白車身側(cè)圍預(yù)拼工位工藝方案研究

姜賢茂

（上汽通用汽車有限公司，上海 201206）

白車身側(cè)圍預(yù)拼工位工藝方案研究

姜賢茂

（上汽通用汽車有限公司，上海 201206）

主線側(cè)圍預(yù)拼合工位是高節(jié)拍車身主線的關(guān)鍵和節(jié)拍瓶頸工位，文章通過研究白車身側(cè)圍預(yù)拼工位手工方案和自動(dòng)方案不同的工藝布置，分析不同情況時(shí)的節(jié)拍能力，總結(jié)這些工藝方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出不同工藝規(guī)劃前提下的推薦方案，為新工廠新項(xiàng)目車身工藝方案規(guī)劃時(shí)提供參考。

白車身；側(cè)圍預(yù)拼；工藝；高節(jié)拍

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-61-03

引言

焊裝作為汽車四大工藝之一，其工藝和設(shè)備水平對車身質(zhì)量有著十分重要的影響[1]。車身焊裝車間最重要最復(fù)雜的是總拼線的總拼工位，總拼工位一般分為預(yù)拼工位和焊裝工位，分為兩個(gè)工位后，使得總拼工位更具條理，每個(gè)分工位的工作量減少，在車型較多時(shí)避免了一個(gè)工位內(nèi)設(shè)備種類、數(shù)量過多和控制過程復(fù)雜的現(xiàn)象發(fā)生[2]。

隨著國內(nèi)汽車市場越來越大，各個(gè)汽車廠商的生產(chǎn)線線速在不斷的提高，40-60JPH已經(jīng)成為新常態(tài)的工藝規(guī)劃要求，同時(shí)也有一些廠家在挑戰(zhàn)65JPH甚至更高，在此情況下，除了總拼焊焊裝工位，預(yù)拼工位也成為了關(guān)鍵和瓶頸工位，其工藝設(shè)計(jì)布置是否能夠滿足高節(jié)拍需求，車型柔性是否能夠滿足多車型共線生產(chǎn)[3]，設(shè)備投資和人員數(shù)量需求是否能夠符合各個(gè)公司精益指標(biāo)要求都非常重要。文中通過分析預(yù)拼工位的不同工藝方案，研究手工和自動(dòng)方案，對比差異，為新項(xiàng)目規(guī)劃提供了參考。

1 側(cè)圍預(yù)拼設(shè)計(jì)介紹

圖1 側(cè)圍搭扣

為了實(shí)現(xiàn)側(cè)圍能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)拼功能，側(cè)圍零件和底板零件上會(huì)設(shè)計(jì)一些預(yù)搭扣[4]，同時(shí)在車身上設(shè)計(jì)與預(yù)搭扣對應(yīng)搭接的孔或者凹槽，側(cè)圍分總成完成后，整體扣合到車身底板主體上，通過人工或者機(jī)械折彎搭扣，實(shí)現(xiàn)側(cè)圍搭扣搭接到底板主體，從而側(cè)圍在和底板主體無焊接情況下能夠保持一定的位置精度不錯(cuò)位、不掉落，車身通過機(jī)運(yùn)傳輸一個(gè)工位或者幾個(gè)工位到達(dá)總拼焊接工位，在焊接工位完成工裝定位夾緊并定位焊形成一個(gè)比較固定的完整車身。一般情況下，單邊搭扣數(shù)量至少有4個(gè)以上才能保證側(cè)圍預(yù)搭的穩(wěn)定性。搭扣示意圖見圖1。

2 預(yù)拼工位工藝分析

對于預(yù)拼工位，一般的工藝流程為，空中EMS機(jī)運(yùn)小車運(yùn)輸側(cè)圍總成零件到預(yù)拼工位正上方，再通過升降機(jī)或者機(jī)器人把側(cè)圍總成零件傳送到地面，由人工或者機(jī)器人來搬運(yùn)側(cè)圍總成到車身上，通過預(yù)搭扣，把側(cè)圍總成掛在車身上，以實(shí)現(xiàn)側(cè)圍預(yù)拼合。

2.1 人工工藝方案

傳統(tǒng)主線側(cè)圍拼合工位的工藝為人工上料。

人工上料：側(cè)圍從EMS小車到工位的方法有三種：EMS小車下降到工位上空；升降機(jī)移動(dòng)側(cè)圍到工位旁；機(jī)器人抓料到工位旁。下面簡述這三種方法的工作流程：

1）人工方案一：側(cè)圍經(jīng)EMS吊具輸送到預(yù)搭扣工位上方，EMS小車帶側(cè)圍一起下降至工位，操作工人將側(cè)圍取下安裝在底板上并搭扣好后，拍確認(rèn)按鈕，EMS上升進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

根據(jù)表1節(jié)拍分析，此工位節(jié)拍能達(dá)到63S，相當(dāng)于48JPH。

表1 節(jié)拍分析

2）人工方案二：側(cè)圍經(jīng)EMS吊具輸送到預(yù)搭扣工位上方，升降機(jī)上的伸縮叉帶取件吊架伸出，在側(cè)圍下方穿過，到達(dá)取件位置后停止。升降機(jī)慢速提升至側(cè)圍脫離EMS吊具后升降機(jī)提升停止，伸縮叉帶取件吊架及側(cè)圍縮回原位，升降機(jī)下降至一層操作工位側(cè)面等待工人取件。操作工人將側(cè)圍取下安裝在底板上并搭扣好后，拍確認(rèn)按鈕，升降機(jī)上升進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。如圖2。

其節(jié)拍可分解如下表2，此工位節(jié)拍能達(dá)到63.2S，與方案一能力相當(dāng)。

表2 節(jié)拍分析

方案改進(jìn)：

從目前人工方案一和二可以看到，操作工在等待升降機(jī)帶側(cè)圍總成下降占用了工位節(jié)拍的一半時(shí)間，如果要提高此工位的節(jié)拍，可優(yōu)化的方向主要是減少人機(jī)交互安全設(shè)備的運(yùn)動(dòng)造成的時(shí)間損失，因此，可考慮在人工方案二的基礎(chǔ)上，升降機(jī)和人工Toy Tab操作界面增加一道安全門，使得人工預(yù)拼側(cè)圍到車身上的過程中，升降機(jī)能夠運(yùn)動(dòng)，提前去空中取EMS上的側(cè)圍總成零件，同時(shí)操作踏臺(tái)增加一個(gè)過渡臺(tái)如圖3。其節(jié)拍可分解如下表3，此工位節(jié)拍能達(dá)到53.2S，相當(dāng)于57JPH。

圖3 人工上料，增加安全門

表3 節(jié)拍分析

3）人工方案三：側(cè)圍經(jīng)EMS吊具輸送到預(yù)搭扣工位上方，機(jī)器人抓手伸出，從EMS小車抓取側(cè)圍，然后機(jī)器人抓取側(cè)圍至臨時(shí)支撐架上，機(jī)器人返回Home位置，接著操作工從臨時(shí)支撐架上取下側(cè)圍安裝在底板上并搭扣好后，拍確認(rèn)按鈕，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。根據(jù)表4中的節(jié)拍分析，此方案最高節(jié)拍能夠達(dá)到48S，相當(dāng)于64JPH。如圖4。可見采用機(jī)器人和人工交互方案，在從EMS取零件到地面的節(jié)拍能夠節(jié)約5S，從柔性來說，機(jī)器人替代升降機(jī)能夠具備更好的柔性，適應(yīng)不同車型共用EMS的需求，例如零件在EMS小車上姿態(tài)差異大并且取件路徑復(fù)雜情況下，機(jī)器人可以通過軌跡試教完成取件任務(wù)。

圖4 方案3

表4 節(jié)拍分析

2.2 自動(dòng)工藝方案

從目前人工方案可以看到，人工方案中，由于人機(jī)交互安全設(shè)備的運(yùn)動(dòng)造成的時(shí)間損失多，如需進(jìn)一步提升節(jié)拍，可考慮增加完全由機(jī)器人來上料，下面通過分析全自動(dòng)方案來研究此工位節(jié)拍優(yōu)化工藝。

機(jī)器人上料工藝布置：機(jī)器人自動(dòng)從EMS抓料，自動(dòng)Load至車身，由Gripper上集成的Tab機(jī)構(gòu)自動(dòng)Toy Tab,然后機(jī)器人返回，繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)。表5是具體的節(jié)拍分析，可以看出此方案最高節(jié)拍能夠達(dá)到46S。如圖5：

圖5 機(jī)器人上料

3 結(jié)論

通過本文分析可以得出：

1）45JPH以下時(shí)，工藝方案可選擇人工方案一或者人工方案二，采用EMS升降或者普通升降機(jī)+人工上料敲搭扣形式能夠滿足多車型和節(jié)拍要求，成本和技術(shù)難度來說也時(shí)最低的；

2）55JPH以下并投資和難度最低的可以選擇人工方案二的優(yōu)化方案；

3）45-65JPH情況下，建議采用人工方案三或者自動(dòng)方案，自動(dòng)方案投資和難度最大，但是能夠節(jié)約單工位4個(gè)操作工，從節(jié)拍能力預(yù)留和人員精益角度，同時(shí)在成本足夠情況下，建議采用自動(dòng)方案。

本文通過分析白車身側(cè)圍預(yù)拼工位工藝方案，著重研究不同工藝方案情況下的節(jié)拍能力，總結(jié)不同工藝方案的優(yōu)缺點(diǎn)，為新工廠新項(xiàng)目車身工藝方案規(guī)劃時(shí)提供參考。

[1] 劉金漢.車身焊裝生產(chǎn)線上多臺(tái)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的研究[J]機(jī)器人.2002,24:20-25.

[2] 林巨廣,邱棟榮.白車身側(cè)圍預(yù)拼抓具的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J]組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù).2013(12):119-121.

[3] 盧本.汽車白車身機(jī)器人焊裝線的構(gòu)成與應(yīng)用技術(shù)[J] 現(xiàn)代焊接.2008（8）:11-16.

[4] 王健強(qiáng).白車身機(jī)器人焊裝自動(dòng)線關(guān)鍵裝備技術(shù)的研究[D] 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),合肥工業(yè)大學(xué),2010.

BIW bodyside pre-loading station process proposal Study

Jiang Xianmao
（SAIC-GM Corporation Limited, Shanghai 201206）

Bodyside pre-loading station is the key and bottleneck station in high JPH BIW main line, by analyzing the BIW bodyside pre-loading station process proposal with manually and automatically, analysis different conditions’ Job per hour(JPH)’s capability, summarized the difference of different process proposal, and give recommendation in different process proposal assumption, it provide a reference for the process design in new plant or new project initial.

BIW; Bodyside pre-loading; Process; High JPH

U466 文件標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)19-61-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.19.021

姜賢茂，工程師，就職于上汽通用汽車有限公司整車制造部。