前車體工裝切換形式分析

楊林　程芝群　盧群英

摘 要：根據(jù)前車體焊裝生產(chǎn)線工裝的切換的方式，將前車體生產(chǎn)線分為固定式生產(chǎn)線、推拉切換式生產(chǎn)線以及滑臺切換式生產(chǎn)線，分別介紹了這幾種生產(chǎn)線的工裝結(jié)構(gòu)，以及各自的運用場景和優(yōu)缺點。

關(guān)鍵詞：前車體焊裝線 切換 固定式 推拉式 滑臺切換式

1 前言

汽車工業(yè)作為一個集技術(shù)、資金以及勞動密度規(guī)模為一體的行業(yè)，在國民經(jīng)濟中起著支柱產(chǎn)業(yè)作用。同時，隨著人民的消費水平不斷的提升，促使汽車更新迭代節(jié)奏加快。車身焊裝線作為白車身零件定位和焊接的設(shè)備，對車身鈑金焊接質(zhì)量和精度起著關(guān)鍵的作用。為了滿足車型不斷更新的需求，以及受場地大小、人工成本上升等因素影響，車身焊裝線也在不斷的改變，工裝定位由單一車型向高柔性多車型轉(zhuǎn)變，焊接由人工焊接向機器人焊接轉(zhuǎn)變。其中前車體作為白車身的重要組成部分，生產(chǎn)線也在不斷的升級，本文講解前車體常見的幾種工裝線。

2 前車體工藝布局以及工藝

一條白車身焊裝線一般由前車體分總成線、側(cè)圍分總成線、頂蓋分總成線、后部下車體分總成線以及焊接主線構(gòu)成。在場地布局上以焊接主線為主，其他分總成線圍繞著主線布局的方式。其中前車體分總成線布局在主線前端的一側(cè)，焊接好的前車體分總成通過空中小車輸送到主線進行裝配焊接，如圖1所示。

前車體分總成零件一般由前大梁焊接總成、前輪罩焊接總成、下彎梁總成、前隔板焊接總成、前輪罩外板總成、上彎梁支架焊合件等零件組成。通常分為6個拼臺進行上件定位焊接以及補焊，如圖2所示，常見1#、3#、5#拼臺為上件臺，2#、4#、6#為補焊臺。

3 前車體工裝分類

根據(jù)工裝拼臺切換方式可分為固定式生產(chǎn)線、推拉切換式生產(chǎn)線以及滑臺切換式生產(chǎn)線。每種生產(chǎn)線形式都有各自的優(yōu)缺點和應(yīng)用場景，在前期項目規(guī)劃中，需要根據(jù)車型生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)場地大小、自動化率以及投入資金等來決定采用哪種形式。

3.1 固定式生產(chǎn)線

固定式生產(chǎn)線即工裝設(shè)備是固定不動的，配套相應(yīng)的焊接設(shè)備，專門生產(chǎn)一種或者兩種車型。如圖3所示為固定式的單個前車體拼臺數(shù)模，這種工裝一般由拼臺支撐腳、地腳螺栓、拼臺底板、定位和裝件工裝、舉升機構(gòu)組成。生產(chǎn)線采用人工上件，人工焊接（也可采用機器人焊接），拼臺間的零件采用吊具轉(zhuǎn)移。由于這種生產(chǎn)線采用固定拼臺和配套的焊接設(shè)備，只能生產(chǎn)一、兩車型，柔性差，適合單品種大批量的生產(chǎn)。前期投資、占地較少，如果要導(dǎo)入新車型則需要新開發(fā)相關(guān)設(shè)備。

3.2 推拉式生產(chǎn)線

推拉式生產(chǎn)線即共用焊接設(shè)備，而工裝通過整體推拉切換實現(xiàn)車型柔性。如下圖4為推拉式工裝拼臺，同固定拼臺結(jié)構(gòu)類似，只是為了便于拼臺推拉切換，用4個腳輪取代了支撐腳。拼臺前后有定位插銷，用于拼臺定位。由于拼臺需要人工推拉切換，所以拼臺需要考慮輕量化設(shè)計，如采用鋁制支基，拼臺底板挖空處理等。

推拉前車體生產(chǎn)線采用推拉切換工裝拼臺、共用焊接等設(shè)備實現(xiàn)多車型生產(chǎn)，通過這種方式減少焊鉗等設(shè)備的投資，降低項目成本。但是由于車型焊點差異，某些工位需要增加車型專用焊接設(shè)備，導(dǎo)致現(xiàn)場有的工位焊接設(shè)備多，不方便人員操作。

3.3 滑臺切換式生產(chǎn)線

針對上件臺裝件定位的夾具較多，車型差異大難以共用，設(shè)計了上件臺1#、5#采用整體工裝滑臺切換、補焊臺采用工裝翻轉(zhuǎn)切換方式的自動化柔性生產(chǎn)線。如圖5所示為滑臺工裝結(jié)構(gòu)示意圖，滑臺工裝由定位工裝臺、滑臺、滑臺底座構(gòu)成。定位工裝臺通過插銷、快速夾固定在滑臺上，通過伺服電機驅(qū)動隨著滑臺運動。在上件工位人工上件，然后滑移到焊接工作位機器人焊接。焊接完成后通過機器人抓手抓取到下一個工位進行下一步操作。同時，為了滿足生產(chǎn)節(jié)拍需求，采用雙滑臺形式，即一個上件工位并排布置兩個滑臺工裝機構(gòu)和兩套焊接機器人，共用一個搬運機器人。當(dāng)要車型切換時，只需將舊工裝用小車切換下去，然后換上新工裝。

補焊臺采用固定拼臺的形式，為了滿足多車型的定位需求，定位工裝采用風(fēng)車切換形式或者NC定位形式。如圖6所示的風(fēng)車定位機構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)風(fēng)車的4個安裝面，可以滿足4種車型的定位需求。如圖7所示的NC機構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)三軸移動，以滿足不同車型定位需求（要求定位孔大小一致）。相對于風(fēng)車機構(gòu)，NC機構(gòu)能夠滿足更多車型定位，每次導(dǎo)入新車型只需要根據(jù)新車型坐標(biāo)進行編程即可。但是NC機構(gòu)體積較大且價格貴，因此需要根據(jù)具體情況決定選用何種形式的補焊臺。

3.4 十字滑臺切換式生產(chǎn)線

上述的滑臺切換形式雖然能夠通過切換實現(xiàn)多種車型的柔性生產(chǎn)，但是由于切換是靠人工完成的，切換時間較長，因此存在生產(chǎn)時間的浪費。為了解決工裝自動切換的問題，設(shè)計了如圖8所示的十字滑臺切換工裝機構(gòu)，十字滑臺工裝主要組成部分為夾具上件位、夾具焊接位、夾具存放區(qū)、夾具移動軌道、夾具驅(qū)動電機單元以及十字旋轉(zhuǎn)單元等。工作時在上件位人工上件，通過電機摩擦輪帶動夾具移動到焊接位進行焊接。夾具存放區(qū)存放著其他車型的夾具，當(dāng)需要切換車型時，只需將其他車型工裝移動到工作位。通過十字滑臺切換機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)不同車型工裝自動快速切換，實現(xiàn)混流生產(chǎn)，最大的滿足車型柔性化生產(chǎn)，如果導(dǎo)入車型超出儲存區(qū)數(shù)量，則需要將不常用的工裝切換下來存放，等需要的時候在推上滑臺。十字換臺切換生產(chǎn)線由于需要在線旁建立夾具存儲區(qū)域，因此生產(chǎn)線占地面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且前期投資費用高。

4 總結(jié)

通過表1可以看出，每種生產(chǎn)線方式都有各自的優(yōu)缺點，具體選用何種形式的生產(chǎn)線方式，需要根據(jù)項目的投資費用、生產(chǎn)節(jié)拍、預(yù)計產(chǎn)量、焊接質(zhì)量要求以及現(xiàn)場場地等因素綜合考慮。但是，隨著車型更新速度加快以及人工成本和場地成本增加，工業(yè)機器人的廣泛使用，多柔性、高自動化率的生產(chǎn)線是未來發(fā)展的趨勢。