李耀超，孫振江，陳曉旭，劉曉宇

（中國(guó)一汽技術(shù)中心，吉林 長(zhǎng)春 130011）

關(guān)于乘用車(chē)試制階段底盤(pán)與車(chē)身合裝方案及夾具的探討

李耀超，孫振江，陳曉旭，劉曉宇

（中國(guó)一汽技術(shù)中心，吉林 長(zhǎng)春 130011）

文章對(duì)乘用車(chē)試制階段底盤(pán)與車(chē)身的三種合裝方案的形式及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述和分析，并著重對(duì)資金投入相對(duì)較低，應(yīng)用較為廣泛的車(chē)身下降式合裝方案進(jìn)行了說(shuō)明，此外，對(duì)于該方案下使用夾具的基本構(gòu)成，設(shè)計(jì)特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)形式都進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。

底盤(pán)；車(chē)身；合裝；夾具

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)20-63-03

前言

在量產(chǎn)線(xiàn)上，底盤(pán)與車(chē)身合裝時(shí)的兩者位置關(guān)系的確定基本依靠自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（Automated Guided Vehicle，AGV）及合裝夾具上的微調(diào)裝置來(lái)保證；自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)的使用是為了保證裝配節(jié)奏，及裝配質(zhì)量的穩(wěn)定性[1]。然而，在車(chē)輛試制過(guò)程中，由于受到場(chǎng)地空間，試制成本等因素的限制，而同時(shí)又對(duì)裝配節(jié)拍又沒(méi)有嚴(yán)格的要求，沿用自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)進(jìn)行裝配的意義不大。因此，為了完成底盤(pán)與車(chē)身的合裝，底盤(pán)與車(chē)身之間的位置關(guān)系就要依靠靈活的底盤(pán)夾具來(lái)保證[2]。

1 底盤(pán)與車(chē)身合裝方案

在試制階段，底盤(pán)與車(chē)身合裝的方式大致可分為三種。

1.1 分裝及舉升分體式

分裝及舉升分體式合裝方案是指車(chē)身被舉升機(jī)或吊具懸置在固定高度不動(dòng)，分裝好的底盤(pán)與舉升夾具通過(guò)舉升裝置舉升至與車(chē)身連接處，進(jìn)行合裝。在裝配過(guò)程中，底盤(pán)件在分裝夾具上完成分裝后整體轉(zhuǎn)運(yùn)至舉升夾具上，舉升夾具和分裝好的底盤(pán)在舉升裝置的作用下進(jìn)行舉升，使底盤(pán)安裝面與車(chē)身貼合，通過(guò)螺栓緊固完成合裝。分裝夾具負(fù)責(zé)保證底盤(pán)的裝配精度；而舉升夾具只起簡(jiǎn)單的定位作用，不對(duì)懸架裝配精度起作用，此外為了方便舉升，舉升夾具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，重量較輕。

該方案一方面可以在車(chē)身不動(dòng)的情況下，完成底盤(pán)懸架系統(tǒng)的舉升及與車(chē)身的合裝，試制裝配過(guò)程更貼合量產(chǎn)工藝[3]，更能準(zhǔn)確地驗(yàn)證量產(chǎn)工藝的可行性；另一方面在底盤(pán)與車(chē)身合裝時(shí)能為工人提供充足的作業(yè)空間，易于操作。

然而該合裝方案也存在很多缺點(diǎn)，一方面分裝好的底盤(pán)需要從分裝夾具轉(zhuǎn)運(yùn)到舉升夾具上，工序相對(duì)繁瑣；而另一方面分裝夾具與舉升夾具分開(kāi)，試制過(guò)程多了一套夾具，制造成本相對(duì)增加；此外，使用該方案還需要有可靠的舉升裝置，尤其是在懸架系統(tǒng)重量較重的情況下，如：前懸架與動(dòng)力總成一同舉升的工況下。

1.2 分裝及舉升一體式

分裝及舉升一體式合裝方案是指車(chē)身不動(dòng)，底盤(pán)系統(tǒng)與裝配夾具一起通過(guò)舉升裝置舉升至與車(chē)身連接處，進(jìn)行底盤(pán)與車(chē)身的合裝，底盤(pán)的分裝與舉升都使用同一套夾具。一般不建議使用該種裝配方式，因?yàn)榈妆P(pán)與分裝夾具本身的重量就已經(jīng)很大了，如果考慮二者同時(shí)進(jìn)行舉升對(duì)于舉升機(jī)及導(dǎo)軌的性能要求就更高，會(huì)造成夾具的制造成本的大幅增加及不安全因素的產(chǎn)生。

1.3 車(chē)身下降式

車(chē)身下降式合裝方案是指利用舉升機(jī)或吊具的升降功能，使車(chē)身能在Z方向移動(dòng)；而底盤(pán)與分裝夾具僅需在水平面內(nèi)對(duì)位置和角度進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)車(chē)身降至底盤(pán)與車(chē)身連接處時(shí)，二者進(jìn)行合裝；這里合裝過(guò)程與分裝過(guò)程共用一套夾具。

雖然該種合裝方案的工藝方式與量產(chǎn)并不一致，同時(shí)因?yàn)橐獌?yōu)先滿(mǎn)足分裝工位操作的舒適性需求，夾具設(shè)計(jì)高度不會(huì)太高，對(duì)合裝過(guò)程中工人的作業(yè)空間產(chǎn)生了限制，給合裝過(guò)程造成了一定的不便；然而該方案僅需要一套夾具，同時(shí)不需要舉升機(jī)構(gòu)，在很大程度上降低了夾具的制造成本降低，提升了夾具使用的穩(wěn)定性，同時(shí)又能保證底盤(pán)件的裝配精度，即使與量產(chǎn)工藝存在一定的差異，但對(duì)量產(chǎn)工藝的驗(yàn)證并不產(chǎn)生影響。

2 車(chē)身下降式的夾具特點(diǎn)

當(dāng)分裝好的底盤(pán)件及夾具作為一個(gè)整體推送至車(chē)身下方時(shí)，只能確定夾具與車(chē)身之間大致的位置關(guān)系，而底盤(pán)與車(chē)身合裝過(guò)程中，需要二者之間具有良好的對(duì)正關(guān)系，以避免合裝過(guò)程中懸架系統(tǒng)甚至動(dòng)力總成系統(tǒng)在與車(chē)身Z向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中發(fā)生干涉。然而，要避免干涉的發(fā)生，完成X，Y向及繞Z軸方向擺角的對(duì)正，就需要底盤(pán)整體能夠在一定行程，及繞Z軸一定擺角范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。然而該調(diào)整很難通過(guò)腳輪來(lái)完成，因?yàn)槟_輪承受夾具的自重及整個(gè)懸架系統(tǒng)的重力作用，運(yùn)動(dòng)阻力較大；這就需要夾具能夠在利用腳輪完成夾具與車(chē)身之間的粗定位后，又能在合裝過(guò)程中實(shí)現(xiàn)底盤(pán)件整體與夾具的毫米級(jí)移動(dòng)。

車(chē)身下降式合裝方案所使用的夾具一般由帶有旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)功能的分裝定位層、滑移層、基座層及腳輪組成，如圖1所示。

圖1 車(chē)身下降式合裝方案的夾具構(gòu)成

分裝定位層由上部的分裝定位柱，支撐柱， BASE板及旋轉(zhuǎn)軸組件組成。功能在于保證底盤(pán)件的裝配精度；同時(shí)在旋轉(zhuǎn)軸組件及支撐球軸承輔助作用下能夠?qū)崿F(xiàn)繞Z軸一定角度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)功能。

滑移層由由在X，Y兩個(gè)方向的各兩條光軸導(dǎo)軌，導(dǎo)軌座，軸承座，基板，旋轉(zhuǎn)軸，呈矩陣布置的支撐球軸承及轉(zhuǎn)角限位塊所組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示?；茖幽軌?qū)崿F(xiàn)分裝定位層的X，Y向移動(dòng)功能，及輔助完成分裝定位層的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)功能。光軸導(dǎo)軌負(fù)責(zé)X，Y方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向，以及重力的傳遞；因?yàn)樵趯?dǎo)向的同時(shí)，又受到上層結(jié)構(gòu)的重力作用，所以光軸導(dǎo)軌直徑不宜過(guò)細(xì)，一般以直徑在 30～40mm為宜，具體尺寸視上層結(jié)構(gòu)的重量而定。通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸及其相關(guān)組件能夠?qū)崿F(xiàn)與分裝定位層的連接，使滑移層與分裝定位層在X，Y方向上不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；支撐球軸承一方面對(duì)分裝定位層起支撐作用，又能協(xié)助完成分裝定位層的旋轉(zhuǎn)；通過(guò)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角限位塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分裝定位層擺動(dòng)角度的限制。

圖2 滑移層結(jié)構(gòu)示意圖

滑移層一般需設(shè)計(jì)有-100～+100mm的滑移行程，用來(lái)抵消使用腳輪和肉眼進(jìn)行粗定位時(shí)所帶來(lái)的位置誤差。分裝定位層需具有的-15°～+15°可調(diào)旋轉(zhuǎn)角度，同樣用來(lái)抵消掉使用腳輪和肉眼進(jìn)行粗定位所帶來(lái)的角度誤差。需要注意的是，滑移距離設(shè)計(jì)不宜過(guò)大， 過(guò)大的滑移距離會(huì)導(dǎo)致基座尺寸增大，一方面增加了基座層的重量，而另一方面也易在夾具使用時(shí)引發(fā)操作空間的干涉；而過(guò)大的滑移距離可能會(huì)導(dǎo)致夾具在某方向受力不平衡時(shí)懸架系統(tǒng)跟隨分裝定位層產(chǎn)生長(zhǎng)距離的滑動(dòng)，極易造成分裝平臺(tái)與車(chē)身或操作人員的碰撞，滑移距離越長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)速度越快，分裝平臺(tái)所具有的慣性就越大，碰撞結(jié)果就越嚴(yán)重。同理，分裝定位層的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)角度同樣需要加以限制，過(guò)大的擺動(dòng)角度也容易在操作者誤操作時(shí)造成嚴(yán)重的后果。

腳輪由四個(gè)可鎖止的萬(wàn)向輪組成，用于方便整套夾具的轉(zhuǎn)運(yùn)。因?yàn)橥ǔ＜幢闶窃谠囍栖?chē)間內(nèi)，底盤(pán)的分裝與合裝也很難在同一個(gè)位置上完成，因此在底盤(pán)分裝完成后，需依靠腳輪將底盤(pán)及夾具作為一個(gè)整體轉(zhuǎn)運(yùn)至車(chē)身下方。四個(gè)腳輪需要有鎖止功能是因?yàn)榈妆P(pán)分裝過(guò)程多處需要施加較大力矩，為避免校緊力矩時(shí)零件帶著夾具產(chǎn)生晃動(dòng)，因而需要腳輪具有鎖緊。

3 結(jié)束語(yǔ)

乘用車(chē)試制作為量產(chǎn)的前期環(huán)節(jié)，一方面要驗(yàn)證量產(chǎn)裝配工藝的可行性，同時(shí)又要盡可能減少資金的浪費(fèi)。本文中闡述的車(chē)身下降式合裝方案在試制車(chē)間內(nèi)被廣泛應(yīng)用，而對(duì)于該方案中夾具結(jié)構(gòu)的說(shuō)明，僅代表使用該方案下的一部分夾具形式，而夾具的設(shè)計(jì)思路并不局限于此，只要能夠?qū)崿F(xiàn)底盤(pán)與車(chē)身的粗、精定位，操作簡(jiǎn)便，就可以作為車(chē)身下降式合裝方案下的一種夾具設(shè)計(jì)形式。

[1] 馬濤,趙立影,肖文龍. 提升柔性化線(xiàn)體底盤(pán)舉升合裝精定位實(shí)例解析[J].汽車(chē)工藝與材料, 2017(04)：58-62.

[2] 梅世保.轎車(chē)柔性化合裝技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].汽車(chē)工藝與材料,2011(07)：61-64.

[3] 章毅,胡昌華,董為,李楊歆. 某車(chē)型后橋裝配線(xiàn)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[J].裝備維修技術(shù),2013(Z1)：30-33.

On passenger car prototype chassis and body fits plan and jig

Li Yaochao, Sun Zhenjiang, Chen Xiaoxu, Liu Xiaoyu
( China faw technology center, Jilin Changchun 130011 )

In this paper, three kinds of combination schemes of the chassis and body in the test stage of the passenger car are introduced. The advantages and disadvantages of the combination schemes are discussed. The body falls scheme is emphasized for its low capital investment and extensive application. In addition, the basic composition, design characteristics and movement form of the fixture used in this scheme are also described in detail.

Chassis; Body; Combination; Fixture

U466 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)20-63-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.021

李耀超，碩士學(xué)位，就職于中國(guó)一汽技術(shù)中心 乘用車(chē)試制部，試制技術(shù)室，工程師。