汽車柔性側圍生產線的工裝設計開發

容勝忠

摘 要：本文介紹了一種不同類型車型切換的柔性側圍生產線模式，詳細描述了柔性側圍生產線的工藝布局，工裝結構，切換方法。為混批生產的多車型柔性側圍焊裝線的規劃提供一種新思路。

關鍵詞：車身 焊裝線 柔性化 設計 共線生產

Tooling Design and Development of Automobile Flexible Side Panel Production Line

Rong Shengzhong

Abstract：This article introduces a flexible side panel production line mode for switching between different types of vehicles， and describes in detail the process layout， tooling structure and switching method of the flexible side panel production line. It provides a new idea for the planning of the flexible side wall welding line of mixed batch production.

Key words：car body， welding line， flexibility， design， co-line production

隨著汽車市場競爭越來越激烈，汽車更新換代的速度越來越快，傳統的單一大批量剛性生產方式將逐漸被小批量、多品種、個性化的生產模式所取代，同時有效的控制生產成本成為汽車制造企業提高自身競爭力的關鍵，在此背景下，多車型共線生產的高柔性化、模塊化的制造模式得到各汽車企業的廣泛應用。

1 側圍零件焊裝流程圖

根據生產節拍同時滿足現有模塊化的生產線，整個側圍焊接線設計4個焊接工位+1個檢查工位。零件上件順序為：側圍1#拼臺安裝側圍外板、D柱焊合總成、前門內框加強板、翼支板支架、鎖扣加強板及加油口支架總成等;側圍2#拼臺補焊;側圍3#拼臺安裝后輪罩焊合總成、A柱內板焊合總成、B柱內板焊合總成等零件，側圍4#拼臺補焊;下線檢查臺進行質量檢查及返修。側圍1#拼臺和側圍3#拼臺為上件拼臺，并在此兩個拼臺設計有定位工裝，側圍2#拼臺和側圍4#拼臺為補焊臺，無定位工裝，直接采用機器人空中抓焊。側圍零件焊裝流程圖如上圖1。

2 側圍分拼焊接線場地布局

根據焊裝及裝件流程圖，生產線布置4個焊接工位和下線檢查工位，其中側圍1#和3#工位為裝件及定位焊拼臺。為了滿足節拍，采用采用A/B面轉臺形式，即一個轉臺工位設計兩套一模一樣的定位夾具。側圍2#和側圍4#為補焊臺，采用機器人抓手空中抓焊的形式。除了下線檢查工位，每個工位設計3臺焊接機器人。在側圍4#焊接完成后，左右機器人抓手將左右側圍總成掛到總拼的轉運吊具上，左右側圍總成通過空中機運線轉運到總拼線。同時在下線工位設計了檢查工位，方便不良品的下線及返修。整個左右側圍焊裝線總共需要14米x32米，場地布局如下圖2。

3 工裝夾具柔性結構

3.1 柔性工裝轉臺結構

側圍旋轉臺采用A/B旋轉面結構，由轉臺本體、平臺框架、拼臺夾具三部分組成，如圖3所示。

平臺框架是一個用矩形鋼焊接而成的框架，框架安裝在轉臺本體上，框架平臺面布置有塌臺、限位鎖死機構、支撐滾輪，到位檢測機構、導向機構等。

拼臺夾具總成又由拼臺三角框架，拼臺定位夾具兩部分組成，拼臺三角框架用于支撐整套夾具定位系統，拼臺定位夾具用來定位側圍零件。拼臺底板面與水平面成60°，便于人工裝件。

3.2 夾具切換小車結構

夾具切換小車用于切換拼臺夾具，主要由小車框架、若干滾輪軸承、腳輪、扶手及限位鎖死機構等組成。用于將轉臺上的夾具切換到夾具倉庫。

3.3 轉臺工裝柔性切換方式

轉臺本體及平臺框架安裝在地面上，為所有車型的夾具提供安裝平臺，屬于固定部分，不同車型拼臺夾具不同，在切換車型的時候，只切換拼臺夾具總成部分。在生產過程中，轉臺在0度和180度兩個旋轉位來回旋轉工作。在夾具切換的時候，轉臺在90度和270度旋轉位切換。夾具切換過程：將轉臺旋轉到90度切換位，將夾具切換小車推到地面定位機構上定位鎖死，確保轉臺上的滾輪與切換小車上的滾輪保證在同一高度，同一直線上，人工將平臺框架上A面的A車型夾具總成整體推到切換小車上并固定，將A車型夾具轉移到夾具庫;將B車型夾具從夾具庫轉移到切換小車地面定位機構上，再將B車型夾具總成推上轉臺A面并鎖死;轉臺B面旋轉到270度切換位。采用同樣的方法，將B面的A車型三角架工裝夾具推到切換小車上固定轉運至夾具庫，將B車型的三角架工裝夾具推到轉臺的B面鎖死固定，然后轉臺旋轉到0度工作位，轉臺恢復到工作狀態。整個切換過程完成，夾具切換形式如圖4所示。

4 下線轉運臺結構及切換形式

下線轉運臺布置在側圍生產線的最后一個工位，側圍總成可以由此上/下線。下線轉運臺的結構如下圖5所示，包括：基礎框架，滑移框架，車型夾具（包括底板）以及部分輔件。基礎框架給整個滑移平臺提供一個水平面，其上安裝齒條，滑移導軌、拖鏈、到位檢測開關等附件。滑移框架有伺服電機、齒輪、拼臺夾具（包括底板）、滾輪軸承、各種限位鎖死機構等。滑移框架是各車型夾具（包括底板）的安裝平臺。拼臺夾具（包括底板）安裝在滑移框架上其一起運動。拼臺夾具用于定位側圍焊合總成。不同的車型生產采用不同的拼臺夾具。

下線轉運拼臺的工作原理如圖6所示：拼臺夾具在工作位，4#抓手將焊好的側圍總成放到拼臺夾具上，拼臺夾具（連同滑動框架）一起滑移到下線位，采用簡易吊具將側圍總成吊到下線料框內，完成零件下線。若零件要上線，拼臺夾具滑移到下線位，吊側圍總成上拼臺夾具，拼臺夾具（連同滑動框架）一起滑移到工作位，下線機器人抓取側圍總成掛到總成轉運吊具上，完成零件的上線。

由于下線轉運臺只需起到放置固定側圍總成的作用，其上的工裝夾具只需要簡單定位。故可以采用柔性底板在后續開發新車型的時候，增加設計兼容多種車型的夾具;如果新車型差異太大，柔性底板無法兼容新車型，本下線轉運臺左側預留有拼臺夾具切換位。通過車型切換小車人工將舊拼臺夾具切換下線，將新拼臺夾具切換上滑移臺即可柔性生產新車型。

5 本側圍柔性生產線特點

目前國內流行的全自動柔性側圍生產線有：十字軌道滑臺的整體切換形式[1];局部工裝的導軌滑移切換;工裝分塊的機器人自動抓取切換;4面體/8面體的旋轉切換[2]等。本側圍柔性焊裝線采用人工整體切換拼臺夾具及機器人自動切換抓手實現側圍的柔性生產，相比于全自動切換柔性線，具有以下特點：

1，相比于十字軌道滑臺的切換形式，本整體切換形式簡化了生產線結構、降低對車間場地布局的要求，降低了投資成本。

2，相對與于機器人分塊切換，本整體切換形式保證了工裝夾具的定位精度。

3，4/8面體自動旋轉切換，只能柔性有限的2種/4種車型。本整體切換形式擴展性強，理論上可以柔性任意車型。

4，本柔性生產線車型切換屬于混批切換，6個工人切換時間在30分鐘內完成。

5，本柔性側圍線生產節拍可達45JPH，生產效率高，尺寸穩定性好。

6 結語

隨著汽車產品周期的日益縮短和品種趨于多樣化，多車型、變批量，模塊化的汽車生產方式將成為必然趨勢。多車型柔性焊裝生產線的研究必然成為各車企重點研究課題。車身側圍生產線作為車身整車制造重要的一環，會隨著市場的變化，技術的發展以及企業制造策略的變化而不斷更新，但其最求的高柔性，低成本的模式永遠不會變，本文介紹的汽車側圍分拼焊裝生產形式，為多車型柔性側圍焊裝線的規劃提供一種經濟性較佳的新選擇。

參考文獻：

[1]劉坤.柔性焊接生產線夾具切換技術探析[J].企業料牧與發展，2017，427（5）：129-132.

[2]解子勝.車身共線的柔性化生產[J].科技與企業，2014，04：282-283.