浅析汽车总装线电枪拧紧防错原理

浅析汽车总装线电枪拧紧防错原理
摘要：拧紧操作是汽车总装线非常重要的装配内容，对于像安全带、轮胎等关
键零部件的扭矩紧固点，一般采用高精度电枪拧紧。

电枪具有拧紧扭矩精度高，
实时上传扭矩及拧紧曲线数据，以及通过设定约束条件，探测并报警重拧、粘滑、滑牙等多种拧紧缺陷的优点。

关键词：汽车；总装线；电枪；防错原理
引言
总装，作为汽车生产的四大工艺（冲压、焊接、涂装、总装）之一，也是汽
车由零配件到整车的最后环节。

总装生产线能否正常运行，关系到整车能否按节
拍下线。

汽车总装线主要由输送系统和众多相应的工序站点组成，其中输送系统
承担着各个工序站点之间的输送任务。

总装线输送系统，包括PBS（PaintedBody Store）车身存储线、内饰输送线、底盘输送线、车门输送线、轮胎输送线、最终
装配线等。

输送线上的载具作为车身或者车门等被输送零部件的载体，其数量直
接关系到整条输送线能否满足设计节拍。

载具数量过少，会拉低节拍；载具数量
过多，会造成线体堵塞，也会影响节拍，而且会提高投资，造成资金浪费。

合理
的规划输送线各段载具的数量，不仅可以在满足节拍要求的前提下使设备投资最
小化，而且可以通过在非工艺段适当布置缓存载具，增加总装线体的抗局部故障
能力。

1防错概述
1.1防错的定义及目的
防错，即预防缺陷的发生和逃逸，是通过设计、工装、工艺等方法，消除潜
在的缺陷发生，或缺陷发生后，及时探测识别并将其造成的影响限制在可控的范
围内，从而提高装配质量和效率，缩小缺陷影响范围，降低缺陷造成的损失。

1.2防错的分类
根据防错实施阶段的不同，可以将防错分为设计防错和过程防错两类。

设计
防错是指在零件设计阶段，识别潜在的失效模式，并通过优化设计，消除可能发
生缺陷的一种方法。

例如，某零件4颗螺栓固定，固定位置呈现矩形对称结构，
存在安装方向错误（水平转动180°也能装配）的风险，通过缩短一侧2颗螺栓的
间距，使螺栓固定位置呈现等腰梯形结构，实现安装方向的唯一，从而消除零件
安装方向错误缺陷的发生。

过程防错是指在装配过程中，通过工艺、工具、工装
等方法消除或降低缺陷的发生概率。

例如，车辆外观标牌的粘贴，存在粘贴位置
偏差，歪斜等问题，通过制作限位工装，实现标牌粘贴位置的标准化，降低了粘
贴不到位缺陷的发生率；生产线某工位需要使用不同扭矩扳手施加A/B两种螺栓，扭矩分别为10N.m和13N.m，使用套筒一致，存在将两种螺栓施加错误扭矩的风险，通过工艺优化，将该工位B螺栓（13N.m）装配内容调整到其他工位，从而
避免了施加扭矩错误的缺陷发生。

1.3电枪防错
生产线电枪施加扭矩属于过程防错。

汽车总装线常见的电枪防错一般包括三
部分，通过扫描车辆配置信息单的电枪代码，自动调取对应的拧紧程序（拧紧扭
矩及打紧颗数等），消除人工施加错误扭矩的风险；通过拧紧程序增加时间、角度、扭矩等约束条件，对粘滑、滑牙、夹异物等缺陷进行探测及报警；通过与机
运线关联，实现拧紧缺陷的不可逃逸性（拧紧不合格导致机运线停止运行，故障
车不可逃逸出工位）。

2电枪防错常见问题
2.1正常拧紧后无法放行机运线
电枪拧紧扭矩合格后，当车辆到达出工位线（FPS）时，机运线停线。

主要
原因是机运线PLC控制模块没有接收到电枪拧紧的合格信号，导致预置的不合格
信号无法被清除。

潜在的风险点有两个，电枪控制器I/O信号端口无法发出信号；从电枪到机运线PLC控制模块的信号线路故障。

可以用万用表检测风险点，确认
具体故障点。

2.2电枪未拧紧合格机运线不停线
当员工未能操作电枪完成拧紧时，车辆到出工位线，机运线不停线，看板无
报警。

主要原因是机运线PLC控制模块持续收到合格信号，清除预置不合格信号
的指令被持续发出。

潜在的风险点主要有两个，信号线路出现短路；机运线PLC
控制模块对应岗位的计数器功能故障，无法正常计数。

线路问题可以通过万用表
进行排查，计数器问题可以通过更换PLC程序计数器来判定。

2.3极限仿真问题
因为本次仿真的是各段最大、最小数量的极限问题，对模型逻辑的严谨性要
求很高，建模的时候，一定要全面考虑到线体实际运行过程中可能存在的各种问题，比如拥堵、载具跟不上等各种问题，并用设置或者代码保证模型在极限情况
下的动作跟实际运行动作一致。

2.4填线问题
在仿真各缓存段最大数量的时候，需要对缓存段填充一定数量的空载具或存
段和工艺段达到要求的数量以后，再同时放行，整线运行；另外一种分段填线，
就是对应每段缓存或者工艺段分别用生成器生成相应数量的空载具或者满载载具，两种方法各有优缺点，需要根据具体情况使用，这里不再赘述。

3预防性措施
根据生产过程中的发现的问题，在建设或改造生产线时，建议采取预先性的
预防措施，减小生产线电枪拧紧缺陷不可逃逸系统发生故障的概率，主要包括几
方面：增加机运线I/O模块数量，减小每个模块覆盖电枪岗位的数量，缩短I/O
信号线的接线长度，降低信号衰减；选用的信号线线径适当加大，从电枪控制器
到机运线I/O模块用整条线连接，避免中间有接线；对于带导轨可随车移动式的
电枪，信号线需要具备高柔性及物理包裹防护，避免长时间弯折导致线路老化和
磨损；适当增加传输合格信号电压，使电压稳定可靠，防止电压波动造成合格信
号传输间歇性失败；提高信号线接线质量，避免人为接线质量差导致的线路断开
或短路。

4线上最大载具的数量
将内饰线滑板生成器生成的数量设置的尽量大，在紧靠滑板上线处的上游设
置决策点将运行到此处的滑板阻挡下来，运行模型可以得到线上可容纳滑板的最
大数量。

从线上可容纳滑板的最大数量开始，依次减小滑板的数量并运行模型，
直到节拍等于84s。

通过仿真发现，内饰线上可容纳的滑板的最大数量为131个，线上不同位置相邻两个滑板之间的时间间隔曲线。

滑板数量等于126时，内饰线
上节拍大于84s；滑板数量等于125时，内饰线节拍等于84s。

所以满足节拍的内饰线上滑板的最大数量是125个。

同样的方法，运行仿真模型，得到底盘线上吊
具的最大数量为50个。

内饰线和底盘线线上各工艺段和缓存段载具的最大数量，可以在模型稳定运行以后观察得到。

5未来展望
随着汽车制造技术的进步，未来汽车总装线的智能化水平将逐步提高。

目前电枪防错系统依靠有形的导线传递信息（数据通过网线传输，信号通过导线传输），不可避免的产生施工难度大，费时费力费钱，检修及维护成本高等缺点。

未来电枪防错系统将朝着“无线化”“模块化”“集约化”的方向发展，电枪防错系统的各种数据和信号整合在一起，依靠分布在生产线的信号模块，通过无线网，实现打包传输。

结束语
本文主要探讨了汽车总装生产线电枪拧紧防错原理，重点就电枪拧紧缺陷不可逃逸系统进行分析，结合在生产运行过程中遇到的防错失效等问题，提出有针对性的预防措施，并对将来电枪防错系统的发展进行一定程度的展望和思考。

参考文献
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