淺談焊裝某自動化線的新車型導(dǎo)入及技術(shù)改造

李智阿 尹方玉

奇瑞汽車股份有限公司制造工程院 安徽省蕪湖市 241000

1 引言

近些年隨著人們?nèi)找嬖鲩L的汽車消費(fèi)需求的提升，各個汽車廠商紛紛推出新的產(chǎn)品來滿足市場的需求；與此同時，每一種車型的生命周期伴隨著商戰(zhàn)的激化逐漸的縮短，一種車型熱銷7～8年的現(xiàn)象一去不返。為了加快新產(chǎn)品的上市速度，各主機(jī)廠都在壓縮新車型開發(fā)周期，因此焊裝生產(chǎn)線體快速導(dǎo)入新車型顯得至關(guān)重要。

2 F線首期方案概述

2.1 簡介

本文所介紹的焊裝F線是引進(jìn)的首條全自動化線，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為20萬輛/年。F車型三廂/兩廂兩車型混線生產(chǎn)，全線為機(jī)器人焊接與搬運(yùn)，其中含4臺在線激光檢測機(jī)器人。

2.2 F線工藝布置（F車型三廂/兩廂）

2.3 F線平面布置組成

下部區(qū)主要完成前后地板、發(fā)動機(jī)等下部拼裝焊接。所有的搬運(yùn)、焊接、裝配內(nèi)容全部由機(jī)器人完成。主線區(qū)車身下部總成和骨架總成工位間輸送采用普通滾床滑撬輸送系統(tǒng)，一個循環(huán)時間為18s，滾床系統(tǒng)組成。

2.4 主拼工位

主拼工位的精確定位是保證白車身尺寸的重中之重。F車型的白車身主拼采用了專利技術(shù)- Open-gate ，首期實(shí)施是F車型三廂/兩廂Gate共用，具有柔性高、投資低、改造方便、較四面體翻轉(zhuǎn)也有可采用側(cè)圍預(yù)裝且兩側(cè)空間大等優(yōu)點(diǎn)。該Open-gate精度高、重復(fù)性好，是生產(chǎn)線上保證整車尺寸的最關(guān)鍵的設(shè)備之一。Open-gate 的組成結(jié)構(gòu)如圖3所示。

主拼夾具的剛性是滿足車身定位的關(guān)鍵指標(biāo)。通過對關(guān)鍵控制點(diǎn)的偏差量進(jìn)行分析，夾具剛性滿足車身高精度的定位要求，具體如下圖4所示。

受力點(diǎn)Force application points (Fx)

偏差控制點(diǎn)Deflection control points(Px)

圖1 F線F車型車身結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 F線F車型三廂/兩廂Layout

夾具受力與偏差

2.5 自動化控制系統(tǒng)

F車型自動化生產(chǎn)線將自動化控制系統(tǒng)，制造業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacture Execute System MES)集成在一起形成生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。生產(chǎn)計(jì)劃指令導(dǎo)入和執(zhí)行，基于MOBY-Ⅰ形式的車型識別系統(tǒng)，車型識別系統(tǒng)載體安裝在每個滑橇上，每個工位機(jī)器人根據(jù)車型信息選擇抓取零件，切換焊接程序、焊接參數(shù)。如圖5所示。

圖3 Open-gate組成結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 Open-gate夾具剛性分析

圖5 生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)示意圖

2.6 車身尺寸精度和焊接強(qiáng)度的保證

焊裝作為汽車制造的四大專業(yè)之一，所生產(chǎn)出來的白車身尺寸精度和焊接強(qiáng)度的合格性尤為重要。F線規(guī)劃之初我們采用了中頻焊接技術(shù)、在線激光測量技術(shù)、Cubing匹配模型主檢具、外覆蓋件分總成檢具等手段，傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)的結(jié)合，為制造高精度的車身提供了保證條件。

圖6 Cubing檢具和在線激光測量系統(tǒng)

3 二期車型導(dǎo)入改造及技術(shù)升級方案概述

3.1 簡介

根據(jù)市場需要，該F線需再導(dǎo)入F4車型兩款車（同平臺的三廂/兩廂），主線線體節(jié)拍保持36JPH不變；分裝區(qū)節(jié)拍F車型/F4車型均為18JPH。

經(jīng)過現(xiàn)場勘查和分析，在現(xiàn)有的區(qū)域再增加兩款車型主要存在以下技術(shù)難點(diǎn)：

A、主拼工位：首期方案規(guī)劃及生產(chǎn)線建設(shè)時較早，未考慮到后期車型的變化而預(yù)留空工位，所以新增兩款車型主拼工位是個難點(diǎn)。

B、空中機(jī)械化輸送：受F線主線區(qū)上空焊裝至涂裝的摩擦線影響，UB下部線至MB主線的滾床滑撬及下部車身的輸送空間受限，方案改造困難。

C、調(diào)整線：增加車型后4款車型共線生產(chǎn)，工位數(shù)量緊張，節(jié)拍和線體產(chǎn)能存在風(fēng)險(xiǎn)，需要尋找解決措施。

3.2 總體方案設(shè)計(jì)

3.2.1 前期準(zhǔn)備工作

導(dǎo)入新車型并在原有線體上進(jìn)行改造，這就需要在設(shè)計(jì)前對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘查并詳細(xì)分析。工藝人員聯(lián)合設(shè)備、生產(chǎn)系統(tǒng)對每個工位的機(jī)械設(shè)備的數(shù)量、種類、完好性、位置；電控柜位置、控制閥島數(shù)量及預(yù)留量；電氣控制線路的I/O點(diǎn)數(shù)、輔助線管等信息詳細(xì)排查并記錄，避免設(shè)計(jì)與現(xiàn)場實(shí)際不符。

3.2.2 改造方案確認(rèn)

結(jié)合上述線體改造的難點(diǎn)問題，我們經(jīng)過多輪現(xiàn)場調(diào)查、技術(shù)確認(rèn)、方案評審，最終各個擊破。

A：主拼工位：

首先對新增車型X車型和F車型車型的主拼數(shù)據(jù)模型進(jìn)行了模擬分析，通過分析兩車型Z向相差較大，達(dá)53mm，且兩車型造型差異較大，X車型/F車型主拼Open Gate機(jī)構(gòu)無法共用，如圖14所示。其次對X車型三廂/兩廂主拼數(shù)據(jù)模型進(jìn)行了模擬分析并與大眾晶銳車型進(jìn)行對比，由于X車型車型輪罩隨側(cè)圍總成，考慮到點(diǎn)定焊點(diǎn)焊鉗的可達(dá)性，最終決策X車型三廂、兩廂分別增加一個Open Gate主拼機(jī)構(gòu)，如圖15所示。

圖7 F3+F4車型主拼模型分析

主拼Open Gate數(shù)量確認(rèn)完畢后，主拼工位改造方案也隨之明確，必須增加Open GATE滑移輸送機(jī)構(gòu)以滿足四車型三個Gate間的任意切換，因此相關(guān)聯(lián)的主拼前后工位需搬遷移動改造。改造前、改造后平面布局分別如下圖9所示。

B：空中機(jī)械化輸送：受主拼工位方案的影響，下部線至主焊的滑撬及其下部車身的輸送受到地面機(jī)器人工位高度和空中焊涂摩擦線完全網(wǎng)高度的雙重影響，經(jīng)現(xiàn)場多次勘查和詳細(xì)分析，我們采取對空中輸送方案進(jìn)行二次升降的方案，首先下部線完成焊接后由A處升降機(jī)將滑撬及下部車身總成升至6m（確保下方滿足機(jī)器人作業(yè)）然后沿著箭頭方向輸送，當(dāng)輸送到達(dá)B處時采用剪刀叉滾床機(jī)構(gòu)將滑撬及下部車身下降至3.6m（確保下方滿足側(cè)圍上件機(jī)器人高度，同時需避免上方與紫色區(qū)域焊涂摩擦線高度的干涉），然后沿著箭頭方向繼續(xù)輸送，C處由升降機(jī)下降至地面，然后通過旋轉(zhuǎn)滾床周轉(zhuǎn)至主線。成功實(shí)現(xiàn)2.7m的狹窄空間內(nèi)完成了高度為2.4米的部件輸送，詳細(xì)方案如下圖10所示。

圖8 主拼模型分析

圖9 主拼工位改造后布局

C：調(diào)整線：為解決調(diào)整線工位緊張問題，結(jié)合M線現(xiàn)場空間布置，我們采用了在主線尾部增加一個小循環(huán)線方案，可增加2.5個工位的作業(yè)，滿足調(diào)整線小件裝配、車身骨架打磨、敲牙邊等工作，有效緩解了調(diào)整線壓力，詳見改造前后平面布局圖20、21。

4 結(jié)語

X車型三廂/兩廂成功導(dǎo)入F線，成功實(shí)現(xiàn)四車型任意混線生產(chǎn)，也成功驗(yàn)證實(shí)施了Open Gate的多車型任意切換的主拼形式，而且逐步增加了新的技術(shù)提升，得到了項(xiàng)目組及各級領(lǐng)導(dǎo)的一致好評。隨著車企市場競爭的加劇，車型產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，后續(xù)我們將結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)柔性化生產(chǎn)線各模塊標(biāo)準(zhǔn)方案對該生產(chǎn)線進(jìn)一步技術(shù)升級改造，以發(fā)揮此條自動化線的最高效應(yīng)用。

圖12 主線尾部改造后布局圖