汽車駕駛室鈑金件生產未來發展淺談

董少飛

摘要：汽車駕駛室鈑金件在駕駛室本體中起著非常關鍵的作用，加工方式多種多樣，現階段國內汽車企業基本均采用沖壓自動線來完成駕駛室鈑金件的加工，其自動化程度已比較高，但是隨著人們生活水平提高，工業技術水平提升，沖壓自動線在上料方式、壓機間物料搬運、沖壓件質量檢測、沖壓件裝框與入庫等方面仍有提升空間，本文著重從以上幾方面分析，提出對沖壓自動線未來發展的幾點思路或看法。

關鍵詞：自動上料；物料搬運；自動檢測；自動裝框與入庫

汽車駕駛室不僅是駕駛員的工作場所，也是整車的重要組成部分之一。它是由許許多多的鈑金件焊接、裝配而成，其質量的好壞將直接影響到汽車的性能和安全性，而鈑金件是構成駕駛室的骨架，因此控制鈑金件的產品質量尤為關鍵。鈑金件在駕駛室本體中占有較大的比例，如何穩定、高效的加工滿足產品質量的鈑金件，是技術長期研究的方向。

汽車駕駛室鈑金件情況介紹

駕駛室本體主要是由板料成型后，再經焊接、裝配而成，其鈑金件作為駕駛室總成組成的關鍵部件，是連接內外飾等部件安裝的重要橋梁，其產品質量直接影響駕駛室的品質，嚴重的話有可能存在安全風險，因此生產過程中需嚴格控制鈑金件質量。

目前各整車生產企業設計的駕駛室都有本單位獨特的特征，其設計生產車型較多，導致駕駛室本體規格型號也較多，從而駕駛室本體中鈑金件數量不同，以重型載貨車加長高頂駕駛室本體為例，分析駕駛室本體中鈑金件占比，如表1所示。

從上表可以看出，鈑金件在駕駛室本體零部件總數中占比達到了23.6%，占了很大的比例，其在駕駛室本體中有著舉足輕重的作用。

駕駛室本體鈑金件生產方式

鈑金件精度不達標將存在裝焊連接貼合不充分、總成件強度降低、總成零件扭曲、刮膩子與打磨工作量增大、零件裝配干涉或無法裝配、漏雨等風險，因此選擇合適的鈑金件生產方式有利于產品質量及一致性提升。

1. 生產方式分類

從廣義上鈑金件的生產方式可分為：手工成型、沖壓成型、3D打印成型等，不同的加工方式適用于不同的生產環境，現對鈑金件生產方式對比分析，如表2所示。

綜上分析，鈑金件手工和3D打印成型技術適用于單件、小批量生產，同時生產效率較低，單件加工成本也較高，現階段主要應用場景分別為汽車后市場和樣車方案、試制階段；沖壓成型適用于小批量、批量生產，生產效率高于手工和3D打印成型技術，且產品質量與一致性高，人員勞動強度、單件加工成本較低，因此沖壓成型是沖壓件批量生產最好的保證方式，主要應用于整車鈑金件生產。

2. 生產方式分類

目前乘用車與商用車新建沖壓生產線均采用自動化連線，其中車身覆蓋件的生產國內已基本實現自動化生產。

沖壓自動化連線具有生產效率高、產品質量穩定、安全風險低、員工勞動強度低、產線占地面積小及車間可視化程度高等優點。

沖壓自動線工藝流程：線首上料→清洗涂油→拉伸（成型）→修邊沖孔→翻邊→整形→成品下線→裝框→配送至物料存儲車間。

沖壓自動線優化提升方向

1. 坯料自動上料

（1） 坯料上料現狀? 目前國內沖壓自動線線首均采用叉車或天車將原材料轉運至軌道移動式上料小車，其叉車或天車操作均屬特殊工種，需專業人員操作，技能要求高，物料轉運效率及準確度與操作人員相關性較大，且存在轉運視線盲區，安全風險大，工作環境差，同時叉車地面物流設置安全提示裝置多，天車不能過跨轉運物料。因此如何改善叉車或天車上料環境和降低安全風險的影響，已成為亟需解決的重要問題。

（2） 坯料自動上料思路? 目前市場上已生產出AGV叉車，且已應用于智能工廠的生產。我們采用可編程無線調度的自動導引AGV叉車，以電磁感應為導航方式輔助RFID識別，來實現車間內復雜的物料運轉路徑。

根據生產計劃，AGV叉車接收生產管理系統（MES）和倉儲管理系統（WMS）發出的指令后，按照已規劃好的路徑運行至原材料緩存區，識別并叉取待加工的原材料，將其配送至軌道移動式上料小車附近，再將叉車上的原材料放至軌道移動式上料小車上，完成線首的自動化上料。

2.壓機間物料搬運

（1） 物料搬運分類? 目前國內各汽車企業已基本實現沖壓自動線的覆蓋，其建設時受技術發展、產能綱領、投資成本和場地空間等因素限制，沖壓自動線壓機間物料搬運方式（如圖2）各有差異，大體可分為4種：6軸機器人、7軸機器人、單臂機械手和雙臂機械手。

（2） 物料搬運方式對比? 沖壓自動線壓機間物料均通過6軸機器人、7軸機器人、單臂或雙臂機械手配合端拾器共同完成物料的搬運，其各有優缺點，接下來我們對壓機間物料搬運方式進行對比，如表3所示。

根據以上對比分析，7軸機器人與單臂機械手節拍、搬運物料穩定性及運動軌跡等相當，但單臂機械手投資成本較7軸機器人高；雙臂機械手僅投資成本高于機器人與單臂機械手，其他性能均優于機器人與單臂機械手，適用于高產能節拍的場景；7軸機器人與6軸機器人節拍相差不大，其搬運物料穩定性、運動軌跡、程序試教時間均優于6軸機器人。

（3） 物料搬運方式選型? 整條沖壓自動線產能能否得到充分發揮，保障生產的正常運行，確保產品質量穩定可靠，選型時需著重考慮以下幾點：根據生產綱領，加工產品規格與種類，初步確定物料搬運方式；不同的物料搬運方式，物料運動軌跡復雜程度不同，其將直接影響物料搬運的穩定性。運動軌跡越復雜，越容易掉件，干涉可能性將大幅增加，程序試教難度增大，同時將嚴重影響生產效率，因此在選型時盡量選擇物料運動軌跡簡單的方案。單臂機械手與壓力機立柱剛性連接，壓力機沖壓零件時的振動將直接帶動單臂機械手的顫動，增加了物料掉落風險。7軸機器人是通過底座安裝在地面上，雙臂機械手安裝在獨立立柱上，均未與壓力機直接連接，其壓力機沖壓過程對物料搬運影響有限，因此該處優先選擇7軸機器人與雙臂機械手搬運方式。根據加工產品質量，選擇滿足承載需求搬運方式的型號規格。

3. 沖壓件自動檢測

（1） 沖壓件檢測現狀 目前國內沖壓自動線線尾零件檢測主要以人工目視和觸摸，結合測量儀器檢測為主，對零件質量進行一定比例抽檢來確保產品合格率，該檢測方式存在經驗依賴性強、主觀影響大、檢測效率低、勞動強度大及數據追蹤難度大等諸多問題。

（2）沖壓件自動檢測思路 三維檢測技術作為一種新型的無損檢測技術，具備高效、穩定、精確于柔性高等特點而逐漸在工業生產的檢測領域得到推廣。它通過激光傳感器采用藍光進行非接觸式掃描獲得產品的輪廓數據，并將實時數據傳遞給處理單元進行分析、判斷，實現殘次品的篩選和產品種類的分揀工作等，但該技術對于復雜輪廓及大尺寸沖壓件檢測還存在一定的局限性，其單面掃描時間3～5s，輪廓越復雜，單件掃描時間越長，自動檢測節拍就越難與沖壓自動線節拍匹配；掃描范圍30～1500mm，對于超出檢測范圍的大覆蓋件自動檢測，需采用其他方案或技術來滿足大覆蓋件的檢測。

4. 沖壓件自動裝框與入庫

國內各汽車企業沖壓自動線線尾的沖壓件，大部分通過人工裝框，再經叉車將已裝框的沖壓件轉運至緩存庫暫存，其裝框過程中員工一直重復同一動作，長期處于高勞動強度中，工作內容單調、乏味，易于疏忽造成零件磕碰劃傷，且人員運營成本較高。

線尾沖壓件自動裝框與入庫可借鑒某汽車企業，可通過在皮帶機兩側分別布置機器人（數量根據產線節拍及產品規格確定），結合端拾器與視覺跟蹤系統配合，抓取皮帶機上的沖壓件成品，將其裝入成品框內，實現機器人自動裝框（如圖3）。待成品框裝滿后，通過AGV小車上的識別系統來識別貨箱條碼，確定配送和入庫等信息，按照AGV已規劃路徑將貨箱配送至智能立體庫進行暫存，基于RFID 的倉庫管理系統自動識別、收集各作業環節的數據信息，并根據生產計劃進行沖壓件自動出入庫（如圖4），保證物料倉儲數據的準確性與真實性，為企業庫存管理提供數據支撐。

沖壓件自動裝框具有效率高、穩定、勞動強度低與運營成本低等特點，但其對同規格成品框的一致性、定位精度要求較高，需嚴格控制成品框尺寸的一致性并及時維護，確保成品框滿足使用要求。

結語

整車企業現均采用沖壓自動線來加工車身，其加工的沖壓件產品質量及穩定性基本滿足設計要求，但是隨著人們生活水平的提高，汽車行業市場需求依然旺盛，競爭越發激烈，因此需持續提高沖壓件的生產及產品質量，降低運營成本，提高企業市場競爭力，是未來鈑金件長期發展的必然趨勢。