快換焊槍在試制車間的應用

許超

摘 要：文章根據試制車間對快換焊槍的需求，對比了目前傳統的手工一體化焊槍和傳統的快換焊槍，通過對傳統手工一體化焊槍的設計改進，實現了焊槍的快換功能，滿足了試制車間對快換焊槍的需求，同時較傳統快換焊槍又大大降低了成本。

關鍵詞：快換焊槍；試制；柔性化

中圖分類號：TG43 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）04-0176-02

Abstract： According to the requirement of the trial manufacture workshop for the fast welding torch， this paper compares the traditional manual integrated welding gun with the traditional quick changing welding gun， and realizes the quick changing function of the welding gun by improving the design of the traditional manual integrated welding gun. At the same time， compared with the traditional quick welding torch， the cost is greatly reduced.

Keywords： quick change welding torch； trial manufacture； flexibility

引言

隨著汽車工業的快速發展，市場競爭的越發激烈，要求車型更新換代速度越來越快，產品開發周期越來越短，開發成本不斷降低，以高品質和高速度的新車型快速響應市場。這樣的環境背景對試制車間試制裝備的柔性化提出了更高的需求。而點焊焊槍作為試制車間主要的焊接裝備，如何更加柔性高效的使用焊槍設備，成為了試制車間的一項重要課題。

1 試制車間對快換焊槍的需求

眾所周知，試制車間由于成本，周期等因素，不可能像工廠一樣根據車型項目匹配好相應的設備，而是要求設備具備柔性，能夠最大程度的覆蓋所有車型項目，對應到焊槍上，就要求焊槍能夠靈活切換，滿足不同項目的需要。同時根據歷史的項目經驗可以通過不同槍型的焊槍使用率來進行焊槍的布局優化，優先采購使用率需求大的焊槍，減少使用率低焊槍的采購，通過快換焊槍的形式來滿足項目焊槍的使用需求，以此提升所有采購焊槍的使用率，節約了車間設備采購的成本。同時對于維修備件方面，快換焊槍各種同類型焊槍可互為BACKUP，一旦工作焊槍出現故障，可以通過切換同類型閑置焊槍快速滿足試制項目生產，節約了因維修而導致的停產時間，也可以適當的降低維修人員的配置，減少人員和管理成本。綜上，快換焊槍對試制車間的重要性不言而喻。

2 快換焊槍的形式

傳統的氣動一體化手工焊槍在焊槍端兩米左右距離存在水管、氣管和線纜的接頭，如圖1。更換焊槍時需要依次解開水管、氣管和線纜接頭，排盡水管中剩余冷卻水后，再進行更換，整個過程十分麻煩且耗時。而市場上較成熟的快換焊槍產品一般都是通過將水管、氣管和線纜等定義在一個標準化的快換盤上，如圖2。通過快換盤實現快速切換，這種形式的快換焊槍雖然可以滿足試制車間的快換需求，但成本上過于昂貴，是普通手工一體化焊槍價格的4倍，如表1。這種快換焊槍可以在個別工位使用，如總拼補焊，但如果整個車間都使用該設計的快換焊槍，將極大的提高試制的成本。

3 快換焊槍設計

快換焊槍快換接口的設計既要滿足焊槍對電源、通訊、水源、氣源等的接口要求，還要滿足操作和維修人員切換焊槍時的便利性，同時兼顧急停按鈕等安全裝置的布局等。如圖3/4所示，設計快換焊槍尾部快換接口上部設計有電源航插和通訊航插，為了保證電源和通訊的穩定性和使用安全性，電源航插和通訊航插上采用六角螺栓進行固定，防止電源和通訊航插在使用中的意外脫落。快換焊槍尾部快換接口下部設計有進水，氣源以及回水的快速接頭。為了避免水源和氣源快速切換時的誤操作，除了色標定義外，設計上將水氣源的快速接頭設計為逆向，從根本上杜絕了誤操作而帶來的設備損壞以及安全等問題。同時在快換焊槍尾部的邊緣設計有設備急停按鈕以應對使用過程中的突發情況，保障操作人員的安全。

4 快換焊槍效果驗證

經三個月中五個試制項目的使用驗證，改造后的快換焊槍可以實現焊槍的快速對接，同時在快換過程中不會造成漏水，漏氣等影響生產的問題。焊槍平均切換時間約為11分鐘，為原手工焊槍切換時間的四分之一，基本與成熟快換焊槍產品相當。成本方便，本次焊槍的快換設計變更仍然維持原焊槍價格協議框架內未增加設備采購成本，如圖5。

原試制車間每年因焊槍故障而造成的停線問題約200個，平均維修時間30分鐘，通過采用快換焊槍設計，基本可以實現故障焊槍立即更換，故障焊槍下線維修，保證生產節拍。驗證期間，五個試制項目因車身設計造型等因素試制車間常規焊槍無法滿足焊點有42個，若按常規不同項目不同工位進行焊槍布局需采購8把異型焊槍以滿足工藝需求，但實施快換焊槍后，實際采購焊槍數僅為4把，且隨著異型槍數量的增加，形成一定規模后就可以基本覆蓋所有造型點焊需求，減少后期設備采購成本。

根據實際使用驗證，焊槍在快換設計改造后在成本，效率，維修性等多方面都較原來的手工一體化焊槍具有明顯優勢，本次設計改造取得了良好的效果。

5 經濟效益計算

快換焊槍的使用從三個方面節約了試制車間的成本：

（1）快換焊槍采購成本：按照一個試制車間400把焊槍計算，對比成熟快換焊槍產品，通過對現有手工一體化焊槍的改造，平均單把快換焊槍可節約7.5萬元，總共可節約費用約3000萬元。

（2）生產停線成本：當單把焊槍發生故障后，可快速更換同類型閑置焊槍繼續生產，按照平均焊槍維修時間30分鐘，每年焊槍故障問題200個，每年可節約維修停線時間約100個小時。

（3）異型焊槍采購成本：針對不同車型，由于造型設計的原因，都有數量較少但常規焊槍無法覆蓋的焊點，這就需要針對不同車型新購異型焊槍。按照一把異型焊槍4萬元，每年二十個試制項目計算，每年可以節約80萬的異型焊槍采購費用。

6 結束語

通過效果驗證表明，焊槍的快換改造已取得了很好的效果，不僅提高了生產效率，還降低了采購以及后續維修的成本，改造達到了預期的目標。

參考文獻：

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