焊装车间生产过程优化应用

焊装车间生产过程优化应用

陶运良,张博涛,饶克超

合众新能源汽车有限公司 浙江 嘉兴 314500

摘要：随着汽车产业的迅速发展，市场竞争越来激烈，人们对汽车的外观、舒适度、安全性等要求也越来越高，汽车产品之间的更新迭代速度也越来越快。这对汽车制造企业提出了更高的要求，单车型生产线已经难以满足个性化市场的需求，多车型柔性混线生产已成为汽车焊装车间发展的主流趋。焊装车间作为工艺最复杂的车间，集合了人工点焊、机器人点焊、CO2气体保护焊、螺柱焊、弧焊、涂胶、扭矩、装配、转运、输送等工艺。多车型混线生产对产品质量保证、生产节拍提升均是一个重大的考验，既要考虑工艺的兼容性，又要考虑各种设备的特点、工装夹具的要求，因此，在多车型柔性的基础上，如何改善人机工程，提升涂胶、表面、尺寸及选装件质量，提高生产效率，确保白车身质量稳定输出就成为汽车行业重要研究课题。

关键词：焊装车间；生产过程；优化应用；

引言

随着科技和生产力的迅速发展，技术变革加速，汽车市场竞争空前激烈。消费者对汽车的需求也逐步从最初的关注其功能化转变为关注产品的差异化和个性化。目前，中国车企在制造端面临的核心问题是现有的制造方案不能满足客户个性化、定制化的购车需求，大批量制造的同质化产品已无法得到客户的青睐，因此车企为提升自身竞争力开始尝试小批量定制化产品。客户对于质量、配置、服务和交付时间要求的不确定性倒逼车企必须对整个生产流程做出改变，而数字化转型便是车企生产流程变革的重要手段。

1人机工程改善

N111P/PS车型底板安装需要四名员工将底板抬到车架上进行装配，如图2（a）所示。在效率为60JPH的主线上，每台底板都需要停线安装，每台车均需要停线1min，严重影响主线的生产效率；底板零件尺寸大，重量大，多人共同装运，力量不均时容易导致零件倾斜，砸伤员工，不符合人机工程；由于操作人员需要来回跨越输送线，存在巨大的安全隐患。制造气动四角吊装工具运装底板，减少搬运人员，消除操作过程安全隐患，提高生产效率，提升人机工程。经过上线吊具的改善，得到了以下改善：（1）减少上线操作人员2名/班次；（2）减少停线时间1min/每台车，提高生产效率；（3）消除员工操作过程安全隐患，提升人机工程。

2车企制造端数字化转型

2.1工业大数据

大数据是车企数字化转型的核心技术、基础技术，部分企业将数字化理解为数据的采集、分析和使用的闭环，但简单的闭环模式难以解决车企面临的问题，还需要通过生产控制系统、BOM系统、PMS、PLM、WMS等进行串联形成网络化数字体系，通过数据中台形成相互连通的网状结构，不同数据以相互交织的方式向上赋能，才能真正做到汽车生产全流程数字化转型。工业数据是车企生产环节转型的基础，而数据的透明化、决策的敏捷化是生产数字化转型的根本。通过对库存、制造、物流、质检等各个生产环节产生的数据进行有效连接，分析及使用，改变原有粗放的生产方式,用数据的透明及快速传输能力打造数字工厂，从而精准管控生产效率，预防潜在风险。

2.2数字孪生技术

数字孪生技术是以数字化的方式将物理实体转化为数字模型，利用实时数据和历史数据的结合进行模拟、控制、验证、预测，从而降低生命周期中不确定性的技术手段。数字孪生可在汽车生产之前通过虚拟生产的方式模拟不同配置、类型汽车的生产过程，降低实际操作时出现的瓶颈，缩短产能爬坡周期，减少计划外的停机时间。同时可将原材料、边线物流、工序要求、设备健康状况等进行统一模拟并记录模拟生产时的参数，有助于及时发现实际生产过程中的异常情况，快速解决不确定性问题。通过数字孪生技术，车企将看到更加理想的最终产量和生产流程可靠性。

3调整焊接设备参数

焊接控制器原理是把三相电源转变成稳定的单相电，通过把３８０Ｖ三相电的电压提高到５１４Ｖ后，再通过变压器转换和整流变成可提供焊接电焊使用的直流电５焊接压力则是指焊钳夹紧的力：因力有的焊点：需要连接两层板件，而有的复合型较高的焊点需要更多的板件且厚度也不料，所以焊接的压力参数非常重要。因此，车身设计期间：工艺部门均会规定出相应的参数和标准范ＢＬ—旦超出或考产生波动，这些都将成为影响车身质量的重要因素。

4焊接过程质量控制

4.1电阻点焊质量控制

电阻电焊主要容易出现的质量缺陷为１）烧穿／焊穿；焊核及热影响区出现裂纹；焊点表面或其临近区域不得有可见的裂纹。２）焊接变形、焊点扭曲。缺陷类型：焊点虚焊。３）焊点压痕过深。４）焊点飞溅和毛刺。５）焊点数量与产品图纸不符。６）焊接间距不均匀且超出图纸规定的间距±２０％。７）均匀边缘焊点的焊点边距小于４．５ｍｍ，端部焊点到端部的距离大于等于１２ｍｍ；８）焊点直径小于标准规定的最小焊点直径。９）焊点内在质量不合格。１０）熔核直径小于标准规定的最小熔核直径。１１）剪切拉伸试验中，剪切拉伸力小于最低剪切拉伸力。针对这些缺陷的质量控制方法已经成熟。首先，焊件装配质量对电阻点焊的质量影响及控制。在装配白车身覆盖件过程中容易出现的缺陷是间隙过大或位置错移，这些情况都会导致焊后有变形现象产生。通常情况下，装配间隙应控制在０．７ｍｍ左右，如果制件尺寸小而刚度大，装配间隙就要严格控制到０．１５ｍｍ。对于焊件间隙过大情况，技术人员一定要在第一时间将部件折边不垂直或弧度半径不符等问题消除掉，从而将配合间隙消除，以确保焊接质量。其次，焊接分流对电阻点焊的质量影响及控制。点焊过程中不通过焊接区域，且没有参加形成焊点的那些电流叫做焊点时分流电流，又叫分流。

4.2激光焊质量控制

激光焊主要容易出现的质量缺陷为１）焊缝产生气孔。２）焊缝不平整。３）表面飞溅。４）起止点处焊缝偏差５）偏焊。６）焊接过烧或烧穿。７）焊接变形。针对激光焊缺陷的质量控制：首先，焊件表面的保持清洁和无形变。其次，设置好激光束和焊接丝的位置和其他工艺参数。另外，焊接工艺参数要符合标准，零件之间焊接间隙不要过大，焊接与送丝速度匹配，焊接夹具精准定位，焊枪和焊缝角度符合规定、焊缝和焊枪中心位置对中。最后，还要严格监控焊接件的尺寸偏差，保证符合性，注意保证焊机的冷却系统工作正常，定期检查焊接的力学性能，严格遵守焊接工艺卡的要求作业。

4.3表面质量改善

N系列左右中门导轨经过机器人焊接后出现较多焊渣，白车身到总装后，焊渣粘贴到钣金表面导致中门导轨与走轮卡滞，引起下工序客户抱怨。因此，N系列车型经过补焊线后，需要两名员工手动进行焊渣清理。

结束语

在乘用化、无人化、智能化、数字化的战略格局中，汽车生产逐渐向创新、跨界、体验方向升级转型。焊装生产线上车型融合，大柔性生产线的建立成为必然趋势，设备和工艺的复杂性也越来越高，影响生产效率的因素也越来越多，在现有生产设备的基础上进行人机工程改善，涂胶、焊接、工装、表面等质量改进，实现低成本高价值的白车身制造将成为未来的前进方向。通过对现场改进案例的收集、归纳和推广，持续改进白车身质量，提升生产效率，助力汽车工业蓬勃发展。

参考文献

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