多品种车身混流焊装自动线地开发研制

多品种车身混流焊装自动线的开发研制
东风汽车有限公司设备制造厂刘元鑫
东风汽车股分有限公司汽车分公司沈杰
［摘要］EQJX02线是我厂为东风汽车股分有限公司汽车分公司开发研制的多品种轻型车车身混流总焊自动线，本文通过对该线开发研制技术总结，论述了多品种轻型车车身混流自动生产线一些设计要点和设计思路尺车型变换的实现方式等，对类似焊装线的设计有必然的参考价值。

关键词：混流自动生产线车身合装理论定位点馈电枪车型变换焊装夹具
抬起步进式往复输送
1.前言
随着国内汽车市场竞争日趋激烈，东风公司面临着严峻的形势，开发新产品、开拓新市场显得尤其重要。

东风汽车股分有限公司汽车分公司也不断的在开发新车型。

汽车分公司EQ1032车身原来在DCT线及单双排混流线上生产，可是DCT 线只能生产单排座车身且对冲压件适应性较差；单双排混流线能生产单排、一排半、双排座车身，单双排混流线是流水生产线，产能小，而且精度较低，生产的车身质量较差，达不到产品的要求，在这种情形下，东风汽车股分有限公司汽车分公司急需要开发研制一条精度高、能生产多种车型车身的混流自动生产线。

我厂承担该生产线的开发研制任务。

国内现状：国内有类似的车身混流自动生产线，如北汽福田、南汽跃进的轻型车车身的生产线，但都是从国外引进，由国外公司设计制造。

国内尚未自行设计制造的能实现五种不同车型车身混流生产的焊装自动生产线。

该生产线研制中将面临以下问题：
以前没有设计过这种车身混流自动生产线，没有经验可借鉴。

由于是多品种车身混流生产，不同车型的车身都有一套理论定位点，各自的定位装置很容易发生干与，这就要仔细的分析不同车型的车身的相同点和不同点，找到合理的实现车型变换的方式，既要保证多品种车身混流生产，又要保证每种车型的车身定位点数量足够，定位靠得住，从而保证每种车型的车身质量。

因此如何找到合理车型变换的方式是该生产线研制的重要问题。

东风汽车股分有限公司汽车分公司原来的设备生产该系列车身质量一直不稳固，专门是前风窗口及前门洞尺寸，因车身合装夹具是该生产线研制中保证车身质量的关键设备，如何设计车身合装夹具也是该生产线研制中面临的重要难题。

由于东风汽车股分有限公司汽车分公司在该项目的投资有限，在保证高性能的同时必需做到低本钱，也就是说该生产线必需有高的性能价钱比。

、自动焊装生产线的研制都要面临的另一个问题是：强磁干扰。

焊接车间的焊接设备工作时将产生壮大磁场，这对焊装生产线稳固、靠得住的运转是个重要的不利因素。

2.整体方案的制定
产品简介
混流自动生产线生产的车身有五种车型：
EQ1032T/G/N （单排、排、双排）；
EQ1040T/G （单排、排、）；
外形尺寸（长X宽X高）：
单排车身：1430 X 1730 X 1650
排车身：1830 X 1730 X 1650 双排车身：2430 X 1730 X 1650 车身组成：如图一所示。

技术要求
2. 2. 1生产线的生产节拍为293秒/辆。

2.2.2生产线必需知足五种车型车身混流生产，夹具须设置车型识
别装置，避免误操作。

2.2.3焊接夹具定位准确，刚性良好，定位型腔面位置精度为：
±0.3mm,定位销位置精度为：±0. 1mm,定位销直径：①d
（定位孔径）-0.15mm。

2.2.5焊接夹具的结构设计必需知足焊接操作的方便性、靠得住性及安全性。

2.2.6对不易施焊的焊点，焊接夹具须设计馈电枪，确保焊接质量。

2. 2. 7主线车身工位间的输送为自动抬起步进式往复输送。

整体方案：
2. 3. 1该生产线共有九个工位,地板四个工位（含一个补焊工
位），总装四个工位（含两个补焊工位），其中补焊工
位为未来扩能力增加焊接机械人预留了安装空间，主线
八个工位，全线长44. 5米，地板第一个工位到第二个工
位采用电葫芦人工转运，其余八个工位间工件的传送采
用抬起步进式往复输送机。

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图一
2.3.2五种车型车身混流生产的实现方式
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对于多品种车身混流生产的车型切换装置，用户允许采用
少量的需人工拆装一些装置实现。

但为了降低工人劳动强
度和车型切换的方便快捷，咱们仍是都设计为车型自动切
换,在生产不同车型时，控制系统能够自动识别车型，设备
工作状态能够自动变换。

由于车型切换装置方案构思涉及
的方面比较多，这里就不一一详述，只对一些较为典型的
部份进行简单的描述：
地板部份：五种车型的地板的区别主如果长短不同（分单
排、排、双排）和后托架定位孔不同（EQ1032车型为圆孔，
EQ1040方孔，孔位相差很小），按照这种情形，单排、排
地板用同一基准定位，定位销均采用带夹紧功能的多功能
销，后托架圆孔和方孔的切换采用自动起落装置实现，升
起状态为方形多功能销，降下状态为圆形多功能销。

双排
地板前部及中部定位基准同单排地板的圆孔状态，后部定
位基准单独设计。

侧围部份：五种车型的侧围的区别主如果长短不同（分单
排、排、双排），按照产品的特点，单排、排侧围的定位基
准重复的较多，且容易避免二者专用定位基准的干与，所
以单排、排侧围采用平移装置实现车型切换，平移距离为
400mm；双排侧围的定位基准前部同单排侧围，后部定位
基准单独设计。

2. 3. 3 车身合装夹具的整体结构
汽车分公司原来的车身合装夹具焊后的车身外形尺寸不稳
固，专门是前风窗尺寸误差较大，造成整车风窗玻璃装配
困难，在新自动线车身合装夹具的研制中必需解决那个问
题。

咱们对汽车分公司原来的车身合装夹具进行了认真的
分析，找到了车身质量不稳固的原因：原来的车身合装夹
具均采用的侧底板翻转式结构，这主如果考虑侧围上料的
方便性，但由于翻转式结构决定了侧底板刚性较差，而且
翻转的拖动气缸为保证足够的推力缸
径选用的较大（缸径在200mm以上）、两个气缸并排利用，
在气缸的推力下侧底板发生了变形，按照这种情形无法保
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证夹具精度，咱们从经济性及靠得住性上考虑，自动线车身合装夹具整体型式采用侧底板平移式结构，人工上料。

侧底板平移式结构肯定侧底板刚性良好的设计前提，也不需要大缸径的气缸拖动，一侧只利用一个气缸，通过设置合理的限位块，能够大大减小侧底板的变形量，从而保证了夹具的定位精度；通过增加侧底板平移距离，（平移距离为800mm）提高夹具的开敞性，人工侧围上料的方便性取得改善。

平移通过气缸拖动的直线导轨机构来实现，前后都设置了缓冲器及锁紧机构。

如图二所示。

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图二
2.3.4顶盖合装夹具的整体结构
顶盖合装夹具采用侧底板固定式结构，前风窗采用平移
加翻转机构扶正定位，顶盖的定位采用平移机构，设计
高位平台及平移踏板以便于顶盖焊点的焊接。

2.3.5理论定位点的选择
考虑到与分装夹具的协调，该夹具件理论定位点的选择
按照单排座车身的PLP图（理论定位基准图）肯定，其
他零件的定位点与分装夹具一致，基准统一，减小积累误
差。

2.3.6馈电枪的采用
车身合装工位的焊点高度相差专门大，前横梁部份的焊
点与地板部份的焊点高度相差1700mm,二者无法协调，
施焊条件很差，人工点焊因施焊状态不好无法保证焊接
质量。

这种情形下，采用馈电枪施焊能够解决那个问题,
馈电枪能够保证焊枪沿焊点处法线方向施焊，确保焊点
质量，且焊点位置精准；利用馈电枪不仅能降低工人的
劳动强度，而且还能提高工人的劳动效率。

2. 3. 7工件输送机
主线采用抬起步进式往复输送机，全长44. 5米，输送机
的垂直起落采用电机拖动的平行四边形加导向滑槽机
构，而且采用液压缸和气缸平衡输送机及工件重量；输
送机的步进平移采用交流伺服电机通过传动轴带动齿轮
齿条副来实现。

2.3.8电气控制系统
考虑到生产线控制点较多（PLC输入和输出达到1728 点）
且处在强磁场干扰的恶劣环境中，该混流焊装线采用
PR0FIBUS-DP总线通信方式，S7-300PLC控制，通过触
摸屏实现人机对话，由于集成的OP功能，TP-270 与PLC
通过PROFIBUS连接。

除传统的显示报警、监控当前状
态及PLC变量外，增加了“车型管理”和“车型记数”
画面。

若是发生车型误传，通过画面可加以修正。

对于后
面不加工的车型，可通过在画面上“车身剔除”而使后续
工位碰着该车身时自动完成。

所有的这些加“车型记数”
使“混流”不混。

为避免误操作，主线每套夹具都设计有
检测开关，用来识别车型。

电气控制系统在补焊工位为未
来扩能力增加焊接机械人预留了电气输入接口。

2.3. 9气路
气路采用FESTO公司的阀岛集中控制，气路配管方便，
节省空间。

主线气缸行程开关均采用抗强磁型，以适应
强磁场干扰的恶劣环境。

3.混流线的一些典型部件
车型切换装置的设计
后托架圆孔和方孔的切换采用自动起落装置实现，升起
状态为方形多功能销，降下状态为圆形多功能销。

如图
三所示。

单排、排侧围采用平移装置实现车型切换，平移距离为
400mm,平移通过气缸拖动的直线导轨机构来实现，前
后都设置了缓冲器。

如图四所示。

—
图四
3. 2顶盖前横梁定位装置的设计
顶盖前横梁定位超级重要，它直接关系到前风窗的尺寸精度及顶盖的位置精度，考虑到顶盖前横梁只有一层
板，刚性很差，若采用用一般的一圆销一菱形销，无法
保证顶盖前横梁高度方向的定位，咱们采用了双圆伸缩
销定位；受空间所限，翻转机构采用气缸拖动的平面四
连杆机构来实现。

如图五所示。

图三
馈电枪的设计按照焊点散布的特点，对人工施焊困难的焊点处
设计了馈电枪，整套夹具共设计了12把馈电枪，其中前横梁
处的焊点在整车装配后袒露在外，对焊点表而质量要求较高，
馈电枪的电极采用了较接平而电极；为避免与车身干与，馈电
枪的送进设计为翻转加平移机构，如图六所示；每把
馈电枪气缸的气压由独立的减压阀控制，可实现馈电枪压力规范的独立调节。

图六
4.结论
该混流焊装自动线2003年7月己在东风汽车股分有限公司汽车分公司投入生产，能够实现五种车型车身的混流生产，截止11月己生产各类车身万辆份，目前东风汽车股分有限公司汽车分公司的吨系列轻型车车身全数在该生产线生产，日产量己达到200辆份，完全达到设计要求，生产线投产以来状态良好，运行靠得住，下线的车身质量稳固，达到用户要求，经济效益显著，用户超级满意，2003年11月，东风汽车股分有限公司汽车分公司领导亲自带队送来锦旗以示感激。

该生产线是我国第一条自行研制的多品种轻型车车身混流自动焊装生产线，性能上在国内处于领先地位，达到国际先进水平，而价钱只有入口同类生产线的三分之一到四分之一，该生产线完全能够替代入口，具有良好的性能价钱比。

为国内汽车制造商提供了一种经济、可行的选择。

该项目的成功研制，给我厂的车身焊装生产线领域开拓了市场，填补了国内自行研制混流自动焊装生产线的空白。

它在为我厂的未来带来丰厚经济效益的同时，也极大提升了我厂在行业中
的地位，增强了我厂在市场中的竞争力。