簡述汽車行業焊裝生產線規劃及布置

楊 云（柳州柳新汽車沖壓件有限公司，廣西 柳州 545005）

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簡述汽車行業焊裝生產線規劃及布置

楊 云
（柳州柳新汽車沖壓件有限公司，廣西 柳州 545005）

摘 要：作為四大工藝中最復雜的工藝，生產線規劃及布置概括起來主要從產能計算及節拍確定、主線輸送方式選擇、工序拆分及工位數量確定、側圍總成配送方式選擇、總拼工位工藝方式確定、物流倉儲規劃、平面布置等方面逐一考慮。

關鍵詞：焊裝；規劃；生產線

焊裝工藝作為汽車行業四大工藝之一，其重要性不言而喻，其肩負著車身成型，為整車提供支撐框架的重要使命，除了要保證外觀造型之外，還必須保證總裝所有零部件安裝點的精度，故其工藝遠比其他三大工藝復雜，生產線的規劃及布置不僅需從精度保證、生產效率、配送物流、倉儲存放諸多方面權衡考慮，也受限于廠房面積及結構、涂裝連廊等現有條件。沒有十全十美的布置方案，只有當前最合適的布置方案。

作為四大工藝中最復雜的工藝，生產線規劃及布置概括起來主要從幾個步驟著手：（1）產能計算及節拍確定；（2）主線輸送方式選擇；（3）工序拆分及工位數量確定；（4）側圍總成配送方式；（5）總拼工位結構方式；（6）物流倉儲規劃；（7）平面布置及仿真驗證。下面就逐一展開介紹。

1. 產能計算及節拍確定

規劃第一步，必須有市場部及公司戰略規劃部門輸入的年產能要求，根據產能要求計算出生產節拍及單工位作業時間，作為工序拆分及工位數量確定的主要數據，其計算方法如下：

生產節拍（JPH）——每小時生產臺數。

生產天數——365個自然天數，扣除國家法定節假日及雙休日，年生產天數大致按251天計算。

每天生產時間——單班生產時間8小時、雙班16小時、三班22.5小時計算。

設備開動率——設備有效開動比例，焊裝車間設備開動率規劃時一般設定為90%。

2. 主線輸送方式選擇

主線輸送方式決定了輸送時間及效率，決定了工位的有效作業時間，是工序拆分及工位數量確定的依據。主線輸送方式目前常用的有往復桿輸送、滾床滑撬輸送、隨行夾具輸送3種方式，具體選用哪種方式需結合效率、節拍、成本綜合考慮。

（1）往復桿輸送（圖1）

優點：價格低廉，輸送可靠，占地面積小。

缺點：輸送效率較低，一般往復桿的輸送時間達到28s（含舉升、輸送、下降、回退動作），只能直線輸送，如工位數較多是只能分段布置，輸送精度較差，需配合定位夾具使用。

適用范圍：一般用于低節拍、工位數量相對較少的生產線，如輸送工位超過10個不建議選用。

（2）滾床滑撬輸送（圖2）

優點：價格適中，輸送可靠，輸送效率較高（輸送時間可達到16s左右），輸送不受距離限制，可任意轉彎、布置靈活。

缺點：需考慮空滑撬的回轉方式及布置，會占用較多布置空間，動力滾床成本較高，輸送精度較差，需配合定位夾具使用。

適用范圍：適用于節拍較高、工位數較多的生產線，目前汽車行業使用最為廣泛。

（3）隨行夾具輸送（圖3）

優點：輸送效率最高，定位精度高，輸送機構與定位夾具功能合一，不需要額外增加定位夾具，減少了升降時間，輸送時間可達8s。

缺點：單個輸送隨行夾具成本高，同時仍需動力滾床定位精度要求高，需考慮空滑撬的回轉方式及布置，占用較多布置空間。

適用范圍：適用于50JPH以上超高節拍的焊裝線布置。

3. 工序拆分及工位數確定

設計部門輸入整體產品機構及圖紙、工藝路線，界定焊裝工藝內容，再拆分工藝到單個工位，需遵循以下原則：

（1）點焊一般按平均每個焊點3s作業時間進行綜合測算；

（2）弧焊由于煙塵排放、工作效率較低，需盡量集中布置，避免分散；

（3）裝件、取件、夾具夾緊與打開可根據過往經驗設定作業時間；

（4）單工位有效工作時間+輸送時間不得大于工位作業時間；

（5）需考慮輸送布置中的工位損失。

4. 側圍總成輸送方式

側圍總成大部分屬于A級外觀面，對表面質量要求高，故其輸送方式需綜合考慮輸送效率，是否需要庫存、側圍線的布置區域等因素確定，可分為單側圍輸送和雙側圍配套輸送兩種，輸送方式各有優劣。

（1）單側圍輸送（圖4）

優點：成本低，抓具與輸送一體，無需單獨設置吊具及抓手；

缺點：（a）只能一個總成輸送工作完成后才能返回輸送下一個總成，節拍較低；（b）無緩沖庫存，當側圍線出現異常時會直接影響整條生產線停線，無緩沖余地；（c）側圍輸送后需配合翻轉夾具使用。

適用范圍：適用與節拍相對較低的焊裝線，且側圍線需布置在主線兩側，總拼工位必須配合翻轉夾具使用。

（2）雙側圍配套輸送（圖5）

優點：輸送效率高，可靈活制定緩沖庫存，且不受輸送距離限制，可總拼工位夾具方式可靈活選用。

缺點：需配合自動抓手或抓件機器人使用，成本高。

適用范圍：適用于高節拍生產線，針對車間面積大，側圍線距離主線較遠時。

5. 總拼工位結構方式

總拼工位機構方式需結合側圍輸送方式考慮，其主要受場地、生產車型種類限制，常用的有翻轉滑臺和可切換柔性滑臺、背扣式3種。

（1）翻轉滑臺

通過翻轉夾具將側圍從水平翻轉90°，利用滑臺拼裝側圍，該方式可與側圍輸送方式配合單側側圍輸送方式使用，不用預裝側圍，直接拼焊，但效率偏低，不適合高節拍生產線。

（2）可切換柔性滑臺

可切換柔性滑臺主要由滑臺基座、可切換夾具兩部分組成，夾具可以整體切換，通過切換生產不同平臺車型，生產效率較高，但由于兩側滑臺龐大，無法預裝側圍，需額外增加預裝工位。

（3）背扣式

背扣式在頂部設置轉動鉸鏈機構連接兩側夾具，往下旋轉后扣在側圍上定位焊接，其主要的優勢是生產效率高，但柔性差，只能生產單一車型，且必須增加預裝工位，如果單一車型產量高的情況下采用較多。

總拼工位的形式多樣，不限于以上3種形式，可根據實際情況因地制宜，選擇總拼方案，只要保證車身精度與效率兼顧，適合當前形式需求即可。但不管哪一種方案，都必須制定合適長寬高三維尺寸要求，為同步工程及平面布置提供數據輸入。

6. 物流倉儲規劃

物流倉儲規劃應結合工藝布置、生產節拍綜合考慮，大致應遵循以下原則：

（1）倉儲區域大小應滿足基本庫存要求。基本庫存一般不少于2小時消耗量，應根據零件總數，零件工位器具尺寸、裝框數量計算倉儲區域面積，確保面積不小于2小時庫存需求面積。

（2）倉儲區域應靠近在車間物流門及廠區物流通道。

（3）結合物流效率與場地節約性考慮，焊裝線之間的物流通道寬度一般3m左右。

（4）所有需要裝件的工位均需預留物流通道，保證配送空間。

（5）物流方向不能與車身整體流向相反。

圖1　往復桿工作原理圖

圖2　滾床滑撬工作原理圖

圖3　隨行夾具工作原理圖

圖4　單側圍輸送示意圖

圖5　雙側圍配套輸送示意圖

7. 平面布置及仿真驗證

平面布置應結合廠房結構以及前面確定的工位數量、側圍輸送方式、總拼工位三維尺寸數據等進行布置及仿真模擬，以驗證廠房結構及工藝規劃的可行性。具體過程中應注意以下事項：

（1）所有需要裝配零件的工位兩側均需布置物流通道及配送空間；

（2）根據側圍配送方式，單側圍配送需保證側圍線布置在主線兩側，否則無法實現側圍配送；

（3）應避開廠房鋼結構，避免鋼結構立柱在工位中間或者物流通道中間；

（4）所有夾具、設備、工位器具、廠房結構等均按1∶1實際尺寸布置；

（5）受廠房結構限制，需要轉彎時，需充分考慮因此損失的作業工位，因為旋轉滾床工位是無法作業的；

（6）線體寬度應結合作業空間、工位器具擺放空間、夾具及設備尺寸綜合考慮；

（7）前艙、地板、門總成等分件焊接的區域，應盡量靠近其總成上線的位置；

（8）所有布置完成后，應充分檢查是否存在干涉區域，如存在即時調整布置。

結語

通過以上步驟，基本完成焊裝生產線規劃及仿真，并驗證焊裝工藝是否合理，如廠房面積不夠或工藝實施困難，應立即制定對策，重新審視工藝規劃及生產線規劃的內容，做出必要的調整，這是規劃與仿真驗證的根本目的所在。

參考文獻

［1］高元偉.汽車車身焊接技術［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［2］李文忠，高保雷，邵丹.淺析汽車車身的焊接工藝設計［J］.汽車工藝與材料，2006（2）：18-21.

中圖分類號：TG75

文獻標識碼：A