霍炳武，肖春燕，方凱強(qiáng)，劉浩，吳鋒（.上汽通用五菱汽車股份有限公司　技術(shù)中心，柳州 545000）

控制白車身行李支架居中的限位塊開發(fā)

霍炳武1，肖春燕1，方凱強(qiáng)1，劉浩1，吳鋒1
（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，柳州 545000）

國內(nèi)大部分汽車制造廠車身補(bǔ)焊線上焊接的行李支架流水槽寬度有多種尺寸，但是行李支架的限位塊只能配合一種尺寸。在焊接安裝時，會出現(xiàn)這幾個問題：焊接安裝時，行李支架與流水槽底面離空，安裝之后外飾件左右不對稱，側(cè)圍與頂蓋配合尺寸不穩(wěn)定。為解決這些問題，該研究塊在原限位塊的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)一種V型限位塊，當(dāng)有不同寬度的行李支架流水槽時，V型限位塊仍然能夠使行李支架正確焊接安裝，從而確保后續(xù)裝配件的正確安裝，避免缺陷，提高質(zhì)量，同時大大提高生產(chǎn)效率。

行李支架；限位塊；流水槽；寬度

霍炳武

畢業(yè)于廣西桂林電子科技大學(xué)，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，現(xiàn)工作于上汽通用五菱汽車股份有限公司，焊接專家技師，主要進(jìn)行自動化設(shè)備改進(jìn)改造研究工作。

1　研究背景

隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的快速發(fā)展和人們對汽車質(zhì)量的關(guān)注度越來越高，車身工藝精益求精已經(jīng)成為各汽車制造廠發(fā)展的必然趨勢。然而現(xiàn)今國內(nèi)大部分汽車廠制造白車身時（以下以上汽通用五菱汽車股份有限公司-寶駿車身車間為例），每一輛白車身的行李支架流水槽的寬度不一，而將行李支架定位的限位塊卻只能與固定尺寸的流水槽配合，行李支架與流水槽焊接安裝時，現(xiàn)場操作工發(fā)現(xiàn)了一個問題：限位塊不能與流水槽正確配合安裝，使行李支架不能安裝到位，從而產(chǎn)生缺陷，使后續(xù)裝配件安裝時誤差均偏大，產(chǎn)生缺陷，影響質(zhì)量問題。為解決企業(yè)生產(chǎn)中的實際質(zhì)量問題，本研究采用一種控制汽車鈑金行李支架居中的V型限位塊代替原限位塊。

2　控制白車身行李支架居中的V型限位塊的設(shè)計

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

該V型限位塊的作用為：在車身補(bǔ)焊線上，行李支架與行李支架流水槽焊接裝配時，需要一種夾具將行李支架與行李支架流水槽進(jìn)行預(yù)安裝，也即進(jìn)行定位，這種夾具稱之為限位工具機(jī)構(gòu)，起限位作用的便是該V型限位塊。圖1為限位工具機(jī)構(gòu)示意圖。

這是公司內(nèi)首次提出根據(jù)白車身側(cè)圍與頂蓋配合尺寸寬度支架自由定位，Y方向處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，使行李支架定位在流水槽正中位置。該裝置使用有一定傾角的V型限位塊，其內(nèi)部安裝軟性彈簧和小磁鐵［1-2］，其中，小磁鐵吸住行李支架，彈簧壓緊力作用在行李支架螺栓上，使行李支架底部端面始終貼合流水槽底面，有效防止行李支架在焊接后發(fā)生Z方向的偏移。圖2為V型限位塊示意圖，表1為限位工具機(jī)構(gòu)部件明細(xì)表。

表1　限位工具機(jī)構(gòu)部件明細(xì)表

2.2設(shè)計計算

考慮到生產(chǎn)線的柔性與該機(jī)構(gòu)的推廣性，該限位塊工具機(jī)構(gòu)應(yīng)該滿足行李支架與不同寬度的行李支架流水槽焊接安裝，即：當(dāng)行李支架流水槽的寬度（用B表示）改變時，V型限位塊仍然能夠根據(jù)其特性保證行李支架預(yù)安裝在正確位置，使行李支架在焊接時不出現(xiàn)偏差。接下來用設(shè)計計算來說明限位塊的工作機(jī)理。由圖3可知V型限位塊的規(guī)格尺寸。

將V型限位塊的工作機(jī)理轉(zhuǎn)化成幾何模型，如圖4所示。用數(shù)學(xué)語言可描述為：當(dāng)流水槽的寬度（B）變化時，V型限位塊進(jìn)入流水槽中的高度（h）也在變化，B與h之間存在一種函數(shù)關(guān)系。

如圖4所示，V型限位塊的的傾角為∠BAC，設(shè)為α，其他尺寸有：BE，設(shè)為L，AB，設(shè)為H，CD，設(shè)為l。由圖3可知，α=18.62°，L=31.2mm，H=19mm，l=18.2mm。

經(jīng)過計算，h與B的函數(shù)關(guān)系為：

當(dāng)B為標(biāo)準(zhǔn)值25（±0.5）mm時，對應(yīng)的h為7.125 mm。h取值范圍是：h∈［0，19］，則B對應(yīng)的取值范圍是：B∈［20.2，33］。

流水槽的偏差范圍是［20，30］，因為允許0.5 mm的偏差，所以其允許偏差為［20.5，29.5］，而［20.5，29.5］∈B，故設(shè)計合理。

2.3關(guān)鍵技術(shù)難題

在設(shè)計過程中有兩個技術(shù)問題需要解決。首先，在V型限位塊內(nèi)部安裝軟性彈簧，用來調(diào)整行李支架與V型限位塊之間的距離，同時起到緩沖的作用；V型限位塊內(nèi)部裝有小磁鐵，用來吸住行李支架的螺栓，作為行李支架與V型限位塊之間的連接方式。通過彈簧彈壓行李支架螺栓讓行李支架底部端面始終貼合頂蓋面，有效防止行李支架在焊接后發(fā)生Z方向的偏移。

其次，限位工具機(jī)構(gòu)由兩個V型限位塊與連接桿組成，鏈接方式為螺栓加墊片固定，并且使用L型連接塊作為V型限位塊與連接桿的鏈接，通過加減墊片，微調(diào)V型限位塊在X方向的移動。

3　實際生產(chǎn)效果

安裝限位穩(wěn)定，可實現(xiàn)行李支架在Y方向的間隙均勻，滿足涂裝車間膠槍通過不卡槍，由原來的缺陷月累13次降至0次。

該限位工具機(jī)構(gòu)操作簡單，方便輕巧，可在流水槽內(nèi)快速定位，通過此限位技術(shù)，降低總裝裝配車間行李支架飾板間隙GCA扣分問題，實現(xiàn)有5.7分降低到1.3分 。

該裝置為解決寶駿車身兩條主線CN200車型側(cè)圍與頂蓋配合尺寸不穩(wěn)定，行李支架尺寸焊接移置發(fā)生偏移，影響總裝DR率和走線率，開發(fā)基于行李支架限位技術(shù)的兩用限位工具，解決行李支架偏移造成的流水槽尺寸不一、涂膠卡槍、行李支架飾板間隙Y向不均問題，滿足主線不同車型生產(chǎn)的要求。

此技術(shù)可推廣新項目各車型相同工藝布局參考或使用，能夠?qū)崿F(xiàn)針對類似此結(jié)構(gòu)柔性化及組合匹配應(yīng)用，達(dá)到設(shè)計要求，可批量投產(chǎn)使用。其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益如下：

1.節(jié)約的返修浪費(fèi)費(fèi)用 C1為：

其中：t1=116 小時，表示返修耗時；

m1=12，表示月的個數(shù)；

P=26.77元/小時，表示每小時人均工資；

n1=3，表示人數(shù)；

算得C1=111792 元。

2.減少非周期性停線節(jié)約的成本節(jié)約C2為：

其中：t2=210 分鐘，當(dāng)月累計停線時間；

m2=9，表示頻次；

n2=500，表示人數(shù)；

算得C2=421628 元。

則累計節(jié)約總額 C = C1+C2=53萬元。

4　總結(jié)與展望

經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計與實際生產(chǎn)，本文針對行李支架在流水槽定位的問題，一種控制汽車鈑金行李支架居中的V型限位塊，來解決行李支架不能在不同寬度的流水槽準(zhǔn)確定位的問題，滿足了實際生產(chǎn)需求，避免生產(chǎn)缺陷，并且提高了生產(chǎn)效率，給公司帶了巨大效益。本文按發(fā)現(xiàn)問題-查閱文獻(xiàn)-動手操作-解決問題-優(yōu)化設(shè)計的路線，實際問題通過建立模型、受力分析、再計算、校核數(shù)據(jù)得以理論解決。

然而本文以及該研究還有許多不足之處，如有發(fā)現(xiàn)，還望指出。該研究還有待改進(jìn)，有一個地方仍需加強(qiáng)完善：行李支架與流水槽的安裝方式為焊接，由于行李支架以及V型限位塊規(guī)格小，在焊接時會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象［3］，使V型限位塊溫度升高，影響軟性彈簧和小磁鐵的性能，從而使其工作不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致行李支架與流水槽的安裝會出現(xiàn)偏差，產(chǎn)生缺陷［4-5］。因此，希望在后續(xù)的改進(jìn)中，在限位工具機(jī)構(gòu)中安裝冷卻裝置，保證V型限位塊在正常溫度下工作，從而避免產(chǎn)生缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

［1］熊志遠(yuǎn)，宋瑞祥，鐘緒，劉磊，劉強(qiáng). 復(fù)合材料螺旋彈簧剛度及其影響因素分析［J］. 工程力學(xué)，2015（9）：216-221.

［2］張錫聯(lián). 永磁鐵自吸原理在起重工具設(shè)計中的應(yīng)用［J］. 機(jī)械工程師，2015（8）：181-183.

［3］邵元金，閆君，楊玉超. 焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響［J］. 焊接技術(shù)，2015（4）：80-81.

［4］侯健，廖穎哲. 蜂窩板型不銹鋼件焊接工藝及變形控制［J］. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（28）： 119-119.

［5］成威，廖秋慧. 不銹鋼薄板焊接變形影響因素與控制方法［J］. 輕工機(jī)械，2015，33（1）：107-110.

專家推薦

曾斌：

該文通過新設(shè)計一種V型限位塊解決不同寬度行李支架正確焊接安裝的問題，提出設(shè)計思路及比較詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，同時進(jìn)行計算校核，滿足現(xiàn)有流水槽偏差的要求，經(jīng)過在生產(chǎn)線的實施和驗證，較好的解決了側(cè)圍與頂蓋配合尺寸不穩(wěn)定，行李支架尺寸焊接移置發(fā)生偏移的問題，滿足了實際生產(chǎn)需求，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。此技術(shù)對于可類似車型相同工藝布局有一定的參考借鑒意義。

Development of limit block for controlling the middle of white body luggage rack

HUO Bing-wu1，XIAO Chun-yan1，F(xiàn)ANG Kai-qiang1，Liu Hao1，WU Feng1
（1. SAIC GM Wuling Automobile Co. Ltd.，TDC，Liuzhou 545000，China）

In the most of the domestic automobile factories，the car roof sink which welds to BIW baggage stent has different widths on the welding line，whereas the limit block can't adjust widths. So it will cause the following problems. Clearance will appear between baggage stent and car roof sink. The left and right ornaments can't install symmetrically. Body side and roof will join unstably. To settle those problems，this study will develop a V-type limit block based on its predecessor，which can also keep BIW baggage stent in correct position when we weld it to car roof sink. So it can ensure the following ornaments install correctly，and avoid defects，and improve quality，and put up productivity greatly.

baggage stent； limit block； car roof sink； width

2016-03-07

U469.6+91

A

1005-2550（2016）04-0091-04

10.3969/j.issn.1005-2550.2016.04.017