面向制造和裝配的汽車焊裝線設(shè)計(jì)

1、面向制造和裝配的汽車焊裝線設(shè)計(jì)(dfma) abstract:this paper 隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展, 汽車更新?lián)Q代的周期不斷縮短,投入市場(chǎng)的步伐加快.同樣對(duì)與汽車產(chǎn)品相關(guān)的行業(yè)也提出極大的挑戰(zhàn).焊裝設(shè)備作為汽車車身制造不可缺少的一項(xiàng)產(chǎn)品,其設(shè)計(jì)制造水平及質(zhì)量,生產(chǎn)周期等直接影響汽車車身的質(zhì)量和投入市場(chǎng)的周期.對(duì)汽車焊裝線的設(shè)計(jì)提出更高的要求,作為一種非標(biāo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì),其最大的特點(diǎn)是通用性差,不同的車型,不同的自動(dòng)化程度, 不同的生產(chǎn)綱領(lǐng),所對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)線是完全不同的.焊裝線設(shè)計(jì)的工作量很大,相對(duì)周期也長,由于非標(biāo)產(chǎn)品的小批量及異型特點(diǎn).生產(chǎn)組織及管理也困難.直接影響生產(chǎn)效率.為了滿足生產(chǎn)的

2、需要,對(duì)設(shè)計(jì)也提出更高的要求.就是實(shí)施面向制造和裝配的設(shè)計(jì)(dfma).其基本原則如下:1. 構(gòu)成產(chǎn)品的零件數(shù)量和類型最少原則2. 裝配方向最少原則3. 模塊化的設(shè)計(jì)原則4. 減少緊固件數(shù)量設(shè)計(jì)原則5. 零件易于定位原則6. 最少手工裝配原則7. 最少裝配輔具原則8. 最少裝配中需調(diào)整原則9. 保證零件裝配可換性原則10. 使用加工設(shè)備最少原則11. 使用專用檢具最少原則焊裝線分機(jī)械系統(tǒng)及控制系統(tǒng)(氣動(dòng),液壓,電控),其組成部分為:a. 制作加工件 b.國標(biāo)件 c. 廠標(biāo)件 d. 外購件一,減少零件數(shù)量和類型的方法:a. 從工藝方案上考慮,在不影響焊接功能的前提下減少定位點(diǎn)的數(shù)量.焊裝夾具的功

3、能是保證車體零件正確定位和夾緊,以便實(shí)施焊接.因此定位點(diǎn)的優(yōu)化選擇是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),多余的定位要求不但增加設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本,同時(shí)可能會(huì)影響焊裝夾具的焊接性能.b. 采用一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 對(duì)于有數(shù)模的車體焊裝夾具的設(shè)計(jì),沖壓件依數(shù)模成型,采用nc方式加工的夾具的定位板,壓板采用整體設(shè)計(jì).對(duì)于有些沖壓件質(zhì)量不穩(wěn)定的情況下, 定位板,壓板采用分體式可調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),零件數(shù)量增加2倍.工藝上增加了尺寸鏈的累計(jì)誤差.c. 定位和夾緊的零件結(jié)構(gòu)各采用同一形式.可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程,生產(chǎn)工藝及管理.d. 組成零件的原材料尺寸系列化,標(biāo)準(zhǔn)化.e. 所有的國標(biāo)件的尺寸系列化,標(biāo)準(zhǔn)化.f. 廠標(biāo)件:將常用的零件或結(jié)構(gòu)系列化,標(biāo)

4、準(zhǔn)化.g. 外購件:設(shè)計(jì)選型考慮型號(hào)同一,安裝方式一致,尺寸系列化.h. 氣動(dòng)(包括真空系統(tǒng))液動(dòng)回路設(shè)計(jì)時(shí)將同一零件壓緊的所有單元采用同一閥控制,操作按鈕減少,操作方便i. 控制點(diǎn)盡量少,簡(jiǎn)化電控系統(tǒng)設(shè)計(jì).二. 裝配方向最少原則夾具部件在基座面的安裝,是從上往下的安裝,零件之間組裝水平方向.與基座面平行. 裝配方向大部分如此,可以方便采用機(jī)動(dòng)工具提高裝配工作效率.軸類零件設(shè)計(jì)時(shí),軸徑以單向階梯遞減,軸套類零件的裝配從小端向大端順序安裝.節(jié)減裝配時(shí)間.三. 模塊化的設(shè)計(jì)將常用的機(jī)械結(jié)構(gòu),集成為標(biāo)準(zhǔn)部件,設(shè)計(jì)時(shí)直接選用.a. 零件的模塊化:將常用的支架的安裝尺寸統(tǒng)一,高度成系列化,其他的銷軸類零

5、件在直徑及長度成系列.b. 機(jī)械結(jié)構(gòu)的模塊化:小的部件如:頂升導(dǎo)向裝置,行程開關(guān)組件,可調(diào)整基座支撐組件,安全柵欄及安全門組件等成標(biāo)準(zhǔn)模塊,氣動(dòng)組件.大的部件如:空中搬送機(jī)(afm),地面齒輪齒條同步輸送機(jī),蝸輪蝸桿同步輸送機(jī),臺(tái)車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),步進(jìn)輸送機(jī)構(gòu),翻轉(zhuǎn)機(jī),包邊機(jī),液壓動(dòng)力系統(tǒng) c. 外購件的模塊化:很多氣動(dòng)元件已經(jīng)做了模塊化集成,如:控制閥匯流板(manifold)安裝,帶導(dǎo)向裝置的氣缸(guide cylinder), 帶移動(dòng)銷的氣缸(pin shift cylinder), 控制閥集裝式組成.四. 減少緊固件數(shù)量設(shè)計(jì)原則對(duì)結(jié)合零件所受外力進(jìn)行充分計(jì)算,在保證聯(lián)結(jié)強(qiáng)度的前提下,減少緊

6、固件數(shù)量.對(duì)于有些支架的安裝設(shè)計(jì),以兩銷方式定位,將兩銷斜方位配置,可將兩螺栓反斜方位配置,同樣可起可靠連接作用.使用特殊的標(biāo)準(zhǔn)件.如將墊片同螺栓做為一體,帶旋轉(zhuǎn)銷軸的螺栓, 帶防松的螺母等.五. 零件易于定位原則,a. nc方式夾具零件的連接是采用一對(duì)數(shù)控銷(10h7,8h7)的定位方式b. 以三個(gè)銷+兩個(gè)垂直面定位c. 定位銷以12h7/h7的軸孔配合安裝, 銷的位置轉(zhuǎn)化為銷孔對(duì)基準(zhǔn)位置精度管理.六. 最少手工裝配原則.目前的汽車夾具大量使用手工裝配,這和現(xiàn)階段夾具的零件特點(diǎn)分不開,小批量,多品種,異型件,無法組織起自動(dòng)化裝配生產(chǎn).要提高生產(chǎn)效率,必須向自動(dòng)化裝配的方向發(fā)展,減少手工裝配.

7、 要求設(shè)計(jì)向通用性,標(biāo)準(zhǔn)化,模塊化發(fā)展,拼裝式夾具是未來的發(fā)展方向.七. 最少裝配輔具原則要提高自動(dòng)化裝配程度,必須使用裝配輔具.用最少的設(shè)備達(dá)到提高自動(dòng)化裝配程度的目的, 減少裝配輔具的途徑從以下幾個(gè)方面進(jìn)行.a. 增加裝配輔具的多功能性,實(shí)現(xiàn)多零件的同時(shí)裝配b. 增加裝配輔具的同一類安裝零件(如:安裝尺寸一樣,外形尺寸不一樣)的適應(yīng)性(用可調(diào)整方式).八. 最少裝配中需調(diào)整原則所有零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn),加工基準(zhǔn),裝配基準(zhǔn)統(tǒng)一原則,減少尺寸鏈的誤差累積,確保加工精度,避免裝配中的調(diào)整.分離式的定位面在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí),先將定位板與定位塊安裝組合成一體.再以安裝基準(zhǔn)孔定位來加工定位面.檢具由于使用的次數(shù)少,磨損少, 精度要求高.裝配調(diào)整后基本不需要作更換,設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)單,支架和定位板及銷支架做為一體.加工較復(fù)雜,但能保證定位精度,最常見的加工方法是nc數(shù)控加工.九. 保證零件裝配可換性原則將安裝尺寸進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn),以方便零件的更換和裝配.十. 使用加工設(shè)備最少原則考慮零件加工工藝性,確定零件的典型加工工藝,同一類零件采用相同工藝及同一范圍內(nèi)的尺寸,