馬超 那葆佳

【摘 要】柔性化生產(chǎn)是近些年新提出來(lái)的一種生產(chǎn)形態(tài)，更多的是一些大型產(chǎn)品密集型制造企業(yè)在推行與使用。作為在柔性化生產(chǎn)線(xiàn)剛剛提出的我國(guó)汽車(chē)企業(yè)而言，如何借鑒國(guó)外這些先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，積極探索符合我國(guó)國(guó)情又行之有效的焊裝柔性化生產(chǎn)方法，以柔性化的生產(chǎn)設(shè)備來(lái)保證企業(yè)制造的靈活性與均衡性，是極其重要的。

一、柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)概述

柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)具有適用范圍廣、產(chǎn)品適應(yīng)能力強(qiáng)、設(shè)備利用率高等優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。與其它焊裝生產(chǎn)線(xiàn)相比，柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)通常具備以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。

1、能夠?qū)崿F(xiàn)投入與產(chǎn)出比的最大化。在汽車(chē)沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝中，焊裝工藝對(duì)車(chē)型之間的差異化是最敏感的。一般情況下，不同車(chē)型對(duì)應(yīng)不同的工藝及工裝設(shè)備。柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)可以對(duì)工裝、設(shè)備、人員、場(chǎng)地等進(jìn)行充分利用，在一條焊裝生產(chǎn)線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)多款車(chē)型的焊接，實(shí)現(xiàn)焊裝生產(chǎn)線(xiàn)搭建的投入與產(chǎn)出的最大化。

2、能夠滿(mǎn)足多款車(chē)型同時(shí)混線(xiàn)生產(chǎn)。焊裝生產(chǎn)線(xiàn)所生產(chǎn)的車(chē)型須與營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)的需求相匹配，單日的生產(chǎn)計(jì)劃中可能會(huì)出現(xiàn)多款車(chē)型混線(xiàn)生產(chǎn)的情況。柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)可以滿(mǎn)足不同車(chē)型在單個(gè)生產(chǎn)班次內(nèi)靈活切換，使生產(chǎn)系統(tǒng)更好地匹配銷(xiāo)售終端。

3、能適應(yīng)快速改型換代的需要。當(dāng)前汽車(chē)市場(chǎng)消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的個(gè)性化需求增多，圍繞新產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，企業(yè)為了生存和發(fā)展必須不斷開(kāi)發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。一款新車(chē)型的投產(chǎn)必然伴隨著新焊裝生產(chǎn)線(xiàn)的建立或者對(duì)原有焊裝生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行改造，一條成功的柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)，可以把這種改造的潛力更好地發(fā)揮出來(lái)，在最短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)的搭建。與普通焊裝生產(chǎn)線(xiàn)一樣，柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)由焊接設(shè)備、輸送系統(tǒng)、定位工裝三個(gè)主要組成部分，而且三個(gè)部分都滿(mǎn)足柔性化設(shè)計(jì)的需要。

二、柔性化焊裝線(xiàn)

1、專(zhuān)用的夾具旋轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行系統(tǒng)：通過(guò)將生產(chǎn)不同車(chē)型的專(zhuān)用夾具設(shè)置于旋轉(zhuǎn)式作業(yè)臺(tái)上，我們稱(chēng)之為夾具旋轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行系統(tǒng)，每個(gè)旋轉(zhuǎn)作業(yè)臺(tái)上又按“十”字型排布出4個(gè)夾具固定痤。存放自動(dòng)化工位器具的BACK就設(shè)置于旋轉(zhuǎn)作業(yè)臺(tái)的周邊，通過(guò)7軸機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)部品件的存取與使用；這個(gè)過(guò)程中焊接作業(yè)完全可以通過(guò)焊接機(jī)器人來(lái)自動(dòng)完成實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)省了人力成本。所有拼焊工序完成后可以由機(jī)械手取出并裝載進(jìn)自動(dòng)化工位器具或直接裝載到空中自行小車(chē)（EMS）上后再送入下道工序。

2、點(diǎn)焊控制器群控技術(shù)。該技術(shù)一般用于自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，可以有效減少電力安裝容量需求，穩(wěn)定點(diǎn)焊質(zhì)量，但手動(dòng)焊接工位要慎用群控技術(shù)，特別是人工操作的固定點(diǎn)焊機(jī)，在群控功能發(fā)揮作用初期，工人按按鈕無(wú)焊接動(dòng)作，在工人誤認(rèn)為設(shè)備出現(xiàn)故障、將手放入上下電極之間時(shí)，群控功能發(fā)揮作用，電極瞬間閉合極易發(fā)生夾手等工傷事故。

3、污染控制。為減少室內(nèi)環(huán)境污染，要控制焊接零件表面油污，必要時(shí)清洗油污；在點(diǎn)焊工位焊點(diǎn)附近增設(shè)抽風(fēng)裝置；氣體保護(hù)焊接工藝可集中安排在調(diào)整線(xiàn)上一段封閉的室內(nèi)，利于屏蔽焊接弧光和集中排放焊接煙霧；盡量減少使用內(nèi)燃機(jī)叉車(chē)運(yùn)送零件（減少尾氣排放），使用電動(dòng)叉車(chē)和帶輪容器。

4、點(diǎn)焊焊接參數(shù)。宜選用中等焊接規(guī)范，強(qiáng)規(guī)范雖然能提高生產(chǎn)率，但焊接飛濺大，既污染環(huán)境、增加設(shè)備工裝清潔難度，又會(huì)形成焊點(diǎn)燒穿、點(diǎn)焊接頭疲勞強(qiáng)度低（焊點(diǎn)凹陷）等缺陷。尤其值得注意的是焊接使用參數(shù)必須以現(xiàn)場(chǎng)條件為依據(jù)進(jìn)行調(diào)整，未按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定焊接參數(shù)而照搬標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)焊焊接參數(shù)是導(dǎo)致焊點(diǎn)缺陷的原因之一。

5、生產(chǎn)線(xiàn)。地板線(xiàn)、車(chē)身線(xiàn)一般采用步進(jìn)式一字線(xiàn)排布，這種方式有利于左右側(cè)圍上線(xiàn)裝配，有利于物流運(yùn)輸。大批量生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化程度高，停線(xiàn)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)量影響大，不論采用何種工位間傳輸方案，可靠性（設(shè)計(jì)可靠性，零部件及電氣元件可靠性）是優(yōu)先考慮的要素，對(duì)于大批量生產(chǎn)方式，成本因素放在相對(duì)次要的位置。調(diào)整線(xiàn)裝配工位采用滾床運(yùn)輸，打磨、調(diào)整工位采用同步板鏈運(yùn)輸。

三、柔性化輸送系統(tǒng)

1、輥床臺(tái)車(chē)輸送系統(tǒng)

柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)主線(xiàn)輸送系統(tǒng)首先要滿(mǎn)足高速生產(chǎn)的要求，其次要具備柔性化共用的條件。以焊裝生產(chǎn)線(xiàn)上應(yīng)用較多的往復(fù)桿輸送系統(tǒng)為例，由于往復(fù)桿輸送系統(tǒng)安裝在夾具平臺(tái)上與夾具平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一體化，而夾具平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜無(wú)法滿(mǎn)足柔性化要求，因此并不適用于柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)。目前柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用較多的是輥床輸送系統(tǒng)，最先進(jìn)的高速輥床在工位之間的輸送速度可以達(dá)到6s以下，最大負(fù)載約為2000kg甚至更高，采用閉環(huán)編碼系統(tǒng)控制重復(fù)定位精度，具有高速、高效、高精度的優(yōu)點(diǎn)，非常適合高節(jié)拍要求的柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用。臺(tái)車(chē)與輥床配套使用并用于車(chē)身定位，其上有不同車(chē)型的定位單元，通過(guò)定位單元的切換來(lái)滿(mǎn)足不同車(chē)型的輸送，可以滿(mǎn)足柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)的定位要求。

2、EMS輸送系統(tǒng)

EMS輸送系統(tǒng)通過(guò)輸送小車(chē)在軌道內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，實(shí)現(xiàn)工件在不同線(xiàn)體之間的輸送，自動(dòng)化程度高，且定位單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)柔性化。在柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)中，EMS輸送系統(tǒng)主要應(yīng)用于分線(xiàn)到主線(xiàn)間的輸送，例如從發(fā)艙線(xiàn)將發(fā)艙總成輸送到主線(xiàn)的下車(chē)體合拼工位，從側(cè)圍線(xiàn)將側(cè)圍總成輸送到主線(xiàn)車(chē)身合拼工位等。由于輸送小車(chē)的運(yùn)行需要搭建環(huán)形軌道，占用空間比較大，因此通常布置于二層平臺(tái)。

3、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)

鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)分為普通鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和積放鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，焊裝車(chē)間應(yīng)用較多的是積放鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)。鏈?zhǔn)捷斔拖到y(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、柔性化強(qiáng)、成本低、輸送距離長(zhǎng)、輸送速度快等優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行總成的輸送，也可以進(jìn)行白車(chē)身的輸送，在焊裝車(chē)間應(yīng)用較廣泛。在柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)上，采用鏈?zhǔn)捷斔洼^多的是側(cè)圍線(xiàn)，通常用于側(cè)圍線(xiàn)的序間輸送。這是由于側(cè)圍線(xiàn)須布置多款車(chē)型的焊接夾具，每個(gè)工位占用區(qū)域遠(yuǎn)大于普通焊裝生產(chǎn)線(xiàn)，序間距離被拉長(zhǎng)，積放鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)布置輸送鏈的長(zhǎng)度，且積放鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是具備儲(chǔ)運(yùn)功能，可以在積放鏈上布置多個(gè)掛件單元，每個(gè)掛件單元的運(yùn)轉(zhuǎn)彼此獨(dú)立，不會(huì)因?yàn)檩斔途嚯x延長(zhǎng)而增加生產(chǎn)節(jié)拍。

4、裝焊夾具

裝焊夾具可通過(guò)兩種途徑實(shí)現(xiàn)不同車(chē)型之間的柔性化共用。第1種是在同一夾具上布置不同車(chē)型的定位單元，通過(guò)氣缸實(shí)現(xiàn)定位單元的伸縮、翻轉(zhuǎn)等切換工序，從而滿(mǎn)足不同車(chē)型的定位要求；第2種為開(kāi)發(fā)與車(chē)型相對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用夾具，通過(guò)夾具的整體切換來(lái)適應(yīng)不同車(chē)型的生產(chǎn)。第1種方式實(shí)現(xiàn)成本較低，但應(yīng)用非常受限，必須保證不同車(chē)型間絕大多數(shù)的定位單元可以共用，通過(guò)少數(shù)定位單元的切換就能完成車(chē)型的切換，例如同一系列車(chē)型長(zhǎng)軸、短軸車(chē)可以采用這樣的柔性化夾具。第2種方式優(yōu)點(diǎn)是不用考慮車(chē)型之間的差異化，缺點(diǎn)是成本高、占用區(qū)域大，因此在生產(chǎn)線(xiàn)上不能大量應(yīng)用，主要應(yīng)用于上件集中、定位精度要求高、定位單元需要密集布置的工位，如側(cè)圍總成焊接工位、下車(chē)體合拼工位、車(chē)身總拼工位等。

結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)在國(guó)內(nèi)主流車(chē)企得以廣泛應(yīng)用，一系列適用于柔性化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)的新設(shè)備、新工藝得以快速推廣，如高速伺服數(shù)字控制技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)夾具的高速、高精度運(yùn)動(dòng)控制，適應(yīng)多種車(chē)型的高速切換，目前已經(jīng)在多個(gè)廠家得以應(yīng)用。未來(lái)，新技術(shù)會(huì)越來(lái)越多的應(yīng)用于焊裝生產(chǎn)線(xiàn)，使其柔性化程度更高、生產(chǎn)節(jié)拍更快、精度控制更有效。

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