汽車駕駛室鈑金件生產(chǎn)未來發(fā)展淺談

董少飛

摘要：汽車駕駛室鈑金件在駕駛室本體中起著非常關(guān)鍵的作用，加工方式多種多樣，現(xiàn)階段國內(nèi)汽車企業(yè)基本均采用沖壓自動線來完成駕駛室鈑金件的加工，其自動化程度已比較高，但是隨著人們生活水平提高，工業(yè)技術(shù)水平提升，沖壓自動線在上料方式、壓機(jī)間物料搬運、沖壓件質(zhì)量檢測、沖壓件裝框與入庫等方面仍有提升空間，本文著重從以上幾方面分析，提出對沖壓自動線未來發(fā)展的幾點思路或看法。

關(guān)鍵詞：自動上料；物料搬運；自動檢測；自動裝框與入庫

汽車駕駛室不僅是駕駛員的工作場所，也是整車的重要組成部分之一。它是由許許多多的鈑金件焊接、裝配而成，其質(zhì)量的好壞將直接影響到汽車的性能和安全性，而鈑金件是構(gòu)成駕駛室的骨架，因此控制鈑金件的產(chǎn)品質(zhì)量尤為關(guān)鍵。鈑金件在駕駛室本體中占有較大的比例，如何穩(wěn)定、高效的加工滿足產(chǎn)品質(zhì)量的鈑金件，是技術(shù)長期研究的方向。

汽車駕駛室鈑金件情況介紹

駕駛室本體主要是由板料成型后，再經(jīng)焊接、裝配而成，其鈑金件作為駕駛室總成組成的關(guān)鍵部件，是連接內(nèi)外飾等部件安裝的重要橋梁，其產(chǎn)品質(zhì)量直接影響駕駛室的品質(zhì)，嚴(yán)重的話有可能存在安全風(fēng)險，因此生產(chǎn)過程中需嚴(yán)格控制鈑金件質(zhì)量。

目前各整車生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計的駕駛室都有本單位獨特的特征，其設(shè)計生產(chǎn)車型較多，導(dǎo)致駕駛室本體規(guī)格型號也較多，從而駕駛室本體中鈑金件數(shù)量不同，以重型載貨車加長高頂駕駛室本體為例，分析駕駛室本體中鈑金件占比，如表1所示。

從上表可以看出，鈑金件在駕駛室本體零部件總數(shù)中占比達(dá)到了23.6%，占了很大的比例，其在駕駛室本體中有著舉足輕重的作用。

駕駛室本體鈑金件生產(chǎn)方式

鈑金件精度不達(dá)標(biāo)將存在裝焊連接貼合不充分、總成件強(qiáng)度降低、總成零件扭曲、刮膩子與打磨工作量增大、零件裝配干涉或無法裝配、漏雨等風(fēng)險，因此選擇合適的鈑金件生產(chǎn)方式有利于產(chǎn)品質(zhì)量及一致性提升。

1. 生產(chǎn)方式分類

從廣義上鈑金件的生產(chǎn)方式可分為：手工成型、沖壓成型、3D打印成型等，不同的加工方式適用于不同的生產(chǎn)環(huán)境，現(xiàn)對鈑金件生產(chǎn)方式對比分析，如表2所示。

綜上分析，鈑金件手工和3D打印成型技術(shù)適用于單件、小批量生產(chǎn)，同時生產(chǎn)效率較低，單件加工成本也較高，現(xiàn)階段主要應(yīng)用場景分別為汽車后市場和樣車方案、試制階段；沖壓成型適用于小批量、批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高于手工和3D打印成型技術(shù)，且產(chǎn)品質(zhì)量與一致性高，人員勞動強(qiáng)度、單件加工成本較低，因此沖壓成型是沖壓件批量生產(chǎn)最好的保證方式，主要應(yīng)用于整車鈑金件生產(chǎn)。

2. 生產(chǎn)方式分類

目前乘用車與商用車新建沖壓生產(chǎn)線均采用自動化連線，其中車身覆蓋件的生產(chǎn)國內(nèi)已基本實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

沖壓自動化連線具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、安全風(fēng)險低、員工勞動強(qiáng)度低、產(chǎn)線占地面積小及車間可視化程度高等優(yōu)點。

沖壓自動線工藝流程：線首上料→清洗涂油→拉伸（成型）→修邊沖孔→翻邊→整形→成品下線→裝框→配送至物料存儲車間。

沖壓自動線優(yōu)化提升方向

1. 坯料自動上料

（1） 坯料上料現(xiàn)狀? 目前國內(nèi)沖壓自動線線首均采用叉車或天車將原材料轉(zhuǎn)運至軌道移動式上料小車，其叉車或天車操作均屬特殊工種，需專業(yè)人員操作，技能要求高，物料轉(zhuǎn)運效率及準(zhǔn)確度與操作人員相關(guān)性較大，且存在轉(zhuǎn)運視線盲區(qū)，安全風(fēng)險大，工作環(huán)境差，同時叉車地面物流設(shè)置安全提示裝置多，天車不能過跨轉(zhuǎn)運物料。因此如何改善叉車或天車上料環(huán)境和降低安全風(fēng)險的影響，已成為亟需解決的重要問題。

（2） 坯料自動上料思路? 目前市場上已生產(chǎn)出AGV叉車，且已應(yīng)用于智能工廠的生產(chǎn)。我們采用可編程無線調(diào)度的自動導(dǎo)引AGV叉車，以電磁感應(yīng)為導(dǎo)航方式輔助RFID識別，來實現(xiàn)車間內(nèi)復(fù)雜的物料運轉(zhuǎn)路徑。

根據(jù)生產(chǎn)計劃，AGV叉車接收生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）和倉儲管理系統(tǒng)（WMS）發(fā)出的指令后，按照已規(guī)劃好的路徑運行至原材料緩存區(qū)，識別并叉取待加工的原材料，將其配送至軌道移動式上料小車附近，再將叉車上的原材料放至軌道移動式上料小車上，完成線首的自動化上料。

2.壓機(jī)間物料搬運

（1） 物料搬運分類? 目前國內(nèi)各汽車企業(yè)已基本實現(xiàn)沖壓自動線的覆蓋，其建設(shè)時受技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)能綱領(lǐng)、投資成本和場地空間等因素限制，沖壓自動線壓機(jī)間物料搬運方式（如圖2）各有差異，大體可分為4種：6軸機(jī)器人、7軸機(jī)器人、單臂機(jī)械手和雙臂機(jī)械手。

（2） 物料搬運方式對比? 沖壓自動線壓機(jī)間物料均通過6軸機(jī)器人、7軸機(jī)器人、單臂或雙臂機(jī)械手配合端拾器共同完成物料的搬運，其各有優(yōu)缺點，接下來我們對壓機(jī)間物料搬運方式進(jìn)行對比，如表3所示。

根據(jù)以上對比分析，7軸機(jī)器人與單臂機(jī)械手節(jié)拍、搬運物料穩(wěn)定性及運動軌跡等相當(dāng)，但單臂機(jī)械手投資成本較7軸機(jī)器人高；雙臂機(jī)械手僅投資成本高于機(jī)器人與單臂機(jī)械手，其他性能均優(yōu)于機(jī)器人與單臂機(jī)械手，適用于高產(chǎn)能節(jié)拍的場景；7軸機(jī)器人與6軸機(jī)器人節(jié)拍相差不大，其搬運物料穩(wěn)定性、運動軌跡、程序試教時間均優(yōu)于6軸機(jī)器人。

（3） 物料搬運方式選型? 整條沖壓自動線產(chǎn)能能否得到充分發(fā)揮，保障生產(chǎn)的正常運行，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，選型時需著重考慮以下幾點：根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，加工產(chǎn)品規(guī)格與種類，初步確定物料搬運方式；不同的物料搬運方式，物料運動軌跡復(fù)雜程度不同，其將直接影響物料搬運的穩(wěn)定性。運動軌跡越復(fù)雜，越容易掉件，干涉可能性將大幅增加，程序試教難度增大，同時將嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，因此在選型時盡量選擇物料運動軌跡簡單的方案。單臂機(jī)械手與壓力機(jī)立柱剛性連接，壓力機(jī)沖壓零件時的振動將直接帶動單臂機(jī)械手的顫動，增加了物料掉落風(fēng)險。7軸機(jī)器人是通過底座安裝在地面上，雙臂機(jī)械手安裝在獨立立柱上，均未與壓力機(jī)直接連接，其壓力機(jī)沖壓過程對物料搬運影響有限，因此該處優(yōu)先選擇7軸機(jī)器人與雙臂機(jī)械手搬運方式。根據(jù)加工產(chǎn)品質(zhì)量，選擇滿足承載需求搬運方式的型號規(guī)格。

3. 沖壓件自動檢測

（1） 沖壓件檢測現(xiàn)狀 目前國內(nèi)沖壓自動線線尾零件檢測主要以人工目視和觸摸，結(jié)合測量儀器檢測為主，對零件質(zhì)量進(jìn)行一定比例抽檢來確保產(chǎn)品合格率，該檢測方式存在經(jīng)驗依賴性強(qiáng)、主觀影響大、檢測效率低、勞動強(qiáng)度大及數(shù)據(jù)追蹤難度大等諸多問題。

（2）沖壓件自動檢測思路 三維檢測技術(shù)作為一種新型的無損檢測技術(shù)，具備高效、穩(wěn)定、精確于柔性高等特點而逐漸在工業(yè)生產(chǎn)的檢測領(lǐng)域得到推廣。它通過激光傳感器采用藍(lán)光進(jìn)行非接觸式掃描獲得產(chǎn)品的輪廓數(shù)據(jù)，并將實時數(shù)據(jù)傳遞給處理單元進(jìn)行分析、判斷，實現(xiàn)殘次品的篩選和產(chǎn)品種類的分揀工作等，但該技術(shù)對于復(fù)雜輪廓及大尺寸沖壓件檢測還存在一定的局限性，其單面掃描時間3～5s，輪廓越復(fù)雜，單件掃描時間越長，自動檢測節(jié)拍就越難與沖壓自動線節(jié)拍匹配；掃描范圍30～1500mm，對于超出檢測范圍的大覆蓋件自動檢測，需采用其他方案或技術(shù)來滿足大覆蓋件的檢測。

4. 沖壓件自動裝框與入庫

國內(nèi)各汽車企業(yè)沖壓自動線線尾的沖壓件，大部分通過人工裝框，再經(jīng)叉車將已裝框的沖壓件轉(zhuǎn)運至緩存庫暫存，其裝框過程中員工一直重復(fù)同一動作，長期處于高勞動強(qiáng)度中，工作內(nèi)容單調(diào)、乏味，易于疏忽造成零件磕碰劃傷，且人員運營成本較高。

線尾沖壓件自動裝框與入庫可借鑒某汽車企業(yè)，可通過在皮帶機(jī)兩側(cè)分別布置機(jī)器人（數(shù)量根據(jù)產(chǎn)線節(jié)拍及產(chǎn)品規(guī)格確定），結(jié)合端拾器與視覺跟蹤系統(tǒng)配合，抓取皮帶機(jī)上的沖壓件成品，將其裝入成品框內(nèi)，實現(xiàn)機(jī)器人自動裝框（如圖3）。待成品框裝滿后，通過AGV小車上的識別系統(tǒng)來識別貨箱條碼，確定配送和入庫等信息，按照AGV已規(guī)劃路徑將貨箱配送至智能立體庫進(jìn)行暫存，基于RFID 的倉庫管理系統(tǒng)自動識別、收集各作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)生產(chǎn)計劃進(jìn)行沖壓件自動出入庫（如圖4），保證物料倉儲數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與真實性，為企業(yè)庫存管理提供數(shù)據(jù)支撐。

沖壓件自動裝框具有效率高、穩(wěn)定、勞動強(qiáng)度低與運營成本低等特點，但其對同規(guī)格成品框的一致性、定位精度要求較高，需嚴(yán)格控制成品框尺寸的一致性并及時維護(hù)，確保成品框滿足使用要求。

結(jié)語

整車企業(yè)現(xiàn)均采用沖壓自動線來加工車身，其加工的沖壓件產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性基本滿足設(shè)計要求，但是隨著人們生活水平的提高，汽車行業(yè)市場需求依然旺盛，競爭越發(fā)激烈，因此需持續(xù)提高沖壓件的生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量，降低運營成本，提高企業(yè)市場競爭力，是未來鈑金件長期發(fā)展的必然趨勢。