王夢甜，李維民，馬望

1.機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 吉林長春 130011 2.中國第一汽車集團(tuán)有限公司 吉林長春 130011

由于商用車車架產(chǎn)品具有多樣性，因此車架縱梁作為車架總成最主要的零部件之一，也隨之具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣的特點(diǎn)。無論是沖壓或是輥壓的車架縱梁，根據(jù)其生產(chǎn)特點(diǎn)，均為小批量生產(chǎn)模式，而且后續(xù)車架鉚接裝配線按生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)也無法匹配，因此，在實(shí)際的生產(chǎn)中需要大量的縱梁排序工作。

實(shí)施方案

1.工藝方案

傳統(tǒng)的排序工作在地面上進(jìn)行，通過工人操作天車完成，會(huì)占用大量的車間面積及人力，且節(jié)拍很慢。這種方式在縱梁分片電泳工藝下，顯得尤為困難，很難保證電泳后漆膜的質(zhì)量?？v梁存儲(chǔ)和分揀排序的效率、電泳后縱梁的保護(hù)等因素對縱梁的存儲(chǔ)提出了更高層次的要求，如何利用國內(nèi)目前現(xiàn)有的機(jī)械裝備完成更精益的存儲(chǔ)，成為當(dāng)前亟需解決的問題。

在充分分析縱梁存儲(chǔ)和分揀、電泳后保護(hù)等工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了新的工藝方案，對縱梁按照生產(chǎn)順序進(jìn)行編組、排序、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)，如圖1所示。

圖1 工藝布局

2.工藝流程

新方案具體工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程

（1）入庫 上道工序生產(chǎn)縱梁在智能化立體庫存儲(chǔ)入庫位完成與倉庫管理系統(tǒng)WMS系統(tǒng)對接，WMS系統(tǒng)生成入庫任務(wù)并分配存儲(chǔ)貨位，利用RGV（有軌穿梭車）小車和堆垛機(jī)完成入庫。

（2）出庫 生產(chǎn)計(jì)劃及物料信息上傳至庫區(qū)WMS系統(tǒng)，生成出庫上線任務(wù)，倉庫控制系統(tǒng)WCS系統(tǒng)調(diào)度堆垛機(jī)將需要上線的左右縱梁移至二層（空中）出庫RGV上，并輸送至縱梁轉(zhuǎn)接位置處，利用空中機(jī)械化輸送轉(zhuǎn)接上線[1]。

（3）壓合 生產(chǎn)計(jì)劃及物料信息上傳至庫區(qū)WMS系統(tǒng)，WMS系統(tǒng)生成出庫壓合任務(wù)，WCS系統(tǒng)調(diào)度堆垛機(jī)配合RGV出庫，經(jīng)壓合工序后的縱梁再次貼碼后重新入庫或直接外發(fā)。

3.設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1）滿足不同種類的縱梁的存儲(chǔ)（一般不少于100種）。

2）注意不同折彎高度差縱梁放置的穩(wěn)定性。

3）縱梁編組排序速度≤30s/根，縱梁出排序區(qū)至出庫輥道≤30s/根，轉(zhuǎn)運(yùn)節(jié)拍≤120s/根。

4）電泳后漆膜的質(zhì)量保證。

5）重型貨架穩(wěn)定性保證。

6）保證開動(dòng)率措施，出現(xiàn)故障的應(yīng)急措施。

4.設(shè)備構(gòu)成

智能化立體存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成見表1，側(cè)視圖如圖3所示。

圖3 智能化立體庫側(cè)視圖

表1 設(shè)備構(gòu)成

（續(xù)）

方案保障措施

1.工藝規(guī)劃類

1）規(guī)劃除縱梁智能化存儲(chǔ)庫外其他可以直接轉(zhuǎn)接縱梁上線的措施。

2）規(guī)劃少量周轉(zhuǎn)面積。

3）生產(chǎn)管理系統(tǒng)具有迅速調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃功能。

4）車架鉚接線至底盤裝配線間考慮少量車架縱梁緩存量。

2.機(jī)械類

1）載貨臺(tái)裝設(shè)松繩斷繩保護(hù)裝置、貨物位置異常檢測裝置。載貨臺(tái)設(shè)有探貨光電，以確認(rèn)貨架貨位是否有貨，避免雙重入庫。

2）堆垛機(jī)水平行走機(jī)構(gòu)設(shè)置有U形防脫軌裝置。安裝松繩檢測傳感器，以檢測松繩情況的發(fā)生。

3）貨叉具備微升微降，動(dòng)作連鎖保護(hù)及“空取貨”探測及報(bào)警功能。

4）行走導(dǎo)軌天軌、地軌的端部需裝設(shè)止擋塊，以防止堆垛機(jī)脫軌。

3.控制系統(tǒng)

1）系統(tǒng)采用可靠性高、功能穩(wěn)定及抗干擾能力強(qiáng)的可編程控制器PLC，具有安全聯(lián)鎖保護(hù)及故障診斷和報(bào)警處理功能。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠快速自動(dòng)停機(jī)報(bào)警，并且提示故障原因。

2）在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中，各個(gè)子系統(tǒng)是獨(dú)立運(yùn)行的，一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障不影響其他系統(tǒng)。尤其是多巷道的情況，各個(gè)巷道獨(dú)立控制。

3）每個(gè)巷道控制系統(tǒng)“一用一備”。

4）控制電動(dòng)機(jī)采用矢量變頻調(diào)速方式，具備對電動(dòng)機(jī)的多種保護(hù)功能。

4.貨架有限元分析

利用有限元分析手段，對縱梁貨架進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，保證貨架力學(xué)滿足使用要求[4]。

1）利用Hypermesh軟件分析縱梁貨架的三維模型。采用殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分后軸視圖和三視圖如圖4和圖5所示。

圖4 縱梁貨架劃分網(wǎng)格（軸視圖）

圖5 縱梁網(wǎng)格的三視圖

2）懸臂上的受力分析如圖6所示。

每根懸臂上平均受到質(zhì)量為a的重物載荷，則重力G=mg=ag，同時(shí)G=ql，此懸臂梁在圖6所示這種受力情況下的最大撓度發(fā)生在B處，因此

圖6 懸臂梁受力

式中ωb——懸臂梁B處最大撓度；

G——akg重物的重力；

g——重力加速度；

q——懸臂梁上的均布載荷；

l——懸臂梁的長度。

設(shè)定彎矩最大的位置為A點(diǎn)，且最大彎矩為MA。

在網(wǎng)格劃分之后，每根懸臂梁取c個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)受力F=G/c，即在每根懸臂上的c個(gè)節(jié)點(diǎn)上施加F進(jìn)行仿真計(jì)算。

3）后處理分析。縱梁貨架的材料采用Q235B鋼材。

4）縱梁貨架的應(yīng)力分布。根據(jù)圖7所示的縱梁貨架的應(yīng)力云圖，得出貨架上應(yīng)力集中發(fā)生在懸臂連接處，最大應(yīng)力為d，若d＜235MPa，則滿足受力使用要求。

圖7 縱梁貨架的應(yīng)力云圖

縱梁貨架的位移情況：根據(jù)如圖8所示縱梁貨架位移云圖及表2十大位移節(jié)點(diǎn)列表得出，最大位移為f，最大位移與JB/T5323—1991立體倉庫焊接式鋼結(jié)構(gòu)貨架要求及項(xiàng)目要求做比較，小于位移極限值。

表2 地面層輸送效率表

圖8 縱梁貨架的位移云圖

從以上分析得出結(jié)論，此貨架力學(xué)滿足使用要求。

節(jié)拍計(jì)算

1.入/出庫RGV小車節(jié)拍

利用行程、運(yùn)行速度和加速度計(jì)算出加減速時(shí)間從而計(jì)算出往返平均時(shí)間。往返平均時(shí)間即為節(jié)拍，單臺(tái)單循環(huán)理論能力為3倍的節(jié)拍，按90%利用率計(jì)算單臺(tái)單循環(huán)實(shí)際能力，在考慮70%～80%利用率以及RGV小車臺(tái)數(shù)即可得到出庫輸送RGV小車同時(shí)工作實(shí)際能力總和。

2.堆垛機(jī)入/出庫節(jié)拍

根據(jù)圖9所示，堆垛機(jī)入/出庫節(jié)拍和表3空中輸送效率表計(jì)算出完成一個(gè)車架的左右縱梁定點(diǎn)入庫和任意位置的另一個(gè)車架左右縱梁出庫的時(shí)間，計(jì)算相應(yīng)節(jié)拍。

圖9 堆垛機(jī)入/出庫節(jié)拍

表3 空中輸送效率表

結(jié)語

綜上所述，利用上述手段，將縱梁智能化存儲(chǔ)方案進(jìn)一步開發(fā)和優(yōu)化，解決其方案中遇到的難點(diǎn)和問題后，方案的實(shí)施完全可行。而這種車架生產(chǎn)智能化、高效化、少人化的方案，必然在未來的生產(chǎn)中會(huì)發(fā)揮其重要的作用。