淺析如何提升焊裝車間自動化率

付貴 李會賓 盧小龍 李孝坤 張曉光

摘 要：伴隨社會經(jīng)濟發(fā)展腳步的不斷加快，人們的生活質(zhì)量進一步提高，民眾對于汽車的需求顯著提升，從而帶動了汽車制造領(lǐng)域的發(fā)展。期望有效降低汽車制造的成本投入，確保汽車質(zhì)量達到標準，就需要在生產(chǎn)管理中采用智能化的管理模式和自動化的生產(chǎn)體系，保證汽車領(lǐng)域的穩(wěn)定前行。本文就針對于傳統(tǒng)汽車制造流程中焊裝操作進行分析，找出焊裝生產(chǎn)效率難以提高的根源所在，給出相應(yīng)的解決方案和參考意見。通過將原有的手工氣焊轉(zhuǎn)化為自動化伺服焊接的方式，有助于提高焊接生產(chǎn)的效率并確保質(zhì)量滿足要求，由此便能夠體現(xiàn)出自動化生產(chǎn)體系的優(yōu)勢，針對系統(tǒng)主線中有關(guān)參數(shù)進行研究，明確使用伺服焊鉗的數(shù)量。

關(guān)鍵詞：汽車;焊裝車間;自動化控制

汽車制造領(lǐng)域為人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，這一領(lǐng)域的特點是人力資源較為密集。在實際生產(chǎn)的各個階段中，沖壓和涂裝環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，但焊裝和總裝環(huán)節(jié)仍屬于人力資源較為集中的環(huán)節(jié)。當前中國人力成本正在飛速提升，從近幾年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，企業(yè)在人工成本投入方面持續(xù)上漲。并且，因為工作環(huán)境較差，噪音、污染、設(shè)備老化導(dǎo)致人員流動性較大，同時很難招募到新員工，而這也給焊裝生產(chǎn)帶來了極大的挑戰(zhàn)。所以，如何進一步優(yōu)化焊裝環(huán)節(jié)的自動化性能已然成為了汽車制造企業(yè)需要考量的首要問題。本文就針對于當前汽車制造領(lǐng)域中存在的不足進行分析，利用自動化機器人焊接的方式取代原有的手工作業(yè)，推動焊裝車間朝著自動化生產(chǎn)的目標發(fā)展。

1? A工廠機器人應(yīng)用擴展

A廠的創(chuàng)始時間為2013年，至今已有九年的發(fā)展歷史。在初期的規(guī)劃方案中因為機器人設(shè)備和自動化運行技術(shù)的不完善，致使在生產(chǎn)流程的部分環(huán)節(jié)中難以實際應(yīng)用，同時人力資源成本并不高，因此在車間規(guī)劃方案中存在人工工位。但隨著自動化技術(shù)和裝置的不斷成熟，加之人力資源投入的不斷提高，利用自動機器人替代人工操作工位的可能性大大提升。所以要深入研究自動機器人的應(yīng)用前景，并對自動化生產(chǎn)技術(shù)深度剖析，明確自動化生產(chǎn)的實際操作過程和應(yīng)用效果，有效降低人力資源投入，從而為汽車制造企業(yè)減少成本投入，優(yōu)化生產(chǎn)效益。

1.1機器人工程系統(tǒng)設(shè)計

機器人實際應(yīng)用的基礎(chǔ)正逐步完善，但期望工程項目的順利開展，需要針對每一個環(huán)節(jié)全面分析，根據(jù)實際情況制定完善的項目建設(shè)方案。根據(jù)實際應(yīng)用場景的分析結(jié)果，設(shè)計具體的實施計劃，并對設(shè)計方案的各個環(huán)節(jié)進行驗證，同時利用項目模擬來探究方案的可操作性，最后通過模擬結(jié)果對方案進行改進，確保機器人自動化應(yīng)用可以順利完成。

1.2搬運機器人的應(yīng)用環(huán)境

搬運機器人主要的應(yīng)用環(huán)節(jié)是在地板生產(chǎn)之中，主要的任務(wù)是移動并安裝前縱梁，該環(huán)節(jié)重復(fù)性高，通過機器人代替手工作業(yè)，可以減輕工人的勞動負擔。但也存在部分難點，比如說前縱梁工件的種類繁多，每個型號之間的差別較大。

對于工廠中前縱梁的安裝來說，當前采取的主要方式是人工借助省力設(shè)備來完成，將前縱梁件取出后，利用臺車搬運工件，這一套流程需要控制在50秒之內(nèi)。由于工作重復(fù)性高、強度大，同時前縱梁較重，在搬運途中難免會出現(xiàn)碰撞損壞的問題。此外，給臺車裝載工件的過程中，需要保證臺車靜止，一旦臺車移動就會造成安全隱患。所以在裝載時借助光柵地毯來完成，確保臺車不會發(fā)生移動。如果采用機器人完成這一環(huán)節(jié)，由于不同型號前縱梁工件的料框之間存在一定距離，所以機器人要可以自由行走，因此要為其加裝移動設(shè)備。嚴格把控流程所耗用的時間。為臺車裝載工件的過程中，一定要設(shè)置互鎖程序，保證臺車不在指定區(qū)域時，機器人不會自主進入該區(qū)域，同時當機器人進入裝載位置后，臺車要保持靜止。

1.3 機器人系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計

縱觀整套的機器人自動化系統(tǒng)來說，PLC系統(tǒng)、機器人以及夾具是系統(tǒng)的核心所在。PLC完成系統(tǒng)中生產(chǎn)流程的把控，夾具以及機器人均要同PLC建立有效連接。不僅如此，PLC還要對料框進行把控。夾具設(shè)計中需要將系統(tǒng)中使用到的元件裝設(shè)到夾具上，比如說傳感器等。機器人系統(tǒng)中主要包含兩個分支程序，分別為PLC和自主運行程序。當機器人從料框位置獲取到搬運信息后，自主移動至指定位置，完成對工件的距離測算，按照系統(tǒng)要求移動到抓取區(qū)域，通過傳感器來抓取工件。給臺車裝配工件時，首先要判斷臺車是否移動到制定位置，同時臺車型號和工件型號是否匹配，其次運行到放件區(qū)域中，將工件裝載到臺車上。由此一套抓取放置的流程便完成了，機器人隨即回到初始位置，等待下一次裝載信號。

1.4機器人改造工程實施流程

對于一個項目來說，改造需要分步驟進行，首先需要進行改造計劃的籌備工作，對改造技術(shù)以及改造任務(wù)進行方案設(shè)計后，撰寫技術(shù)說明和施工任務(wù)書，將任務(wù)書提交給廠領(lǐng)導(dǎo)完成審批。審批通過后即可進入下一環(huán)節(jié)。項目改造的前期準備要進行資料物資的籌集、技術(shù)方案的設(shè)定以及項目發(fā)包等。其中技術(shù)方案的設(shè)定是要完善每一個技術(shù)步驟。資材的籌備要根據(jù)項目實際情況進行申報，由后勤部門購入。發(fā)包任務(wù)是用來明確項目的施工企業(yè)和物資的供應(yīng)企業(yè)。并且要在廠區(qū)內(nèi)部組織說明會議，將各個部門協(xié)同起來，有效的開展項目改造。當資材籌備完成后即可準備項目實施，在機器人上裝設(shè)夾具，通過工件裝載的模擬來測試機器人能否完成任務(wù)，盡可能在投入使用之前找出安全隱患，規(guī)避由于系統(tǒng)錯誤造成的工期延誤。項目實施之前需要對各個環(huán)節(jié)的內(nèi)容進行確認，列出時間信息表。將機器人系統(tǒng)安裝完成后，保證線路和程序的正確性后，根據(jù)實際情況進行微調(diào)，運行測試通過后方可正式聯(lián)動使用。

2焊接系統(tǒng)的改造

系統(tǒng)自動化生產(chǎn)改造的主要對象是焊鉗部分，利用當前較為完善的機器人伺服焊鉗體系來替代人工操作。本質(zhì)上來說，兩種焊接方式較為相似，通過手工焊鉗焊接時，會對工件產(chǎn)生比較大的沖擊效果，甚至會造成工件損傷，同時也難以滿足精度要求，并且焊接過程中，電極頭存在竄動問題，損耗嚴重。通過伺服控制時，可以根據(jù)事先編寫的程序有效把控電極的速度等參數(shù)，提高精準度，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量。

3結(jié)語

通過機器人的擴展應(yīng)用，極大的減輕了人工勞動的強度，可以在減少車間人力的情況下完成同樣的生產(chǎn)工作。通過擴展應(yīng)用可以減少車間的人員編制，降低了人員費用，對減少 HPV 也有明顯的效果。同時機器人作業(yè)的穩(wěn)定性和精確性，還具有提高安裝精度、減少工件磕碰的無形效果。

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作者簡介：

付貴（1988.02.21），性別： 男，民族： 漢，籍貫（精確到市）： 河南省開封市，當前職務(wù)： 質(zhì)量工程師，當前職稱： 助理工程師，學歷： 本科，研究方向： 車身焊接技術(shù)/質(zhì)量管控、提升.