门盖线举升机构

摘 要：车身门盖是车身总成的重要组成部分，它包括汽车左右前车门，左右后车门，发动机盖和后盖（即行李箱盖），统称四门两盖。门盖制造的工艺性在车身制造中越来越被重视，本文就这一趋势论述了门盖工装夹具中举升机构的应用背景，设计时的注意问题，同时重点介绍了滚轮式举升机构和皮带式举升机构的设计流程。

关键词：举升；输送；设计流程

1 引言

汽车产业因其具有较高的产业关联度、不断发展的技术要求、广阔的涉及面、众多的零部件、突出的附加值等特点，已成为世界上规模最大的产业之一。在这个大环境的影响下，中国已成为世界上最大的汽车生产国。门盖在白车身总成中担当着越来越重要的角色，其多样化外观正冲击着消费者的眼球，而其自身强度则关系着乘车人员的安全，门盖所起到的作用不言而喻。门盖在制造过程中，涉及到门盖的制造工艺，在整个工艺中，举升机构的应用则起到了至关作用，它可以实现门盖总成的举升和输送对接的流水线生产。

2 举升机构应用背景

车身门盖线的焊接工艺一般为加强板焊接——涂胶合门——包边——引出焊——打铰链——下线，举升机构主要用在涂胶合门、引出焊及打铰链拼台，其起到的主要作用为举升输送。

3 举升机构设计时应注意的问题

（1）根据门总成重心位置及合理的避让工装夹具选择举升机构所安装的位置；（ 2）所需输送门总成的重心与举升重心基本重合；

（3）滚轮或皮带的摆放角度与门贴何处的外板轮廓基本吻合；（ 4）包边前后拼台的举升机构设计时要求实现举升高度与摆放角度一致性；（5）一般情况下，在输送方向上滚轮或者皮带超出拼台的长度为 300—400mm；（6）

举升机构在下降到最低位置处时，滚轮上表面距离门外板为 20mm左右；（ 7）举升机构在设计过程中尽量做到结构简单化、轻量化，以实现举升输送过程中的平稳、高效运行；

4 举升机构的结构形式

举升机构有三种，图 1是前门中门 1#和 2#拼台使用的，用于脱销，由于会降低节拍，实际使用较少，编写工装方案时须与车间确认是否使用，取消后对夹具布置也比较有利。图 2和图 3用于包边前后工位，及铰链工位，根据制造策略进行选择，图 3有利于提高自动化，降低劳动强度，尤其适合于大总成，输送平稳，不会产生颠簸造成的车门外板凹陷；图 2需要人工推拉总成进行输送，通常用在发盖和车门铰链拼台。输送方式还有一种是机器人抓举，目前用的较少，但未来是一种趋势，由制造策略决定。

一般情况下，滚轮式举升机构和皮带式举升机构的应用主要是根据制造策略所决定的，比如需要项目柔性化及拼台切换时一般使用滚轮式举升机构，项目专线则一般使用皮带式举升机构，当然两种结构的选择有时也受车间使用者的影响。

4.1 滚轮式举升机构

图 2所示为滚轮式举升机构，滚轮式举升机构结构简单，通过角钢安装座 7调整滚轮与门外板的匹配角度，但输送过程中需要人工托运。

4.2 皮带式举升机构

图 3所示为皮带式举升机构，皮带式举升机构为电动控制，由电机 12驱动滚轮带动皮带运动，门外板与皮带 7的匹配调整通过型材安装座 9来实现；皮带式举升机构由于使用了重量较轻的铝型材 8，使得举升输送过程更加平稳、高效。

5 举升机构的设计流程

下面以皮带式举升机构设计为例，详细说明举升机构的设计过程。

5.1 方案分析

在我们拿到设计任务之后，首先要查看这个零件的产品特征、焊接工艺文件、 CDLS等信息，然后我们需要对门总成的重心点进行测量，测量后为方便以后的举升机构设计，我们找到此点，并建模球体显示在数模总成中。

5.2 安装位置选择

重心点建模完成后，就需要确定举升机构的安装位置了，由于举升机构本身的基本对称性，原则上尽可能的使门总成重心落在举升气缸的活塞杆方向延长线上，以保证门总成举升起来后的输送平稳性。

5.3 主体结构设计

举升机构安装位置确定后，就开始进行结构设计，举升机构的结构大致分为两大核心部分，第一部分为由气缸及其导向杆组成的举升主体，其结构如图 4所示；第二部分为举升输送过程中与门总成接触的托架结构。主体部分工作形式为由气缸带动导向杆做直线往复运动，以实现门总成的上升与下降，此机构应注意检测导向杆的自身直线度与圆柱度，同时检测安装后的气缸与导向杆的平行度，以避免运动卡滞现象。

5.4 托架结构设计

托架结构与主体的安装形式为螺钉连接，如图六所示，托架结构的设计最主要的部分就是滚轮或者皮带设计，如前所述，滚轮或皮带的摆放角度需与门外板贴何处的外板轮廓基本吻合，这就需要在对产品进行方案分析时就要先有一个大致的构思，选取大的平面作为滚轮或者皮带的布置位置，在此时同时需参考尺寸科提供的 CDLS注意避让夹具，引出焊拼台注意避让导流板机构及焊钳，铰链拼台注意避让打铰链的滑移机构，然后通过调整铝型材安装座的角度以实现滚轮或者皮带的上表面轮廓与门总成外板轮廓贴合的目的。

5.5 从动滚轮安装结构设计

滚轮的安装是通过角钢实现，与皮带安装形式相同。

5.6 驱动滚轮安装结构设计

输送皮带的运动通过电机带动驱动滚轮实现，驱动滚轮与从动滚轮通过传动轴与万向节

相连接；电机与传动轴的连接通过键连接，驱动滚轮与从动滚轮的设计要注意键槽的设计，结构，在此应该注意的是连接从动轮的传动轴在安装轴承时是沿图示箭头方向安装，所以传动轴的设计要做成阶梯轴，并尽可能的减少台阶面的长度。

5.7 万向节结构设计

万向节为采购件，在设计过程中应注意万向节的转动角度不能大于 20度，如果由于门外板的结构特殊性造成万向节的角度无法满足，则考虑适当调整皮带的摆放角度或者使用两个万向节以达到目的。

设计万向节数模时建模顺序很重要，首先做出左右两根传动轴的数模，保证两根传动轴的角度为整数，然后测量两根传动轴的角度，记录下角度后，编辑万向节数模并调整万向节的角度为刚刚记录的角度，之后通过两个轴线约束确定万向节的位置，此位置唯一，最后通过修剪及打孔等命令修改传动轴。

5.8 气缸的选型

当上述结构设计都完成后，就是气缸的选型，这一步关系到设计出来的结构能否实现最初的设计目的，即实现门总成的平稳举升输送，所以对于气缸的选型是非常重要而且极其容易忽略的环节。

首先，是气缸缸径的选择，当气缸完全打开即托架上升到最高点后，测量气缸所负担的重量 M，其中包括门总成重量、托架重量及部分举升机构主体重量，假设所选气缸缸径为 A，气压为 P（车间内气压 P一般为 0.4-0.6MPa），取安全系数 1.2，则应满足下面关系：

P*π*（A/2）^2 > 1.2*M；

其次，为气缸行程的选择，由于门总成在气缸收缩状态下，门总成外板距离皮带上轮廓面为 20mm左右距离，即预留的空行程，所以在实际进行举升高度选择时应该减去预留的空行程，如下图 5所示，假设门总成在气缸收缩状态下，重心距离地面高度为 L0，与包边机小组沟通得到的需与包边的对接高度为 L，所选气缸行程为 S，则应满足下面关系： L0+S-20=L；得到所需气缸行程为： S=L-L0+20（单位为 mm）。

6 结束语

举升机构的设计相对还是比较简单的，设计时需要足够的耐心与细心，需要注意的问题很多，综合考虑的因素的较多，当然举升机构的结构仍需不断的改进，主要在减重、结构形式、安装形式等方面进行优化。

作者简介

周涛：（1987.09—），男，辽宁省锦州人，本科，助理工程师，现工作于上汽通用五菱汽车股份有限公司，主要从事工装夹具设计方面的工作。