某車型行李艙蓋區域工藝方案分析及優化

隨著汽車行業的不斷發展，傳統的白車身焊裝生產線的工藝方案可能已經逐漸顯露出一些局限性，難以滿足日益增長的訂單需求，并且在質量控制方面也存在挑戰。

因此，工藝方案的平面布局如何優化工藝方案和生產線節拍，合理規劃焊接順序，配置夾具設備，提高生產效率，同時保證焊接質量等，一直都是汽車制造工廠不斷探索突破的重要課題，需要不斷地改進和優化。

行李艙蓋區域工藝方案概覽

焊裝車間的行李艙蓋總成通常由內板總成和外板總成通過折邊工藝拼合而成。而內板總成涉及到多個零件的組合焊接，焊接方式通常為點焊或者激光飛行焊。外板總成分為三個外板零件，即由上板、中板及下板拼合而成，連接技術通常使用激光釬焊，既可以保證強度，又可以確保零件外觀面的美觀及較好的密封性。

按照工位的順序來看，行李艙蓋區域可以分為外板人工上件工位、外板激光焊接工位、內板自動上件工位、內板組焊工位、涂膠工位、折邊工位、加熱固化工位、質量檢查導出工位、在線測量工位、打磨返修工位及自動下件工位等。

(1）外板人工上件工位工人將行李艙蓋外板的上板、中板、下板置于上件臺上，人工上件口設有光柵或卷簾門以確保安全。工人上件后由機器人抓手抓件轉運至激光房進行焊接。工人在上件前需要對零件外觀進行檢查，是否有臟污、變形、磕碰傷及劃痕等。

(2）外板激光焊工位通常使用激光釬焊焊接。激光釬焊是利用高能激光束加熱并熔化釬料填充焊縫，并通過熔融釬料的潤濕作用連接母材形成永久連接效果的激光焊接技術。由于該技術焊縫組織細小，接頭性能良好，焊接成形好，外觀美觀漂亮，焊接一致性好等優點，通常被應用于白車身上對于焊接變形要求高的工件或對焊縫表面質量要求高的工件，例如行李艙蓋外板和頂蓋等。圖1所示為激光釬焊工位樣例。

(3）內板的自動上件工位采用精度料框，由物流叉車負責上件，上件工位擺放雙并料框，抓件時依靠抓手上的視覺引導相機及距離傳感器實現自動抓件。這里對精度料框的加工制造質量有一定的要求，需要在一定范圍內保證料框的關鍵尺寸一致性。在生產線前期試裝期間，需要焊裝規劃部門與物流、維修、線體商及料框廠家聯合推動，通過不斷提升料框質量及機器人調試，實現較低的抓件報錯率。

(4）內板組焊工位目前主要有兩種焊接方式，一種為傳統的電阻點焊，另一種為激光掃描焊，也叫激光飛行焊。傳統點焊成本較低，點焊系統通常由焊接控制柜、焊接變壓器和焊鉗組成。激光掃描焊通常應用于車門窗框、行李艙蓋內板、側圍等零件位置，如果零件結構允許，也可以采用傳統電阻點焊或者阿普拉斯焊代替。

（5）涂膠工位目前焊裝車間白車身主要使用的膠水有結構膠、減振膨脹膠及以折邊膠三種。結構膠主要使用在內板點焊合拼零件之間，配合焊點起到粘結作用，受熱固化后強度非常高；減振膨脹膠主要填充在內外板之間，起到減弱外板振動產生噪聲的作用；折邊膠則是內外板合拼折邊處使用，固化后起到粘結作用。涂膠系統通常集成了涂膠檢測功能，可以在膠槍工作的同時對涂膠狀態進行檢測，當發生位置偏移、斷膠等質量問題時可以及時發現并修正。

(6）折邊工位目前汽車廠常見的折邊方式主要有手工折邊、模具折邊、機器人折邊和專機折邊。本文中行李艙蓋區域使用的是機器人折邊工藝。折邊工藝是白車身外覆蓋件的重要工藝，可以形成光滑邊緣替代板材毛邊，提升美觀并且提高外覆蓋件的密封性能及尺寸匹配質量。折邊工藝通過外板的邊緣翻邊彎曲變形將內板包壓，常見形式有水平折邊、垂直折邊和水滴折邊等，圖2所示為折邊區域截面示意圖。

（7）加熱固化工位通過電磁感應加熱，對折邊膠進行預固化，起到固定內外板防止竄動的作用以保證零件尺寸。這是由于未徹底固化的折邊膠無法有效連接內外板，在后續的零件轉運、車身裝配等工序受到外力作用，并且還會有零件本身的應力釋放，使內外板發生一定程度的變形和位移，導致整車裝配間隙平順度出現超差問題。通常雙組份膠配合加熱固化工藝，也可以使用單邊焊工藝通過10個左右的焊點來固定內外板相對位置。

（8）質量檢查導出工位當機器人焊接或涂膠發生質量報警，零件會被機器人抓放到導出轉臺，由人工進行二次確認。如確定有質量問題則進行返修處理，如果零件質量沒有問題則可以通過程序控制返回生產線。

(9）在線測量工位機器人攜帶檢測頭對放置在檢測工裝上的總成零件進行尺寸檢測，以確保零件尺寸實時監控，及時調整。

（10）打磨返修工位處理零件表面劃傷等問題，一般是自動轉臺將零件從線體內轉出。由于本車型行李艙蓋零件為鋁件，需要規劃單獨的打磨房，以避免鋁粉塵的爆炸風險。需要注意的是，鋁打磨工位使用的打磨工具不能與鋼打磨工具混用，并且打磨區域內照明需使用防爆燈。

（11）自動下件工位與內板自動上件工位相似，通過使用精度料框，機器人將總成零件放入滿框后由人工叉車或自動叉車轉運，自動上下件工位樣例如圖3所示。

行李艙蓋區域工藝布局方案分析優化

制定行李艙蓋區域的工藝規劃布局方案，主要需考慮車型種類數量、設計產能節拍及后期換代改款等因素。本文中所討論的某車型行李艙蓋區域為單一車型生產線，產能規劃36件/h，即每小時可生產36套總成零件下線。

總體上可以分為3個PLC區域，即一區內板分總成區域、二區外板分總成區域和三區總成合拼區域。

在一區內板分總成區域，先由機器人從內板大件的精度料框中取件，同時另一臺機器人從小件抽屜中取件。分別轉運到內板組焊工位進行合拼，形成內板分總成后轉運至一區與三區之間的緩存區域。

二區的外板分總成區域，則是由人工上件三個外板零件到手動上件臺，之后由機器人抓件送到外板激光房進行激光釬焊工藝。完成后再組焊一個小件，之后由轉運機器人將外板分總成轉運至二區和三區之間的緩存區域。

三區為總成件合拼區域，內板由機器人從緩存臺上抓取進行涂膠，即減振膨脹膠。另一臺機器人從緩存臺上抓取外板分總成，放置在折邊工裝上，然后由涂膠機器人涂雙組份折邊膠，完成后由轉運機器人將內板分總成放置到外板上，然后進行折邊工藝。多臺折邊機器人合作完成折邊工藝后，由七軸轉運機器人從折邊工裝上抓件放置到加熱固化工裝上，進行加熱固化工藝，下一步則是由機器人轉運到在線測量和總成下件工位。圖4為單一車型行李艙蓋區域工藝布局示例。

可以看出，該行李艙蓋區域的工藝方案簡單清晰，布局合理，預留了充分的線邊物流區域。同時該方案的局限性也比較明顯，主要為以下幾個方面：

（1）生產靈活性差單一車型焊裝生產線通常為專化生產設計，僅適用于一種車型的生產。當需要生產其他車型時，必須重新規劃和調整生產線，包括重新設計夾具、調整設備布局以及重新調試工藝參數等，增加了項目成本，還延長了生產準備時間，降低了生產效率。

(2）技術要求高單一車型焊裝生產線對工藝和設備精度要求較高，需要高度定制化夾具。這種設計思路限制了生產線的通用性和適應性。

(3）重復投資成本高當需要新車型時，原有的焊裝車間生產線無法直接利用，除了工藝線體本身，還涉及廠房公用動力設施的重復投資，增加了投資壓力。

(4）占地面積與資源浪費單車型生產線每個車型都需要有獨立的工藝島和相應的物流區，這對廠房

占地面積的需求也更高。

在考慮后續車型項目的規劃投資效益時，可以將該工藝區設計成多車型柔性化生產線。由于不同車型的行李艙蓋結構基本一致，主要工藝流程不需要做出改動即可實現。

線體內的機器人可以實現共享，不同車型切換不同程序即可，工裝考慮設計為轉臺自動切換模式，抓手則考慮使用停放站進行多車型切換，自動上件的內外板精度料框可以共用料庫。同時在工裝夾具和抓手上都會安裝有車型識別傳感器，作為防錯系統以防不同車型零件混用。優化后的多車型柔性化行李艙蓋生產線示意如圖5所示。

該方案的優點是可以在一條生產線上生產三車型甚至四車型的行李艙蓋總成零件，極大節約了新車型生產線的硬件投資成本。但是需要注意車型切換對產能損失的影響、物流區域的占用，以及不同車型混線帶來的項目爬坡瓶頸。當新投產車型進行調試時，將會占用一定的在產車型生產時間，同時質量優化也將是重點需要關注的問題。

相比于單一車型的生產線，多車型柔性化生產線具有以下優勢：

1）降低投資成本。柔性化生產線通過多車型共線生產，減少了重復投資和設備投入。具體包括廠房用地、廠房能源、線體內可以通用的機器人及焊槍設備等。在導入新車型時只需要依靠預留的空間進行部分改造即可，從而大大降低了設備及人力成本。

2）縮短產品開發周期。柔性化的生產線省掉了項目前期建線的時間，能快速導入新車型，改造小、周期短，提高了產品開發效率和市場響應速度。

3）提高生產效率和靈活性。通過快速切換工裝和程序的模塊化設計，柔性化焊裝生產線極大地提高了生產效率，高自動化率也節約了人力成本。

4）降低運營成本。柔性化生產線通過減少重復投資，節省了廠房和能源需求，除了項目初期的投資節省外，在序列化生產階段也極大地降低了公司的運營成本。

結語

本文深入討論了白車身行李艙蓋區域工藝方案的內容，對比了單車型和多車型的生產線設計思路，也對各自的優缺點做了一定的總結。未來會繼續探索高效率、低成本的工藝技術方案與思路，進一步做出優化改進，推動汽車白車身焊裝專業的發展。

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