白車身門蓋包邊液壓機系統間油路互通的應用研究

陳傳凱，陳丹丹，張彥亮

白車身門蓋包邊液壓機系統間油路互通的應用研究

陳傳凱，陳丹丹，張彥亮

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程部，上海 201208）

白車身焊裝車間，對于高節拍的門蓋包邊液壓機線體，為了解決液壓機由于油泵故障帶來的停機減產問題，文章提供了一種白車身門包邊液壓機油路互通的方法，利用油路互通原理，通過操縱出現故障的壓機系統和正常工作的液壓機的供油閥和回油閥開關，并結合人機交互界面操控油路，最終實現兩臺液壓機油路之間的互通，從而解決了液壓機的停機故障問題。

白車身焊裝車間；門蓋包邊；液壓機；油路互通

引言

隨著汽車制造業的發展，行業競爭也越演越烈，汽車不斷更新迭代，共線生產的車型越來越多，因此導致白車身焊裝車間的線體要求具有高節拍和高柔性。同時，給客戶感官的外覆蓋件也變得越來越重要了，因此，對于門蓋包邊也越來越高。但是對于門蓋包邊線體，液壓機的設備通常沒有備用泵，當液壓機油泵出現設備故障時，必然導致整條線體停線，最終影響整個車間的產能。因此，為了解決液壓機的油泵故障問題，本文提供了一種包邊液壓機系統之間油泵油路之間互通的方法。

1 門蓋包邊工藝

1.1 包邊的定義

簡而言之，在汽車白車身制造領域，包邊通常是指外板面板向內翻邊折彎后，將內板靠摩擦力緊固，以達到某種設計強度要求的工藝，如圖1所示。

圖1 包邊示意圖

1.2 包邊零件

對于白車身而言，一般需要包邊的區域主要為車身的外覆蓋件，如前蓋、前門、后門、后蓋或后舉門，以及部分車型的頂蓋和后輪罩，如圖2所示。

圖2 門蓋示意圖

1.3 包邊設備

白車身外覆蓋件的包邊設備根據工作方式可分為液壓機包邊、機器人滾邊和專機包邊三大類。液壓機包邊適用于高節拍大批量柔性生產，生產效率較高；機器人滾邊適用于柔性生產，但是不滿足高節拍；專機包邊只能生產一種車型，不能實現柔性生產，對于項目投資來講，生產成本較高，調試周期較長，包邊質量比較難以控制。目前對于高節拍的工廠應用比較廣泛的為液壓機包邊，液壓機包邊設備主要包括液壓機和包邊模，其中包邊模由上模和下模組成。如圖3所示。

圖3 液壓機包邊

2 液壓機

2.1 液壓機結構

液壓機主要由機身、工作油缸、活動橫梁、頂出機構、液壓傳動和控制系統等組成，如圖4所示。工作油缸安裝在上橫梁上，活動橫梁與工作油缸的活塞連成整體。以立柱為導向上下運動，并傳遞工作油缸內產生的力。

圖4 液壓機結構示意圖

2.2 液壓機工作原理

液壓機包邊功能的實現是由PLC控制系統控制閥島的開閉，進而控制液壓油路的循環流向，從而實現對包邊機主機動作進行控制，液壓系統通過液壓缸的動作提供包邊動力，機械系統執行預折邊和終折邊，由于角度原因，首先需要進行預折，其中模具在下降過程中動作2次，第1次為45，使用預折刀進行預折邊工藝，第2次使用終折刀進行終折邊，將外板翻邊全部壓實，從而完成液壓機的包邊工藝。此方案技術成熟，包邊質量穩定，一致性好。適用于高節拍、大批量生產。當車型更新換代時，只需更換包邊模，容易實現柔性生產，在汽車整車制造廠中被廣泛采用[1]。

2.3 液壓機液壓回路

簡而言之，當液壓機正常工作時，如圖5所示，首先，油從油箱中的流出，進入葉片泵，經過葉片泵的工作，使得油路中產生了一定的壓力，然后通過油缸閥島的控制，進入油缸，使得壓機工作，最終油又經過油缸閥島流回油箱，從而完成一個主油路的循環，油路流向如圖6所示。

圖5 液壓機油路圖示

圖6 液壓機油路流向圖

3 液壓機油路互通應用

目前，對于白車身門包邊壓機油缸的供油方式主要有兩種：第一種是每臺壓機使用單油泵給自己油路供油，設備通常為此種情況；第二種是每臺壓機都額外增加一個油泵，即兩個油泵供一臺壓機的油路工作。然而，對于第一種情況，只使用一個油泵供油時，當油泵出現故障而導致無法供油時，這時壓機就會無法工作導致停產，影響產能；對于第二種情況，使用兩個油泵給一臺壓機供油時，當一個油泵出現問題時，另外一個備用泵可以直接啟動供油，不會導致停產的情況發生，但是這樣就會大大增加整個項目的投資成本。

為了解決壓機油泵出現故障無法供油導致停產的情況發生，同時又不會增加整個項目投資成本的條件下，本文提供了一種方法，即利用兩臺壓機系統之間的油路互聯互通互為BACKUP的方案，而對于新單元或新車型液壓機的引入不需要額外增加備用油泵。

利用兩臺油泵之間油路互通模式，通過包邊壓機油泵間油路互通系統的各閥門的開閉以及人機交互面板（如圖7所示）的“BYPASSED FD HEM”，“BYPASSED RD HEM”和“DO”按鈕來實現兩臺壓機之間的BACKUP。

圖7 人機交互面板

具體實施方法：如圖8所示，假如白車身前門包邊的液壓機A的油泵出現了故障，不能正常的供油，為了維持正常的生產，操作人員可以利用后門包邊液壓機B的油泵給前門包邊的液壓機供油。首先，操作人員將前門液壓機A的供油閥BV-01打開，關閉其回油閥BV-02，然后再將后門液壓機B的供油閥BV-05關閉，打開其回油閥BV-06，最后將連接兩臺液壓機油路之間的管路閥門BV-03和BV-04打開。此時，后門包邊液壓機B的油泵具備了給前門液壓機A供油的條件，如圖8所示，人機交互界面顯示屏的“油路開關實時顯示”與相對應的“RD給FD供油油路開關狀態”指示燈相一致，油路互通顯示模塊“OK”指示燈由紅燈變成綠燈，然后，操作人員通過同時按動“BYPASSED FD HEM”和“DO”鍵，將前門故障壓機的油泵屏蔽，與此同時，便啟動了后門包邊液壓機油泵給前門液壓機的供油，使其正常的工作；與其類似，前門包邊液壓機A的油泵也可以實現給后門液壓機B供油，以此類推，可以實現多臺液壓機油路之間的互聯互通[2]。

圖8 液壓機系統互通結構示意圖

對于兩臺液壓機，油泵油路互通的液壓元件存在三種工作狀態：兩臺液壓機獨立工作、液壓機A給B供油和液壓機B給A供油，如表1所示（3種模式下2臺設備的泵、閥以及互通連接閥開閉狀態表）。

表1 液壓機工作狀態示意圖

4 結束語

白車身生產焊裝車間，對于高節拍的白車身門蓋壓機線體，液壓機包邊的正常工作顯得尤為重要，為了解決或預防液壓機由于油泵故障帶來的停機減產問題，本文通過白車身門包邊液壓機油路互通的方法，利用兩臺液壓機之間油路互通原理，通過將出現故障的液壓機系統的供油閥打開，關閉其回油閥，再將正常工作的液壓機供油閥關閉，打開其回油閥，然后將連接兩臺壓機油路之間的管路閥門打開，最后通過操縱人機交互界面，使用PLC控制閥島的開啟和閉合，從而控制油路循環，最終實現兩臺液壓機油路之間的互聯互通，從而解決了液壓機的故障停機問題，避免了由于液壓機故障而導致的車間產能損失的問題。

[1] 楊超.汽車車門閉合件包邊工藝[J].現代制造技術與裝備.2018(1): 129-131.

[2] 陳傳凱等.包邊壓機系統和用于包邊壓機的油泵系統:中國,2118 5825.6[P].2017-05-31.

Research on the Application of the Connection between Oil Circuits of Hydraulic Press Machine for Closure

Chen Chuankai, Chen Dandan, Zhang Yanliang

( Vehicle Manufacture Engineering. SAIC General Motor Company, Ltd., Shanghai 201208 )

In the BIW (Body-in-white) welding workshop, for the closure hydraulic press hemming line with high JPH(Job per hour), in order to solve the problem of shutdown and reduce production of hydraulic press machine caused by oil pump failure, this paper introduces a method of oil circuit connection between hydraulic press machine, with the principle of oil circuit connect each other, and operate the switch of oil supply valve and oil return valve of the hydraulic press machines between failure and normal working hydraulic press, and controls the oil circuit with human machine interface, and finally realizes the connection of oil circuits between the hydraulic press machines, so as to solve the problem of failure and shutdown for hydraulic press machine.

BIW welding workshop; Hemming for closure; Hydraulic press machine; Connect between oil circuits

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.042

U463.8

A

1671-7988(2021)07-133-03

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陳傳凱，男，碩士研究生，畢業于華東理工大學機械制造及其自動化專業，現就職于上汽通用汽車有限公司整車制造工程部，任車身工藝工程師，研究方向：汽車制造技術。