中汽昌兴（洛阳）机电设备工程有限公司 河南省洛阳市 471003
摘要：为解决车身涂装前处理电泳线输送设备高效率与低故障的矛盾，设计采用了摆杆输送系统，用于车身涂装线输送。该输送形式具有承载能力强、运行平稳、节能降噪、节约空间、生产效率高、维修方便等优点。
关键词：涂装生产线；摆杆链；电泳滑橇；节拍
汽车涂装生产线的前处理及电泳工序通常采用的输送设备有自行葫芦、普通悬挂输送机、积放式悬挂输送机。摆杆输送系统作为一种新型、实用的输送设备，它结构独特、新颖，具有其他输送设备无法比拟的特点，常常和滑橇输送系统一起形成自动化程度高的输送系统，用于高节拍、高质量的汽车涂装生产线上。
1摆杆输送系统在涂装线上的应用背景
1.1推杆链的使用情况
一般涂装的前处理、电泳输送系统采用推杆积放链输送系统，主要存在以下问题。①入槽角度小，排气效果差。推杆积放链采用30°入槽，入槽角度小，不但使槽体长度加长，而且车身内腔气体不易排出，导致槽液难以完全进入内腔，使得电泳漆膜较薄，很多位置膜厚在5μm以下，防腐性能差。②沥水效果差。由于沥水角度小，导致车身内部的液体难以排出，在烘干过程中增加了烘房的能耗，局部区域电泳漆膜难以烘干。③输送链易被腐蚀，且对槽污染大。推杆积放链在槽体上方，常年受槽液的酸碱气体腐蚀，目前已出现严重的锈蚀现象；同时链条上的油脂和杂物容易掉进下方的槽液和车身上，导致车身电泳漆膜出现缩孔、颗粒等问题。
1.2摆杆链与传统输送方式的对比
①前处理、电泳工艺过程的产品质量得到很大的提高:电泳漆膜均匀度、光洁度等性能参数明显高于自行葫芦、普通悬链、积放式悬挂输送机。②提高了车身在前处理、电泳工艺段运行的稳定性、可靠性;③延长输送机在前处理、电泳工艺段特殊工况条件下的使用寿命;④摆杆链能实现车身45b入槽,减少浸槽的体积,缩短前处理、电泳线的设备长度,大大减少了工程建设的投入成本和生产过程的运行费用,工艺设备可节省大约10%的投资成本,运行成本可节省20%的费用;⑤轨道和牵引链布置在槽体两侧,杜绝输送机对车身的污染,提高生产率。
1.3国产摆杆链与国外同类产品对比
①设计具有特殊用途的输送链和滚轮轴承,减少滚轮与轨道间的磨损,提高轨道的使用寿命。②摆杆与输送链之间采用柔性设计,用于补偿链条和轨道的制造和安装误差。③驱动装置采用整体模块设计,大大提高安装精度及两侧链条的同步性,保证输送机运行平稳可靠。④摆杆链输送机与入口滚床、出口滚床的转接从机械和控制两方面采取措施,确保前后摆杆上的支撑销能够顺利的插入和脱出滑橇上的半圆形凹窝。⑤滑橇与车身的锁紧采用偏心锁紧销,防止工件在槽液中漂浮。(6)在摆杆上设置支撑杆,滑橇上设置8型支撑窝和双斜板。滑橇既能可靠定位,又有一定的柔性,满足上下坡时防脱落、漂浮和摆杆倾斜的要求。⑦摆杆在牵引链条的悬挂点上设有关节轴承,用于对轨道和链条误差的修正。⑧前处理、电泳室体内的不锈钢弯轨采用可拆卸式结构,方便不锈钢弯轨磨损后的更换。
2新建涂装线摆杆的设计选型要点
2.1摆杆输送系统的工作原理
经过锁紧和检测后的电泳滑橇进入摆杆入口交接滚床，通过滚床上的推车机自动将工件输送到前后摆杆上。摆杆链的轨道布置在前处理、电泳槽体两侧上方，牵引链条安装在轨道内，摆杆通过两端的轴与两侧的牵引链条铰接在一起，一组摆杆由前后两支摆杆组成，每组摆杆输送一个工件，牵引链带动摆杆沿特定的轨道运行，完成前处理及电泳各工序。完成前处理和电泳的车身通过出口交接滚床自动将车身转接至滑橇输送滚床上；脱离工件的摆杆通过出口塔的回转结构由竖直状态转为水平，并沿返轨道水平返回。
2.2新建涂装线摆杆的总图设计
①摆杆链的节距设计。摆杆链的节距主要与最大车型的长度和高度有关，因为节距过长会增加生产线的长度，也会增加槽体的长度，一般保证车身进出槽体的角度在45°，同时车身在进入即出的槽体不会相互干涉，且保证300mm以上的安全距离。例如：某新建涂装生产线的最大车型的长度为4600mm，高度为1500mm，最终设计的摆杆链的节距为6250mm。②摆杆链的驼峰设计。由于车身在槽体内运行时，车身内腔会残留有空气，影响车身内腔的电泳质量。为排出车身内腔的空气，便于电泳漆进入空腔，摆杆链中间一般都设计有驼峰。驼峰的数量与槽体的长度有关，一般槽体内可放2辆车身时，设计1个驼峰；当槽体内可浸入4辆车身时，可设计2个驼峰。驼峰的角度主要与车身的长度以及对应的槽体高度有关，一般设计的倾斜角度为15°。两驼峰的间距跟驼峰的角度和车身的长、高有关，主要考虑两台车同时在驼峰上时，两车身之间不会干涉。某新建涂装生产线的驼峰角度为15°，车身长4600mm，高1500mm，两驼峰的间距为9000mm。③前后摆杆的间距设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆前后摆杆的间距主要与车身的长度以及车身的重心位置有关，车身重心尽量在前后摆杆的中间位置，以确保车身在摆杆上能稳定。某新建涂装线主要生产B级轿车及SUV，前后摆杆的间距为2750mm。④摆杆设计。摆杆的长度和宽度主要与最大车型的高度和宽度、滑橇的高度有关，同时还与车身进出槽的角度，以及车身在槽体内的状态有关，一般车身两边距两侧摆杆的离至少为100mm。例如某新建涂装生产线，最大车型高度为1500mm，宽度为2000mm，最终设计的摆杆长度为2470mm，宽度为2350mm。
3新建涂装线摆杆的结构选型设计应用
新建涂装线摆杆输送系统主要由电泳滑橇、链条轨道、牵引链条、摆杆、张紧装置、驱动装置、自动油脂润滑等组成。
3.1电泳滑橇
由于摆杆链是吊挂着橇体运行的，因此车身在滑橇系统与摆杆链系统之间转挂极其方便可靠。在摆杆链的车身上线点位置设有1台举升动力滚床，该举升动力滚床原始位置处于低位，携带车身的底漆橇体按指令进入举升动力滚床等待转挂。当一组空摆杆运行到刚好越过相对应的橇体支撑轴位置时，举升动力滚床按指令将橇体升起。举升动力滚床的高位正好使橇体上的4个扁销形外伸半轴处在摆杆吊钩喇叭口上方的刀口高度位置。滚床随即启动，将橇体向前输送到支撑销轴靠住摆杆吊钩喇叭口上方的刀口位置，并使摆杆处于前倾5°~7°时停止。滚床随即落下，橇体的4个外伸支撑半轴的轴颈正好沿吊钩的喇叭口落入一组摆杆吊钩的圆弧形支撑表面内。这样就完成了车身与橇体由滑橇输送系统向摆杆链输送系统的转挂。举升动力滚床落回到原始位置等待下一转挂循环。在摆杆链的车身下线点位置同样设有一举升动力滚床，该举升动力滚床原始位置同样处于低位，当一组摆杆携带车身和底漆橇体进入举升动力滚床上方时，举升动力滚床按指令升起，并直接将橇体托起。由于橇体处于水平状态，橇体的4个扁销形外伸半轴很方便地脱离摆杆吊钩。举升动力滚床的高位正好使橇体上的四个扁销形外伸半轴处于摆杆吊钩喇叭口上方的刀口位置。举升动力滚床在高位停留一段时间，直到摆杆吊钩离开橇体支撑轴一段距离后再落下，这样就完成了车身及橇体由摆杆链向滑橇系统的传递。携带车身的底漆橇体随即离开，举升动力滚床等待下一转挂循环。
3.2链条轨道
链条轨道采用2mm×120mm槽钢，安装在设备两侧，轨道材质一般为不锈钢或中碳合金钢。每隔1m用1个括架固定，槽钢顶部用2mm的钢板封闭，形成一个封闭的轨道，保证链条不外漏，具有良好的防尘、防污作用。轨道通过长螺栓固定在工字钢上，两侧的吊点通过圆管连接，形成框架结构，具有良好的刚性。室体内喷淋及过渡段的牵引轨道设置有挡水板，避免喷淋水雾污染轨道和链条。链条轨道设计简单，但加工和安装精度要求较高，需严格控制直线轨道的直线度和水平度，以及弯轨的弯曲半径和光滑平整的弯曲轨道面。为保证链条运行同步，左右两侧的两条牵引轨道必须具有相同的弯曲半径、倾斜角度和相同的弯曲起点和终点，弯轨最小半径为750mm，通过扩架和螺栓连接。
3.3牵引链条
牵引链由内外链板、链销、滚轮、导向轮、安装摆杆的特殊链板和套筒组成，采用节距为250mm的片式曳引链，链板为70mm×10mm，能承受高达450kN的破断载荷。链条每一节距上都设有1对运行走轮，走轮采用滚动轴承支撑，运行阻力小，在轨道半径较小时运行平稳，且能满足轨道驼峰要求。在链片处每隔1m设置1对侧导向轮。滚轮与轴承合二为一，滚轮直径98mm，销轴直径30mm，采用三层密封结构，并且在链销两端设有注油嘴，用于自动润滑机的在线润滑；安装摆杆的轴套内衬关节轴承，可有效补偿轨道和链条的累积误差，保证输送机安全、稳定、可靠运行。
3.4摆杆
摆杆由钢管焊接成U形,吊挂在牵引链上用于承载工件。摆杆由不锈钢圆管弯制焊接而成,前后2个摆杆承载一个橇体。U形摆杆通过轴和关节轴承与链条相连。摆杆一端固定,另一端浮动。摆杆底部有支撑橇体的顶杆和防止橇体漂浮的斜板。
3.5张紧装置
摆杆输送系统采用重锤张紧形式，可自动补偿链条在工作过程中的伸长和磨损或热胀冷缩造成的长度变化。两侧的拉紧轮采用通轴，能保证输送机两侧链条同步，结构简单，调整方便。通过增减配重箱内的钢块数量，来调节链条张紧力的大小。拉紧站底部设有限位开关，用于限制拉紧行程。
重锤张紧力由配重箱重量提供，在计算各点张力时，需预设一个配重箱重力F0，然后用2.3.6中张力计算公式进行计算，确认各点不会出现负张力。经计算确认后，某新建涂装线摆杆的配重箱重力F0为11kN。
3.6驱动装置
摆杆输送系统驱动站采用上置式履带传动，结构紧凑且传动平稳，链条磨损小。主要由减速电机、带座轴承、套筒滚子链、链轮、张紧机构、过载保护机构、长轴总成和履带式驱动链条组成。履带驱动装置中的调整压轨使履带驱动链条与输送机链条充分啮合，履带驱动链条由小型拉紧站调整链条的松紧，结构简单，操作方便。驱动装置的2套传动链用1根通轴相连，通轴与两侧的链轮之间采用链传动。每侧有4个驱动链轮，带动两条履带链运行。对称布置的机构和精确加工的键槽、轮齿，保证两侧输送链同步运行。
3.7自动油脂润滑装置
采用在线随动式油、脂润滑器,在链条运行过程中,自动润滑装置把润滑脂分别注入链条销轴和滚轮轴承内部。能够保证牵引链的销轴、套筒和滚轮获得良好的润滑和耐蚀防护。每条链都有一套润滑装置,对牵引链的滚轮轴承、销轴和套筒进行润滑,良好的润滑是保证设备正常运转、延长设备使用寿命的必要条件。
结语：
由机械工业第四设计研究院涂装所自主研发的国产化首条摆杆输送系统在保定长城三期涂装车间投入生产使用至今,运行良好,各项技术参数指标、功能、性能、质量等各方面均达到设计要求,并达到甚至超过国外同类产品目前的水平,而投入成本仅仅是国外同类产品的50%~60%;根据本文中所介绍的技术开发成果,2008年第二条国产摆杆输送系统已在上汽通用五菱工厂顺利投入了生产使用,因此摆杆输送系统开发应用的成功,在涂装输送技术上填补了国内空白,应用前景非常广阔。
参考文献：
[1]邱昌胜.摆杆输送系统在涂装生产线上的设计应用[J].现代涂料与涂装，2013.
[2]卞 丰.汽车涂装用摆杆输送系统开发及应用探讨[J].现代商贸工业，2009.
论文作者:徐登坡,张戎
论文发表刊物:《防护工程》2019年15期
论文发表时间:2019/12/4
标签：车身论文; 链条论文; 电泳论文; 轨道论文; 驼峰论文; 输送系统论文; 吊钩论文; 《防护工程》2019年15期论文;