某車型前車體焊接工裝氣動控制系統設計

鄭武 農振 韓明軍

【摘 要】為實現某車型前車體焊接工裝執行機構順序動作，采用純氣動控制形式，設計其氣路控制系統，并給出控制系統原理回路圖。設計的控制系統特點：保證控制系統安全可靠;控制回路層次分明，保證焊接工裝各執行機構順序動作準確。該設計可為汽車分拼焊裝夾具控制系統的設計提供參考。

【關鍵詞】焊接工裝;氣動控制;順序動作;控制回路

【中圖分類號】U468.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）02-0078-03

0 引言

焊接工裝是汽車白車身制造的關鍵設備，對汽車生產制造起著至關重要的作用，直接影響汽車生產質量和效率，進而影響公司的效益。其中，氣路控制系統是焊接工裝的重要組成部分，它通過一定的控制元器件組成的邏輯控制系統來實現焊接工裝各執行機構的工藝動作，從而實現對車體零部件的定位、夾緊及傳輸。因此，氣路控制系統的好壞決定著焊接工裝定位與夾緊是否準確。以某公司開發的某種車型前車體焊接工裝為例，設計其氣動控制系統，為焊接工裝控制系統設計提供參考[1-2]。

1 焊接工裝系統

1.1 夾具結構

焊接工裝系統由機械結構及氣路控制兩部分組成。其機械結構部分。機械部分主要是夾具結構，實現對零件的定位和夾緊，而氣路部分是機械部分實現功能的控制載體，本拼臺需要焊接的零件見表1。

1.2 夾具工藝動作

根據圖1夾具結構，給出焊接工裝的氣缸定位夾緊功能：13氣缸為舉升機構，09L＼09R氣缸左右大梁焊合件定位，01L＼02L＼10L＼15L＼01R＼02R＼10R＼15R氣缸夾緊左右大梁焊合件，06L＼06R氣缸為輪罩滑移機構，05L＼05R氣缸夾緊左右輪罩，14氣缸為前圍板焊合件工裝滑移，03L＼04L＼07L＼

08L＼16L＼03R＼04R＼07R＼08R＼16R氣缸夾緊前圍板焊合件，11L＼11R氣缸夾緊前橫梁焊合件，12氣缸為前橫梁焊合件工裝滑移。其要求的動作順序見表2，根據氣缸的功能對氣缸進行分組見表3。

2 氣動控制系統設計

汽車焊接工裝的氣動控制系統一般分純氣控、電氣控制和PLC控制系統3種。純氣控制系統是利用氣源（壓縮空氣）作為工作介質，通過使用氣管將氣控閥及相關控制邏輯元件連接，組成具有相互邏輯關聯的控制系統。電氣控制系統主系統是通過氣源作為工作介質來驅動執行機構動作，而控制部分由電器開關元件與電磁閥的線圈組成，通過電器組成的邏輯電路來控制電磁閥的換向，實現執行機構動作。PLC控制系統的主系統是利用氣源作為介質驅動執行機構動作，而控制系統是通過PLC來控制。前兩種適用于小規?？刂葡到y，PLC控制系統適用于中、大規?？刂葡到y。本文采用純氣動控制形式，此種控制系統在一些特殊環境下，如高溫、易燃易爆，以及對電氣設備易造成損壞的潮濕、腐蝕等環境，應用優勢較為明顯[3-4]。

2.1 氣動順序設計

焊接工裝氣動順序控制是指按照工藝流程的順序，在控制信號的作用下，使生產過程的各個執行機構氣缸按照順序動作?？紤]拼臺操作人員的安全及執行機構動作的嚴密性，各執行機構必須嚴格按順序動作，因此相互間需有邏輯互鎖關系。例如，A組氣缸必須下降到位后，B組才能動作等。繪制各執行機構順序動作邏輯圖，它是設計、分析氣動控制系統的重要手段，從圖中可以直觀地反映出氣動控制系統中執行元件的狀態及各執行元件的相互關系，各執行機構的動作邏輯信號互鎖通過檢測開關、邏輯閥及按鈕結合實現。

2.2 氣缸信號輸出處理

拼臺采用氣動控制，氣缸到位相關信號通過滾輪杠桿式行程開關檢測并傳遞，此種檢測開關為機械接觸式檢測，此類型檢測開關通過機械接觸檢測，且閥驅動頭和閥體繞縱向軸可實現多角度調節，具有安全可靠、易維護的特點[5]。

2.3 回路設計

焊接工裝執行機構的動作是嚴格遵循焊接工藝流程順序動作，其動作間不能存在相互的干擾信號，而且必須有互鎖條件，設計其控制回路圖，其工作原理如下。

2.3.1 工作開始

（1）按PB02按鈕，驅動MV9換向到左位，氣源控制信號傳輸到氣控閥MV1，使之處于右位，A組氣缸下降，到位后壓下檢測開關A10。

（2）按PB03按鈕，控制信號通過邏輯與閥ZK01使氣控閥MV2換向到左位工作，B組氣缸夾緊，到位后壓下檢測開關B11、B21，并通過邏輯與閥ZK02使氣控閥MV3換向到左位工作，C組氣缸夾緊，到位后壓下檢測開關C11、C21，且通過邏輯與閥ZK03使氣控閥MV4換向到左位工作，D組氣缸夾緊，并壓下檢測開關D11、D21。

（3）按PB04按鈕，通過邏輯與閥ZK04使MV5換向到左位工作，E組夾緊，到位后壓下檢測開關E11。

（4）同時按PB05、PB06按鈕，通過邏輯與閥ZK05使氣控閥MV6換向到左位工作，F組夾緊。

（5）按下PB07按鈕，通過邏輯與閥ZK06使得氣控閥MV7換向到左位工作，G組夾緊，到位后壓下檢測開關G11，且并通過邏輯與閥ZK07使得氣控閥MV8換向到左位工作，H組夾緊。

2.3.2 焊接完成

（1）按工作完成按鈕PB08，推動氣控閥MV9換向到右位，控制氣源信號傳輸到氣控閥MV2、MV4、MV6、MV7，使之處于右位，B、D、F、G組氣缸打開。

（2）D組打開后，壓下檢測開關D10、D20，控制信號通過邏輯與閥ZK09，使氣控閥MV3換向到右位工作，C組氣缸打開，到位后壓下檢測開關C10、C20。

（3）F組氣缸打開后，壓下檢測開關F10、F20，控制信號通過邏輯與閥ZK10，使氣控閥MV5換向到右位工作，E組氣缸打開，到位后壓下檢測開關E10。

（4）G組氣缸打開后，壓下檢測開關G10，控制信號通過邏輯與閥ZK08，使氣控閥MV8換向到右位工作，H組氣缸打開，到位后壓下檢測開關H10。

（5）按下舉升按鈕PB01，控制信號通過邏輯與閥ZK12、ZK13、ZK14使得氣控閥MV1換向到左位工作，A組氣缸舉升，完成一個工作循環。

3 結語

本文運用氣控設計了某車型前車體焊接工裝的控制系統，經過調試，控制系統完全達到現場需求。純氣動控制系統有以下特點：整個系統利用氣源為工作介質驅動各個氣控閥，從而實現各執行機構順序動作，在一些高溫、易燃、潮濕及腐蝕等場合應用優勢較為明顯，目前在汽車單體焊裝工裝上應用較多，并且應用靈活。

參 考 文 獻

[1]方昌林.液壓、氣壓傳與控制[M].北京：機械工業出版社，2001.

[2]SMC（中國）有限公司.現代實用氣動技術[M].北京：機械工業出版社，2012.

[3]韓明軍，鄭武，農振，等.氣缸順序動作控制系統設計[J].企業科技與發展，2014，4（368）：13-16.

[4]韓明軍，鄭武，農振，等.氣缸順序動作的3種不同控制系統對比分析[J].企業科技與發展，2014，9（373）：31-34.

[5]劉浩，鄭武.某車型門蓋焊裝夾具全氣控系統設計[J].科技創新與應用，2017，22（206）：100-102.

[責任編輯：鐘聲賢]