白車身隨行夾具氣路控制的設計

農振　楊旭磊　周濤

摘 要：為滿足多車型的定位夾緊功能，將零件定位夾具設計成隨行夾具，并按新設計的氣路控制系統進行順序動作，隨行夾具上氣路控制系統進為純氣路控制形式。根據零件定位工藝要求，結合夾具數模設計一種氣路控制系統，并根據氣缸動作順序，得出氣控系統原理圖。純氣路控制系統有以下優點：1、純氣路控制相對安全可靠;2、控制原理簡單易懂、層次分明，能保證定位夾具各機構的動作順序正確，定位精度達到工藝要求。該氣路控制系統的設計為汽車白車身隨行夾具正常工作提供保證。

關鍵詞：隨行夾具 氣路控制 動作順序 控制原理

1 背景

工裝定位夾具是汽車白車身制造的主要設備，它對汽車車身的生產制造水平起著關鍵的作用，工裝定位夾具的設計直接關系到汽車生產的質量及輸出效率，從而直接影響公司的效益。而其中，氣路控制是工裝定位夾具的主要組成部分，它是由一些常用的氣路控制元件組成的系統，并按一定要求動作順序來實現車身定位夾緊的工藝要求，從而達到對車體零部件的定位與夾緊。因此，氣路控制系統的好壞直接影響著工裝夾具定位夾具是否精確和穩定，進而影響汽車生產的質量和效率。

2 隨行夾具定位夾緊系統

2.1 隨行夾具定位夾緊系統

隨行夾具定位夾緊系統由以下兩部分組成：機械結構部分及氣路控制部分，本次討論內容為某焊接生產線需要完成E100電動車，E200電動車，E300電動車，E300 P電動車四種車型隨行夾具定位夾緊系統。其機械結構部分見圖1。

2.2 隨行夾具氣路布局圖

2.2.1、11＼14＼16為滑臺鎖緊氣缸，12＼13＼15＼17為滑臺推進氣缸，以上氣缸為每個隨行夾具中固定不用切換的機構，用于固定安裝在其上的可切換單元U01＼U02＼U03＼U04。

2.2.2、22A＼23A＼26A＼27A為翻轉定位氣缸，21A＼24A＼25A＼28A為勾銷定位夾緊氣缸，以上氣缸安裝在可切換的U01＼U02＼U03＼U04切換單元上，可根據不同產品做成不同的車型切換單元;U01和U03單元上有需要動作的氣缸，在這兩個單元底板的分布了7個氣口，為了保證每套隨行夾具動作一致，設計時規定這7個氣口對應的氣管氣路的安裝情況，不能出現錯誤，否則會導致誤動作，從而可能會給零件或設備造成損壞。

2.3 氣路控制原理設計

汽車焊接生產線的工裝夾具采用的氣動控制系統一般分三種：純氣控、電氣繼電器控制以及PLC控制三種不同系統。純氣控系統是指利用壓縮空氣作為主要工作介質，通過氣管將壓縮空氣經氣控檢測開關及相關氣控邏輯元件連接，最終輸出到執行氣缸，形成具有相互邏輯關系的控制系統;電氣繼電器控制系統是指通過繼電器輸出控制電磁閥，再經氣管來實現執行氣缸的動作，以此來驅動執行機構動作，這類控制部分由電器開關元件與電磁閥的線圈組成，通過簡單的電器組成簡單的邏輯電路來控制電磁閥的換向，實現執行機構動作;PLC控制系統的主要是指利用氣源作為介質驅動執行機構動作，而邏輯控制系統是通過PLC（可編程式控制）來控制。前兩種適用于小規模控制系統，PLC控制系統適用于中、大規模控制系統。本文介紹的隨行夾具采用純氣動控制形式，而給隨行夾具上AIRCHECK充氣的采用為第三種PLC控制系統形式。純氣動控制系統在一些特殊環境下，如高溫、易燃易爆、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。

2.3.1 氣路控制系統動作順序設計

隨行夾具氣動順序控制是指按照工藝流程要求，在輸入信號的作用下，使工裝夾具的各個執行機構上的氣缸按照工藝要求進行動作，動作要求可靠，保證各設備正常運行，各執行機構在氣缸動作下嚴格按順序動作，相互間需有邏輯先后順序關系，例如，A組氣缸必須伸出到位后，B組才能動作。隨行夾具氣動原理圖見圖3，它是實現執行氣缸動作、分析氣動控制系統故障的重要依據，從原理圖中可以直觀地反映出氣動控制系統中各執行元件的狀態以及各執行元件的相互動作關系。

2.3.2 氣控檢測開關特點

隨行夾具采用純氣動控制，使用的是如見圖2的這種機械接觸檢測開關，具有安全可靠、易維護、空間小等特點。當氣缸動作到位后，通過此類檢測開關把信號傳遞到下一步動作，由于此類檢測開關是通過檢測機構實體到位后才能動作，基本不會出現誤動作的情況。

2.3.3 原理圖設計

根據圖3可知，隨行夾具機械結構的動作是嚴格按照工裝工藝動作流程順序動作，機械動作其間不能出現相互的干擾或者錯誤的動作，必須有互鎖條件，根據以上原則設計以下控制原理圖（見圖2），其動作原理為：

（1）AIRCHECK 1：AIRCHECK 1為滑臺切換氣缸供氣用，11＼14＼16為滑臺鎖緊氣缸，12＼13＼15＼17為滑臺推進氣缸，以上氣缸為每個隨行夾具中固定不用切換的機構，用于固定安裝在其上的可切換單元U01＼U02＼U03＼U04。由于11＼14＼16滑臺鎖緊氣缸和12＼15＼17滑臺推進氣缸存在順序關系，滑臺鎖緊氣缸必須在滑臺推進氣缸到位后才能進行鎖緊，而滑臺推進氣缸的退回必須在滑臺鎖緊氣缸打開后才能動作，LS11＼ LS12＼ LS14＼ LS15＼ LS16＼ LS17分別為對應的純氣控到位檢測開關。

（2）AIRCHECK 2：AIRCHECK 2為翻轉定位氣缸供氣動作用，翻轉到不同狀態，即可實現不同車型的定位。該氣缸為帶鎖氣缸，需配合鎖頭功能一起作用，否則可能會造成對零件定位造成不精確的情況，或者對氣缸造成損害。該氣缸缸徑為63mm，在正常工作氣壓（0.5Mpa）下，理論輸出力大約為1557N，氣缸鎖頭在不通氣的情況鎖緊力為2160N。這個翻轉定位氣缸在隨行夾具高速運行且帶白車身的情況下，只靠氣缸鎖頭的鎖緊力很難保證車身的定位精度，因此需要在每隔2-3個上件工位增加對應的AIRCHECK進行充氣，以確保白車身的定位保持在正常合格的范圍內。

（3）AIRCHECK 3：AIRCHECK 3為翻轉定位氣缸解鎖供氣動作用，此處需配合AIRCHECK 2翻轉定位氣缸動作一起作用，原因見（2）。

（4）AIRCHECK 3：AIRCHECK 3為勾銷定位夾緊氣缸供氣動作用，當零件安放到位后，通過AIRCHECK 3供氣到勾銷夾緊氣缸實現零件夾緊和打開。

3 結束語

柔性工裝定位夾具是根據焊接工藝要求而設計機械結構和氣動控制系統，實現了多車型兼容控制，防錯控制以及氣缸的順序動作，該氣路控制系統在現場已應用近四年，實踐證明這種隨行夾具的控制系統非常可靠，主要表現在以下幾個方面：

1、切換工裝的柔性兼容功能良好，能實現多車型切換控制;

2、運用氣控檢測開關設計防錯，保證控制系統動作順序可靠穩定;

3、控制原理層次分明，控制系統維護檢查便捷，不需要太多時間查找問題。

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