柔性化生产线在焊装车间的应用及选择扶廷凯

柔性化生产线在焊装车间的应用及选择扶廷凯
发布时间：2023-05-27T08:02:18.973Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：扶廷凯[导读] 随着科学技术的发展，在多元化的市场需求推动下，各汽车厂纷纷推出多种车型产品以供消费者选择，与之对应的是汽车厂需要更加柔性化的多车型生产线｡柔性化生产线的种类有很多，基于国内某知名汽车生产制造企业2017年投资建设的焊装车间项目，对其为各生产模块所配置使用的柔性生产线进行分析对比，简要阐述了焊装车间中常用的柔性化生产线的应用及选择｡
中国汽车工业工程有限公司天津市 300000摘要：随着科学技术的发展，在多元化的市场需求推动下，各汽车厂纷纷推出多种车型产品以供消费者选择，与之对应的是汽车厂需要更加柔性化的多车型生产线｡柔性化生产线的种类有很多，基于国内某知名汽车生产制造企业2017年投资建设的焊装车间项目，对其为各生产模块所配置使用的柔性生产线进行分析对比，简要阐述了焊装车间中常用的柔性化生产线的应用及选择｡
关键词：柔性化；共线生产；焊装车间；焊装生产线
汽车市场的竞争点越来越集中在产品的更新换代上，面对如此快速的产品更新，汽车行业过去采用的那种大批量单车种专用线的生产模式已不太适应当前发展的要求，因此多品种的柔性化共用线生产方式也就越来越多地应用在汽车生产中，尤其对于汽车焊装生产这一复杂的专业化制造过程来说，车型的更新换代对于焊接生产线的设计使用周期都提出了更高的要求，多车型柔性化生产线成为最适应市场需求的焊接生产线发展趋势｡
1汽车企业简介
国内某知名汽车生产制造企业在2017年新建的焊装车间中，综合考虑了各白车身总成模块的生产特点､产量要求和投资成本，建设了一套完整的四车型柔性化共线､50JPH节拍的生产系统，一期投产两车型，二期再增加投产两车型｡新建的焊装车间主要包含以下6个系统｡
2柔性输送系统
2.1高速辊床+风车式台车柔性输送系统
高速辊床+风车式台车柔性输送系统用于UB下车体线和MB主焊线，主要由高速固定辊床､高速升降辊床､风车切换机构以及风车式台车等设备组成输送系统，通过升降机形成闭环输送｡其主要特点包括以下5个方面｡（1）速度快：台车在工位间输送时间能缩短到6s｡（2）载荷高：辊床框架通过特制的工装整体焊接成型，其变形量小､强度高，最大载荷可高达2300kg｡（3）精度高：通过台车上的编码尺和导向座､定位孔组件，输送定位精度可达到±0.1mm｡（4）柔性度高：台车上最多可安装4个车型定位销组，并可任意切换｡（5）空间利用和缓存排序方便：通过线体首､末工位的升降机，可将台车提升至空中平台的辊床返回线，使白车身得到交接转移的同时也使空台车返回，形成闭合循环，同时还可以在二层平台设置车型的缓存区，以满足车间生产缓存及排序的需求｡
2.2往复杆式输送线
往复杆式输送线一般由电机或液压缸驱动曲柄､摇杆结构升降或气缸升降，齿轮齿条或辊轮水平输送形式｡其主要有以下4个特点：（1）与线旁夹具连为一体，在线体夹具内部空间实现往复抬升输送，因与线旁夹具相连强度高，运行平稳，但空间小，维修不便；（2）输送较快，往复输送时间一般可达到20s（不含返回）；（3）精度一般可达到±2mm；（4）柔性度差，不能自动切换车型夹具｡因其性能相对平衡､速度快，精度可通过线旁夹具改善，也经常为汽车厂所选用，但其机构较为复杂，空间小维修不便，较难调试，设备投资金额较高且只能线体内小循环，柔性度差，改造性差等劣势，总体投资性价比不高｡
2.3柔性高速伺服传输系统
生产线采用柔性高速伺服输送系统，传输速度可达80m/min，在满足5个车型混线输送要求的同时，要求6.5m节距的输送节拍小于10s，且定位精度误差小于1mm，这是在承接柔性线时遇到的新难题｡国内某汽车厂新建的焊接总成输送线提出了6个车型混线输送的要求｡由于车型多､速度快､定位精，且有18个工位，若采用传统的地面输送结构，会出现结构庞大，电机功率过大，影响车间电网平稳运行的弊端｡为解决这一难题，采用分段驱动的设计方式，每3个工位布置1台伺服电机，用控制程序保证其同步运行，这样每台电机功率较小，保证车间电网的平稳运行｡根据车型多的特点对6个车型进行仔细分析，努力寻找车身近似度大的区域作为拖点位置，最大程度地减少拖点数量，使拖点少而精，最终每个工位仅4个拖点｡在非金属托快上，根据车体宽窄情况作出沟槽，利用车体裙边突出部分进行Y向定位，成功解决了多车型混线难题｡生产线采用柔性高速伺服传输系统，传输速度可达80m/min，主线6500mm工位节距往返时间<15s，工件顶升采用带锁气缸，前进后退驱动采用大功率同步伺服电机｡柔性传输线的定位销和定位卡槽按照车辆分级定义后，原则上可以满足全尺寸的轿车，SUV､MPV的白车身传输需求｡
2.4 SmallPallet输送线
SmallPallet主要应用于车身焊装分总成自动焊接生产线，具有结构紧凑､高节拍､高精度等特点，能够实现多车型柔性切换､线体内循环高效率生产｡线体分为上下层：上层为工件焊接工位，具有精定位装置及高节拍要求，Pallet输送速度快；下层用于Pallet返回输送，不需要精定位，线体两端的提升机使pallet在上下层循环｡其主要特点为：（1）结构紧凑，上下层空间利用率高；（2）速度快，工位输送可达5s，节拍可高达70JPH；（3）精度高，定位精度在±1mm以内；（4）柔性度高，能够实现多车型柔性切换｡
因其加工精度要求高，设备复杂，投资金额大，且线体承载一般不超过900kg，只能线体内循环，生产排序不是很灵活等限制原因，设备实际使用的范围和数量有所限制，并未被广泛采用｡1.4普通辊床滑撬式输送线主要由普通辊床､升降辊床､过渡辊床､旋转辊床､横移辊床等设备和滑撬组成输送系统，通过升降机形成闭环输送｡其主要特点为：（1）定位精度较低，一般为±3mm；（2）输送速度慢，一般为12~20s；（3）承载较高可达1800kg；（4）柔性度差，不能自动切换车型夹具｡因其设备加工要求不高，结构简单，投资金额较低，在以往对节拍､精度和柔性度要求不高时，曾为各大汽车生产企业所青睐，现主要用于无高精度要求的WBS和PBS空中缓存线｡高速辊床+风车式台车柔性输送系统由于速度快､载荷高､精度高､柔性度高､空间利用和缓存排序方便､投资性价比高等特点和优势，已经得到了各汽车制造企业的广泛认可和使用，成为了如今焊装车间的主流生产线体，相信定会成为未来高节拍､高柔性化､智慧化的汽车焊装车间生产线的中流砥柱｡
2.5 Opengate柔性总拼系统
总拼工位是焊装生产线中的关键核心工位，其功能是将下车体总成､左右侧围总成及顶盖总成合拼组合焊接成整车框架｡总拼工位的焊接质量和精度直接决定了白车身的焊接质量和精度｡总拼系统的常见类型有Opengate柔性总拼系统､多面翻转体总拼系统､GBL总拼系统｡该项目所选用的是Opengate柔性总拼系统，分两期投资建设，一期投入两车型生产，二期再投入两车型生产｡
2.6 侧围EMS柔性轨道输送系统
侧围在其柔性倒库系统焊接区完成焊接形成总成件后，由地面七轴机器人抓取，将侧围吊挂在二层EMS输送小车吊具上（，再由EMS 小车沿着铝合金轨道线路，将其输送至主焊线总拼工位上方，等待下件机器人抓取进行车身总拼｡
EMS输送线设计为50JPH，设置有存储区可满足4种车型自由切换组合，存储区容量大小可拓展，前序工位停产后最大可满足主线连续生产1h｡EMS柔性轨道输送系统主要设备有EMS小车吊具､道岔､维修升降机以及铝合金轨道系统组成｡其主要特点：（1）精度较高，上下料口的定位机构可使其精度保证在±1mm；（2）节拍高，可通过优化线路，提升速度，增加小车等方式达到高节拍生产；（3）柔性度高，EMS小车上的吊具的托块可设计成多车型共用，适用性强，改造方便､成本低；（4）投资成本较低｡EMS系统已在相当长的时间里被广泛应用在各汽车生产车间，技术成熟，国内很多设备供应商都可以制造提供｡
3结语
汽车行业属于国家重点扶持和发展的行业，具备一定的带动市场需求，增加上下游产业链就业机会，增加国家经济实力的作用｡作为上游企业，焊接生产线行业也必然会随着汽车行业要求的提高，而得到自身的发展｡随着国家工业的快速发展，汽车工业迎来了高速发展的良好契机｡促使越来越多的汽车厂家不断地推出新的车型，以提高市场份额｡车型的更新换代对于焊接生产线的设计使用周期都提出了更高的要求｡多车型柔性化生产线成为最适应市场需求的焊接生产线发展趋势｡同时机器人操作的增多，也必然会提高生产纲领，保证白车身焊接质量的稳定性和统一性｡多车型柔性生产线技术的开发和成熟，能填补国内技术空白｡转化为成熟技术之后，对国内焊接生产线产业有广泛市场前景和推广前景｡通过此技术的发展，可以为国内汽车产业节省资金，缩短车型上市周期，争取市场份额｡参考文献：
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