微車車身焊裝線開發(fā)探析

摘要：文章介紹了微車車身焊裝線開發(fā)中通過建立標(biāo)準(zhǔn)化的工藝規(guī)范、采用新型輸送設(shè)備、使用自動(dòng)焊裝置及工裝夾具模塊化設(shè)計(jì)等主要事項(xiàng)，可以極大地壓縮車身焊裝線的開發(fā)周期，同時(shí)能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約開發(fā)成本及運(yùn)行成本，提高產(chǎn)品的競爭力。

關(guān)鍵詞：微車；車身焊裝線；工藝規(guī)范；新型輸送設(shè)備；自動(dòng)焊裝置；工裝夾具模塊化設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TB492 文章編號(hào)：1009-2374（2015）13-0009-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.005

近兩年微車的銷量正在向五菱、長安、北汽威旺等幾大品牌聚集，在汽車下鄉(xiāng)期間紛紛涌入的其他各大車企的微車正在被邊緣化，說明這幾大品牌的產(chǎn)品在消費(fèi)者中已經(jīng)形成了口碑效應(yīng)。各大車企為了能夠保持或者擴(kuò)大市場占有率，需要更快地推出新品及升級(jí)換代產(chǎn)品來滿足市場的需求。

微車經(jīng)過這么多年的發(fā)展在底盤、動(dòng)力等系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成熟，為了吸引客戶的目光各廠商紛紛將焦點(diǎn)集中到車身上來做文章，為了能快速推出新品，車身制造成了新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目中的關(guān)鍵因素，直接決定了新產(chǎn)品的質(zhì)量及項(xiàng)目的進(jìn)度是否能滿足要求等。

為了保證快速地建立車身焊裝生產(chǎn)線、保證車身質(zhì)量及降低制造成本，形成批量化制造的優(yōu)勢，開發(fā)建立了標(biāo)準(zhǔn)化的工藝規(guī)范、輸送設(shè)備、自動(dòng)焊接裝置、工裝夾具模塊化等技術(shù)。

1 標(biāo)準(zhǔn)化的工藝規(guī)范

圖1 標(biāo)準(zhǔn)化的主線工藝流程

建立了車身車間整體工藝布局規(guī)劃以及具體的車身焊裝生產(chǎn)線的布局規(guī)劃（LAYOUT）、工藝清單（BOP）、設(shè)備清單（BOE）等流程規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)上汽通用五菱汽車股份有限公司微型車的焊裝生產(chǎn)工藝主要為手工焊接的現(xiàn)狀，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，著重考慮人機(jī)工程，涉及人機(jī)工程的相關(guān)內(nèi)容涵蓋焊接滑移系統(tǒng)、焊接設(shè)備、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工裝設(shè)計(jì)、工藝鋼結(jié)構(gòu)、吊具等與焊接作業(yè)相關(guān)的內(nèi)容。工藝的開發(fā)還需要注意線平衡，線平衡的約束主要來自產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，解決生產(chǎn)線對(duì)共線生產(chǎn)的約束（工位數(shù)不足、專有拼臺(tái)）和工藝劃分不合理的問題。目前，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和流程（如圖1所示）已經(jīng)應(yīng)用到五菱榮光S焊裝生產(chǎn)線和新五菱之光焊裝生產(chǎn)線的開發(fā)，極大地提高了開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量。

2 開發(fā)新的輸送轉(zhuǎn)接裝置

這種轉(zhuǎn)接方式可以減少工廠空間場地，且自動(dòng)運(yùn)行，并具有可靠性高、故障率低、維護(hù)方便等優(yōu)勢。輸送轉(zhuǎn)接方法具體如下：利用兩個(gè)小車實(shí)現(xiàn)不同工段的生產(chǎn)線的交匯接車，然后通過轉(zhuǎn)接工位的舉升托架實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)接。轉(zhuǎn)接小車使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)，使其在兩個(gè)拼臺(tái)間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。一個(gè)轉(zhuǎn)接小車在一個(gè)工段的最后工位和轉(zhuǎn)接工位間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，另外一個(gè)轉(zhuǎn)接小車在轉(zhuǎn)接工位和另一個(gè)工段的第一個(gè)工位間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

舉升托架采用汽缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降，剪刀叉結(jié)構(gòu)保持平衡，設(shè)計(jì)下降到位緩沖機(jī)構(gòu)從而減小機(jī)械碰撞力及噪聲，從而實(shí)現(xiàn)操作方便、舉升平衡、低噪音的目的。

下車體至總拼工位采用該轉(zhuǎn)接方法，充分利用輸送線拉動(dòng)氣缸上空的空間，實(shí)現(xiàn)了空間的立體利用，在縮短了10米轉(zhuǎn)接區(qū)域長度的同時(shí)，將生產(chǎn)線的工位利用率從傳統(tǒng)方案的87%提高至100%。該新型生產(chǎn)線輸送轉(zhuǎn)接方法使得微車車身焊裝生產(chǎn)線開發(fā)節(jié)省場地空間的同時(shí)也降低了拼臺(tái)成本投入。

3 自動(dòng)焊接裝置的開發(fā)

這種自動(dòng)焊采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng)，將點(diǎn)焊變壓器集成在整個(gè)滑移機(jī)構(gòu)上，讓變壓器變成隨同焊鉗一起運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)部件。這樣使得變壓器和軟電纜實(shí)現(xiàn)了相對(duì)靜止，軟電纜不再需要根據(jù)焊鉗的行程來選擇較大的長度；而在焊接動(dòng)作中，軟電纜僅以小弧度向同一方向擺動(dòng)，相對(duì)位移量很小，對(duì)軟電纜的傷害就會(huì)大大減小，且不會(huì)被反復(fù)彎折，使用壽命明顯提高。所有水氣管及二次電纜、控制線等都可以用拖鏈的方式進(jìn)行軌跡控制，避免了雜亂的水氣管路布置與其他設(shè)備的干涉，大大減小整個(gè)系統(tǒng)的故障發(fā)生率?？s短變壓器與焊接位置的距離，使得整個(gè)焊接過程中能量損耗減小，可以使用功率更小的變壓器（從原來的150kVA降到75kVA），節(jié)約能源、提高焊點(diǎn)質(zhì)量；整個(gè)機(jī)構(gòu)，取消了大部分轉(zhuǎn)接銅板，節(jié)約材料、簡化設(shè)計(jì)、消減安全隱患、更有效地利用空間。

在控制方面，進(jìn)一步完善了起止位行程開關(guān)加原點(diǎn)復(fù)位傳感器相結(jié)合的多點(diǎn)采樣反饋系統(tǒng)，使得整個(gè)運(yùn)動(dòng)單元無論在哪個(gè)位置突然停止（斷電或急停），都能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位和重啟。

該裝置在X軸、Y軸兩向可以實(shí)現(xiàn)焊接不同車型的焊點(diǎn)，可以解決多車型共線生產(chǎn)的要求。

如圖2所示，該自動(dòng)焊裝置已經(jīng)成功的應(yīng)用到五菱榮光S和新五菱之光車身焊裝生產(chǎn)線中，極大地改善了人機(jī)工程，也提高了焊接質(zhì)量、降低了人工成本及節(jié)約了能源。

圖2 自動(dòng)焊接裝置

4 工裝夾具模塊化

將白車身各大關(guān)鍵總成件的定位機(jī)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)，使得焊裝線的設(shè)計(jì)變得簡便，從原來的每次新車型開發(fā)都要重新設(shè)計(jì)變成只需要調(diào)用相應(yīng)的定位單元進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐帕?、組合，再根據(jù)具體的產(chǎn)品進(jìn)行簡單的修改即可。在不斷的設(shè)計(jì)、使用和優(yōu)化過程中，我們形成了車架主定位單元、前輪罩定位單元、前隔板定位單元、頂蓋前后橫梁等車身主要零件的定位裝置，具體如圖3所示：

圖3 定位機(jī)構(gòu)模塊化的定位裝置

4.1 車架主定位單元

該單元可以實(shí)現(xiàn)X向、Z向不一致的車架定位，滿足同平臺(tái)不同系列車型的共線生產(chǎn)需要。

4.2 前輪罩定位單元

前輪罩的尺寸影響著整車的懸掛系統(tǒng)，定位不準(zhǔn)可能導(dǎo)致車輛跑偏等問題。將該定位單元模塊化后，在設(shè)計(jì)時(shí)只需要根據(jù)不同車型的要求適當(dāng)修改即可，可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，也能保證產(chǎn)品定位的尺寸要求。

4.3 前隔板定位單元

在設(shè)計(jì)時(shí)將定位單元及夾緊單元模塊化設(shè)計(jì)，在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段提出制造要求（MR），要求產(chǎn)品做到定位孔位在同一系列車型中的一致性，從而確保定位單元能夠柔性化生產(chǎn)同一系列的車型，同時(shí)將定位單元各部件做成模塊化，在不同系列車型中也只需進(jìn)行部分參數(shù)修改即可完成設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期。

4.4 頂蓋前后橫梁定位單元

將頂蓋前后橫梁的擺臂機(jī)構(gòu)做成模塊化，在不同車型的定位單元設(shè)計(jì)時(shí)擺臂機(jī)構(gòu)可以通用，同時(shí)根據(jù)使用過程中出現(xiàn)的各種問題來不斷優(yōu)化，在新車型設(shè)計(jì)時(shí)只需將擺臂上的定位及夾緊部分根據(jù)各種產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)即可，避免了在新設(shè)計(jì)時(shí)重新分析擺臂機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，減少了因分析不足造成的各種缺陷。

5 結(jié)語

通過建立標(biāo)準(zhǔn)化的車身開發(fā)工藝流程，將工裝設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化以及大量使用自動(dòng)化裝置、使用新形式的白車身輸送轉(zhuǎn)接方式等，已經(jīng)建立了微車車身焊裝線開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)流程，按照這種流程可以大大縮短車身線的開發(fā)周期，同時(shí)能夠提高車身的質(zhì)量、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人工成本及生產(chǎn)運(yùn)行成本，將極大地提高公司產(chǎn)品在領(lǐng)域內(nèi)的競爭力。

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作者簡介：陳周生（1984-），男，上汽通用五菱汽車股份有限公司工程師，研究方向：車身制造。

（責(zé)任編輯：周 瓊）