Технологический процесс изготовления кузова

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный педагогический университет»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: «Технологический процесс изготовления кузова»

Выполнил:

Студент АСЗ-07-1

Артемов А.Н.

Проверил:

пр. Носаков В.Н.

г. Н. Новгород - 2012

Самый большой, самый дорогой и самый ответственный узел легкового автомобиля -- его кузов. Он определяет не только основные потребительские свойства (скорость, комфорт, эстетическое восприятие автомобиля в целом и т. д.), но и безопасность водителя и пассажиров. Поэтому требования к кузову неуклонно повышаются.

Кузова и кабины автомобилей, как правило, выпускают в условиях крупносерийного и массового производства. Штампованные тонколистовые детали подаются системой толкающих конвейеров к автоматическим линиям сборки--сварки основных узлов кузова: пола, боковин и крыши. Эти линии представляют собой сложный комплекс многоточечных сварочных машин и средств механизации, работающих в едином цикле. Многоточечные машины этих линий подразделяются на несколько типов.

Машины типа «открытый стол» (рис. 1) входят в состав многих автоматических линий. В машинах этого типа свариваемые узлы устанавливаются на неподвижный стол 1, а сварочные пистолеты и клещи закреплены на откидывающихся кронштейнах 2, которые подводятся к свариваемым узлам с помощью гидравлических цилиндров 4. Для съема узлов со стола и подачи их на конвейер линии машины оснащены гидравлическим подъемником 3. Они имеют телескопические цилиндры, так как высота подъема деталей достигает 1,3 м.

Машины с подвижным нижним столом используют для сварки крупногабаритных узлов (рис. 2). Свариваемые узлы укладывают на подвижный стол 2 машины, сварочные пистолеты закреплены неподвижно на верхней плите 1. Подъем и фиксация стола осуществляются с помощью двух гидроцилиндров 3 и одного пневмоцилиндра 5, который управляет движением коленчатых рычагов 4. При подъеме стола рычаги устанавливаются в «мертвое» положение и воспринимают усилия, как от веса стола, так и от давления электродов сварочных пистолетов. Пневмоцилиндр 5 служит как для вывода рычагов из «мертвого» положения, так и для амортизации стола при опускании.

Рис. 1. Схема характерных многоточечных машин с открытым столом

конвейер сварка кабина кузов автомобиль

В начале автоматической линии входящие в состав собираемого узла детали обычно ориентируют и укладывают по фиксаторам вручную.

Сохранение первоначальной ориентации и требуемая точность фиксации узла на последующих сборочно-сварочных позициях обеспечиваются соответствующим конструктивным оформлением транспортирующих устройств. В некоторых случаях для этого используют тележки-спутники.

Рис. 2. Схема характерных многоточечных машин с подвижным нижним столом

Примером автоматической линии с тележками-спутниками может служить линия сборки и сварки настила пола кабины грузового автомобиля ЗИЛ, обеспечивающая сборку и сварку одного изделия за 55 с (рис. 3).

Рис. 3. Схема автоматической линии сборки и сварки настила пола кабины грузового автомобиля ЗИЛ

Работа лилии осуществляется следующим образом. Два оператора укладывают детали каркаса на приемное устройство многопозиционного пресса рельефной сварки 9. Сваренный каркас выдается шаговым устройством и с помощью механической руки 10 перекладывается на очередную тележку-спутник 8, когда она находится на платформе гидроподъемника 3 в нижнем положении. Другие два оператора снимают панель пола с подвесного конвейера, укладывают ее на приемное устройство многопозиционного клепального станка 1 н вставляют в отверстия панели 32 резьбовые втулки. Панель с втулками подается в станок, где за один рабочий ход все резьбовые втулки развальцовываются. Затем панель пола шаговым устройством выдается из станка, захватывается механической рукой 2 н укладывается в то же приспособление- спутник, где ранее был установлен каркас пола.

Укладка панели пола механической рукой 2 осуществляется в тот момент, когда тележка-спутник находится на платформе подъемника 3 в верхнем положении. На следующей позиции 4 на этот спутник механической рукой 11 подается подставка сиденья, которая контактной сварочной установкой прихватывается в двух точках.

Затем полностью собранный узел вместе с приспособлением-спутником перемещается шаговым конвейером и последовательно проходит операции сварки на пяти контактных многоэлектродных машинах 5, где сваривается в 204 точках, и попадает на платформу гидроподъемника 6, находящуюся в верхнем положении. Здесь сваренный пол кабины снимается с приспособления механической рукой 7 и передается на линию сборки кабины.

Рис. 4. Схема автоматических линий сборки и сварки боковых стенок автомобиля ВАЗ

Многие другие автоматические линии изготовления узлов кузовов автомобилей работают без тележек-спутников. Так, на рис. 4 схематически показаны линии сборки и сварки боковых стенок кузова автомобиля ВАЗ, где в начале линии оператор укладывает элементы каркаса и обшивку на стол многоточечной машины типа «открытый стол» по фиксаторам. Выполненные на этой машине сварные точки обеспечивают жесткость собранного узла и надежную фиксацию деталей относительно друг друга. После сварки гидроподъемник поднимает узел до уровня расположения транспортирующего устройства, которое захватывает его и передает на следующие позиции, где сварка остальных точек выполняется автоматически.

Сваренные боковины поступают в конце линии на механизмы перегрузки 1, где они из горизонтального положения переводятся в вертикальное и подаются на напольный конвейер 2. Рядом расположены накопители 3 для хранения готовых боковин. Подача с напольного конвейера в накопители и обратно происходит автоматически.

Общую сборку и сварку кузова автомобиля из готовых узлов осуществляют либо на одном рабочем месте в главном кондукторе, либо на нескольких рабочих местах методом последовательного укрупнения. На ВАЗе используют первый прием, причем перед подачей готовых узлов в главный кондуктор их комплектуют в одной подвеске толкающего подвесного конвейера.

Рис. 5. Опускная секция с подвеской для комплектации узлов и подачи их к главному кондуктору

Для этого сваренные боковины кузова (правая и левая) подаются к месту комплектации 4 напольным конвейером. С противоположной стороны к этому месту поступает и крыша кузова. Комплектация осуществляется с помощью опускной секции линии подвесного конвейера 5 Навеску осуществляют опусканием участка несущего пути подвесного конвейера 2 вместе с подвеской 1 так, чтобы крюки 5 рычагов 3 оказались на уровне проемов окон боковин, подаваемых напольным конвейером (рис. 5).

Крыша подается центрально и подхватывается крюками 4. Скомпонованная таким образом «виноградная гроздь» поднимается вверх, захватывается выступом тяговой цепи толкающего конвейера и автоматически адресуется к месту приема последнего узла компоновки настила пола, располагаемого в подвеске на опорах 6, а затем отправляется на склад.

Со склада подвески «виноградные грозди» системой автоматического адресования подаются к главному сборочному кондуктору (рис. 6)

Рис. 6. Схема расположения главного кондуктора для сборки кузова автомобиля ВАЗ

Челночного типа, включающего многоточечную сварочную машину 5, шесть подвесных сварочных машин 3 и две связанные между собой кондукторные тележки 1 и 4. Подвеску 2 с компоновкой узлов кузова опускают на приемную тележку, узлы снимают, устанавливают в кондуктор тележки и фиксируют прижимами. Затем тележку подают в многоточечную машину 5. Здесь узлы окончательно фиксируются зажимными устройствами и свариваются снизу в 96 точках. Остальные 182 точки сваривают с помощью подвесных сварочных машин. В это время вторая тележка находится на позиции, где ранее собранный кузов захватывается рычагами подвески, опускная секция 2 толкающего конвейера 6 поднимает его и подвеска с кузовом отправляется на линию окончательной сварки.

Примером другого приема общей сборки -- методом последовательного наращивания - является участок сборки и сварки кабин грузового автомобиля ЗИЛ. Поскольку трудоемкость сборочных операций выше, чем сварочных, то сборку кабин осуществляют в двух параллельных механизированных линиях I и II, а сварку-- в одной автоматической линии IV (рис. 7).

Рис. 7. Схема участка сборки и сварки кабин грузового автомобиля ЗИЛ

В начале каждой сборочной линии два оператора снимают с подвесных конвейеров и устанавливают в жесткое приспособление многоэлектродной машины 1 пол и передок кабины, фиксируя их по технологическим отверстиям и зажимая пневмоприжимами. После выполнения сварочной операции шаговый конвейер последовательно передает собранный узел на сборочные стенды 2, 3, 4 и 5 для установки каркасов боковин, каркаса задка и панели крыши. На каждой из этих позиций подъемные столы снимают узел с конвейера, фиксируют по технологическим отверстиям, на него устанавливают соответствующий узел и прихватывают. Поперечный конвейер III связывает параллельные линии сборки, и на загрузочную позицию конвейера сварочной линии 6 собранные кабины поступают попеременно либо с линии I, либо с линии II. Поскольку линия сварки кабин имеет четыре контактных многоэлектродных машины 7 и работает автоматически, то надежность ее работы непосредственно зависит от точности подачи свариваемых кромок под электроды машины на каждой позиции. Суммарные отклонения, вызываемые ограниченной точностью позиционирования кабины, погрешностями изготовления ее элементов и их сборки в пространственный узел, оказываются настолько значительными, что требуется их компенсация. В рассматриваемой линии такая компенсация достигается использованием самоустанавливающихся сварочных пистолетов (рис. 8).

Рис. 8. Сварочный пистолет плавающего типа

Корпус 2 сварочного пистолета может поворачиваться вокруг оси, что позволяет подводить ограничительную планку 4 до упора в свариваемые кромки, если их отклонения от проектного положения не выходят за пределы сжатия пружины 3.

Работа на линии сварки кабин осуществляется следующим образом. Собранная на прихватках кабина поступает на первую сварочную машину (рис. 9), где фиксируется в рабочем положении с помощью подъемного устройства 7. Сварочные пистолеты 4, закрепленные на траверсах 1, 6, 8 шарнирами 2 с пружинами 3, подводятся к свариваемым кромкам до упоров 5. После выполнения сварочной операции кабина опускается на шаговый конвейер и передается на следующую позицию.

Рис. 9. Схема сварки кабины на многоэлектродной машине

В дополнение к сварочному участку IV описанной линии сборки и сварки кабин (см. рис. 16.23) смонтирован участок V, оснащенный 14 роботами типа «Unimate». Эти роботы выполняют контактную сварку кабин в автоматическом цикле. Участок V может работать одновременно с участком IV.

Комплекс сварки кузовов классических моделей (ВАЗ-2101 -- ВАЗ-2107) состоял из поточных линий на базе многоточечных сварочных машин и стендов ручной сварки. То есть оборудования, предназначенного для сварки непокрытых сталей. Оно отличалось высокой производительностью, относительной компактностью, надежностью в эксплуатации, хорошей ремонтопригодностью и в то же время -- недостаточной гибкостью, что не способствовало изменению конструкции деталей в процессе модернизации автомобиля или смены модельного ряда, имело ограничения по сварке деталей из оцинкованных сталей. В частности, в последнем случае существенно снижало свою производительность из-за необходимости остановок для проведения периодической ручной зачистки электродов контактных машин.

К моменту постановки на производство семейства автомобилей ВАЗ-2108 требования к кузову изменились. Соответственно другими стали и подходы к его проектированию. Например, кузов ВАЗ-2108, в отличие от кузова ВАЗ-2101, не имеет деталей и узлов, устанавливаемых в процессе доварки черного кузова. Он состоит из каркаса и съемных узлов (двери, капот, крылья), а каркас -- из пяти основных узлов: пола, правой и левой боковин, рамы ветрового окна и крыши. В результате конструкция стала более технологичной, в ней снизилось число деталей и узлов. К примеру, если кузов автомобиля ВАЗ-21013 состоял из 536 деталей, то кузов ВАЗ-2108 -- из 368. Благодаря этому удалось уменьшить и число сборочно-сварочных операций, и число сварочных точек. (К примеру, последних с 7300 до 4300.) При этом доля сварки в автоматических линиях увеличилась с 45 до 96 %. Итог трудоемкость изготовления кузова снизилась с 9,89 до 6,7 нормо-ч, численность рабочих в цехах сварки -- на 350 чел. Следующим этапом эволюции кузова стали разработка и постановка на производство автомобилей семейства ВАЗ-2110. Данный этап во многом перенял лучшие технические решения, опробованные на семействе ВАЗ-1108. Например, общее число деталей кузова, несмотря на более сложную конструкцию, снизилось, по сравнению с ВАЗ-2108, на 20 шт., а число сварочных точек возросло лишь на 478 (10 %). Однако необходимость обеспечения современных требований экономики заставила улучшать аэродинамику автомобиля и, как следствие, усложнять форму деталей. Что повлекло за собой увеличение объемов применения высокотехнологичных штампуемых сталей, еще большее ужесточение требований к оборудованию и штамповой оснастке. Поэтому под проект пришлось закупить и смонтировать пять новых автоматических вырубных и штамповочных линий, в том числе уникальный для России шестипозиционный пресс-автомат усилием 32 тыс. кН с гидравлической маркетной подушкой на первой позиции, выпускаемый немецкой фирмой "Эрфурт" и предназначенный для штамповки крупногабаритных деталей. Кроме того, под техническим руководством ВАЗа отечественными металлургическими комбинатами ОАО "НЛМК" (Липецк), "Северсталь" (Череповец), "ММК" (Магнитогорск), "АО ЛМЗ" (Лысьва) совместно с ЦНИИЧМ имени Бардина (Москва) было освоено производство современных автолистовых сталей, в том числе с цинковыми покрытиями, что позволило полностью обеспечить нынешнюю потребность отечественной автомобильной промышленности в качественном металлопрокате. В том числе практически всю потребность ВАЗа в холоднокатаном листе первой группы отделки поверхности (-155 тыс. т в год, из них 41 тыс. т -- оцинкованный прокат), в горячеоцинкованной (-9 тыс. т в год) и электрооцинкованной (-76 тыс. т в год) сталях.

Автомобиль ВАЗ-1118 -- очередной шаг на пути повышения безопасности и коррозионной стойкости кузова. И хотя объем применения оцинкованных сталей здесь остался на уровне кузова автомобиля ВАЗ-2110, существенно изменилась структура этого объема: значительно увеличилась доля горячеоцинкованного проката, а доля электрооцинкованного, наоборот, снизилась, что позволило существенно увеличить поверхность деталей, защищенных цинковым покрытием. Так, если у кузова ВАЗ-2110 оцинкованная поверхность составляла 29 %, то у ВАЗ-2118 - уже 52 %.

Вторая особенность кузова ВАЗ-1118 -- более широкое, чем на ВАЗ-2110, применение низколегированных и двухфазных (ферритно-мартенситных) сталей повышенной прочности, освоенных отечественной металлургической промышленностью (НЛМК и ЧерМК). Такой переход, во-первых, увеличивает прочность и уровень пассивной безопасности кузова, во-вторых, снижает его материалоемкость (собственную массу) и положительно сказывается на динамических характеристиках, топливной экономичности и других потребительских свойствах автомобиля.

Данные стали, обладают несколько меньшей, чем традиционные, пластичностью и, как следствие, ограниченными возможностями по вытяжке, повышенным пружинением, развивают большую нагрузку на штамповую оснастку и т. д. Все это учитывалось при разработке как конструкции кузова автомобиля ВАЗ-1118, так и технологии его изготовления. Например, основу технологии составляют робототехнические комплексы, изначально рассчитанные на значительное увеличение объемов применения именно горячеоцинкованной стали. Причем число роботов возросло до 360, т. е., по сравнению с комплексом сварки автомобиля ВАЗ-2110, на 64 %. При этом существенно изменился подход к построению самих автоматических линий. Роботы нового поколения грузоподъемностью 150/200/300 кг позволили перейти к технологической схеме так называемого "сада роботов", где автоматы не только выполняют операции сварки, но и манипулируют узлами в процессе доварки кузова на стационарных клещах, а также передают его с поста на пост. Что дало возможность отказаться от сложных традиционных линейных транспортеров, существенно повысить технологическую гибкость оборудования при последующих модернизациях автомобилей. А главное -- применять современные специализированные пакеты компьютерного моделирования для оптимизации пропускной способности линий и емкости накопителей, проектирования, изготовления и аттестации всей технологической оснастки сварочных линий, используя математические модели деталей кузова. В конечном итоге -- обеспечить собираемость кузовов и оптимальную геометрию кузова. Причем оптимизация сборочно-сварочных операций, оценка технологичности конструкции кузова на предмет доступа сварочных клещей к месту сварки выполняются еще на этапе проектирования сварочной оснастки, что значительно снижает затраты и сокращает сроки подготовки производства.

Источники

1. Журнал "Автомобильная промышленность", 2004 год, № 12Современная технология изготовления кузова легкового автомобиля УДК 629.114.6:11.011.5/.7 А. Н. ПУШКОВ, канд. текн, наук Д.Г. РУЗАЕВ, ВАЗ

2. Николаев Г.А. "Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций"

3. Технология сборки кузовов и агрегатов автомобилей и тракторов [Текст] : учебное пособие для сред. проф. образования / В. М. Виноградов. - М.: Академия, 2009. - 208 с.:

Размещено на Allbest.ru