汽车车身焊装柔性化生产线模式探讨

马超 那葆佳

【摘 要】柔性化生产是近些年新提出来的一种生产形态，更多的是一些大型产品密集型制造企业在推行与使用。作为在柔性化生产线刚刚提出的我国汽车企业而言，如何借鉴国外这些先进经验，积极探索符合我国国情又行之有效的焊装柔性化生产方法，以柔性化的生产设备来保证企业制造的灵活性与均衡性，是极其重要的。

一、柔性化焊装生产线概述

柔性化焊装生产线具有适用范围广、产品适应能力强、设备利用率高等优点，在汽车行业的应用越来越广泛。与其它焊装生产线相比，柔性化焊装生产线通常具备以下几个方面的优势。

1、能够实现投入与产出比的最大化。在汽车冲压、焊装、涂装、总装四大工艺中，焊装工艺对车型之间的差异化是最敏感的。一般情况下，不同车型对应不同的工艺及工装设备。柔性化焊装生产线可以对工装、设备、人员、场地等进行充分利用，在一条焊装生产线上实现多款车型的焊接，实现焊装生产线搭建的投入与产出的最大化。

2、能够满足多款车型同时混线生产。焊装生产线所生产的车型须与营销系统的需求相匹配，单日的生产计划中可能会出现多款车型混线生产的情况。柔性化焊装生产线可以满足不同车型在单个生产班次内灵活切换，使生产系统更好地匹配销售终端。

3、能适应快速改型换代的需要。当前汽车市场消费者对汽车的个性化需求增多，围绕新产品的市场竞争日益激烈，企业为了生存和发展必须不断开发适应市场需求的新产品。一款新车型的投产必然伴随着新焊装生产线的建立或者对原有焊装生产线进行改造，一条成功的柔性化焊装生产线，可以把这种改造的潜力更好地发挥出来，在最短的时间内完成对生产线的搭建。与普通焊装生产线一样，柔性化焊装生产线由焊接设备、输送系统、定位工装三个主要组成部分，而且三个部分都满足柔性化设计的需要。

二、柔性化焊装线

1、专用的夹具旋转台运行系统：通过将生产不同车型的专用夹具设置于旋转式作业台上，我们称之为夹具旋转台运行系统，每个旋转作业台上又按“十”字型排布出4个夹具固定痤。存放自动化工位器具的BACK就设置于旋转作业台的周边，通过7轴机器人来实现部品件的存取与使用；这个过程中焊接作业完全可以通过焊接机器人来自动完成实现，从而节省了人力成本。所有拼焊工序完成后可以由机械手取出并装载进自动化工位器具或直接装载到空中自行小车（EMS）上后再送入下道工序。

2、点焊控制器群控技術。该技术一般用于自动化生产线，可以有效减少电力安装容量需求，稳定点焊质量，但手动焊接工位要慎用群控技术，特别是人工操作的固定点焊机，在群控功能发挥作用初期，工人按按钮无焊接动作，在工人误认为设备出现故障、将手放入上下电极之间时，群控功能发挥作用，电极瞬间闭合极易发生夹手等工伤事故。

3、污染控制。为减少室内环境污染，要控制焊接零件表面油污，必要时清洗油污；在点焊工位焊点附近增设抽风装置；气体保护焊接工艺可集中安排在调整线上一段封闭的室内，利于屏蔽焊接弧光和集中排放焊接烟雾；尽量减少使用内燃机叉车运送零件（减少尾气排放），使用电动叉车和带轮容器。

4、点焊焊接参数。宜选用中等焊接规范，强规范虽然能提高生产率，但焊接飞溅大，既污染环境、增加设备工装清洁难度，又会形成焊点烧穿、点焊接头疲劳强度低（焊点凹陷）等缺陷。尤其值得注意的是焊接使用参数必须以现场条件为依据进行调整，未按现场实际情况确定焊接参数而照搬标准点焊焊接参数是导致焊点缺陷的原因之一。

5、生产线。地板线、车身线一般采用步进式一字线排布，这种方式有利于左右侧围上线装配，有利于物流运输。大批量生产线的自动化程度高，停线对生产产量影响大，不论采用何种工位间传输方案，可靠性（设计可靠性，零部件及电气元件可靠性）是优先考虑的要素，对于大批量生产方式，成本因素放在相对次要的位置。调整线装配工位采用滚床运输，打磨、调整工位采用同步板链运输。

三、柔性化输送系统

1、辊床台车输送系统

柔性化焊装生产线主线输送系统首先要满足高速生产的要求，其次要具备柔性化共用的条件。以焊装生产线上应用较多的往复杆输送系统为例，由于往复杆输送系统安装在夹具平台上与夹具平台实现一体化，而夹具平台结构复杂无法满足柔性化要求，因此并不适用于柔性化焊装生产线。目前柔性化焊装生产线应用较多的是辊床输送系统，最先进的高速辊床在工位之间的输送速度可以达到6s以下，最大负载约为2000kg甚至更高，采用闭环编码系统控制重复定位精度，具有高速、高效、高精度的优点，非常适合高节拍要求的柔性化焊装生产线应用。台车与辊床配套使用并用于车身定位，其上有不同车型的定位单元，通过定位单元的切换来满足不同车型的输送，可以满足柔性化焊装生产线的定位要求。

2、EMS输送系统

EMS输送系统通过输送小车在轨道内进行循环，实现工件在不同线体之间的输送，自动化程度高，且定位单元结构简单易于实现柔性化。在柔性化焊装生产线中，EMS输送系统主要应用于分线到主线间的输送，例如从发舱线将发舱总成输送到主线的下车体合拼工位，从侧围线将侧围总成输送到主线车身合拼工位等。由于输送小车的运行需要搭建环形轨道，占用空间比较大，因此通常布置于二层平台。

3、链式输送机

链式输送机分为普通链式输送机和积放链式输送机，焊装车间应用较多的是积放链式输送机。链式输送系统具有自动化程度高、柔性化强、成本低、输送距离长、输送速度快等优点，可以进行总成的输送，也可以进行白车身的输送，在焊装车间应用较广泛。在柔性化焊装生产线上，采用链式输送较多的是侧围线，通常用于侧围线的序间输送。这是由于侧围线须布置多款车型的焊接夹具，每个工位占用区域远大于普通焊装生产线，序间距离被拉长，积放链式输送机可以根据实际需要来布置输送链的长度，且积放链式输送机最大的优点是具备储运功能，可以在积放链上布置多个挂件单元，每个挂件单元的运转彼此独立，不会因为输送距离延长而增加生产节拍。

4、装焊夹具

装焊夹具可通过两种途径实现不同车型之间的柔性化共用。第1种是在同一夹具上布置不同车型的定位单元，通过气缸实现定位单元的伸缩、翻转等切换工序，从而满足不同车型的定位要求；第2种为开发与车型相对应的专用夹具，通过夹具的整体切换来适应不同车型的生产。第1种方式实现成本较低，但应用非常受限，必须保证不同车型间绝大多数的定位单元可以共用，通过少数定位单元的切换就能完成车型的切换，例如同一系列车型长轴、短轴车可以采用这样的柔性化夹具。第2种方式优点是不用考虑车型之间的差异化，缺点是成本高、占用区域大，因此在生产线上不能大量应用，主要应用于上件集中、定位精度要求高、定位单元需要密集布置的工位，如侧围总成焊接工位、下车体合拼工位、车身总拼工位等。

结束语

近年来，柔性化焊装生产线在国内主流车企得以广泛应用，一系列适用于柔性化焊装生产线的新设备、新工艺得以快速推广，如高速伺服数字控制技术，该项技术可以实现夹具的高速、高精度运动控制，适应多种车型的高速切换，目前已经在多个厂家得以应用。未来，新技术会越来越多的应用于焊装生产线，使其柔性化程度更高、生产节拍更快、精度控制更有效。

参考文献：

[1]杨绪乐，崔占生.专有化与柔性化焊装生产线输送方式的比较[J].汽车与配件，2014（10）：67-69；

[2]史敏，高颖阁.车身焊装生产线柔性化改造的技术研究[J].装备制造技术，2013（8）：140-141。