汽车加注设备油桶存放旋转平台工装开发及应用

2021-12-05赵新科苗立岐王雷

商品与质量 2021年39期

赵新科苗立岐王雷

上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司山东青岛 266555

近年来我国汽车制造工业迅速崛起，汽车工业通过汽车及零部件合资项目，积极学习国外先进技术，引进先进的工具设备，我国汽车制造技术装备水平有了很大提高，与国际接轨，与世界主流汽车制造企业基本同步。在提高产能、保证质量的同时，各品牌汽车厂商，对降能减耗、节能减排日益成为车企关注的重点问题。降低资源耗费，减少污染物排放既是国家生态文明建设的要求，也是企业精益生产不懈追求的目标。总装生产工艺加注齿轮油时，油桶底部齿轮油由于设备无法完全抽出加注，需要人扶着油桶操作，第一方面存在安全隐患，第二方面无法保证剩余齿轮油的量，且部分齿轮油不能完全消耗，油桶剩余的齿轮油大约有6台车的加注量，存在很大的浪费。从加注过程中实践总结引入一个新的概念旋转工装平台，通过对加注油桶进行倾斜一定角度，使加注油桶中底部油，可以帮助解决现实中加注抽油浪费问题的困扰。

1 技术背景

齿轮油加注使用及油抽结构工作状态：

（1）汽车发动机加注齿轮油按照发动机机型不一样，需要加注的量不一样；例如A车型发动机所需加注1.3升，B车型发动机加注1.1升等。

（2）齿轮油加注机抽油管是从抽油口由上往下插入到油桶当中，抽油过程油液液面自上而下不断下降。为了避免负压抽注过程油抽被油桶底部堵死，将油抽下端设计为锥形改变液体的流向，从而消除吸油过程中油桶底部堵住油抽的问题。油抽锥形体与油桶底部存在约6cm的间隙从而产生油抽下端与油桶存在一定间距。油桶立着存放油抽到最后底部时会存在6cm的油液抽不出来的现象，造成油液浪费。为了减少浪费，提高油的利用率，剩余的油液经常是班长扶着油桶倾斜20分钟左右才能消耗完（剩余8L的加注量），整个过程存在较大的安全风险隐患。

（3）发动机齿轮油的油桶存储量为：200L（173kg），例如：某A线每天工作10小时需要3桶；某B线每天工作10小时需要3桶；某C线每天工作11小时需要2桶，单班次所需齿轮油8桶。齿轮油每桶剩余8升时，设备出现抽不出来情况，直接更换下一桶会造成齿轮油成本的浪费，一个班次会造成64升（使用8桶）浪费，一天（2个班次）齿轮油无法抽出进行正常加注达到128升（使用16桶），一周（6天上班）齿轮油无法抽出进行正常加注达到768升（使用96桶），1月（24天上班）齿轮油无法抽出进行正常加注达到3072升（使用384桶），1年（12月每月24天上班）齿轮油无法抽出进行正常加注达到36864升（使用3608桶），换算整桶（200升一桶）184.3桶，因为齿轮油无法抽出正常加注，造成极大的齿轮油的浪费现象。

2 旋转工装设计构成

2.1 气缸结构

2.1.1 缸筒

气缸输出力的大小与缸筒的内径大小有关，根据气缸的工作压力和所需的理论输出力即可测算出缸筒的标准直径数值。活塞要在缸筒内做直线的往复滑动操作，缸筒内表面粗糙精度需要达到0.6微米。为减少运动过程中产生的摩擦阻力和磨损，并防止锈蚀，钢管缸筒内表面可以镀一层硬铬。缸筒外面型材料因此使用不锈钢材质、铝合金材质或者黄铜材质等制成。

2.1.2 终端连接盖

终端连接盖采用铝合金压铸而成，端盖上设有进风口和出风口，端盖内设有缓冲机构。为了防止活塞杆漏气，防止外部灰尘混入缸内，在活塞杆侧端盖上设有防尘圈和密封圈。在杆侧端盖上还设有导向套，以提高气缸的导向精度，使活塞杆承受少量载荷，减少活塞杆伸出时的悬挑力，从而延长气缸的使用寿命。

2.1.3 活塞

活塞是气缸中运动部件过程受抗压力零部件，其主要材质通常是铝合金和铸铁。活塞上设有活塞密封圈，以防止活塞左右两腔相互窜气。由于活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，为减少摩擦阻力，降低活塞密封圈的磨损程度，活塞上装有耐磨环，可提高气缸的导向性能。活塞的宽度由密封圈的尺寸和滑动部件的必要长度决定。如果滑动件的长度太短，很容易造成早期磨损、失圆和卡住。

2.1.4 活塞连杆

活塞连杆是气缸结构部件中最重要的受力零部件。通常使用高碳钢、表面经镀硬铬处理，以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性[1]。活塞与活塞杆采用压铆刚性链接不用螺母。

2.1.5 密封圈

本设计所用的往复缸密封圈分为动密封（旋转或往复部分密封）和静密封（静止部分密封）O型圈，结构简单，安装方便，占空间小，价格低，始动摩擦阻力大，需润滑。对密封的要求是既能保证密封，滑动摩擦力有效。所以气缸的密封圈对于气缸是十分重要[2]。

2.2 气动脚踏板材料要求

气动脚踏开关由开关装置机构、气控装置机构和脚踏充气装置组成[3]。该开关装置包括开关控制和开关按钮。气控装置包括气控开关阀体、气控开关顶杆、中间膜片气囊和气控开关阀盖，气控开关阀体通过开关锁片与开关固定连接，空气控制开关推杆连接到开关触点，中间隔膜式安全气囊位于气体控制开关的阀体中。中间膜片气囊通过压盖、螺母和支架安装在气控开关的阀盖上。中间隔膜式安全气囊的背面与气体控制开关的推杆接触。中间隔膜气囊通过支架和直通接头与通风管连接。空气控制装置通过排气管与脚踏充气装置连接。脚踏充气装置用脚踩踏的控制阀，操作力量小，可解放双手操作，因此被广泛应用于各种气动系统中。二位三通原理的R、P口可互换，使常闭转动为常开[4]。

2.3 钢材材料结构

矩形管是一种空心矩形的截面轻型薄壁，也称为钢制冷弯型材。它是以Q234热轧材料、冷轧带材料或卷材料为母材，经冷弯成型后高频焊接而成一体。综合力学性能良好，应用强度高、抗压韧性好，切割焊接方便操作且较为简单，可提高焊接效率，加工性能好，长时间耐腐蚀性。

2.4 制作旋转工装平台尺寸要求

（1）方管25×25mm方管焊接形成一个正方体，总长度为700mm，宽为700mm，高为：20mm（700mm长的需要8根；15mm长18根）。

（2）在工装平台内侧安装一个可旋转工装平台，可旋转工装平台长度为：630mm，宽度为：630mm。高度为：20mm（630mm长的需要8根）旋转工装平台与外框之间左右前后各有10mm的间隙，旋转工装平台下端一侧前后两端安装支撑，支撑与工装平台外框连接一起，可以实现旋转工装平面分开，起到旋转工装不工作时起支撑作用。

（3）支撑长度为400mm，靠近固定旋转销位置为斜面，共2根。方便旋转工装平台工作时，避免与平台工装干涉。

（4）旋转工装平台上安装三个限位凹槽座。为了实现旋转固定油桶底座。旋转时，油桶不脱落，限位凹槽座安装要求为：高度为25mm，宽度为20mm。内侧凹槽最窄的宽度为13mm。（油桶底座边缘突出6mm）。

（5）旋转工装平台中间偏右侧（气缸一侧，旋转工装端面至旋转中间定位旋转销位置400mm），中间旋转定位销1根，长度710mm。定位销直径10mm，实现定位，为旋转工装起到中间支撑定位作用。

（6）通过安装在工装平台外侧的气动脚踏板（1个），通过气管（3根）将气源输入安装固定在工装平台下端气缸（1个）（气缸长度200mm）工作，气缸运动推动活塞杆，活塞杆向前移动，推动连接在活塞杆前端踏台移动撑杆（长为230mm，宽为50mm，高位10mm），撑杆另一端连接旋转工装平台一端，实现工装平台进行旋转，旋转倾斜角度为30°。

2.5 旋转工装平台组成构造

1-自动翻转踏台工装脚踏板；2-气管、气源；3-固定气缸；4-气缸挺柱；5-踏台移动撑杆（撑杆一端与气缸挺柱固定，另一端与工作台相连接）；6-固定销（连接撑杆和工作台）；7-工作台上固定油桶的限位；8-工作台外侧固定横向支撑；9-工作台内侧可旋转横向支撑；10-工作台外侧竖向支撑；11-工作台表面可旋转横向支撑等零部件组成。

3 旋转工装工作原理

3.1 旋转工装平台工作原理

通过压缩空气接通旋转平台工装的脚踏板控制阀，压缩空气从控制阀流通进入气缸，气缸柱伸缩运动推动翻转平台工装的杠杆。从而减少需要转动的力与力矩，使加注平台工装随着气缸柱的运动变化而产生变化，操作简单、使用方便。可以消除操作工人手动翻转加注桶物料件，节约了人力物力，降低了操作工人的劳动强度。与此同时，该机械设备能够一定程度上节能符合绿色发展的主题。随着能源的日益匮乏和制造技术水平的进步，相信各种特殊的翻转机构装置将在该领域得到越来越广泛的推广及应用实践。如图所示1工装工作原理图，图2工装工作倾斜状态。