0 引言

現(xiàn)有的自行小車(chē)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(chē)輸送主要應(yīng)用于年產(chǎn) 8 萬(wàn)掛 （一個(gè)駕駛室

即為 1 掛）以下，載重 1 000 kg 以下的生產(chǎn)線(xiàn)中，而車(chē)廂組掛后的質(zhì)量高達(dá) 1 500 kg，10 萬(wàn)臺(tái)套的車(chē)廂組掛達(dá) 14 萬(wàn)掛，傳統(tǒng)自行小車(chē)輸送系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足 14 萬(wàn)掛的生產(chǎn)能力，若一個(gè)自行小車(chē)掛 2 掛車(chē)廂板，雖然可以滿(mǎn)足節(jié)拍要求，但工件質(zhì)量翻倍，目前的自行小車(chē)無(wú)法滿(mǎn)足載重要求，且大載重的葫蘆費(fèi)用極高，不利于節(jié)省投資，故需要設(shè)計(jì)新型的輸送系統(tǒng)（自行小車(chē)系統(tǒng)）用于車(chē)廂電泳生產(chǎn)，以滿(mǎn)足 10 萬(wàn)套共計(jì) 14 萬(wàn)掛的產(chǎn)能需求。

1 設(shè)計(jì)思路

相對(duì)于駕駛室而言，車(chē)廂屬于板件，多塊車(chē)廂板組掛后適合用垂直入槽的輸送方式，而自行小車(chē)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(wàn)掛，生產(chǎn)能力無(wú)法達(dá)到 10 萬(wàn)臺(tái)套共計(jì) 14 萬(wàn)掛的需求，若 1臺(tái)輸送小車(chē)上能夠掛兩排工件，則節(jié)拍問(wèn)題就解決了。當(dāng)掛兩排工件時(shí)總質(zhì)量達(dá)到 3 000 kg，再加上吊具（1 900 kg）以及小車(chē)，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(yàn)，選用“電機(jī)+ 鏈條”形式替代葫蘆可以實(shí)現(xiàn)重載能力。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的自行小車(chē)輸送生產(chǎn)線(xiàn)、車(chē)架電泳輸送線(xiàn)進(jìn)行跟線(xiàn)分析，組織專(zhuān)家論證，形成以下攻關(guān)方向：

1）借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，行走方式采用滑觸線(xiàn)驅(qū)動(dòng)行走電機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式輸送；

2）設(shè)計(jì)新型提升裝置，采用 4 個(gè)提升電機(jī)帶動(dòng) 4條傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)車(chē)廂的自動(dòng)提升及下降；

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

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

5）因兩排組掛的車(chē)廂容易上下偏移而不在同一豎直平面，故設(shè)計(jì)吊具結(jié)構(gòu)及組掛掛鉤等，保證雙排工件在輸送過(guò)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(chē)輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

工作原理：自行小車(chē)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(gè)的車(chē)廂地板或者多個(gè)車(chē)廂邊板通過(guò)掛鉤組掛成一個(gè)大片，通過(guò)掛鉤與下層吊具連接，2 個(gè)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(gè)上層吊具掛 2 個(gè)下層吊具，攜帶兩排工件通過(guò)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(gè)系統(tǒng)，提升裝置通過(guò)兩排各 2 個(gè)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(xiàn)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)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(chē)系統(tǒng)返回上件點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行工件輸送任務(wù)，系統(tǒng)斷面見(jiàn)圖 1 所示。

2 . 1 自行小車(chē)系統(tǒng)節(jié)拍設(shè)計(jì)分析

小車(chē)組從預(yù)停位行走至預(yù)脫脂工位長(zhǎng)度 8 m ，行走時(shí)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(shí)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(shí)間為 3 . 3 m ÷ 6 m /m i n = 0 . 5 5 m i n ；合計(jì)時(shí)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(shí)間為 1 m i n ；小車(chē)從預(yù)脫脂工位行走至下工位長(zhǎng)度 8 m ，行走時(shí)間為 8 m ÷ 2 0 m / m i n =0 . 4 m i n 。

通過(guò)上述計(jì)算，工藝時(shí)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(chē)組數(shù)量計(jì)算

一般小車(chē)組數(shù)量根據(jù)以下計(jì)算可得：N = N 1 + 2 N 2 +L ÷ V ，其中，N 為小車(chē)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(chē)返回線(xiàn)路長(zhǎng)度，m ；V 為輸送速度，m / m i n 。

根據(jù)整個(gè)線(xiàn)體的長(zhǎng)度及工位設(shè)計(jì)規(guī)劃，上料、下料工位各需 1 臺(tái)車(chē)，共 2 臺(tái)，上料工位距預(yù)脫脂較遠(yuǎn)，中間需預(yù)停 1 臺(tái)車(chē)；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(gè)工位，其中脫脂、磷化、陰極電泳 3 個(gè)雙工位各需 2 臺(tái)車(chē)，共需 1 5 臺(tái)車(chē)。

小車(chē)從上料工位行走至下料工位長(zhǎng)度 3 0 0 m ，行走時(shí)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(tái)車(chē)，則 N = 1 2 + 2 × 3 + 5 = 2 3 個(gè)，一般考慮備用 1 臺(tái)小車(chē)組，故*終配置 2 4 臺(tái)小車(chē)組。

2 . 3 小車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述計(jì)算共計(jì)需要 2 4 臺(tái)提升行走小車(chē)，項(xiàng)目的難點(diǎn)也集中在小車(chē)組的設(shè)計(jì)中；小車(chē)主要由滑觸線(xiàn)、提升電機(jī)、組掛掛鉤、驅(qū)動(dòng)行走電機(jī)、上層吊具、下層吊具組成，其中提升電機(jī)共計(jì) 4 個(gè)，驅(qū)動(dòng)行走電機(jī)共計(jì) 2個(gè)，滑觸線(xiàn)貫穿整個(gè)輸送線(xiàn)，長(zhǎng)度為 5 7 5 m（不計(jì)維修段）；在整個(gè)結(jié)構(gòu)搭建后需要對(duì)各個(gè)分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)外購(gòu)件進(jìn)行選型匹配。

2 . 3 . 1 滑觸線(xiàn)的設(shè)計(jì)及匹配

1）滑觸線(xiàn)級(jí)別匹配分析。滑觸線(xiàn)貫穿這個(gè)輸送線(xiàn)，并控制自行小車(chē)組在每個(gè)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(jì)數(shù)等，并為整個(gè)小車(chē)組提供電力供應(yīng)，所以滑觸線(xiàn)的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)自行小車(chē)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。我公司部分滑觸線(xiàn)為 8 級(jí)，如圖 2 所示，其易發(fā)生信號(hào)丟失、報(bào)錯(cuò)等故障，考慮到此項(xiàng)目自行小車(chē)裝置下方攜帶雙排工件，控制精度要求更高，故選擇 9 級(jí)滑觸線(xiàn)。

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

2 . 3 . 2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)及匹配

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

2 . 3 . 3 提升電機(jī)設(shè)計(jì)及匹配

自行小車(chē)裝置通過(guò)上層吊具掛 2 個(gè)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(gè)自行小車(chē)裝置有 4 個(gè)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(gè)電機(jī)共計(jì)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(gè)電機(jī)承載不低于 1 5 0 0 k g ，根據(jù)前述節(jié)拍計(jì)算，電機(jī)需要滿(mǎn)足快速與慢速運(yùn)行要求，即需要 6 m / m i n 與 1 . 5m / m i n 2 個(gè)速度，并且能夠變頻可調(diào)。電機(jī)通過(guò)鏈條帶動(dòng)上層吊具上升與下降，并設(shè)置鏈條收集盒，見(jiàn)圖 5 所示。

2 . 3 . 4 上層吊具設(shè)計(jì)

上層吊具是連接下層吊具與自行小車(chē)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(chē)組連接并在各個(gè)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(diǎn)在于既要保證能夠順利與下層吊具完成自動(dòng)連接與分離，又能在運(yùn)行過(guò)程中保持平衡，防止左右 2 排工件因質(zhì)量不等或運(yùn)行抖動(dòng)而導(dǎo)致整個(gè)輸送系統(tǒng)失衡。

2 . 3 . 5 下層吊具設(shè)計(jì)

下層吊具將工件與整個(gè)小車(chē)組相連，每個(gè)小車(chē)組上掛 2 個(gè)下層吊具，從而實(shí)現(xiàn)了雙排工件同時(shí)輸送過(guò)線(xiàn)，提升了整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，下層吊具的設(shè)計(jì)主要便于輸送及組掛，車(chē)廂邊板主要有 2 種規(guī)格，即長(zhǎng)度≤ 4 2 0 0 m m 和 4 2 0 0 m m ＜ 長(zhǎng)度≤ 7 5 0 0 m m ，為保證 1個(gè)下層吊具能夠掛 2 塊小邊板，故長(zhǎng)度需≥ 8 4 0 0m m ，而車(chē)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(zhǎng)度，即吊具長(zhǎng)度≥ 9 5 0 0 m m ，并預(yù)留安全空間，吊具長(zhǎng)度為 9 6 0 0 m m 。

2 . 3 . 6 掛鉤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

在同一豎直平面內(nèi)，車(chē)廂由前圍板、后圍板、邊板、地板等組成，不同的車(chē)廂板需要進(jìn)行組掛后才能進(jìn)行輸送，各類(lèi)車(chē)廂板組掛示意見(jiàn)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(dú)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(zhǎng)度、高度種類(lèi)較多。

3 結(jié)語(yǔ)

自行小車(chē)輸送系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中都嚴(yán)格按照制定的計(jì)劃及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并成功應(yīng)用于車(chē)廂生產(chǎn)中，使得原本需要兩條電泳生產(chǎn)線(xiàn)才能滿(mǎn)足的節(jié)拍在一條線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)，滿(mǎn)足了年產(chǎn) 1 4 萬(wàn)掛的產(chǎn)能需求。通過(guò)合理設(shè)計(jì)裝掛方式、輸送方式（下轉(zhuǎn)第 7 0 頁(yè)）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(shí)頂蓋橫梁打膨脹膠的凹槽需錯(cuò)開(kāi)，兩凹槽之間的鋼板起凸臺(tái)，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(yǔ)

車(chē)身涂裝過(guò)程需經(jīng)過(guò)前處理、電泳等多個(gè)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(lèi)問(wèn)題就需對(duì)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(guò)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(chē)身設(shè)計(jì)階段就需要對(duì)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(yàn)證分析，從而消除前處理過(guò)程中因氣泡導(dǎo)致的個(gè)別部位脫脂**、無(wú)磷化膜的問(wèn)題，使電泳過(guò)程中的漆膜更加完整，保證車(chē)身的防腐性能。