淺析輪轂自動化涂油設(shè)備對總裝的影響

何晨曦 唐梁 李峰 虞瑾

摘 要：自動涂抹功能的汽車輪轂油脂涂抹裝置，實現(xiàn)了輪轂涂油操作的自動化，極大改善了涂抹工位的人機狀態(tài)，具有很好的實用性。論文歸納總結(jié)輪轂自動化涂油設(shè)備的作用與組成，論述輪轂自動化涂油設(shè)備的應(yīng)用對總裝的效率、成本等各方面的積極影響。

關(guān)鍵詞：汽車;輪轂;自動化;涂油

中圖分類號：U463.343? 文獻標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）22-142-03

Abstract： Automatic wheel grease applying equipment realizes the automation of grease applying operation. This function with good practicability greatly improves the man-machine state of the applying station. This paper summarizes the function and composition of automatic wheel applying equipment and also discusses the positive influence of the application of automatic wheel applying equipment on the efficiency， cost of assembly.

Keywords： Automobile; Wheel; Automation; Oiled

CLC NO.： U463.343? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-142-03

1 汽車輪轂的概述

輪轂是輪胎內(nèi)廓支撐輪胎的圓桶形的、中心裝在軸上的金屬部件。一顆輪轂的參數(shù)一般包括：直徑，寬度，PCD與孔位，偏距，中心孔。輪轂尺寸其實就是輪轂的直徑。輪轂的寬度就是俗稱的J值，輪轂的寬度會直接影響輪胎的選擇，同樣尺寸的輪胎，J值不同，選擇的輪胎扁平比和寬度也就不同。PCD的專業(yè)名稱叫節(jié)圓直徑，是指輪轂中央的固定螺栓間的直徑，以5*112為例，就代表這顆輪轂的PCD是112mm，孔位4顆螺栓。偏距的英文是Offset，俗稱ET值，也就是輪轂螺栓固定面與幾何中心線（輪轂橫剖面中心線）之間的距離，簡化而言為輪轂中間螺絲固定座與整個輪圈中心點的差值，ET值不僅僅影響到視覺上的變化，它還會與車輛的轉(zhuǎn)向特性、車輪定位角度都有關(guān)系。中心孔是用來與車輛固定連接的部分，就是輪轂中心與輪轂同心圓的位置。

按照輪轂材質(zhì)分類，可分為鋼輪轂和合金輪轂。鋼質(zhì)輪轂的優(yōu)點為制造工藝簡單并且成本相對較低，而且抗金屬疲勞的能力較強，缺點為重量較大（相同的輪轂鋼材質(zhì)要比鋁合金材質(zhì)重很多），慣性阻力大，散熱性也比較差，易生銹。合金材質(zhì)輪轂恰好可以彌補鋼質(zhì)輪轂的問題。合金輪轂重量較輕，慣性阻力小，制作精度高，在高速轉(zhuǎn)動時的變形小，有利于提高汽車的直線行駛性能，減輕輪胎滾動阻力，從而減少了油耗。此外，合金材質(zhì)的導(dǎo)熱性能一般是鋼質(zhì)的3倍左右，散熱性能好，對于車輛的輪胎和制動系統(tǒng)的熱衰減都能起到一定的作用。

2 汽車輪轂涂油技術(shù)介紹

為方便輪胎更換，在整車廠總裝車間，對于輪轂涂油脂有明確的工藝要求來完成輪轂涂油脂操作。

2.1 汽車輪轂涂油方式分類

2.1.1 輪轂人工涂油

在多數(shù)的輪胎安裝工藝中，須依靠操作人員借助工裝設(shè)備，手動給輪胎輪轂涂抹油脂，繼續(xù)輪胎的安裝工藝，手動涂油有易管理，柔性好等特點，在此種操作方式下，同時也存在生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低等技術(shù)問題。

2.1.2 輪轂自動化涂油

自動涂抹功能的汽車輪轂油脂涂抹裝置，替代人工涂油操作，實現(xiàn)了輪轂涂油操作的自動化，極大改善了涂抹工位的人機狀態(tài)，具有良好的實用性，不僅能夠降低操作成本，提高裝配效率，還能夠有效控制單次油脂的涂抹量和涂抹位置，做到精確，精準(zhǔn)，可控。

3 自動化輪轂涂油技術(shù)方案

整個設(shè)備包括輪轂輪胎抱緊機構(gòu)、油脂涂抹機構(gòu)和油脂補充裝置。該設(shè)備中，輪轂抱緊機構(gòu)和油脂涂抹機構(gòu)與待涂油輪轂的中心同軸。輪轂抱緊機構(gòu)的兩個抱臂通過四個滾輪對輪轂進行定位和固定，涂油刷及涂油氣缸固定于滑板，滑板下方安裝滑塊，可調(diào)整涂油刷的中心位置。涂油刷通過兩個涂油氣缸實現(xiàn)在豎直方向的快速移動，涂油刷下方裝有一個旋轉(zhuǎn)電機，通過電機的旋轉(zhuǎn)對輪轂的中心進行涂油。油脂補充裝置安裝于涂油刷一側(cè)，當(dāng)涂油刷處于零位時，在側(cè)向氣缸的作用下，油脂補充裝置移向涂油刷，內(nèi)部噴頭往涂油刷四周補充定量油脂。該設(shè)備可自動完成輪轂涂油工作。標(biāo)準(zhǔn)化方案將采用一套通用的油脂補給系統(tǒng)，并由輸送線上的輪轂輪胎抱緊機構(gòu)使輪胎居中，使用創(chuàng)新的高速電動旋轉(zhuǎn)油頭進行油脂涂抹[1]。自動化輪轂涂油設(shè)備目前常用的有以下兩種：（1）下沉式輪轂涂油設(shè)備用于總裝輪胎輸送線上（如圖1）;（2）立式輪轂涂油設(shè)備用于物流的輪胎運輸線（如圖2）：

3.1 輪轂輪胎抱緊機構(gòu)的作用與組成

輪轂輪胎抱緊機構(gòu)能使在線不同尺寸的輪胎居中，輪轂中心孔處于同一個中心坐標(biāo)上。輪轂抱緊機構(gòu)由兩個抱臂（如圖3），每個抱臂上方有四個滾輪，所述抱臂下方安裝有四個滑塊，四個滑塊安裝于兩個導(dǎo)軌上;抱臂內(nèi)側(cè)有直線齒輪，兩個抱臂的直線齒輪之間有一個圓齒輪，驅(qū)動氣缸通過導(dǎo)向桿連接抱臂。

3.2 油脂涂抹機構(gòu)的作用與組成

不同車型輪胎進入涂油位置后，通過計數(shù)和距離檢測，將不同輪胎參數(shù)輸入控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)不同的輪胎參數(shù)，自動完成甩油頭高低位的調(diào)節(jié)，從而滿足各車型輪胎柔性化涂油需求。

油脂涂抹機構(gòu)（如圖4）通過四個支撐腳固定于底座1上。涂油導(dǎo)軌13、調(diào)節(jié)彈簧15、油脂補充裝置16安裝于油脂涂油機構(gòu)12。滑板17下方安裝有4個涂油滑塊14，涂油滑塊14安裝于涂油導(dǎo)軌13。滑板17下方連接調(diào)節(jié)彈簧15，可通過調(diào)節(jié)彈簧15調(diào)整滑板位置。涂油氣缸19通過支架18固定于滑板17上。涂油氣缸21通過支架20固定于涂油氣缸19的活動端。支架22固定于氣缸20的活動端。電機23通過四根支撐桿24固定于支架22。導(dǎo)向桿27通過聯(lián)軸器25與電機23連接。導(dǎo)向法蘭26安裝于支架22上。導(dǎo)向桿27穿過法蘭26與涂油刷28連接。當(dāng)抱臂2抱緊輪轂后，氣缸19和氣缸21同時驅(qū)動涂油刷28快速上升，到達涂油位置后，電機23驅(qū)動涂油刷28旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)固定圈數(shù)后，電機28停止，涂油氣缸19和涂油氣缸21帶動涂油刷28快速回至零點。之后，抱臂驅(qū)動氣缸3反向運動，帶動抱臂2回到初始位置，松開輪轂，完成輪轂涂油全過程。

3.3 油脂補給裝置的作用與組成

油脂補給機構(gòu)（如圖5）有一個氣缸;氣缸活動端有一個油脂保護蓋和氣缸;氣缸通過行程開關(guān)控制油脂噴頭的進給量。油脂經(jīng)泵站進入定量泵，該泵將一定量的油脂（約0.05g）送至高速電動旋轉(zhuǎn)油頭內(nèi)部。控制系統(tǒng)檢測輪胎到位后，甩油頭伸至輪轂內(nèi)，利用高速旋轉(zhuǎn)的離心力將油脂甩到中心孔內(nèi)壁上，油量受控，涂油寬度可控制在2mm范圍。

4 輪轂自動化涂油設(shè)備對總裝的影響

汽車市場競爭的日趨激烈，縮短生產(chǎn)周期、提高整車質(zhì)量及降低制造成本已成為汽車行業(yè)的目標(biāo)。在汽車主機廠平臺車型增加、多車型混線生產(chǎn)要求出現(xiàn)、人力成本攀升和生產(chǎn)交貨期縮短的壓力下，汽車總裝對于先進裝配技術(shù)和自動化設(shè)備的需求大大提高[4]。使用自動化設(shè)備可以顯著提高裝配穩(wěn)定性。輪轂自動化涂油設(shè)備采用自動涂油的功能，取代手工為汽車輪轂涂油的操作過程。該設(shè)備對總裝工藝的效率、成本等方面有積極貢獻。

4.1 效益貢獻

在如今人力成本攀升、產(chǎn)品流行周期縮短及制造節(jié)拍加快的環(huán)境下，輪轂自動化涂油設(shè)備實現(xiàn)應(yīng)用之后，可以顯著提升裝配效率和降低制造成本。

4.2 創(chuàng)新知識貢獻

目前行業(yè)內(nèi)無類似設(shè)備投入使用，輪轂自動化涂油設(shè)備具有領(lǐng)先性和自主創(chuàng)新性，具有獨立知識產(chǎn)權(quán)。輪轂自動化涂油設(shè)備的實現(xiàn)，有利于倡導(dǎo)智能智造，鼓勵自主設(shè)計創(chuàng)新，打造總裝的核心競爭力。

5 結(jié)論

“工業(yè) 4.0”的驅(qū)動下，汽車的總裝工藝和生產(chǎn)技術(shù)隨著市場、技術(shù)及政策導(dǎo)向等多方面因素的推動而不斷進步，縮短生產(chǎn)周期、降低制造成本及提高市場競爭力等方面都是汽車制造商追求的共同目標(biāo)。輪轂自動化涂油設(shè)備采用自動涂油的功能，取代手工為汽車輪轂涂油的操作過程。涂油刷的固定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和定量油脂使得輪轂涂抹的油脂用量固定化、涂抹區(qū)域固定化，在改善人機工程的同時實現(xiàn)了油脂涂抹的標(biāo)準(zhǔn)化，適合于流水線大批量輪轂涂油的使用。該種設(shè)備的應(yīng)用，將對總裝產(chǎn)生多種積極影響。首先是提高生產(chǎn)效益，降低人工成本，減少油脂浪費;其次是創(chuàng)新與知識的貢獻，輪轂自動化涂油設(shè)備具有獨立知識產(chǎn)權(quán)，增加總裝核心競爭力，引領(lǐng)智能制造的發(fā)展。在未來，受益于數(shù)字化、自動化及智能化等優(yōu)勢技術(shù)的應(yīng)用，這些優(yōu)勢技術(shù)將不斷轉(zhuǎn)化為實際效益，生產(chǎn)成本必然隨之減少，生產(chǎn)效率逐步提高，將形成新的制造形態(tài)。

參考文獻

[1] 秦華偉.汽車輪轂單元自動化生產(chǎn)線技術(shù)研究[D].2017.

[2] 姜超，陳林，黃國杰.汽車輪轂材料的發(fā)展現(xiàn)狀及制備工藝[J].金屬熱處理，2007，32（012）：35-41.

[3] 王華生，汪雄文.鋁輪轂自動化涂裝工藝裝備技術(shù)探討[J].摩托車技術(shù)，2014，000（010）：41-45.

[4] 施秀霞.論汽車總裝工藝技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].南方農(nóng)機， 2019，50（08）：182.