0 引言

現(xiàn)有的自行小車輸送系統(tǒng)因受到葫蘆載重能力、速度等因素影響，不適用于重型工件高節(jié)拍的生產(chǎn)，目前自行小車輸送主要應(yīng)用于年產(chǎn) 8 萬掛 （一個駕駛室

即為 1 掛）以下，載重 1 000 kg 以下的生產(chǎn)線中，而車廂組掛后的質(zhì)量高達(dá) 1 500 kg，10 萬臺套的車廂組掛達(dá) 14 萬掛，傳統(tǒng)自行小車輸送系統(tǒng)無法滿足 14 萬掛的生產(chǎn)能力，若一個自行小車掛 2 掛車廂板，雖然可以滿足節(jié)拍要求，但工件質(zhì)量翻倍，目前的自行小車無法滿足載重要求，且大載重的葫蘆費用極高，不利于節(jié)省投資，故需要設(shè)計新型的輸送系統(tǒng)（自行小車系統(tǒng)）用于車廂電泳生產(chǎn)，以滿足 10 萬套共計 14 萬掛的產(chǎn)能需求。

1 設(shè)計思路

相對于駕駛室而言，車廂屬于板件，多塊車廂板組掛后適合用垂直入槽的輸送方式，而自行小車輸送系統(tǒng)一般只攜帶 1 組工件，年產(chǎn)能只能達(dá)到 8 萬掛，生產(chǎn)能力無法達(dá)到 10 萬臺套共計 14 萬掛的需求，若 1臺輸送小車上能夠掛兩排工件，則節(jié)拍問題就解決了。當(dāng)掛兩排工件時總質(zhì)量達(dá)到 3 000 kg，再加上吊具（1 900 kg）以及小車，質(zhì)量高達(dá) 6 000 kg，一般的葫蘆載重遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到。結(jié)合行業(yè)內(nèi)的重型載重經(jīng)驗，選用“電機(jī)+ 鏈條”形式替代葫蘆可以實現(xiàn)重載能力。通過對現(xiàn)有的自行小車輸送生產(chǎn)線、車架電泳輸送線進(jìn)行跟線分析，組織專家論證，形成以下攻關(guān)方向：

1）借鑒相關(guān)經(jīng)驗，行走方式采用滑觸線驅(qū)動行走電機(jī)的方式實現(xiàn)步進(jìn)式輸送；

2）設(shè)計新型提升裝置，采用 4 個提升電機(jī)帶動 4條傳動鏈實現(xiàn)車廂的自動提升及下降；

3）每組提升裝置帶兩排組掛后的車廂板，即解決了 1 組小車只能攜帶 1 組組掛的車廂板問題，帶件效率提升 1 倍，大幅提升生產(chǎn)能力；

4）為保障小車在行走時運行平穩(wěn)，以及在電泳工位搖擺時安全取電，需在自行小車裝置框架兩端配置小車扶正軌；

5）因兩排組掛的車廂容易上下偏移而不在同一豎直平面，故設(shè)計吊具結(jié)構(gòu)及組掛掛鉤等，保證雙排工件在輸送過程中的平衡，防止偏移而與槽體發(fā)生碰撞，保證輸送的安全平穩(wěn)。

2 自行小車輸送系統(tǒng)設(shè)計要點

工作原理：自行小車輸送系統(tǒng)主要由槽間行走裝置、槽內(nèi)提升裝置、上層吊具、下層吊具、掛鉤、控制系統(tǒng)等組成；單個的車廂地板或者多個車廂邊板通過掛鉤組掛成一個大片，通過掛鉤與下層吊具連接，2 個下層吊具分別掛 1 組工件形成 2 排掛在上層吊具上，即1 個上層吊具掛 2 個下層吊具，攜帶兩排工件通過提升鏈與提升裝置相連，提升裝置與行走裝置相連組成整個系統(tǒng)，提升裝置通過兩排各 2 個提升電機(jī)控制上層吊具在槽體內(nèi)的上升與下降，行走裝置由滑觸線控制驅(qū)動電機(jī)帶動整個系統(tǒng)完成在水洗槽、脫脂槽、磷化槽、電泳槽等槽體間的輸送，電泳完成后將下層吊具及工件轉(zhuǎn)移到烘干輸送系統(tǒng)進(jìn)入烘干爐，上層吊具隨自行小車系統(tǒng)返回上件點繼續(xù)進(jìn)行工件輸送任務(wù)，系統(tǒng)斷面見圖 1 所示。

2 . 1 自行小車系統(tǒng)節(jié)拍設(shè)計分析

小車組從預(yù)停位行走至預(yù)脫脂工位長度 8 m ，行走時間為 8 m ÷ 2 0 m / m i n = 0 . 4 m i n ；電機(jī)慢速升降高度0 . 2 m ，電機(jī)升降時間為 0 . 2 m ÷ 1 . 5 m / m i n = 0 . 1 4 m i n ；電機(jī)快速升降高度 4 . 3 m ，電機(jī)升降時間為 3 . 3 m ÷ 6 m /m i n = 0 . 5 5 m i n ；合計時間為 （0 . 1 4 m i n + 0 . 5 5 m i n）× 2 =1 . 3 8 m i n ；槽內(nèi)工藝時間為 1 m i n ；小車從預(yù)脫脂工位行走至下工位長度 8 m ，行走時間為 8 m ÷ 2 0 m / m i n =0 . 4 m i n 。

通過上述計算，工藝時間為 0 . 4 + 1 . 3 8 + 1 + 0 . 4 = 3 . 1 8m i n ；工藝節(jié)拍為 3 . 2 m i n /組。

2 . 2 小車組數(shù)量計算

一般小車組數(shù)量根據(jù)以下計算可得：N = N 1 + 2 N 2 +L ÷ V ，其中，N 為小車組數(shù)量；N 1 為單工位數(shù)量；N 2 為雙工位數(shù)量；L 為小車返回線路長度，m ；V 為輸送速度，m / m i n 。

根據(jù)整個線體的長度及工位設(shè)計規(guī)劃，上料、下料工位各需 1 臺車，共 2 臺，上料工位距預(yù)脫脂較遠(yuǎn)，中間需預(yù)停 1 臺車；熱水洗、預(yù)脫脂、脫脂、水洗 1 、表調(diào)、磷化、水洗 2 、純水洗 1 、陰極電泳、U F 1 洗、U F 2 洗、純水洗 2 共 1 5 個工位，其中脫脂、磷化、陰極電泳 3 個雙工位各需 2 臺車，共需 1 5 臺車。

小車從上料工位行走至下料工位長度 3 0 0 m ，行走時間為 3 0 0 m ÷ 2 0 m / m i n = 1 5 m i n ，1 5 m i n ÷ 3 . 2 m i n /掛＝ 5 臺車，則 N = 1 2 + 2 × 3 + 5 = 2 3 個，一般考慮備用 1 臺小車組，故*終配置 2 4 臺小車組。

2 . 3 小車結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)上述計算共計需要 2 4 臺提升行走小車，項目的難點也集中在小車組的設(shè)計中；小車主要由滑觸線、提升電機(jī)、組掛掛鉤、驅(qū)動行走電機(jī)、上層吊具、下層吊具組成，其中提升電機(jī)共計 4 個，驅(qū)動行走電機(jī)共計 2個，滑觸線貫穿整個輸送線，長度為 5 7 5 m（不計維修段）；在整個結(jié)構(gòu)搭建后需要對各個分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計計算，對外購件進(jìn)行選型匹配。

2 . 3 . 1 滑觸線的設(shè)計及匹配

1）滑觸線級別匹配分析?；|線貫穿這個輸送線，并控制自行小車組在每個工位的停止位置、行走位置、快速前進(jìn)、慢速前進(jìn)、快速提升、慢速提升，快速下降、慢速下降及旋轉(zhuǎn)編碼器計數(shù)等，并為整個小車組提供電力供應(yīng)，所以滑觸線的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個自行小車系統(tǒng)的穩(wěn)定性。我公司部分滑觸線為 8 級，如圖 2 所示，其易發(fā)生信號丟失、報錯等故障，考慮到此項目自行小車裝置下方攜帶雙排工件，控制精度要求更高，故選擇 9 級滑觸線。

2）滑觸線彎道半徑設(shè)計?；|線沿線體安裝軌道貫穿各個工位，在返回及轉(zhuǎn)彎過渡位置需考慮合理的彎曲半徑，以保證既能夠滿足強度要求，又在滑線的彎曲能力范圍內(nèi)；彎道半徑由工件尺寸、線體面積、滑線的彎曲能力決定，本項目的彎道半徑為 2 5 0 0 m m ，如圖 3 所示。

2 . 3 . 2 驅(qū)動電機(jī)的設(shè)計及匹配

由于自行小車組攜帶兩排工件，車廂邊板、地板等通過組掛后*大質(zhì)量高達(dá) 1 5 0 0 k g ，且為雙排共計3 0 0 0 k g ，同時考慮上層吊具、下層吊具、支撐鋼梁等質(zhì)量，要求驅(qū)動電機(jī)的載荷不低于 6 0 0 0 k g 。通過載荷要求對照電機(jī)選型表選擇具體電機(jī)型號，*終選擇載荷 3 0 0 0 k g（共計 2 個）、行走速度為 2 0 m / m i n 的驅(qū)動圖 3 滑觸線彎道 電機(jī)，如圖 4 所示。

2 . 3 . 3 提升電機(jī)設(shè)計及匹配

自行小車裝置通過上層吊具掛 2 個下層吊具的方式，使得攜帶工件的能力提升 1 倍，其帶件的質(zhì)量也提升 1 倍，每個自行小車裝置有 4 個提升電機(jī)，分別負(fù)責(zé)兩排工件在槽內(nèi)的上升與下降，4 個電機(jī)共計承載6 0 0 0 k g ，考慮到電機(jī)存在承載不一致的情況，故單個電機(jī)承載不低于 1 5 0 0 k g ，根據(jù)前述節(jié)拍計算，電機(jī)需要滿足快速與慢速運行要求，即需要 6 m / m i n 與 1 . 5m / m i n 2 個速度，并且能夠變頻可調(diào)。電機(jī)通過鏈條帶動上層吊具上升與下降，并設(shè)置鏈條收集盒，見圖 5 所示。

2 . 3 . 4 上層吊具設(shè)計

上層吊具是連接下層吊具與自行小車系統(tǒng)的紐帶，其主要作用是在上件工位將帶有工件的下層吊具與輸送小車組連接并在各個槽體間進(jìn)行輸送工作，電

泳工序完成后在下件工位將下層吊具輸送到烘干爐工位，其核心難點在于既要保證能夠順利與下層吊具完成自動連接與分離，又能在運行過程中保持平衡，防止左右 2 排工件因質(zhì)量不等或運行抖動而導(dǎo)致整個輸送系統(tǒng)失衡。

2 . 3 . 5 下層吊具設(shè)計

下層吊具將工件與整個小車組相連，每個小車組上掛 2 個下層吊具，從而實現(xiàn)了雙排工件同時輸送過線，提升了整個系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，下層吊具的設(shè)計主要便于輸送及組掛，車廂邊板主要有 2 種規(guī)格，即長度≤ 4 2 0 0 m m 和 4 2 0 0 m m ＜ 長度≤ 7 5 0 0 m m ，為保證 1個下層吊具能夠掛 2 塊小邊板，故長度需≥ 8 4 0 0m m ，而車廂地板*大尺寸為 9 5 0 0 m m ，以上因素決定了下層吊具的長度，即吊具長度≥ 9 5 0 0 m m ，并預(yù)留安全空間，吊具長度為 9 6 0 0 m m 。

2 . 3 . 6 掛鉤結(jié)構(gòu)設(shè)計

掛鉤是連接工件與吊具的工具，也是單個車廂板組掛成一組工件的工具，掛鉤的設(shè)計需要滿足不同品種的車廂板進(jìn)行組掛，并且保證各車廂板組掛后保持

在同一豎直平面內(nèi)，車廂由前圍板、后圍板、邊板、地板等組成，不同的車廂板需要進(jìn)行組掛后才能進(jìn)行輸送，各類車廂板組掛示意見圖 6 所示。

由圖 6 可以看出，前圍板與后圍板可以組掛為一組工件，地板較大，單獨成為一組工件（小地板也可 2塊組成 1 組工件），邊板的組掛*為復(fù)雜，且邊板長度、高度種類較多。

3 結(jié)語

自行小車輸送系統(tǒng)在設(shè)計、驗證、現(xiàn)場施工過程中都嚴(yán)格按照制定的計劃及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并成功應(yīng)用于車廂生產(chǎn)中，使得原本需要兩條電泳生產(chǎn)線才能滿足的節(jié)拍在一條線上實現(xiàn)，滿足了年產(chǎn) 1 4 萬掛的產(chǎn)能需求。通過合理設(shè)計裝掛方式、輸送方式（下轉(zhuǎn)第 7 0 頁）之間涉及縫隙排氣，如頂蓋橫梁與頂蓋之間的距離保持在 5 m m 以上，便于排氣；同時頂蓋橫梁打膨脹膠的凹槽需錯開，兩凹槽之間的鋼板起凸臺，打膨脹膠的兩側(cè)鋼板需做成鋸齒型結(jié)構(gòu)，保持間斷涂膠。

4 結(jié)語

車身涂裝過程需經(jīng)過前處理、電泳等多個浸洗槽體，接觸空氣或電泳反應(yīng)產(chǎn)生的氣體都是不可避免的，要規(guī)避此類問題就需對產(chǎn)生氣室的其他因素進(jìn)行分

析。雖然部分氣室可以通過調(diào)整焊裝工藝或涂裝設(shè)備進(jìn)行解決，但為了避免后期的整改及調(diào)試，在車身設(shè)計階段就需要對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出合理建議，并進(jìn)行仿真驗證分析，從而消除前處理過程中因氣泡導(dǎo)致的個別部位脫脂**、無磷化膜的問題，使電泳過程中的漆膜更加完整，保證車身的防腐性能。