農(nóng)振　楊旭磊　周濤

摘 要：為滿足多車(chē)型的定位夾緊功能，將零件定位夾具設(shè)計(jì)成隨行夾具，并按新設(shè)計(jì)的氣路控制系統(tǒng)進(jìn)行順序動(dòng)作，隨行夾具上氣路控制系統(tǒng)進(jìn)為純氣路控制形式。根據(jù)零件定位工藝要求，結(jié)合夾具數(shù)模設(shè)計(jì)一種氣路控制系統(tǒng)，并根據(jù)氣缸動(dòng)作順序，得出氣控系統(tǒng)原理圖。純氣路控制系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：1、純氣路控制相對(duì)安全可靠;2、控制原理簡(jiǎn)單易懂、層次分明，能保證定位夾具各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序正確，定位精度達(dá)到工藝要求。該氣路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為汽車(chē)白車(chē)身隨行夾具正常工作提供保證。

關(guān)鍵詞：隨行夾具 氣路控制 動(dòng)作順序 控制原理

1 背景

工裝定位夾具是汽車(chē)白車(chē)身制造的主要設(shè)備，它對(duì)汽車(chē)車(chē)身的生產(chǎn)制造水平起著關(guān)鍵的作用，工裝定位夾具的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到汽車(chē)生產(chǎn)的質(zhì)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(tǒng)，并按一定要求動(dòng)作順序來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)身定位夾緊的工藝要求，從而達(dá)到對(duì)車(chē)體零部件的定位與夾緊。因此，氣路控制系統(tǒng)的好壞直接影響著工裝夾具定位夾具是否精確和穩(wěn)定，進(jìn)而影響汽車(chē)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

2 隨行夾具定位夾緊系統(tǒng)

2.1 隨行夾具定位夾緊系統(tǒng)

隨行夾具定位夾緊系統(tǒng)由以下兩部分組成：機(jī)械結(jié)構(gòu)部分及氣路控制部分，本次討論內(nèi)容為某焊接生產(chǎn)線需要完成E100電動(dòng)車(chē)，E200電動(dòng)車(chē)，E300電動(dòng)車(chē)，E300 P電動(dòng)車(chē)四種車(chē)型隨行夾具定位夾緊系統(tǒng)。其機(jī)械結(jié)構(gòu)部分見(jiàn)圖1。

2.2 隨行夾具氣路布局圖

2.2.1、11＼14＼16為滑臺(tái)鎖緊氣缸，12＼13＼15＼17為滑臺(tái)推進(jìn)氣缸，以上氣缸為每個(gè)隨行夾具中固定不用切換的機(jī)構(gòu)，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(zhuǎn)定位氣缸，21A＼24A＼25A＼28A為勾銷(xiāo)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(jù)不同產(chǎn)品做成不同的車(chē)型切換單元;U01和U03單元上有需要?jiǎng)幼鞯臍飧?，在這兩個(gè)單元底板的分布了7個(gè)氣口，為了保證每套隨行夾具動(dòng)作一致，設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定這7個(gè)氣口對(duì)應(yīng)的氣管氣路的安裝情況，不能出現(xiàn)錯(cuò)誤，否則會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作，從而可能會(huì)給零件或設(shè)備造成損壞。

2.3 氣路控制原理設(shè)計(jì)

汽車(chē)焊接生產(chǎn)線的工裝夾具采用的氣動(dòng)控制系統(tǒng)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(tǒng)。純氣控系統(tǒng)是指利用壓縮空氣作為主要工作介質(zhì)，通過(guò)氣管將壓縮空氣經(jīng)氣控檢測(cè)開(kāi)關(guān)及相關(guān)氣控邏輯元件連接，最終輸出到執(zhí)行氣缸，形成具有相互邏輯關(guān)系的控制系統(tǒng);電氣繼電器控制系統(tǒng)是指通過(guò)繼電器輸出控制電磁閥，再經(jīng)氣管來(lái)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行氣缸的動(dòng)作，以此來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，這類(lèi)控制部分由電器開(kāi)關(guān)元件與電磁閥的線圈組成，通過(guò)簡(jiǎn)單的電器組成簡(jiǎn)單的邏輯電路來(lái)控制電磁閥的換向，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作;PLC控制系統(tǒng)的主要是指利用氣源作為介質(zhì)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，而邏輯控制系統(tǒng)是通過(guò)PLC（可編程式控制）來(lái)控制。前兩種適用于小規(guī)模控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)適用于中、大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。本文介紹的隨行夾具采用純氣動(dòng)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(tǒng)形式。純氣動(dòng)控制系統(tǒng)在一些特殊環(huán)境下，如高溫、易燃易爆、對(duì)電氣設(shè)備易造成損壞的潮濕、腐蝕等環(huán)境，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為明顯。

2.3.1 氣路控制系統(tǒng)動(dòng)作順序設(shè)計(jì)

隨行夾具氣動(dòng)順序控制是指按照工藝流程要求，在輸入信號(hào)的作用下，使工裝夾具的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的氣缸按照工藝要求進(jìn)行動(dòng)作，動(dòng)作要求可靠，保證各設(shè)備正常運(yùn)行，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在氣缸動(dòng)作下嚴(yán)格按順序動(dòng)作，相互間需有邏輯先后順序關(guān)系，例如，A組氣缸必須伸出到位后，B組才能動(dòng)作。隨行夾具氣動(dòng)原理圖見(jiàn)圖3，它是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行氣缸動(dòng)作、分析氣動(dòng)控制系統(tǒng)故障的重要依據(jù)，從原理圖中可以直觀地反映出氣動(dòng)控制系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的狀態(tài)以及各執(zhí)行元件的相互動(dòng)作關(guān)系。

2.3.2 氣控檢測(cè)開(kāi)關(guān)特點(diǎn)

隨行夾具采用純氣動(dòng)控制，使用的是如見(jiàn)圖2的這種機(jī)械接觸檢測(cè)開(kāi)關(guān)，具有安全可靠、易維護(hù)、空間小等特點(diǎn)。當(dāng)氣缸動(dòng)作到位后，通過(guò)此類(lèi)檢測(cè)開(kāi)關(guān)把信號(hào)傳遞到下一步動(dòng)作，由于此類(lèi)檢測(cè)開(kāi)關(guān)是通過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)體到位后才能動(dòng)作，基本不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作的情況。

2.3.3 原理圖設(shè)計(jì)

根據(jù)圖3可知，隨行夾具機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)作是嚴(yán)格按照工裝工藝動(dòng)作流程順序動(dòng)作，機(jī)械動(dòng)作其間不能出現(xiàn)相互的干擾或者錯(cuò)誤的動(dòng)作，必須有互鎖條件，根據(jù)以上原則設(shè)計(jì)以下控制原理圖（見(jiàn)圖2），其動(dòng)作原理為：

（1）AIRCHECK 1：AIRCHECK 1為滑臺(tái)切換氣缸供氣用，11＼14＼16為滑臺(tái)鎖緊氣缸，12＼13＼15＼17為滑臺(tái)推進(jìn)氣缸，以上氣缸為每個(gè)隨行夾具中固定不用切換的機(jī)構(gòu)，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(tái)鎖緊氣缸和12＼15＼17滑臺(tái)推進(jìn)氣缸存在順序關(guān)系，滑臺(tái)鎖緊氣缸必須在滑臺(tái)推進(jìn)氣缸到位后才能進(jìn)行鎖緊，而滑臺(tái)推進(jìn)氣缸的退回必須在滑臺(tái)鎖緊氣缸打開(kāi)后才能動(dòng)作，LS11＼ LS12＼ LS14＼ LS15＼ LS16＼ LS17分別為對(duì)應(yīng)的純氣控到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)。

（2）AIRCHECK 2：AIRCHECK 2為翻轉(zhuǎn)定位氣缸供氣動(dòng)作用，翻轉(zhuǎn)到不同狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)不同車(chē)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(huì)造成對(duì)零件定位造成不精確的情況，或者對(duì)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(gè)翻轉(zhuǎn)定位氣缸在隨行夾具高速運(yùn)行且?guī)О总?chē)身的情況下，只靠氣缸鎖頭的鎖緊力很難保證車(chē)身的定位精度，因此需要在每隔2-3個(gè)上件工位增加對(duì)應(yīng)的AIRCHECK進(jìn)行充氣，以確保白車(chē)身的定位保持在正常合格的范圍內(nèi)。

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

（4）AIRCHECK 3：AIRCHECK 3為勾銷(xiāo)定位夾緊氣缸供氣動(dòng)作用，當(dāng)零件安放到位后，通過(guò)AIRCHECK 3供氣到勾銷(xiāo)夾緊氣缸實(shí)現(xiàn)零件夾緊和打開(kāi)。

3 結(jié)束語(yǔ)

柔性工裝定位夾具是根據(jù)焊接工藝要求而設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多車(chē)型兼容控制，防錯(cuò)控制以及氣缸的順序動(dòng)作，該氣路控制系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)已應(yīng)用近四年，實(shí)踐證明這種隨行夾具的控制系統(tǒng)非常可靠，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、切換工裝的柔性兼容功能良好，能實(shí)現(xiàn)多車(chē)型切換控制;

2、運(yùn)用氣控檢測(cè)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)防錯(cuò)，保證控制系統(tǒng)動(dòng)作順序可靠穩(wěn)定;

3、控制原理層次分明，控制系統(tǒng)維護(hù)檢查便捷，不需要太多時(shí)間查找問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]方昌林.液壓、氣壓傳與控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[2]（SMC中國(guó)）有限公司.現(xiàn)代實(shí)用氣動(dòng)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3]韓明軍，鄭武，農(nóng)振等.氣缸順序動(dòng)作控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2014，4（368）：13-16.

[4]韓明軍，鄭武，農(nóng)振等.氣缸順序動(dòng)作的3種不同控制系統(tǒng)對(duì)比分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2014，9（373）：31-34.