浅谈汽车涂装辅助工装的多车型通用设计与应用

2022-12-09





摘要:从同线体车型共用、多车型工艺可行性、操作使用性等方面阐述了涂装工装辅具的设计理念,结合某汽车公司涂装辅助工装的实际应用,简单介绍了涂装工装辅具的开发设计过程和应用案例。


0    引言    


涂装辅助工装主要辅助车身涂装工艺生产,是保护车身涂装生产安全通过涂装机械化输送设备的重要装备。白车身从进入涂装车间到进入总装车间每一道工序都离不开工装的辅助。工装的设计和使用对涂装每个工序都起到关键作用,前处理电泳工装的设计决定了车身的沥液、排气和电泳效果;面漆工装的设计决定了机器人喷涂质量和生产效率,如果工装设计尺寸超差会导致机器人与车身干涉碰撞出现重大安全隐患。所以对工装设计定位公差精度在±1mm,确保车身生产质量达到一致性。


1    辅助工装分类及作用


1.1

辅助工装主要类型

涂装辅助工装通常分为前处理电泳工装和面漆工装两种;前处理电泳辅助工装为限位夹紧类,面漆辅助工装为支撑类;安装固定在车身四门、前舱盖、行李箱盖位置。


1.2

辅助工装作用

辅助工装贯穿涂装第一道工序到最后一道工序的生产全过程,满足全过程输送安全及工艺要求。


1.2.1

前处理电泳辅助工装

用于辅助白车身前处理电泳生产,满足工艺要求,当白车身进入前处理电泳槽,槽液需要快速填充到车身空腔内,这就需要车身四门、前后盖均要保持一定的开启角度,便于槽液快速填充,出槽时能够快速流出,避免车身出槽时槽液冲击力产生的变形。


1.2.2

面漆工装

面漆外表面多为机器人喷涂,对于枪嘴到被涂物的距离有严格要求,这时面漆辅助工装的一致性尤为重要,每台车身四门两盖的开合角度均要保持一致,同时四门两盖与车身之间的间隙、平面度也要吻合一致,才能保证高压静电喷涂机器人在喷涂外表面时油漆车身膜厚和色泽的一致性,避免出现前后车辆油漆质量不一致,同辆车身前后门色差等质量缺陷。


涂装辅助工装的作用,就是要确保四门两盖喷涂油漆后湿膜状态下不与车身产生接触碰撞,辅助工装支撑位置要求在整车覆盖面,避免漆膜在湿膜状态下碰伤而造成返修。


工装要求结构简单、装配牢靠、操作方便,同时便于清洗周转。多车型共线生产,工装结构形式、操作性保持通用化设计,有利于生产节拍均衡。


2    辅助工装的通用设计


2.1

设计思路及要素

1)辅助工装从设计就要考虑通用性,了解各工序对辅助工装的工艺需求,针对工装铺助材料材质、结构造型,在设计初期就要通过数模反复校对验证,才能设计出合理的辅助工装。


2)通用化辅助工装的设计首先要基于同线体、同平台车型,所有车型需要有共同的固定特征或固定位置,如有新车型开发同步考虑同线体车型共有固定特征或固定位置的设计,其次优先考虑辅助工装的工艺可行性、线体通过性、操作使用性等方便员工操作,结构简单,减少员工操作工时,便于工装运转。


3)涂装工装铺具材料材质选择,基本上已经是成熟的工艺,对涂装前处理电泳的工装铺具材料材质选择必须是具备耐溶剂、耐腐蚀、耐酸碱等性能;面漆辅助工装材料选择要具备耐高温等性能。



2.2

电泳辅助工装设计

电泳工艺输送方式不同,对工装设计的固定要求及方式也不同,此次仅对前处理电泳电动葫芦输送系统进行设计,根据电动葫芦输送系统特性快速上升与下降的特性,白车身在入槽和出槽时对四门两盖的瞬间冲击较大,设计时就要考虑四门的开启角度,能够快速充液、沥液,同时考虑工装安装的牢固性,四门两盖不会在槽中自动打开,造成车身安全事故隐患。


2.2.1

电泳前盖、后盖工装辅具

针对电泳前盖、后盖工装辅具的设计,首先考虑排气、沥液的问题,其次是安装方便,省时省力,对于通用型工装来说通常会遇到3种可能:一是排气干净、沥液干净,这种情况基本上都是专用工装;二是排气干净、沥液不净,这种现象在设计工装时就要排除沥液不净的现象;三是排气不净、沥液干净,对于这种现象可以利用气体窜动的原理做出通用型工装,保证前后盖电泳质量,见图1。





通常我们的沥液孔在前舱内板的最低点,排气孔会开在内板与外板压合处的最高点,所以工装的长度一般要高于两翼,前舱盖和后行李箱盖铰链的开口在30°~40°即可,注意这种角度状态一定是沥液孔在最低点处,如果不是最低点,我们可以通过工装加长或减短来调整沥液孔的所处位置,同时要满足铰链的开口在30°~40°,如果超出范围,申请设计变更增加沥液孔。可以根据电动葫芦输送系统摆动的原理,当车身摆动时,气泡会随着摆动移动位置,让电泳液在前后盖内腔充分与前后盖外板内表面接触成膜,见图2。



针对通用前舱盖工装安装设计,优先选择的位置是共有的固定特征或固定位置,一般车型都是焊接式锁扣,白车身安装防撞梁过涂装线,这样的工装可以选择防撞梁和前舱盖锁扣固定,为方便员工操作固定方式尽量设计简单方便,见图3。



针对通用后行李箱盖工装安装设计,优先选择的位置是共有的固定特征或固定位置,所以可以选择行李箱锁安装孔与后围内板锁扣安装孔进行卡接,方便员工操作,设计简单方便,见图4。



2.2.2

电泳四门工装辅具

1)电泳四门工装的作用就是固定车身四门在槽内不自行打开,让槽液快速流出,对车身四门两盖不会产生有变形影响的冲击力;


2)固定四门与车身的开启角度,让四门与车身呈现30°左右开启角度,槽液在这个角度时能够快速填充及快速流出;


3)辅助工装承接车身与四门接触的部位,不要有锐角接触,防止破坏电泳层及磕碰变形;


4)工装设计首先选择车型共有固定特征或固定位置才能实现多车型通用,操作便捷、结实耐用,针对电泳四门通用工装安装设计,通常会选择门锁及门锁扣安装孔,因为这两个位置具有通用工装所具备共有固定特点,见图5。



利用门锁安装孔和车身锁扣安装孔进行安装,整个设计操作简单安装方便,利用弹簧的弹性将四门固定在需要的开启角度。


2.3

面漆辅助工装设计

面漆工装用于辅助车身PVC胶密封、油漆喷涂,本次阐述的面漆工装设计基于手工打胶和内表面手工喷涂,在设计面漆工装时要考虑工装不影响车身四门两盖折边密封,同时工装安装选择的位置是总装装配后的覆盖面,工装与车身接触面都要考虑不会产生碰伤,四门关闭后与车身要有8~12 mm的间隙,在油漆车身湿膜不会产生碰伤的基础上最大限度缩小四门两盖的开度间隙,这样可提高车身四门两盖漆膜均匀性,减少四门两盖边缘油漆流缀及少漆等质量问题。


2.3.1

前后盖面漆工装

面漆前后盖工装安装设计,我们优先选择的位置是前盖锁扣及后盖锁安装孔,这样的方式工装可以选择防撞梁和前舱盖锁扣固定,为方便员工操作固定方式尽量设计简单方便,见图6。



这种设计能够方便员工操作,前后盖手工密封折边胶时工装手柄自然下垂,能够避开手工涂胶的轨迹路线,同时机器人喷涂时工装不会影响前后盖边缘喷涂上漆。


2.3.2

四门面漆工装

四门工装的间隙尤为重要,如果四门与车身开合间隙过大,机器人在喷涂外表面时会喷涂到B柱,导致B柱手工喷涂与机器人喷涂产生色差,如果四门与车身开合间隙过小,四门湿膜状态下容易出现碰伤,所以在设计四门工装时会分为两个部分,一个是限位,另一个是迫紧,见图7。



涂装辅助工装设计需要对车身数据、工装结构、人机操作等方面进行反复分析模拟,减少试制期间工装实物验证优化频次,通过数模提高工装通用化程度。


3    结语   


涂装辅助工装是涂装生产过程中不可缺少的辅具,设计涂装通用性辅助工装要充分考虑现场生产工艺的需求及整个产线的输送系统功能,从辅助工装操作便捷性、通用性、可靠性等方面进行设计规划,这样设计的工装才能满足涂装工艺生产需求、提高油漆车身外观质量、降低生产成本。


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