汽車前軸焊接柔性生產線工藝設計與研究

趙佳萌 梁增提 蒙萬才 黃絲雪 鄭志明 曾慶文

摘 要：為了滿足產品更新換代的要求，重新設計了汽車前軸焊接柔性生產線的生產工藝。通過設置2臺點焊站和2臺弧焊站完成焊接工藝，設計了每個焊接站焊點的位置和焊縫的長度，并計算出了每個焊接站的生產節拍，進一步設計了整個生產線的布局和工作流程。

關鍵詞：焊接工作站;生產節拍;生產布局

根據目前汽車制造行業的發展趨勢，產品創新化、個性化和多樣化是必然的趨勢，因此產品品種、質量、成本及新產品上市速度、企業工作效率等多個指標影響著企業競爭力，決定了產品的更新速度。生產線能夠與產品更新換代的頻率保持一致，能夠滿足生產不同產品的需求，變得尤為重要。

1 工藝總體要求

生產線需要將左、右支架焊合件（如圖1（a）所示）、橫梁（如圖1（b）所示）、封板（如圖1（c）所示）和轉向器支架焊合件（如圖1（d）所示）焊接成如圖2所示的成品工件。為了保證成品工件的精度，左、右支架焊合件與橫梁的外焊接面、封板與橫梁的焊接面采用點焊工藝，轉向器支架焊合件與橫梁的焊接面、左、右支架焊合件與橫梁的內焊接面采用弧焊工藝。因此，需要設置2臺點焊站和2臺弧焊站完成焊接工藝。

2 焊接工藝流程設計

首先1號點焊工作站焊接夾具處于松開狀態，通過人工將左右兩個支架焊合件，放置到焊接夾具卡槽里，然后通過機器手把橫梁焊接件放到左右支架上方，放置好后夾具夾緊。根據提前編好的焊接點位程序，點焊機器人將逐個完成點焊工作。1號點焊站需要完成41個焊點的焊接，焊點位置和焊接完成后的效果圖如圖3所示。

根據焊點數、取件裝夾時間、焊槍移動時間等參數計算出1號點焊站的生產節拍為102JPH，如表1所示。

1號點焊工作站將焊點焊接完畢之后，松開焊接夾具，抓取機器人將焊好的工件從1號點焊工作站里面取出來，抓取機器人移動到2號點焊工作站處，此時2號點焊工作站夾具處于松開狀態，將工件放置到焊接夾具上，抓取機器手移出2號點焊工作站，機器手夾具旋轉180°，使夾具切換到抓取橫梁封板狀態，機器人抓取橫梁封板后，將橫梁封板放置到橫梁上，放置好位置，2號點焊工作站夾具夾緊。根據提前編好的焊接點位程序，點焊機器人將逐個完成點焊工作。2號點焊工作站需完成38個焊點的焊接，焊點位置和焊接完成后的效果圖如圖4所示。

根據焊點數、取件裝夾時間、焊槍移動時間等參數計算出2號點焊站的生產節拍為43JPH，如表2所示。

點焊完畢，夾具松開，抓取機器人將工件從2號點焊工作站取出來后，將工件翻轉180°。然后抓取機器人移動到1號弧焊工作站位置。此時1號弧焊工作站工件裝夾位處于待裝夾狀態，夾具處于松開狀態，抓取機器人將工件放置到夾具上，放置到位后，夾具夾緊，弧焊機器人根據提前編程好的焊接路徑，弧焊機器人焊槍將沿設定好的軌跡完成焊接。1號弧焊站需要完成左右兩邊共400mm焊縫的焊接，焊縫位置和焊接完成后的效果圖如圖5所示。

根據焊縫長度、焊接速度、拆卸裝夾時間、翻轉時間等參數計算出1號弧焊站的生產節拍為72JPH，如表3所示。

1號弧焊工作站焊接完畢之后，抓取機器人將焊件取出來，行走機器人移動到2號弧焊工作站處，夾具松開，將焊件放置到位后，轉向器支架夾具夾緊，固定好左右兩個轉向器支架，弧焊機器人根據提前編程好的焊接路徑，弧焊機器人焊槍將沿設定好的軌跡完成焊接。焊接完成后，夾具松開，抓取機器人將工件取出。2號弧焊站需要完成左右兩邊共180mm焊縫的焊接，焊縫位置和焊接完成后的效果圖如圖6所示。

根據焊縫長度、焊接速度、拆卸裝夾時間、翻轉時間等參數計算出2號弧焊站的生產節拍為124JPH，如表4所示。

3 生產布局和工作流程設計

生產線的布局如圖7所示。前述焊接工藝由4個焊接工作站完成，除此之外還設計了智能料倉主要完成工件的搬運、存放和檢測等輔助工作。生產線的工作流程如圖8所示。

參考文獻：

[1]趙佳萌.西門子變頻器的檢測電機數據功能在電機故障診斷中的應用[J].工業儀表與自動化裝置，2019（04）：75-76.

基金項目：2018年廣西高校中青年教師基礎能力提升項目“汽車底盤零部件柔性生產線改造平臺的研發（2018KY1203）”項目資助

作者簡介：趙佳萌（1985—），女，云南騰沖人，碩士，柳州城市職業學院講師，研究方向：電氣自動化技術、信號分析及處理。