淺談MPV車型與轎車及SUV車型焊裝 共線生產的技術方案

王世明，劉美娜，蔡鋼

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510641）

前言

汽車制造業作為目前自動化程度最高的行業之一，其推陳出新的頻率日益增高。十年前需要四年開發周期的汽車產品，現在只需要兩年就可以完成。產品更新換代速度加快，更加需要強有力的、先進的生產制造技術來支撐。考慮到投資成本的因素，目前大部分汽車主機廠均采用共線混流生產。所謂共線混流生產，是指在同一條生產線上可以同時滿足多個不同車型的生產。生產線通用設備及公用動力設施一次性投入永久性使用，每次新車型投入時，只需增加部分專用的設備，或者對現有的設備進行適應性的改造。此種生產方式可避免設備工裝等資源重復投資造成的浪費，而且還可以縮短技改時間，為汽車產品的加速更新換代提供了有力的支持。本文從產品結構平臺化設計及生產線工藝裝備柔性化設計兩個方面入手，介紹了廣汽傳祺新開發的某款MPV車型與轎車及SUV車型共線生產的技術方案。

1 車身結構平臺化設計

1.1 車身尺寸及重量

產品在焊裝生產線進行生產，最重要的一個前提就是車型整車尺寸及重量需滿足生產線的約束。若其長、寬、高尺寸超出生產線要求，或者其重量超出生產線移栽、運輸設備的要求，則該車型無法在生產線生產，更加談不上與別的車型共線生產。廣汽傳祺此款MPV在設計的初始階段，就充分考慮了焊裝生產線對產品整車尺寸及重量的約束，以保證其量產后可以在焊裝生產線生產。

1.2 車身分塊形式一致性

為實現焊裝共線生產，各個不同車型分塊形式需保持一致。只有車身的分塊形式一致了，其焊接工藝流程才能設計一致，而各車型焊接工藝流程一致是實現共線生產的前提[1]。目前汽車行業內MPV車型常見的分塊形式如圖1所示，廣汽傳祺轎車及SUV車型分塊形式見圖2所示，兩種分塊形式在下車體區域存在差異。若廣汽傳祺新開發的此款MPV車型分塊形式與汽車行業內MPV車型常見的分塊形式保持一致，由于工藝流程不一致，很難與廣汽傳祺已量產的轎車及SUV車型共線生產。所以需要對廣汽傳祺MPV車型的分塊形式重新進行設計，使其與廣汽傳祺已量產的轎車及SUV車型分塊形式一致。

圖1 汽車行業內MPV車型常見的分塊形式

圖2 廣汽傳祺轎車及SUV車型分塊形式

分塊形式設計一致后，前地板側梁與機艙前縱梁、后地板后縱梁搭接處部分焊點焊接時焊鉗與前地板面板干涉，焊接不可達，需對車身結構進行優化，見圖3所示。

圖3 車身結構優化

1.3 車身連接工藝一致性

各車型車身分塊形式一致后，各工序的連接工藝種類盡量一致。這樣生產線的焊接設備可以實現共用，盡量避免因連接工藝不一致而導致生產線需新增專用的設備。此外，各工序的連接工藝數量（如焊點數量、焊縫長度等）應設計在生產線的焊接能力之內。若其超出生產線的焊接能力，生產工時超出生產線節拍，則生產線同樣需要增加焊接設備來對應，特殊情況下還需增加工位來吸收多余的焊點或者焊縫，這些都不利于共線生產。

1.4 車身定位孔及輸送孔一致性

各個車型共用焊裝生產線的工裝夾具，是焊裝共線生產的一個重要方面[2]。因此，廣汽傳祺此款MPV車身定位孔必須與轎車及SUV車型的車身定位孔一致，或者在工裝夾具的可調整范圍之內，只有這樣才能實現不同車型的共線生產。廣汽傳祺車型車身定位孔共有12個孔位，其中機艙區域4個，前地板區域4個，后地板區域4個，具體見圖4所示。廣汽傳祺此款MPV車身設計開發時，嚴格按照相關工藝約束設計車身定位孔，保證其定位孔與轎車及SUV車型定位孔一致。

圖4 車身定位孔約束

圖5 臺車

圖6 車身物流孔

焊裝生產線除工裝夾具外，還有運輸轉運設備各個車型也必須實現共用。焊裝車間的運輸裝運設備（臺車）見圖5所示，其定位支撐單元一般沒有柔性，不可切換。這就要求車身上相應的物流孔徑及坐標各個車型必須完全一致。廣汽傳祺車身物流孔見圖6所示。此款MPV車型在設計時，完全遵循物流孔約束，最終實現了輸送轉運設備的共用。

2 生產線工藝裝備柔性化設計

車身結構平臺化設計的同時，焊裝生產線也需要進行柔性化設計，以兼容不同的車型。下面主要論述下焊裝生產線主線（包括下車體總成線及白車身總拼線）柔性化設計的方法。

2.1 下車體總成線工裝夾具柔性化設計

下車體總成線是將機艙、前地板、后地板這三大塊拼接起來。為實現各個車型共線生產，下車體總成線的夾具（包括點定夾具及補焊夾具）必須具備一定的柔性。目前各主機廠主要采用的夾具形式為NC伺服定位機構，其定位支撐單元在X/Y/Z三個方向可調整。各車型在設計開發時，定位孔設計在NC伺服定位機構的調整范圍之內即可。NC伺服定位機構示意圖見圖7所示。

圖7 NC伺服定位機構

下車體總成線除定位夾具需要柔性化設計外，輸送設備也需要柔性化設計，以兼容不同的車型共線生產。在采用NC伺服定位機構作為定位夾具的情況下，輸送設備一般采用往復桿。往復桿上面的定位支撐單元一般采用差異化布置，每組支撐單元對應一個車型，支撐單元自動進行切換。往復桿示意圖見圖8所示。

圖8 往復桿

2.2 白車身總拼線柔性化設計

白車身總拼線是將下車體總成、側圍及頂蓋拼接起來。為實現三款車型的共線生產，白車身總拼線的點定夾具、補焊夾具及輸送設備必須進行柔性化設計，以兼容不同的車型。目前各主機廠白車身總拼線的點定夾具一般采用OPEN- GATE形式，見圖9所示。下車體區域的定位夾緊單元采用NC伺服定位機構，柔性切換對應不同車型。側圍區域的夾 具通過電機驅動，在滑軌上移動進行切換。通過這種方式，實現不同的車型共線生產。

圖9 OPEN-GATE

白車身總拼線輸送設備一般采用滾床+滑撬的形式，且補焊工位車身也是通過滑撬進行定位的。所以白車身總拼線的滑撬也需要具備一定的柔性，以對應不同的車型。滑撬形式見圖10所示。其上面的定位單元分兩種。一種是固定單元，不可切換。這種單元要求車身上相應的定位孔徑及坐標各個車型必須設計一致。這是一個強制約束，在車身設計開發階段必須滿足約束要求，否則無法實現共線生產。另外一種定位單元是差異化支撐單元。這種單元可機械切換，不同的車型對應不同的單元。通過上述方式，滑撬具備了一定的柔性，從而實現了不同車型的輸送及補焊。

圖10 滑撬

3 結論

綜上所述，通過對車身的平臺化設計（包括車身分塊形式一致性、車身連接工藝一致性及車身定位孔、輸送孔一致性等）及生產線工藝裝備（包括點定夾具、補焊夾具及輸送轉運設備等）柔性化設計，實現了廣汽新開發的MPV車型與轎車及SUV車型的共線生產。