乘用車試制車間焊裝線的規劃設計

張剡 邢曉威

摘 要：以總結出各種生產綱領的乘用車試制車間焊裝線規劃設計方法為目標，完成了年生產綱領分別為200～500輛、500～2000輛、2000輛以上三個檔次的乘用車試制焊裝線的規劃設計模式的優缺點對比總結，針對不同的業主需求，采用不同的規劃設計模式，利用這套規劃設計方法我公司已經完成國內多個整車廠研發中心試制車間施工圖的設計，取得了良好的經濟效益。

關鍵詞：自適應;轉臺;滑臺;機器人抓手

0 前言

本文歸納總結了不同生產綱領的乘用車試制車間焊裝線的規劃設計模式，完成了簡易焊裝線、半自動焊裝線、自動柔性焊裝線三種模式的對比總結，羅列了各種模式包含的工藝內容。

1 試制焊裝工藝概述

傳統乘用車白車身焊接工藝有電阻點焊、氣體保護焊、螺柱焊、凸焊、釬焊等，部分車型采用了激光焊和阿普拉斯焊等新焊接工藝。新能源車白車身因為要減重，大量采用了鋁材、高強鋼、碳纖維等新材料，業界開發了鋁點焊、鋁螺柱焊、SPR自沖鉚、FDS、CLINCH鉚接、膠接等新型連接工藝，目前這些新工藝已經在各個主機廠得到大批量應用。

2 焊接工段白車身主要工藝流程

分總成焊接側圍地板等大總成焊接車身總拼四門兩蓋裝配調試白車身下線。

3 三種模式對比分析

（1）模式1：簡易焊裝線：焊裝工段僅完成發動機倉、前后地板、側圍、門蓋、車身等大總成的焊接，其他分總成外協配套。焊接方式為人工焊接，生產線上方布置工藝鋼結構，點焊槍、二次側的水電氣管線、風扇、照明等設備設施安裝在工藝鋼構上。點焊采用帶自適應系統的中頻懸掛式點焊機進行總成焊接，每個點焊控制箱配置2套（水電氣）管包線，在管包線末端與焊槍連接處配置焊槍快換接盤以方便不同類型、不同尺寸的點焊槍快速切換，充分發揮焊裝線的柔性，正常情況下白車身焊點采用20種不同類型、不同喉深的焊槍即可滿足要求，個別無法焊接的焊點可以采用弧焊工藝代替焊接。地面布置夾具及料框，夾具可以采用帶萬向腳輪的形式，方便推進推出以切換生產不同車型，因為生產節拍很慢，夾具多采用手動夾緊器，側圍、地板、及車身總成等大型夾具的基板一般為矩陣孔基板，切換車型時可以重復利用，以節省設備投資。下圖為某廠試制車間簡易焊裝線工藝平面圖。

（2）模式2。半自動焊裝線：焊裝工段小分總成及發動機倉、前后地板、側圍、門蓋等大總成為人工手動焊接，地板總成、車身總成采用機器人自動焊接。下圖為某廠試制車間半自動焊裝線工藝平面圖，整體工藝流向為從下到上，依次為分總成手動焊接區，大總成手動焊接區，地板及車身總成自動焊接區，工位布置形式為抽屜島式布局。分總成線為手動線，分總成夾具自帶腳輪，使用時推入工位，切換時推出工位，焊接方式為人工焊接，懸掛點焊槍及其附屬設施吊掛在地面立柱或屋架吊掛的鋼結構上。發動機倉線及前后地板為自動線，因為試制車間生產節拍較低，僅單側布置機器人焊接，具體工藝流程為人工裝左側件→轉臺旋轉180度人工裝右側件→機器人焊接→焊接完成后利用電葫蘆+吊具人工抓件至AGV。左右側圍線為柔性自動線，具體工藝流程為第一工位人工裝件→滑臺滑入第二工位R1/R2/R3/R4機器人焊接→R5機器人抓件放入成品精定位料框。左右側圍線換產方式為人工切換，切換時空夾具推車接駁焊裝線導出舊夾具后推至夾具存儲區存儲，裝載新夾具的推車再次接駁焊裝線導入新夾具。地板線及車身總成線為半自動線，點定工位為手動工位，補焊及螺柱焊工位為機器人自動焊接，布局方式為抽屜式布置，地板及車身總成工位間工件周轉方式為AGV+定位托盤，利用AGV把不同車型定位托盤推進推出。

（3）模式3：柔性焊裝線：焊裝工段小分總成為人工手動焊接，各個大總成及車身總成全部采用機器人焊接，產線具備多種車型柔性生產的能力。下圖為某廠試制車間柔性焊裝線工藝平面圖，發動機倉、前后地板總成采用機器人自動焊接，工位布置形式為單元式布局，七軸機器人居中布置，兩側布置夾具、焊槍及上下料口，夾具切換方式為人工切換;左右側圍總成采用機器人自動焊接，工位布置形式為單元式布局，七軸機器人居中布置，兩側布置夾具、焊槍及上下料口，工位間工件周轉方式為機器人抓手，夾具切換方式為人工切換;車身總拼及后續補焊采用機器人自動焊接，下車身定位采用AGV+定位托盤，上車身定位可以采用機器人抓手，各種車型的機器人抓手存放在點定工位周邊，具備多種車型柔性生產的能力。

（4）以上僅列出了3種具有代表性的試制焊裝線規劃布置方式，在具體設計試制車間焊裝線方案時要結合業主的具體需求展開設計。目前國內整車廠試制焊裝線三種模式的對比分析詳見以下附表1。

4 結論

通過三種模式的對比分析可以得出以下結論：模式1功能單一，但設備投資少;模式2功能比較齊全、設備投資適中;模式3功能最全，但投資較大，如果試制產能不足，設備利用率低下，模式3比較適合專業的整車試制公司或新產品更替速度快試制任務繁重的整車廠。目前汽車市場競爭激烈，新車型的推出速度越來越快，頻率越來越高，試制車間焊裝工段項目眾多，任務繁重，經常多個項目并行推進，如某廠年樣車試制項目達到40個左右，每年試制樣車2000臺左右，在這種情況下也可以采用幾種模式的焊裝線兼而有之的方式。

作者簡介：張剡（1978-），男，內蒙古巴彥淖爾人，本科，學士，高級工程師，研究方向：焊接專業。