浅析汽车焊装车间柔性化生产线的应用

浅析汽车焊装车间柔性化生产线的应用

姜欣欣

天津福臻工业装备有限公司 天津 300350

摘要：目前针对焊接设备、输送系统、定位工装等研究正处于不断深入的阶段，人们越逐步重视新型的柔性化生产线的使用。实际应用表明这种柔性焊接生产线能够逐渐提高焊装车间焊接生产线的效率并有效缩短新型焊接生产线的生产周期，同时降低开发成本，使用范围较为广泛。

关键词：柔性化；输送系统；定位工装

1 柔性化焊装生产线概述

柔性焊接生产线具有如下众多优点，其使用范围广泛、产品适配度较高、设备利用率较高、产品性能较好，所以柔性焊接生产这一新兴方式正逐步广泛应用于国内汽车行业，相比于其他焊接生产线，柔性焊接生产线存在众多优点，下面我们来一一展开详述。

1. 投入产出比例最大化。焊接过程主要分为四个阶段，冲压、焊接、喷漆以及总装，在这四个过程当中，焊接过程对不同汽车型号之间的敏感程度很高，也就是说不同型号的汽车需要对应不同的工艺以及工装设备。头型焊接生产线则可以达到此要求，他可以通过利用工装、设备、人员及场地等等外部条件，在一条焊接生产线上实现多种型号的焊接，从而最大限度的底稿焊接生产线的利用率，从而提高投入和产出比例。

2. 适配度较高。由于焊接过程对不同汽车型号之间的敏感程度极高，焊接生产线生产的型号必须与营销系统中的需求相匹配，柔性化生产线则可以满足多种型号同时混产的要求，一天当中营销系统中的需求可能会需要多个不同型号的混合生产，柔性焊接生产线可以满足单个生产班次不同型号的灵活切换需求，使更好地将生产系统与销售终端进行匹配。

3. 适应快速升级的需求。伴随着人们物质生活水平的不断提高，汽车成为越来越多人生活中的必需品，消费者对汽车需求有所增加，尤其是个性化需求方面。汽车市场围绕定制的新产品的激烈竞争不断升级，为了汽车行业的生存和发展，企业必须不断开发和生产与市场需求相匹配的产品。由于需要生产新机型，故企业需要简历新的焊接生产线以及将原有的焊接生产线进行更新改造。一条成功的柔性焊接生产线可以缩短生产线的建设时间，充分发挥转化的潜力，为企业节省成本，提高工作效率。柔性焊接生产线由焊接设备、输送系统和定位工装组成，三部分缺一不可

2焊接设备

传统的焊接生产线通常需要以人工为基础，辅助少量的自动化机器来承担人工部分不能完成的工作，近年来，传统的焊接生产线已经逐步被淘汰，一些主流汽车制造商通过高度自动化的生产线来代替传统的焊接生产线。首先，最重要的便是整车的安全性能，这与车身的焊接强度密切相关，所以焊接生产过程中对生产一体化的要求非常高，机器人在这一点上具有自然人无法比拟的优势；此外，技术的快速发展革新为汽车制造商在焊接生产线的建设中选择机器人提供了更有利的外部条件。

那么柔性焊接生产线需要多大程度上面的机器自动化呢？与普通焊接生产线相比，国内汽车行业中一些新型柔性焊接生产线的自动化率可以达到80%以上。经了解江淮某型号的柔性焊接生产线，自动化率能够达到90%，人工只负责监控投料和焊接过程，基本实现了无人化全自动生产^[1]。

不同机型的焊接工艺不同，主要涉及焊接参数、焊点数量、焊接位置、操作姿势等内容。焊接机器人通过程序切换可以同时执行多种型号的焊接工作；不同型号的生产需求将适用于不同类型的焊接设备和定位工装，末端快换系统可以快速替代机器人快速切换夹具、焊枪等工具。同一个机器人可以切换各种形式的工作端，比如可以先连接夹具，然后在没有夹具的情况下更换焊枪进行焊接。此外，柔性焊接生产线负责许多型号的生产，这需要非常高的生产节奏。一些先进的柔性焊接生产线的生产节奏高达60秒，因此柔性焊接生产线主要采用机器人进行焊接。

3输送系统

柔性焊接生产线的输送系统也需要满足较高的多样化需求，匹配不同车型的要求。此外，输送方式的选择还要保证输送过程的速度和稳定性，目前主要得到广泛应用的方式如下：辊道车、EMS和链式输送机。

3.1辊道小车输送系统

辊道小车输送系统主要适用于主线输送系统，该系统首先满足高速生产的要求，其次具备柔性共用的条件。与往复式棒材输送系统不同，该系统安装在夹具平台上，不能狗满足柔性公用的条件，所以不适合柔性焊接生产线的使用。目前，柔性焊接生产线上主要广泛使用辊道小车输送系统，该系统的优点为输送速度快，承载重量高，最先进的高速辊床站间输送速度可达6s以下，最大载重约2000kg甚至更高。此外，该系统采用闭环编码系统控制重复定位精度，具有速度快、效率高、精度高等优点，非常适合高节拍要求的柔性焊接流水线的应用^[2]。

3.2 EMS输送系统

除了主线输送系统之外，不同线路之间零件的运输我们通常广泛的使用EMS输送系统，该系统通过输送小车在轨道上循环，实现不同线路之间工件的输送，自动化程度高，比较灵活，易于操作。在柔性焊接生产线中，EMS输送系统主要的功能为支线到主线的运输，由于运输小车的运行需要修建一条圆形轨道，占用空间较大，一般布置在二层站台上。

3.3链式输送机

链式输送机分为普通链式输送机和堆积式链式输送机，堆积式链式输送机广泛应用于焊接车间。链式输送机系统具有以下优点：成本低、自动化程度高、灵活性强、传输距离长等优点。在柔性焊接生产线中，产品链式输送机最大的优点是具有储运功能，可在产品链上布置多个悬挂单元，操作相互独立，不会因输送距离的延长而增加生产节奏^[3]。

4定位工装

定位工装的主要作为保证焊接过程中的尺寸精度，控制批量生产中的尺寸稳定性。

4.1装焊夹具

共有两种方式可以使得装焊夹具在不同车型之间的灵活共享。一种方法是将不同车型的定位单元放置在同一夹具上，实现定位单元的拉伸等切换过程，以满足不同车型的定位要求；二是通过夹具的整体切换从而适用于不同车型。两种方式的长处各有不同，不同车型的定位单元放置在同一夹具上所用成本较低，但其应用非常有限。为了确保不同车型之间的车辆定位是必要的。通过几个定位单元的切换，完成模型切换。例如，这种柔性夹具可用于同系列车型的长轴和短轴车辆。第二种方法的优点是不需要考虑车辆模型之间的差异。缺点是成本高，占地面积大。因此，不能在生产线上广泛应用。主要应用于侧壁装焊工位、下体装配工位、车身装配工位等装载集中、定位精度高、定位单元布置密集的部位。

4.2精定位抓斗

机器人抓斗系统由机器人、抓斗、快换机构、抓斗支架、电控系统等组成，通常用于工件抓取上部。精定位抓斗目前是在铍铜抓斗的基础之上不断进行迭代升级，使得抓取板材的单元不断精确定位，减少误差的发生。在柔性焊接生产线上，采用大量精密定位抓斗工具定位主焊缝上的附件，如后围、a柱内板、顶盖梁、前围上盖板等，适用于型号多、跳动要求高的柔性焊接流水线。

5总结

近年来，柔性焊接线在我国主流汽车企业得到了广泛的应用，这是汽车行业发展的必然趋势。不断涌现的柔性焊接生产线的新设备、新技术得到迅速推广，柔性焊接可以适应各种不同型号的高速切换，满足了产品多元化的要求。未来，柔性焊接技术将越来越多地应用于焊接装配生产线，使其灵活、生产节奏更快、精度控制更加有效的特点广泛应用于汽车行业之中。

参考文献：

[1]柔性化焊装生产线的应用，2015年，第二期

[2]王跃华，赵紫豪，浅谈汽车制造企业柔性化生产，1671-7988(2020)07-206-03

[3]杜健明.探讨汽车电控发动机常见故障排除与维修[J].科技风, 2016,22(18):155.