淺析如何提升焊裝車間自動(dòng)化率

付貴 李會(huì)賓 盧小龍 李孝坤 張曉光

摘 要：伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展腳步的不斷加快，人們的生活質(zhì)量進(jìn)一步提高，民眾對(duì)于汽車的需求顯著提升，從而帶動(dòng)了汽車制造領(lǐng)域的發(fā)展。期望有效降低汽車制造的成本投入，確保汽車質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就需要在生產(chǎn)管理中采用智能化的管理模式和自動(dòng)化的生產(chǎn)體系，保證汽車領(lǐng)域的穩(wěn)定前行。本文就針對(duì)于傳統(tǒng)汽車制造流程中焊裝操作進(jìn)行分析，找出焊裝生產(chǎn)效率難以提高的根源所在，給出相應(yīng)的解決方案和參考意見。通過(guò)將原有的手工氣焊轉(zhuǎn)化為自動(dòng)化伺服焊接的方式，有助于提高焊接生產(chǎn)的效率并確保質(zhì)量滿足要求，由此便能夠體現(xiàn)出自動(dòng)化生產(chǎn)體系的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)系統(tǒng)主線中有關(guān)參數(shù)進(jìn)行研究，明確使用伺服焊鉗的數(shù)量。

關(guān)鍵詞：汽車;焊裝車間;自動(dòng)化控制

汽車制造領(lǐng)域?yàn)槿藗兊纳a(chǎn)生活帶來(lái)了極大的便利，這一領(lǐng)域的特點(diǎn)是人力資源較為密集。在實(shí)際生產(chǎn)的各個(gè)階段中，沖壓和涂裝環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，但焊裝和總裝環(huán)節(jié)仍屬于人力資源較為集中的環(huán)節(jié)。當(dāng)前中國(guó)人力成本正在飛速提升，從近幾年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)看，企業(yè)在人工成本投入方面持續(xù)上漲。并且，因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境較差，噪音、污染、設(shè)備老化導(dǎo)致人員流動(dòng)性較大，同時(shí)很難招募到新員工，而這也給焊裝生產(chǎn)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。所以，如何進(jìn)一步優(yōu)化焊裝環(huán)節(jié)的自動(dòng)化性能已然成為了汽車制造企業(yè)需要考量的首要問(wèn)題。本文就針對(duì)于當(dāng)前汽車制造領(lǐng)域中存在的不足進(jìn)行分析，利用自動(dòng)化機(jī)器人焊接的方式取代原有的手工作業(yè)，推動(dòng)焊裝車間朝著自動(dòng)化生產(chǎn)的目標(biāo)發(fā)展。

1? A工廠機(jī)器人應(yīng)用擴(kuò)展

A廠的創(chuàng)始時(shí)間為2013年，至今已有九年的發(fā)展歷史。在初期的規(guī)劃方案中因?yàn)闄C(jī)器人設(shè)備和自動(dòng)化運(yùn)行技術(shù)的不完善，致使在生產(chǎn)流程的部分環(huán)節(jié)中難以實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)人力資源成本并不高，因此在車間規(guī)劃方案中存在人工工位。但隨著自動(dòng)化技術(shù)和裝置的不斷成熟，加之人力資源投入的不斷提高，利用自動(dòng)機(jī)器人替代人工操作工位的可能性大大提升。所以要深入研究自動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用前景，并對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)深度剖析，明確自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)際操作過(guò)程和應(yīng)用效果，有效降低人力資源投入，從而為汽車制造企業(yè)減少成本投入，優(yōu)化生產(chǎn)效益。

1.1機(jī)器人工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)正逐步完善，但期望工程項(xiàng)目的順利開展，需要針對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)全面分析，根據(jù)實(shí)際情況制定完善的項(xiàng)目建設(shè)方案。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的分析結(jié)果，設(shè)計(jì)具體的實(shí)施計(jì)劃，并對(duì)設(shè)計(jì)方案的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)利用項(xiàng)目模擬來(lái)探究方案的可操作性，最后通過(guò)模擬結(jié)果對(duì)方案進(jìn)行改進(jìn)，確保機(jī)器人自動(dòng)化應(yīng)用可以順利完成。

1.2搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用環(huán)境

搬運(yùn)機(jī)器人主要的應(yīng)用環(huán)節(jié)是在地板生產(chǎn)之中，主要的任務(wù)是移動(dòng)并安裝前縱梁，該環(huán)節(jié)重復(fù)性高，通過(guò)機(jī)器人代替手工作業(yè)，可以減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)。但也存在部分難點(diǎn)，比如說(shuō)前縱梁工件的種類繁多，每個(gè)型號(hào)之間的差別較大。

對(duì)于工廠中前縱梁的安裝來(lái)說(shuō)，當(dāng)前采取的主要方式是人工借助省力設(shè)備來(lái)完成，將前縱梁件取出后，利用臺(tái)車搬運(yùn)工件，這一套流程需要控制在50秒之內(nèi)。由于工作重復(fù)性高、強(qiáng)度大，同時(shí)前縱梁較重，在搬運(yùn)途中難免會(huì)出現(xiàn)碰撞損壞的問(wèn)題。此外，給臺(tái)車裝載工件的過(guò)程中，需要保證臺(tái)車靜止，一旦臺(tái)車移動(dòng)就會(huì)造成安全隱患。所以在裝載時(shí)借助光柵地毯來(lái)完成，確保臺(tái)車不會(huì)發(fā)生移動(dòng)。如果采用機(jī)器人完成這一環(huán)節(jié)，由于不同型號(hào)前縱梁工件的料框之間存在一定距離，所以機(jī)器人要可以自由行走，因此要為其加裝移動(dòng)設(shè)備。嚴(yán)格把控流程所耗用的時(shí)間。為臺(tái)車裝載工件的過(guò)程中，一定要設(shè)置互鎖程序，保證臺(tái)車不在指定區(qū)域時(shí)，機(jī)器人不會(huì)自主進(jìn)入該區(qū)域，同時(shí)當(dāng)機(jī)器人進(jìn)入裝載位置后，臺(tái)車要保持靜止。

1.3 機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)

縱觀整套的機(jī)器人自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，PLC系統(tǒng)、機(jī)器人以及夾具是系統(tǒng)的核心所在。PLC完成系統(tǒng)中生產(chǎn)流程的把控，夾具以及機(jī)器人均要同PLC建立有效連接。不僅如此，PLC還要對(duì)料框進(jìn)行把控。夾具設(shè)計(jì)中需要將系統(tǒng)中使用到的元件裝設(shè)到夾具上，比如說(shuō)傳感器等。機(jī)器人系統(tǒng)中主要包含兩個(gè)分支程序，分別為PLC和自主運(yùn)行程序。當(dāng)機(jī)器人從料框位置獲取到搬運(yùn)信息后，自主移動(dòng)至指定位置，完成對(duì)工件的距離測(cè)算，按照系統(tǒng)要求移動(dòng)到抓取區(qū)域，通過(guò)傳感器來(lái)抓取工件。給臺(tái)車裝配工件時(shí)，首先要判斷臺(tái)車是否移動(dòng)到制定位置，同時(shí)臺(tái)車型號(hào)和工件型號(hào)是否匹配，其次運(yùn)行到放件區(qū)域中，將工件裝載到臺(tái)車上。由此一套抓取放置的流程便完成了，機(jī)器人隨即回到初始位置，等待下一次裝載信號(hào)。

1.4機(jī)器人改造工程實(shí)施流程

對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，改造需要分步驟進(jìn)行，首先需要進(jìn)行改造計(jì)劃的籌備工作，對(duì)改造技術(shù)以及改造任務(wù)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)后，撰寫技術(shù)說(shuō)明和施工任務(wù)書，將任務(wù)書提交給廠領(lǐng)導(dǎo)完成審批。審批通過(guò)后即可進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。項(xiàng)目改造的前期準(zhǔn)備要進(jìn)行資料物資的籌集、技術(shù)方案的設(shè)定以及項(xiàng)目發(fā)包等。其中技術(shù)方案的設(shè)定是要完善每一個(gè)技術(shù)步驟。資材的籌備要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行申報(bào)，由后勤部門購(gòu)入。發(fā)包任務(wù)是用來(lái)明確項(xiàng)目的施工企業(yè)和物資的供應(yīng)企業(yè)。并且要在廠區(qū)內(nèi)部組織說(shuō)明會(huì)議，將各個(gè)部門協(xié)同起來(lái)，有效的開展項(xiàng)目改造。當(dāng)資材籌備完成后即可準(zhǔn)備項(xiàng)目實(shí)施，在機(jī)器人上裝設(shè)夾具，通過(guò)工件裝載的模擬來(lái)測(cè)試機(jī)器人能否完成任務(wù)，盡可能在投入使用之前找出安全隱患，規(guī)避由于系統(tǒng)錯(cuò)誤造成的工期延誤。項(xiàng)目實(shí)施之前需要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)，列出時(shí)間信息表。將機(jī)器人系統(tǒng)安裝完成后，保證線路和程序的正確性后，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)，運(yùn)行測(cè)試通過(guò)后方可正式聯(lián)動(dòng)使用。

2焊接系統(tǒng)的改造

系統(tǒng)自動(dòng)化生產(chǎn)改造的主要對(duì)象是焊鉗部分，利用當(dāng)前較為完善的機(jī)器人伺服焊鉗體系來(lái)替代人工操作。本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，兩種焊接方式較為相似，通過(guò)手工焊鉗焊接時(shí)，會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生比較大的沖擊效果，甚至?xí)斐晒ぜp傷，同時(shí)也難以滿足精度要求，并且焊接過(guò)程中，電極頭存在竄動(dòng)問(wèn)題，損耗嚴(yán)重。通過(guò)伺服控制時(shí)，可以根據(jù)事先編寫的程序有效把控電極的速度等參數(shù)，提高精準(zhǔn)度，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)機(jī)器人的擴(kuò)展應(yīng)用，極大的減輕了人工勞動(dòng)的強(qiáng)度，可以在減少車間人力的情況下完成同樣的生產(chǎn)工作。通過(guò)擴(kuò)展應(yīng)用可以減少車間的人員編制，降低了人員費(fèi)用，對(duì)減少 HPV 也有明顯的效果。同時(shí)機(jī)器人作業(yè)的穩(wěn)定性和精確性，還具有提高安裝精度、減少工件磕碰的無(wú)形效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 葉雷， 王剛. 淺談安全總線在汽車焊裝自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J]. 時(shí)代汽車， 2019（5）：137-138.

[2] 鄭峰. 淺析計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線的應(yīng)用[J]. 山東工業(yè)技術(shù)， 2017（20）：125-125.

[3] 李偉. 淺析如何提高機(jī)械設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件， 2019（15）：214-215.

作者簡(jiǎn)介：

付貴（1988.02.21），性別： 男，民族： 漢，籍貫（精確到市）： 河南省開封市，當(dāng)前職務(wù)： 質(zhì)量工程師，當(dāng)前職稱： 助理工程師，學(xué)歷： 本科，研究方向： 車身焊接技術(shù)/質(zhì)量管控、提升.