車身年產(chǎn)20萬(wàn)臺(tái)柔性焊裝線的工藝及工裝設(shè)備開(kāi)發(fā)

李新社+++莫江妍

摘 要：文章闡述了本公司乘用車工廠年產(chǎn)20萬(wàn)臺(tái)柔性焊裝線的開(kāi)發(fā)，包括工藝設(shè)計(jì)、焊接工藝性分析、柔性焊裝線的模式選擇、焊裝線的主要配置及工藝過(guò)程等，同時(shí)分析了本次工藝設(shè)計(jì)難點(diǎn)，從降低投資和優(yōu)化工藝等方面提出了具體實(shí)施辦法，成功地解決了這些難點(diǎn)，達(dá)到了很好的效果。

關(guān)鍵詞：車身；柔性焊裝線；工藝及工裝設(shè)備；開(kāi)發(fā)

1 概述

白車身焊裝線由前車體線、地板線、左右側(cè)圍線、總拼線、門蓋線組成，如何實(shí)現(xiàn)這些生產(chǎn)線的無(wú)縫連接，需要綜合考慮許多因素，包括廠房、公用、輸送、工裝、工藝、物流等等。而車身柔性焊裝線，需要同時(shí)滿足多個(gè)車型的白車身裝焊生產(chǎn)，其廠房、公用動(dòng)力設(shè)施和通用設(shè)備只需一次性投入即可，每次開(kāi)發(fā)新車型，只需要增加專用車型的設(shè)備工裝。

2 背景

2012年，我公司開(kāi)發(fā)的某平臺(tái)兩種車型，市場(chǎng)需求約34萬(wàn)，根據(jù)銷售保守預(yù)測(cè)2013年市場(chǎng)需求約44萬(wàn)。基于提高乘用車基地產(chǎn)品的柔性及平衡基地產(chǎn)能，公司決策在乘用車基地新建一條40JPH生產(chǎn)線，年產(chǎn)大約20萬(wàn)輛車，可以有效滿足市場(chǎng)對(duì)該平臺(tái)所有車型的產(chǎn)品需求，提高市場(chǎng)占有率。更為重要的是該平臺(tái)車型是公司銷售的主力車型，可以確保實(shí)現(xiàn)公司全年銷售目標(biāo)。

3 工作內(nèi)容

新建車身線施工內(nèi)容包括土建公用、工裝夾具、焊接設(shè)備、輸送設(shè)備、電控系統(tǒng)、工作踏臺(tái)、料箱料架的開(kāi)發(fā)驗(yàn)證調(diào)試工作。該項(xiàng)目2012.12月立項(xiàng)完成，于2013.6.18號(hào)SOP。

4 工藝分析

該車型為我公司自主開(kāi)發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)的緊湊型商務(wù)車，其年度車型為該車型的一次重大升級(jí)，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有了較大變動(dòng)，尤其是尾部造型基本上完全變動(dòng)，側(cè)圍區(qū)域也增加了裝飾板，抬高了整車的檔次。

4.1 前艙及地板結(jié)構(gòu)分析

前艙區(qū)域：兩個(gè)車型的前艙結(jié)構(gòu)基本類似，該車型同步開(kāi)發(fā)了配備B12、B15發(fā)動(dòng)機(jī)車型，前縱梁上新增零件為B15車型專用，其他零件一致。經(jīng)分析，此零件對(duì)工藝、工裝無(wú)影響。前車體線可以共線兼容兩車型。

地板區(qū)域：車架主定位孔一致，車架主定位機(jī)構(gòu)共用，前地板及門檻內(nèi)板、前側(cè)板、前后護(hù)板為共用件，所以地板所有工裝可以共用。

4.2 白車身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

白車身總成由地板總成、左＼右側(cè)圍焊合總成、頂蓋總成、上安裝板總成、左右前輪罩外板加強(qiáng)板構(gòu)成。裝配順序是地板先裝，左＼右側(cè)圍裝在地板的兩側(cè)，頂蓋裝在左＼右側(cè)圍上邊，上安裝板裝在地板下安裝板與側(cè)圍搭接處，左右前輪罩外板加強(qiáng)板裝在側(cè)圍與前輪罩外板搭接處。側(cè)圍區(qū)域需要考慮兩個(gè)車型的柔性共線，所有差異工裝考慮做成切換機(jī)構(gòu)，總拼區(qū)域同步考慮柔性切換機(jī)構(gòu)，滿足兩個(gè)車型的生產(chǎn)。

4.3 產(chǎn)品焊接工藝流程

4.4 柔性焊裝線實(shí)施的可行性

車身主線（側(cè)圍線、地板、總拼線）底板柔性化設(shè)計(jì)，為拓展后續(xù)車型提供預(yù)留；CN112柔性車身線后期如需切換為未來(lái)其他車型生產(chǎn)線，原有工藝工裝設(shè)備回用率約75%，改造周期縮短為3個(gè)月，改造內(nèi)容示意如下：柔性共用部分（底板、輸送線）保持不變，減少調(diào)試人員和調(diào)試工作。

5 柔性焊裝線的形式及生產(chǎn)線的建設(shè)情況

5.1 輸送形式

地板、側(cè)圍及總拼輸送形式為地面往復(fù)式輸送機(jī)構(gòu)（升降為氣動(dòng)，水平驅(qū)動(dòng)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪、齒條機(jī)構(gòu)。

5.2 零件上線形式

5.3 自動(dòng)化率

一定程度上焊裝自動(dòng)化需要與產(chǎn)能相匹配。本次柔性化生產(chǎn)線生產(chǎn)車型的焊點(diǎn)數(shù)約為2203，自動(dòng)化率為15%。

6 焊接生產(chǎn)線的主要配置

白車身焊裝線包括8條主要生產(chǎn)線：前車體線、地板線、左側(cè)圍線、右側(cè)圍線、總拼線、門蓋線、公用補(bǔ)焊線、車身裝調(diào)線。

6.1 前艙線配置

前艙線包括4個(gè)焊接工位以及1個(gè)質(zhì)檢臺(tái)，通過(guò)地面轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)與前艙上線自行小車實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。前艙線工位間通過(guò)電動(dòng)葫蘆加吊具實(shí)現(xiàn)零件的轉(zhuǎn)運(yùn)。如圖6所示。

6.2 地板線配置

地板線包括10個(gè)工位（第10個(gè)工位為主線間地面轉(zhuǎn)運(yùn)臺(tái)）。

6.3 側(cè)圍線配置

左＼右側(cè)圍線包括8個(gè)工位，如圖8。

6.4 門蓋線配置

門蓋線指五門一蓋，即左/右前門、左/右后側(cè)門、發(fā)蓋及尾門。由于門蓋尺寸精度的重要性和特殊性，故對(duì)五門一蓋生產(chǎn)工藝及設(shè)備和工裝的要求很高。門蓋生產(chǎn)除了夾具定位及焊接外，最重要的就是包邊工藝了，包邊（門蓋包邊壓合）指門蓋在包邊設(shè)備上通過(guò)壓塊或模具，使門蓋外板折邊包住內(nèi)板，并緊密壓合使之成為一體，以增加門蓋的整體剛度和強(qiáng)度。包邊一般在專用包邊機(jī)或包邊壓力機(jī)上順序形成45度預(yù)包邊和90度的完全壓邊。該項(xiàng)目采用了液壓驅(qū)動(dòng)的桌式包邊機(jī)，如圖9所示。

6.5 車身補(bǔ)焊線主要配置

車身補(bǔ)焊線主要完成車身在車身總拼線未焊完的焊點(diǎn)及傳送。白車身的基本結(jié)構(gòu)、尺寸精度在車身總拼線已定型完成，因此在補(bǔ)焊線上不用配置較復(fù)雜的夾具來(lái)定位白車身。車身輸送采用滑橇循環(huán)式輸送。

車身補(bǔ)焊線共有17個(gè)工位，目前有5個(gè)機(jī)器人焊接工位，4臺(tái)機(jī)器人/工位，共20臺(tái)機(jī)器人，生產(chǎn)節(jié)拍為60JPH。該車型的機(jī)器人焊點(diǎn)數(shù)量為233。

7 車間工藝平面布置設(shè)計(jì)

焊裝車間主廠房面積50，688m2（264m*192m）：包含生產(chǎn)區(qū)域39，400m2；輔房面積2，280m2質(zhì)量區(qū)域1152m2；物流存放區(qū)5，950m2；預(yù)留用地2，357m2。房?jī)?nèi)空10.5米，分兩層，1層焊接裝配生產(chǎn)，2層白車身輸送。采用承載式網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)，跨度為24米X24米，網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)載荷分區(qū)域布置；充分利用自然采光；對(duì)CO2焊接進(jìn)行煙塵凈化處理和弧光隔離；車間周邊區(qū)域采用自然送排風(fēng)、中央?yún)^(qū)域采用機(jī)械送排風(fēng)形式，減輕車間粉塵污染。二次鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架從屋架10.5m節(jié)點(diǎn)往下吊掛直至5.1m高，減少地面立柱，水、電、氣管線布置在5.1m高的網(wǎng)架上。夾具供氣由鋼平臺(tái)引下至氣包。焊接車間工藝平面布置見(jiàn)圖11。

8 公用設(shè)施開(kāi)發(fā)

根據(jù)焊裝線設(shè)備和工裝的配置情況，工藝設(shè)計(jì)人員收集、整理了乘用車工廠車身車間大量設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和圖紙，并與焊裝線及相關(guān)設(shè)備制造廠家做了多次的技術(shù)交流和互動(dòng)，給工廠設(shè)計(jì)部門提供了詳細(xì)的工藝交底資料，包括廠房的設(shè)備基礎(chǔ)資料及公用動(dòng)力有關(guān)資料；包括高壓及低壓壓縮空氣使用的消耗量、循環(huán)冷卻水耗量、電力用量，以及相關(guān)的公用動(dòng)力管線的布局走向等。資料提交后還對(duì)工廠設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行了會(huì)簽，提出了很多與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管路相關(guān)聯(lián)的意見(jiàn)和建議，確保了施工階段盡量減少設(shè)計(jì)變更。

9 結(jié)束語(yǔ)

該車柔性焊裝線項(xiàng)目采用了合理的工藝布置、制造技術(shù)與生產(chǎn)裝備，焊裝線自動(dòng)化率、柔性化水平有了顯著提高。在原有成熟車型工藝基礎(chǔ)上，縮短項(xiàng)目制造開(kāi)發(fā)周期，降低整個(gè)項(xiàng)目制造成本，以滿足市場(chǎng)對(duì)該車型產(chǎn)品的需求；工藝裝備技術(shù)的高柔性設(shè)計(jì)，可以滿足未來(lái)公司其他車型的生產(chǎn)。車身柔性焊裝線由上汽通用五菱技術(shù)中心及制造系統(tǒng)聯(lián)手設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。焊裝線一次建成，焊裝線的優(yōu)化工藝平面布置設(shè)計(jì)方案等，均使本次焊裝線工藝設(shè)計(jì)更趨合理。

該車型柔性焊裝線順利建成投產(chǎn)，生產(chǎn)節(jié)拍、白車身CMM合格率等均達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，這標(biāo)志著公司乘用車基地具備了生產(chǎn)該平臺(tái)所有車型的能力，同時(shí)也滿足了市場(chǎng)對(duì)該平臺(tái)車型的產(chǎn)品需求，提高了公司在細(xì)分車型的市場(chǎng)占有率，同時(shí)也為公司后續(xù)產(chǎn)品導(dǎo)入、產(chǎn)能提升提供了有利的條件，為將來(lái)焊裝線建設(shè)和工廠建設(shè)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]袁世武.東風(fēng)本田二工廠10萬(wàn)臺(tái)車身柔性焊裝線工藝設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].汽車工藝與材料，2013（4）.

作者簡(jiǎn)介：李新社（1978-），男，河南開(kāi)封人，本科，工程師，主要研究方向：汽車車身結(jié)構(gòu)工藝性分析、工藝規(guī)劃、先進(jìn)車身焊裝技術(shù)要求及項(xiàng)目管理。

莫江妍（1978-），女，廣西南寧人，本科，工程師，主要研究方向：汽車焊接工藝、生產(chǎn)線控制技術(shù)及項(xiàng)目管理。