乘用車試制車間焊裝線的規(guī)劃設(shè)計(jì)

張剡 邢曉威

摘 要：以總結(jié)出各種生產(chǎn)綱領(lǐng)的乘用車試制車間焊裝線規(guī)劃設(shè)計(jì)方法為目標(biāo)，完成了年生產(chǎn)綱領(lǐng)分別為200～500輛、500～2000輛、2000輛以上三個(gè)檔次的乘用車試制焊裝線的規(guī)劃設(shè)計(jì)模式的優(yōu)缺點(diǎn)對比總結(jié)，針對不同的業(yè)主需求，采用不同的規(guī)劃設(shè)計(jì)模式，利用這套規(guī)劃設(shè)計(jì)方法我公司已經(jīng)完成國內(nèi)多個(gè)整車廠研發(fā)中心試制車間施工圖的設(shè)計(jì)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：自適應(yīng);轉(zhuǎn)臺(tái);滑臺(tái);機(jī)器人抓手

0 前言

本文歸納總結(jié)了不同生產(chǎn)綱領(lǐng)的乘用車試制車間焊裝線的規(guī)劃設(shè)計(jì)模式，完成了簡易焊裝線、半自動(dòng)焊裝線、自動(dòng)柔性焊裝線三種模式的對比總結(jié)，羅列了各種模式包含的工藝內(nèi)容。

1 試制焊裝工藝概述

傳統(tǒng)乘用車白車身焊接工藝有電阻點(diǎn)焊、氣體保護(hù)焊、螺柱焊、凸焊、釬焊等，部分車型采用了激光焊和阿普拉斯焊等新焊接工藝。新能源車白車身因?yàn)橐獪p重，大量采用了鋁材、高強(qiáng)鋼、碳纖維等新材料，業(yè)界開發(fā)了鋁點(diǎn)焊、鋁螺柱焊、SPR自沖鉚、FDS、CLINCH鉚接、膠接等新型連接工藝，目前這些新工藝已經(jīng)在各個(gè)主機(jī)廠得到大批量應(yīng)用。

2 焊接工段白車身主要工藝流程

分總成焊接側(cè)圍地板等大總成焊接車身總拼四門兩蓋裝配調(diào)試白車身下線。

3 三種模式對比分析

（1）模式1：簡易焊裝線：焊裝工段僅完成發(fā)動(dòng)機(jī)倉、前后地板、側(cè)圍、門蓋、車身等大總成的焊接，其他分總成外協(xié)配套。焊接方式為人工焊接，生產(chǎn)線上方布置工藝鋼結(jié)構(gòu)，點(diǎn)焊槍、二次側(cè)的水電氣管線、風(fēng)扇、照明等設(shè)備設(shè)施安裝在工藝鋼構(gòu)上。點(diǎn)焊采用帶自適應(yīng)系統(tǒng)的中頻懸掛式點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行總成焊接，每個(gè)點(diǎn)焊控制箱配置2套（水電氣）管包線，在管包線末端與焊槍連接處配置焊槍快換接盤以方便不同類型、不同尺寸的點(diǎn)焊槍快速切換，充分發(fā)揮焊裝線的柔性，正常情況下白車身焊點(diǎn)采用20種不同類型、不同喉深的焊槍即可滿足要求，個(gè)別無法焊接的焊點(diǎn)可以采用弧焊工藝代替焊接。地面布置夾具及料框，夾具可以采用帶萬向腳輪的形式，方便推進(jìn)推出以切換生產(chǎn)不同車型，因?yàn)樯a(chǎn)節(jié)拍很慢，夾具多采用手動(dòng)夾緊器，側(cè)圍、地板、及車身總成等大型夾具的基板一般為矩陣孔基板，切換車型時(shí)可以重復(fù)利用，以節(jié)省設(shè)備投資。下圖為某廠試制車間簡易焊裝線工藝平面圖。

（2）模式2。半自動(dòng)焊裝線：焊裝工段小分總成及發(fā)動(dòng)機(jī)倉、前后地板、側(cè)圍、門蓋等大總成為人工手動(dòng)焊接，地板總成、車身總成采用機(jī)器人自動(dòng)焊接。下圖為某廠試制車間半自動(dòng)焊裝線工藝平面圖，整體工藝流向?yàn)閺南碌缴?，依次為分總成手?dòng)焊接區(qū)，大總成手動(dòng)焊接區(qū)，地板及車身總成自動(dòng)焊接區(qū)，工位布置形式為抽屜島式布局。分總成線為手動(dòng)線，分總成夾具自帶腳輪，使用時(shí)推入工位，切換時(shí)推出工位，焊接方式為人工焊接，懸掛點(diǎn)焊槍及其附屬設(shè)施吊掛在地面立柱或屋架吊掛的鋼結(jié)構(gòu)上。發(fā)動(dòng)機(jī)倉線及前后地板為自動(dòng)線，因?yàn)樵囍栖囬g生產(chǎn)節(jié)拍較低，僅單側(cè)布置機(jī)器人焊接，具體工藝流程為人工裝左側(cè)件→轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)180度人工裝右側(cè)件→機(jī)器人焊接→焊接完成后利用電葫蘆+吊具人工抓件至AGV。左右側(cè)圍線為柔性自動(dòng)線，具體工藝流程為第一工位人工裝件→滑臺(tái)滑入第二工位R1/R2/R3/R4機(jī)器人焊接→R5機(jī)器人抓件放入成品精定位料框。左右側(cè)圍線換產(chǎn)方式為人工切換，切換時(shí)空夾具推車接駁焊裝線導(dǎo)出舊夾具后推至夾具存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)，裝載新夾具的推車再次接駁焊裝線導(dǎo)入新夾具。地板線及車身總成線為半自動(dòng)線，點(diǎn)定工位為手動(dòng)工位，補(bǔ)焊及螺柱焊工位為機(jī)器人自動(dòng)焊接，布局方式為抽屜式布置，地板及車身總成工位間工件周轉(zhuǎn)方式為AGV+定位托盤，利用AGV把不同車型定位托盤推進(jìn)推出。

（3）模式3：柔性焊裝線：焊裝工段小分總成為人工手動(dòng)焊接，各個(gè)大總成及車身總成全部采用機(jī)器人焊接，產(chǎn)線具備多種車型柔性生產(chǎn)的能力。下圖為某廠試制車間柔性焊裝線工藝平面圖，發(fā)動(dòng)機(jī)倉、前后地板總成采用機(jī)器人自動(dòng)焊接，工位布置形式為單元式布局，七軸機(jī)器人居中布置，兩側(cè)布置夾具、焊槍及上下料口，夾具切換方式為人工切換;左右側(cè)圍總成采用機(jī)器人自動(dòng)焊接，工位布置形式為單元式布局，七軸機(jī)器人居中布置，兩側(cè)布置夾具、焊槍及上下料口，工位間工件周轉(zhuǎn)方式為機(jī)器人抓手，夾具切換方式為人工切換;車身總拼及后續(xù)補(bǔ)焊采用機(jī)器人自動(dòng)焊接，下車身定位采用AGV+定位托盤，上車身定位可以采用機(jī)器人抓手，各種車型的機(jī)器人抓手存放在點(diǎn)定工位周邊，具備多種車型柔性生產(chǎn)的能力。

（4）以上僅列出了3種具有代表性的試制焊裝線規(guī)劃布置方式，在具體設(shè)計(jì)試制車間焊裝線方案時(shí)要結(jié)合業(yè)主的具體需求展開設(shè)計(jì)。目前國內(nèi)整車廠試制焊裝線三種模式的對比分析詳見以下附表1。

4 結(jié)論

通過三種模式的對比分析可以得出以下結(jié)論：模式1功能單一，但設(shè)備投資少;模式2功能比較齊全、設(shè)備投資適中;模式3功能最全，但投資較大，如果試制產(chǎn)能不足，設(shè)備利用率低下，模式3比較適合專業(yè)的整車試制公司或新產(chǎn)品更替速度快試制任務(wù)繁重的整車廠。目前汽車市場競爭激烈，新車型的推出速度越來越快，頻率越來越高，試制車間焊裝工段項(xiàng)目眾多，任務(wù)繁重，經(jīng)常多個(gè)項(xiàng)目并行推進(jìn)，如某廠年樣車試制項(xiàng)目達(dá)到40個(gè)左右，每年試制樣車2000臺(tái)左右，在這種情況下也可以采用幾種模式的焊裝線兼而有之的方式。

作者簡介：張剡（1978-），男，內(nèi)蒙古巴彥淖爾人，本科，學(xué)士，高級(jí)工程師，研究方向：焊接專業(yè)。