一種白車身補焊線車型柔性定位工裝夾具新形式

馮志鵬 劉參參 許麗虹

摘 要：白車身的柔性補焊線，是一種需要兼容很多車型的焊接線，而且很多廠家都采用全機器人焊接的形式，這個就要求對白車身在每個工位的位置的一致性，以便保證焊接質量。本文重點闡述柔性補焊線白車身定位夾具所采用各種形式，以及開發出新形式的定位工裝夾具。

關鍵詞：白車身;補焊線;定位工裝夾具;柔性化

1 引言

隨著人們生活水平的提高，人們對汽車的需求量也逐漸增大。在2017年，全國汽車銷售2901.54萬輛;而在2018年，全國汽車銷售2808.1萬輛，蟬聯全球第一。同時，也要看到一個現象，汽車在銷量大的同時也暗藏危機，汽車的競爭也極為激烈，產品更新換代快。這個對汽車廠家制造這塊，車型多，要講究柔性化生產，補焊線的白車身焊接首當其沖。補焊線焊接的歷史就是由兩三種的車型焊接發展到多種車型的機器人焊接。補焊線的多車型柔性機器人焊接，要求做每種白車身在每個工位的位置一致性，重復精度高。這個就要針對不同的車型，白車身定位的工裝要實現柔性化。

下面介紹幾種形式的補焊線柔性化定位工裝：

2 手工焊接所用的補焊線定位工裝

如圖1所示，白車身通過臺車形式運送到操作工位停止后，操作人員就可以用焊鉗進行手工焊接。這個臺車對白車身僅僅支撐，定位精度要求不高，只需保證在運送過程中不掉落白車身即可。這種臺車對車型兼容性還是比較高的，唯一的缺點是這種是手工補焊線，每個工位都需要人員焊接，人機工程不好、人力成本高以及焊接質量不穩定，現在基本都不用了。

3 臺車上安裝固定夾具的定位工裝

如圖2所示，這種臺車上有一定數量固定夾具，對應著三種ABC車型。這種模式在以前也經常采用，通常是機器人焊接和少量手工焊接工位相結合。當生產線一旦采用機器人焊接，需要白車身在工位重復精度要求就高了，所以對臺車的定位夾具要求也相應高了，所以不僅要用定位銷和支撐面的形式，并且要保證每個臺車的定位夾具一致性。通常需要三坐標測量設備保證每個臺車工裝夾具的一致性。但是隨著車型增多，這種形式的夾具兼容性變差了，主要是原有的固定夾具，容易干涉新的導入車型，又無法通過更改夾具避讓，后來慢慢也被其它形式的臺車所取代了。

4 線旁夾具的定位工裝

如圖3所示，白車身通過臺車運送到工位，該臺車僅粗略定位支撐白車身主要做運輸用，定位所用的孔都是各個車型都選取同一樣的位置。當臺車運送，對應車型的定位工裝夾具翻轉進去，通過輸送系統使其白車身和臺車下降，白車身下降落入對應車型夾具的定位銷和支撐面，臺車脫離白車身。白車身穩定不動后機器人進行焊接，這個種形式比較常見。另外一種形式是線旁夾具通過運動，定位白車身之后把白車身頂升起來。不管是白車身下降還是白車身頂升，車型數量決定于可布置的線旁夾具數量。而線旁夾具的數量，受限白車身的定位位置和其本身運動所占的空間，一般可以做到四五種系列的車型。

5 風車型的定位工裝

如圖4所示，該定位工裝是類似一個風車，有四面體，每個面對應著不同的車型[1]。當面對某種車型的時候，所需的是該車型的定位銷和支撐面的工裝，通過線旁的旋轉工具里面的旋轉電機組件，將夾具的旋轉四面體擺動角度到指定車型。在線旁旋轉工具里面的推進氣缸機構作用，將通過定位工裝的鎖緊機構鎖緊，保證四面體不再旋轉滿足制造要求。這種定位方式，一般是可以滿足四種車型，這種模式現在用的比較多。這種工裝邏輯結構較為簡單，缺點就是車型兼容少，應用于車型主定位孔相差不大的車型。

6 翻轉式的定位工裝

如圖5，這種方式是從固定式定位工裝發展而來。當需要某種車型的時候，通過線旁夾具，將其定位銷支撐面立起來，而其它車型的定位夾具是翻下來的狀態，這樣就不干涉到當前車型，解決了固定式定位夾具的弊端。它的切換原理是通過氣缸將夾具翻轉，需要工作狀態的時候，用氣缸將其豎立起來，由于定位銷支撐塊的夾具重心在旋轉軸的一側，不會自己倒下去。不需要工作的時候，通過氣缸將其推倒，推倒的時候定位銷支撐塊的夾具重心在旋轉軸一側，又有彈簧作用，是不會翻上去[2]。這種形式比較簡單，只需氣缸就可以實現工作與非工作狀態的轉換，這種形式的工裝，通過白車身在臺車上X向的不同位置布置，可以實現8到9種車型的補焊。

7 風車型加翻轉式新定位形式工裝

風車型的定位工裝，僅兼容四種車型，而且定位夾具在X方向僅僅兼容100mm以內的白車身定位孔，即定位孔較相近的比較合適。翻轉式的定位工裝，缺點是某套夾具定位車型，另外一車型定位夾具要遠離165mm，否則沒辦法布置夾具，當不同車型的定位孔較相近的時候就不太適用。風車型和翻轉式定位工裝的優缺點可以互補，將其集合在一起，形成了新式定位夾具，如下圖所示。當車型較為相近，它們定位孔定位相近，可以用風車型部分的夾具，當風車型的定位夾具用不上的時候，可以選擇翻轉式的部分。這樣可以很大程度上提高臺車定位夾具的車型兼容性，唯一要注意的是風車型的四面體本來可以兼容四種車型，現在只能兼容三種，要留一面出來避讓其它白車身。這種補焊線定位工裝形式可以兼容7到8種車型（圖6）。

當然，不管哪種形式的補焊線夾具，車型兼容到一定程度就不能滿足了，原因是補焊線的定位工裝夾具越來越復雜，有些工裝夾具是很難避讓開某種車型。為了兼容更多車型，就需要白車身產品設計要滿足平臺化，各種車型共用相同定位孔和支撐面，這樣夾具設計就可以簡單一點。不過，基于車型生產現實，不同平臺的車型都有可能在同一條補焊線進行焊接生產，而上述的最新的方案可以在很大程度上解決問題，但最終還是得靠合理的產品設計，合理的工藝安排和多開補焊線解決車型兼容問題。

參考文獻：

[1]蒙文范，陳力捷，農振.一種線旁切換機構及補焊線滑撬上的多車型定位裝置[P]：中國，ZL201720564300.1. 2018-02-23.

[2]馮志鵬，龔晶晶，韓明軍.一種隨行夾具切換裝置[P]：中國，ZL201620663656.6. 2017-01-25.