高效率汽车总装线的物流小车结构设计

桂方亮，胡朝辉，徐 浩，刘永根

（安徽江淮汽车集团股份有限公司 技术中心，安徽 合肥 230022）

高效率汽车总装线的物流小车结构设计

桂方亮，胡朝辉，徐 浩，刘永根

（安徽江淮汽车集团股份有限公司 技术中心，安徽 合肥 230022）

介绍了随行配料系统（SPS）的技术优势，为了满足汽车制造规模快速扩大的要求，设计了带有随行挂靠装置、自动翻转连接臂和自动锁扣的新型物流小车，该物流小车具有配送过程无人化和结构简约化的优点，为汽车总装线提高自动化率和作业效率提供了有益参考。

物流小车；SPS；锁扣；连接臂

1 引言

随着我国生产力的迅猛发展，人民生活水平的不断提高，社会对各种物资的需求也越来越旺盛。汽车的发展是中国工业发展的骄傲，2013年全国汽车保有量超过一亿三千七百万辆，连续多年蝉联世界销量第一[1]。伴随而来的是各大汽车主机厂平台车型增加、多车型混线生产要求出现、人力成本攀升和生产交货期缩短[2]。为了满足汽车市场高速发展和变化的新需要，汽车总装工艺技术正朝着模块化、自动化、柔性化、人性化和智能化的方向转变，随行配料系统（SPS）应运而生。

2 随行配料系统（SPS）简介

汽车总装线在多车型混线生产的条件下，汽车零部件按车型种类供给的不断增多与线边零件存放面积不足的矛盾日益突出。有效的解决方案是采用随行配料系统（SPS），SPS是一种单量份向装配线准时化配送的物流方式。它将拣料和装配两种功能严格区分，在总装厂内部建立独立的集配区，使员工作业更加专业化和模块化，有效防止总装线的错漏装问题，提高装配作业质量，同时随行物流小车与车身同步移动，可以显著减少线边物料占用的空间，降低零部件库存，使总装厂内部物流简单、清晰。物料小车在集配区和总装线间的运输采用自动导引小车（AGV），实现物流配送过程的无人化[3]。

3 物流小车结构设计

正是由于SPS具有上述准时性、高质量、低成本等诸多优点，这种物流方式逐渐成为汽车总装线高效率物流配送的主流。其中物流小车是实现上述优点的关键设备，本文结合江淮汽车总装现场SPS实践经验，设计出一套简单、实用、高效的物流小车。

3.1 物流小车的随行挂靠装置设计

随行挂靠装置主要解决物流小车与总装线上对应装配车身的同步移动问题，包括随行臂、摇臂、上限位支架和下限位支架四个主要构件（如图1所示）。当物流小车不在总装线上时，随行挂靠装置处于闲置状态，随行臂依靠在上限位支架上。当物流小车满载物料到达总装线线头时，线边执行机构驱动摇臂上端，使随行臂朝着下限位支架方向翻转（如图2所示），随行臂的下端落入对应车身下部滑板上预留的孔中，由滑板驱动物流小车与对应车身保持同步移动。当物流小车到达总装线线尾时，由线边执行机构反方向驱动摇臂上端，使随行挂靠装置与生产线上的滑板自动脱离，恢复至图1中状态。

图1 物流小车随行挂靠装置闲置时的状态

图2 物流小车随行挂靠装置工作时的状态

图3 连接臂自动翻转打开时的状态

3.2 物流小车的连接臂设计

为了提高AGV的使用效率，其一次牵引的物流小车一般由5-8辆小车首尾相连、编组而成，因此物流小车之间的连接装置设计是结构设计的重要环节。本文介绍的物流小车是在其前进方向的前端面上设置了连接臂（如图1所示），主要构件包括拖钩、安装支架和翻转把手（如图3所示），可以实现拖钩的自动翻转功能。

如图1所示，当物流小车满载物料到达总装线线头时，其相互之间的连接臂首先完成解锁，紧接着线边执行机构托起水平放置的拖钩，使其向上翻转至竖直状态，拖钩在自重作用下，沿着安装支架两侧翼面上的长圆孔下落，插入上提块和水平托架形成的插槽中，拖钩上焊接的止挡块控制下落行程，这样闲置的连接臂就不占用总装线边的存放面积，呈现出图2中所示的连接臂状态。当物流小车内物料用完后到达总装线线尾时，如图3中所示，物流小车继续前进，固定在线边的翻转驱动板驱动翻转把手转动，带动其另一端的上提块上翻，在止挡块的共同作用下，拖钩实现上提，紧接着前推块接触拖钩，将拖钩往前推，拖钩因此绕着自身转轴向前翻转，直至接触到水平托架，保持水平状态，恢复至图1中所示的连接臂状态，做好空置物流小车重新连接、编组、返回集配区的准备。

3.3 物流小车的锁扣设计

为了实现物流配送过程的无人化，除了上述独特设计的连接臂外，与之配合使用的锁扣也需要独特设计。本文介绍的物流小车是在其前进方向的反向端面上设置了锁扣（如图1所示），并且锁扣开口与水平放置的拖钩保持在相同高度，主要构件包括锁扣支架、解锁把手、解锁块和锁止销（如图4所示），可以实现自动锁止和自动解锁功能。

图4 物流小车上锁扣锁定连接臂时的状态

当物流小车在集配区完成拣料任务，准备连接、编组、奔赴总装线时，如图4中所示，操作人员推动物流小车，使其拖钩朝着前车的锁扣方向移动，拖钩前端圆弧段驱动锁止销下端，使锁止销绕着转轴翻转，直至锁止销下端越过拖钩圆弧段，落入圆弧段内侧，图示解锁块抵住锁止销上端，防止锁止销反方向翻转，从而完成连接臂和锁扣的自动锁定功能。

当物流小车编组满载物料到达总装线线头时，其相互之间的连接首先需要解锁。如图5中所示，物流小车编组继续前进，解锁把手接触线边固定在地面上的解锁驱动板，使其绕着自身中心旋转，带动解锁块向上翻转，此时锁止销上端的约束解除，其下端在拖钩的作用下发生翻转，拖钩从前车的锁扣中滑脱，从而完成自动解锁功能。当物流小车到达总装线线尾时，完成连接臂翻转准备工作的空置物流小车继续前进（如图1所示），其拖钩朝着前置物流小车的锁扣方向运动，直至完成锁止动作，从而实现空置物流小车的重新连接、编组。

4 总结

随着汽车制造业竞争的日益白热化，其物流自动化技术也在不断创新[4-5]。随行配料系统（SPS）作为总装线物料配送发展的主流，各大主机厂在保持应用思想相同的前提下，创造出各种适合自己的实现形式。本文通过对江淮汽车SPS应用心得的总结，设计出一套全新的总装线物流小车。它的主要优势概括为两点：第一，实现物流配送的全程无人化操作，减少了车间人员数量，增加了工作效率；第二，物流小车结构简约，占用线边空间小，具有制造成本低、线边物流清晰的特点。上述工作为汽车总装线的自动化和高效化做了有益探索（如图6所示）。

图5 物流小车上锁扣解锁时的状态

图6 物流小车在总装线上应用状态

[1]万钢.电动汽车发展的“十三五”设想[J].汽车纵横,2016,(2)：20-23.

[2]陈平,等.汽车总装工艺技术应用及发展趋势[J].汽车工程师,2016,(3)：55-58.

[3]李晓丹,等.汽车总装装配线集配运行模式的优化[J].物流技术(装备版),2014,(10)：32-34.

[4]赵皎云.上海大众仪征工厂的物流自动化创新[J].物流技术与应用,2013,(11)：62-64.

[5]陈莹莹.汽车总装厂物流模式优化及物流改善项目分析[J].物流技术(装备版),2014,(5)：24-27.

Structural Design of Logistics Cart in High-efficiency Automobile Final Assembly Line

Gui Fangliang,Hu Chaohui,Xu Hao,Liu Yonggen
(Technical Center,Anhui JAC Group Co.,Ltd.,Hefei 230022,China)

In this paper,we introduced the technical advantage of the set part supply(SPS)system,then to meet the rapidly increasing scale of the automobile manufacture industry,designed a new type of logistics cart equipped with the hanger device,auto flipping connector and auto locking mechanism.Next,we introduced the advantage and significance of the logistics cart designed.

logistics cart;SPS;lock;connecting arm

F253.9

A

1005-152X(2017)06-0134-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2017.06.031

2017-03-31

桂方亮（1979-），男，安徽潜山人，安徽江淮汽车集团股份有限公司高级工程师，主要研究方向：汽车制造设备、工艺设计和项目管理。