座是連接鋁型框架和安裝支柱的橋梁，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 支柱安裝座結(jié)構(gòu)圖

由圖4所示，支柱安裝座通過T型螺栓螺母組件連接到鋁型材框架，擰緊螺母進(jìn)行緊固。支柱安裝座可以在鋁型材框架上自由安裝，橫向和縱向均可自由活動到需要的位置，從而實現(xiàn)了鋁型材框架結(jié)構(gòu)的柔性功能。

2.3 旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱結(jié)構(gòu)和功能

旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱用于支撐旋轉(zhuǎn)支架。

由圖5所示，旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱兩端穿過支柱安裝座，通過螺釘進(jìn)行緊固。旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱和支柱安裝座的位置可以任意調(diào)整，從而實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱的柔性功能。

圖5 旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱結(jié)構(gòu)圖

2.4 旋轉(zhuǎn)支架結(jié)構(gòu)和功能

旋轉(zhuǎn)支架是整個柔性工裝的核心部分，旋轉(zhuǎn)支架的柔性功能決定著整個工裝的功能。

由圖6所示，旋轉(zhuǎn)支架一端用螺栓和樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板進(jìn)行連接，另一端用螺栓緊固在旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱上，松開螺栓，旋轉(zhuǎn)支架可以沿著旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱徑向左右移動，也可以繞著旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱軸向360°旋轉(zhuǎn)。高度可通過螺紋進(jìn)行調(diào)整，從而實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)支架的柔性功能。

圖6 旋轉(zhuǎn)支架結(jié)構(gòu)圖

2.5 樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板結(jié)構(gòu)和功能

樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板是連接試驗樣件和旋轉(zhuǎn)支架的機(jī)構(gòu)。

由圖7所示，樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板一端固定在旋轉(zhuǎn)支架上，另一端用于固定實驗樣件。樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板的位置和高度，通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)支架的位置和高度實現(xiàn)對不同樣件的柔性連接。樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板主要有四種類型，如圖8所示。圖A類型主要用于樣件安裝點(diǎn)的平面支撐，圖B類型主要用于樣件安裝點(diǎn)的平面螺栓連接，圖C類型主要用于樣件安裝點(diǎn)的斜面螺栓連接，圖D類型主要用于樣件安裝點(diǎn)的垂直面螺栓連接。可以根據(jù)樣件安裝點(diǎn)的實際要求選擇樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板的結(jié)構(gòu)類型。

圖7 樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板結(jié)構(gòu)圖

圖8 四種類型樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板結(jié)構(gòu)圖

通過上述描述可知，在設(shè)計具體實施例所提供的柔性實驗工裝中，根據(jù)內(nèi)外飾產(chǎn)品樣件的類型、外形尺寸、安裝點(diǎn)位置等因素，通過調(diào)整鋁型材框架、支柱安裝座、旋轉(zhuǎn)支架安裝支柱、旋轉(zhuǎn)支架、樣件安裝點(diǎn)支撐過渡板的位置、高度、角度、類型等，就可以實現(xiàn)工裝和樣件的柔性連接要求。并且，從裝配工時和費(fèi)用考慮，柔性實驗工裝與普通工裝是一樣的，僅需常規(guī)套筒、扳手、起子等常用工具即可，不需要投入新的設(shè)備和工具，對操作員的安裝操作技術(shù)要求不高，不會因此增加裝配工時和費(fèi)用。同時降低了大量的工裝制作成本，利于實驗的進(jìn)行和場地的管理，可以快速運(yùn)用到各類型零件中。

3 分析結(jié)論

柔性實驗工裝已經(jīng)普遍應(yīng)用于各實驗機(jī)構(gòu)和組織，減輕了工作人員工的負(fù)擔(dān)，保證實驗的順利進(jìn)行。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計技術(shù)人員更需要創(chuàng)新，尋找新的一些設(shè)計點(diǎn)，完善優(yōu)化現(xiàn)有結(jié)構(gòu)并不斷創(chuàng)造新的結(jié)構(gòu)方案。這種創(chuàng)新的需求同時也適用于整個制造行業(yè)的技術(shù)人員，只有不斷創(chuàng)新，才能設(shè)計制造出更優(yōu)的產(chǎn)品以服務(wù)社會。