圖1 車廂邊板焊接總成對於不同的車型,所焊邊框、立柱、頁板均相同,且焊接工藝相同,只是焊接位置以及立柱數量和車廂總體長度不同,這就為柔性焊接夾具的設計提供了良好的基礎條件。
例如:以一套11 種產品混流生產的柔性焊接夾具設計來加以說明,其產品情況見下表:
由上圖及表可知:11 種產品寬度均為550mm,只是總長度和所焊立柱數量不同。但是,第一根立柱到邊框的尺寸均為270mm,最後一根立柱到邊框的尺寸也是270mm。因此我們將每種產品的第一根立柱和邊框分為一組,最後一根立柱和邊框分為一組,其餘立柱各為一組。每組的定位夾緊裝置分別安裝在若干組移動滑台上,以第一組滑台為基準,移動其它各組滑台來實現不同車型的定位、焊接。
2 工藝情況分析
車廂邊板類焊接總成一般由4 個工位來完成,整個焊接過程形成一條流水線。各工序間焊后產品的傳遞採用滾道式運輸方式傳送,滾道傳輸高度距地面均為900mm。下面以邊板為例介紹一下各工序焊接內容。
車廂邊板總成焊接夾具流水線1 序:瓦棱板、邊板上框、邊板下框焊接。
2 序:將上序合件與兩個端立柱焊接。
3 序:取中立柱放入夾具中定位、夾緊,與2序合件焊接。
4 序:上序合件與頁板和左/右栓鉤焊接。
由上面可知:11 種系列車型產品結構有許多共同之處,許多部件零件可通用,故原有的焊接設備和專用設備完全可以通用。同時相似的產品又決定了11 種車型有了相似的焊裝工藝,而二者正是實施柔性化生產焊接夾具設計的基礎條件。因此該項目的混流設計不但可行,而且是最先進、最合理、最經濟的舉措。它不僅能節省佔地面積,保持合理的工藝流程,而且能節省時間和資金,提高設備利用率,使投入資金降低70%。
3 夾具的柔性設計
通過對不同的車廂類產品和工藝進行仔細分析比較,發現車廂類產品系列化程度較好,實現車廂類焊接夾具的柔性設計方案完全可能。
即為11 種車型混流生產的車廂邊板總成第4 工序焊接夾具總裝圖。該夾具動作原理如下:首先舉升機構中的氣缸帶動滾輪升起,使滾輪距地面900mm。將上工序焊接完成的邊板分總成在側滾輪機構的導向下,通過舉升機構的滾道送入該夾具,然後舉升機構中的氣缸下降,使製件落入夾具中,製件定位夾緊,再將頁板和栓鉤放入夾具分別定位夾緊后焊接。焊接完成後,鬆開夾緊,退料機構將產品從頁板的定位銷中退出(見後面詳細介紹),然後舉升機構的氣缸再次動作,將製件升起至900 高,輸入下一工位。
當生產多種車型時,靠移動滑台改變各種產品的位置來實現不同產品的焊接。 為生產8502015-13Y 車型的位置,當生產8502015-11Y 車型時,工人只需將定位鎖緊機構的限位銷拔起,推動相關滑台移動到底板所示相應車型位置,然後插入限位銷固定即可生產。由於混流生產車型較多,因此底板上的限位銷孔很多,為保證更換產品時快速、準確,我們在每個銷孔上貼上標籤,做好產品標記。
儘管車廂類夾具由於所焊工序及所焊製件不同,致使焊接夾具有所不同,但是它的幾大機構完全可以通用,我們將幾大通用機構做成模塊。
3.1 舉升機構
舉升機構是該夾具中接料和運送工件的重要功能部件。接料和運輸時該機構升起,焊接時該機構落下。我們採用氣動雙導柱機構。由氣缸舉升,雙導柱導向,使滾道升起運行平穩,到位準確,結構簡單可靠。
舉升機構對於多種車廂產品混流生產的夾具,由於車廂產品的總長度相差很大,最多相差2 米多,因此產品重
心不確定,給設計舉升機構帶來了很大難度,選擇合理的舉升點布置舉升機構是至關重要的。
中舉升機構1、2、3 可根據產品長度的改變移動到產品的重