0 引言

现有的自行小车输送系统因受到葫芦载重能力、速度等因素影响，不适用于重型工件高节拍的生产，目前自行小车输送主要应用于年产 8 万挂 （一个驾驶室

即为 1 挂）以下，载重 1 000 kg 以下的生产线中，而车厢组挂后的质量高达 1 500 kg，10 万台套的车厢组挂达 14 万挂，传统自行小车输送系统无法满足 14 万挂的生产能力，若一个自行小车挂 2 挂车厢板，虽然可以满足节拍要求，但工件质量翻倍，目前的自行小车无法满足载重要求，且大载重的葫芦费用极高，不利于节省投资，故需要设计新型的输送系统（自行小车系统）用于车厢电泳生产，以满足 10 万套共计 14 万挂的产能需求。

1 设计思路

相对于驾驶室而言，车厢属于板件，多块车厢板组挂后适合用垂直入槽的输送方式，而自行小车输送系统一般只携带 1 组工件，年产能只能达到 8 万挂，生产能力无法达到 10 万台套共计 14 万挂的需求，若 1台输送小车上能够挂两排工件，则节拍问题就解决了。当挂两排工件时总质量达到 3 000 kg，再加上吊具（1 900 kg）以及小车，质量高达 6 000 kg，一般的葫芦载重远远达不到。结合行业内的重型载重经验，选用“电机+ 链条”形式替代葫芦可以实现重载能力。通过对现有的自行小车输送生产线、车架电泳输送线进行跟线分析，组织专家论证，形成以下攻关方向：

1）借鉴相关经验，行走方式采用滑触线驱动行走电机的方式实现步进式输送；

2）设计新型提升装置，采用 4 个提升电机带动 4条传动链实现车厢的自动提升及下降；

3）每组提升装置带两排组挂后的车厢板，即解决了 1 组小车只能携带 1 组组挂的车厢板问题，带件效率提升 1 倍，大幅提升生产能力；

4）为保障小车在行走时运行平稳，以及在电泳工位摇摆时安全取电，需在自行小车装置框架两端配置小车扶正轨；

5）因两排组挂的车厢容易上下偏移而不在同一竖直平面，故设计吊具结构及组挂挂钩等，保证双排工件在输送过程中的平衡，防止偏移而与槽体发生碰撞，保证输送的安全平稳。

2 自行小车输送系统设计要点

工作原理：自行小车输送系统主要由槽间行走装置、槽内提升装置、上层吊具、下层吊具、挂钩、控制系统等组成；单个的车厢地板或者多个车厢边板通过挂钩组挂成一个大片，通过挂钩与下层吊具连接，2 个下层吊具分别挂 1 组工件形成 2 排挂在上层吊具上，即1 个上层吊具挂 2 个下层吊具，携带两排工件通过提升链与提升装置相连，提升装置与行走装置相连组成整个系统，提升装置通过两排各 2 个提升电机控制上层吊具在槽体内的上升与下降，行走装置由滑触线控制驱动电机带动整个系统完成在水洗槽、脱脂槽、磷化槽、电泳槽等槽体间的输送，电泳完成后将下层吊具及工件转移到烘干输送系统进入烘干炉，上层吊具随自行小车系统返回上件点继续进行工件输送任务，系统断面见图 1 所示。

2 . 1 自行小车系统节拍设计分析

小车组从预停位行走至预脱脂工位长度 8 m ，行走时间为 8 m ÷ 2 0 m / m i n = 0 . 4 m i n ；电机慢速升降高度0 . 2 m ，电机升降时间为 0 . 2 m ÷ 1 . 5 m / m i n = 0 . 1 4 m i n ；电机快速升降高度 4 . 3 m ，电机升降时间为 3 . 3 m ÷ 6 m /m i n = 0 . 5 5 m i n ；合计时间为 （0 . 1 4 m i n + 0 . 5 5 m i n）× 2 =1 . 3 8 m i n ；槽内工艺时间为 1 m i n ；小车从预脱脂工位行走至下工位长度 8 m ，行走时间为 8 m ÷ 2 0 m / m i n =0 . 4 m i n 。

通过上述计算，工艺时间为 0 . 4 + 1 . 3 8 + 1 + 0 . 4 = 3 . 1 8m i n ；工艺节拍为 3 . 2 m i n /组。

2 . 2 小车组数量计算

一般小车组数量根据以下计算可得：N = N 1 + 2 N 2 +L ÷ V ，其中，N 为小车组数量；N 1 为单工位数量；N 2 为双工位数量；L 为小车返回线路长度，m ；V 为输送速度，m / m i n 。

根据整个线体的长度及工位设计规划，上料、下料工位各需 1 台车，共 2 台，上料工位距预脱脂较远，中间需预停 1 台车；热水洗、预脱脂、脱脂、水洗 1 、表调、磷化、水洗 2 、纯水洗 1 、阴极电泳、U F 1 洗、U F 2 洗、纯水洗 2 共 1 5 个工位，其中脱脂、磷化、阴极电泳 3 个双工位各需 2 台车，共需 1 5 台车。

小车从上料工位行走至下料工位长度 3 0 0 m ，行走时间为 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 /挂＝ 5 台车，则 N = 1 2 + 2 × 3 + 5 = 2 3 个，一般考虑备用 1 台小车组，故*终配置 2 4 台小车组。

2 . 3 小车结构设计

根据上述计算共计需要 2 4 台提升行走小车，项目的难点也集中在小车组的设计中；小车主要由滑触线、提升电机、组挂挂钩、驱动行走电机、上层吊具、下层吊具组成，其中提升电机共计 4 个，驱动行走电机共计 2个，滑触线贯穿整个输送线，长度为 5 7 5 m（不计维修段）；在整个结构搭建后需要对各个分支结构进行详细设计计算，对外购件进行选型匹配。

2 . 3 . 1 滑触线的设计及匹配

1）滑触线级别匹配分析?；ハ吖岽┱飧鍪渌拖?，并控制自行小车组在每个工位的停止位置、行走位置、快速前进、慢速前进、快速提升、慢速提升，快速下降、慢速下降及旋转编码器计数等，并为整个小车组提供电力供应，所以滑触线的优劣直接关系到整个自行小车系统的稳定性。我公司部分滑触线为 8 级，如图 2 所示，其易发生信号丢失、报错等故障，考虑到此项目自行小车装置下方携带双排工件，控制精度要求更高，故选择 9 级滑触线。

2）滑触线弯道半径设计?；ハ哐叵咛灏沧肮斓拦岽└鞲龉の?，在返回及转弯过渡位置需考虑合理的弯曲半径，以保证既能够满足强度要求，又在滑线的弯曲能力范围内；弯道半径由工件尺寸、线体面积、滑线的弯曲能力决定，本项目的弯道半径为 2 5 0 0 m m ，如图 3 所示。

2 . 3 . 2 驱动电机的设计及匹配

由于自行小车组携带两排工件，车厢边板、地板等通过组挂后*大质量高达 1 5 0 0 k g ，且为双排共计3 0 0 0 k g ，同时考虑上层吊具、下层吊具、支撑钢梁等质量，要求驱动电机的载荷不低于 6 0 0 0 k g 。通过载荷要求对照电机选型表选择具体电机型号，*终选择载荷 3 0 0 0 k g（共计 2 个）、行走速度为 2 0 m / m i n 的驱动图 3 滑触线弯道 电机，如图 4 所示。

2 . 3 . 3 提升电机设计及匹配

自行小车装置通过上层吊具挂 2 个下层吊具的方式，使得携带工件的能力提升 1 倍，其带件的质量也提升 1 倍，每个自行小车装置有 4 个提升电机，分别负责两排工件在槽内的上升与下降，4 个电机共计承载6 0 0 0 k g ，考虑到电机存在承载不一致的情况，故单个电机承载不低于 1 5 0 0 k g ，根据前述节拍计算，电机需要满足快速与慢速运行要求，即需要 6 m / m i n 与 1 . 5m / m i n 2 个速度，并且能够变频可调。电机通过链条带动上层吊具上升与下降，并设置链条收集盒，见图 5 所示。

2 . 3 . 4 上层吊具设计

上层吊具是连接下层吊具与自行小车系统的纽带，其主要作用是在上件工位将带有工件的下层吊具与输送小车组连接并在各个槽体间进行输送工作，电

泳工序完成后在下件工位将下层吊具输送到烘干炉工位，其核心难点在于既要保证能够顺利与下层吊具完成自动连接与分离，又能在运行过程中保持平衡，防止左右 2 排工件因质量不等或运行抖动而导致整个输送系统失衡。

2 . 3 . 5 下层吊具设计

下层吊具将工件与整个小车组相连，每个小车组上挂 2 个下层吊具，从而实现了双排工件同时输送过线，提升了整个系统的生产能力，下层吊具的设计主要便于输送及组挂，车厢边板主要有 2 种规格，即长度≤ 4 2 0 0 m m 和 4 2 0 0 m m ＜ 长度≤ 7 5 0 0 m m ，为保证 1个下层吊具能够挂 2 块小边板，故长度需≥ 8 4 0 0m m ，而车厢地板*大尺寸为 9 5 0 0 m m ，以上因素决定了下层吊具的长度，即吊具长度≥ 9 5 0 0 m m ，并预留安全空间，吊具长度为 9 6 0 0 m m 。

2 . 3 . 6 挂钩结构设计

挂钩是连接工件与吊具的工具，也是单个车厢板组挂成一组工件的工具，挂钩的设计需要满足不同品种的车厢板进行组挂，并且保证各车厢板组挂后保持

在同一竖直平面内，车厢由前围板、后围板、边板、地板等组成，不同的车厢板需要进行组挂后才能进行输送，各类车厢板组挂示意见图 6 所示。

由图 6 可以看出，前围板与后围板可以组挂为一组工件，地板较大，单独成为一组工件（小地板也可 2块组成 1 组工件），边板的组挂*为复杂，且边板长度、高度种类较多。

3 结语

自行小车输送系统在设计、验证、现场施工过程中都严格按照制定的计划及标准进行，并成功应用于车厢生产中，使得原本需要两条电泳生产线才能满足的节拍在一条线上实现，满足了年产 1 4 万挂的产能需求。通过合理设计装挂方式、输送方式（下转第 7 0 页）之间涉及缝隙排气，如顶盖横梁与顶盖之间的距离保持在 5 m m 以上，便于排气；同时顶盖横梁打膨胀胶的凹槽需错开，两凹槽之间的钢板起凸台，打膨胀胶的两侧钢板需做成锯齿型结构，保持间断涂胶。

4 结语

车身涂装过程需经过前处理、电泳等多个浸洗槽体，接触空气或电泳反应产生的气体都是不可避免的，要规避此类问题就需对产生气室的其他因素进行分

析。虽然部分气室可以通过调整焊装工艺或涂装设备进行解决，但为了避免后期的整改及调试，在车身设计阶段就需要对产品结构进行分析，提出合理建议，并进行仿真验证分析，从而消除前处理过程中因气泡导致的个别部位脱脂**、无磷化膜的问题，使电泳过程中的漆膜更加完整，保证车身的防腐性能。