前车体工装切换形式分析 杨林 程芝群 卢群英摘要：根据前车体焊装生产线工装的切换的方式，将前车体生产线分为固定式生产线、推拉切换式生产线以及滑台切换式生产线，分别介绍了这几种生产线的工装结构，以及各自的运用场景和优缺点。Key：前车体焊装线切换固定式推拉式滑台切换式1前言汽车工业作为一个集技术、资金以及劳动密度规模为一体的行业，在国民经济中起着支柱产业作用。同时，随着人民的消费水平不断的提升，促使汽车更新迭代节奏加快。车身焊装线作为白车身零件定位和焊接的设备，对车身钣金焊接质量和精度起着关键的作用。为了满足车型不断更新的需求，以及受场地大小、人工成本上升等因素影响，车身焊装线也在不断的改变，工装定位由单一车型向高柔性多车型转变，焊接由人工焊接向机器人焊接转变。其中前车体作为白车身的重要组成部分，生产线也在不断的升级，本文讲解前车体常见的几种工装线。2前车体工艺布局以及工艺一条白车身焊装线一般由前车体分总成线、侧围分总成线、顶盖分总成线、后部下车体分总成线以及焊接主线构成。在场地布局上以焊接主线为主，其他分总成线围绕着主线布局的方式。其中前车体分总成线布局在主线前端的一侧，焊接好的前车体分总成通过空中小车输送到主线进行装配焊接，如图1所示。前车体分总成零件一般由前大梁焊接总成、前轮罩焊接总成、下弯梁总成、前隔板焊接总成、前轮罩外板总成、上弯梁支架焊合件等零件组成。通常分为6个拼台进行上件定位焊接以及补焊，如图2所示，常见1#、3#、5#拼台为上件台，2#、4#、6#为补焊台。3前车体工装分类根据工装拼台切换方式可分为固定式生产线、推拉切换式生产线以及滑台切换式生产线。每种生产线形式都有各自的优缺点和应用场景，在前期项目规划中，需要根据车型生产节拍、生产场地大小、自动化率以及投入资金等来决定采用哪种形式。3.1固定式生产线固定式生产线即工装设备是固定不动的，配套相应的焊接设备，专门生產一种或者两种车型。如图3所示为固定式的单个前车体拼台数模，这种工装一般由拼台支撑脚、地脚螺栓、拼台底板、定位和装件工装、举升机构组成。生产线采用人工上件，人工焊接（也可采用机器人焊接），拼台间的零件采用吊具转移。由于这种生产线采用固定拼台和配套的焊接设备，只能生产一、两车型，柔性差，适合单品种大批量的生产。前期投资、占地较少，如果要导入新车型则需要新开发相关设备。3.2推拉式生产线推拉式生产线即共用焊接设备，而工装通过整体推拉切换实现车型柔性。如下图4为推拉式工装拼台，同固定拼台结构类似，只是为了便于拼台推拉切换，用4个脚轮取代了支撑脚。拼台前后有定位插销，用于拼台定位。由于拼台需要人工推拉切换，所以拼台需要考虑轻量化设计，如采用铝制支基，拼台底板挖空处理等。推拉前车体生产线采用推拉切换工装拼台、共用焊接等设备实现多车型生产，通过这种方式减少焊钳等设备的投资，降低项目成本。但是由于车型焊点差异，某些工位需要增加车型专用焊接设备，导致现场有的工位焊接设备多，不方便人员操作。3.3滑台切换式生产线针对上件台装件定位的夹具较多，车型差异大难以共用，设计了上件台1#、5#采用整体工装滑台切换、补焊台采用工装翻转切换方式的自动化柔性生产线。如图5所示为滑台工装结构示意图，滑台工装由定位工装台、滑台、滑台底座构成。定位工装台通过插销、快速夹固定在滑台上，通过伺服电机驱动随着滑台运动。在上件工位人工上件，然后滑移到焊接工作位机器人焊接。焊接完成后通过机器人抓手抓取到下一个工位进行下一步操作。同时，为了满足生产节拍需求，采用双滑台形式，即一个上件工位并排布置两个滑台工装机构和两套焊接机器人，共用一个搬运机器人。当要车型切换时，只需将旧工装用小车切换下去，然后换上新工装。补焊台采用固定拼台的形式，为了满足多车型的定位需求，定位工装采用风车切换形式或者NC定位形式。如图6所示的风车定位机构，通过旋转风车的4个安装面，可以满足4种车型的定位需求。如图7所示的NC机构可以在一定范围内三轴移动，以满足不同车型定位需求（要求定位孔大小一致）。相对于风车机构，NC机构能够满足更多车型定位，每次导入新车型只需要根据新车型坐标进行编程即可。但是NC机构体积较大且价格贵，因此需要根据具体情况决定选用何种形式的补焊台。3.4十字滑台切换式生产线上述的滑台切换形式虽然能够通过切换实现多种车型的柔性生产，但是由于切换是靠人工完成的，切换时间较长，因此存在生产时间的浪费。为了解决工装自动切换的问题，设计了如图8所示的十字滑台切换工装机构，十字滑台工装主要组成部分为夹具上件位、夹具焊接位、夹具存放区、夹具移动轨道、夹具驱动电机单元以及十字旋转单元等。工作时在上件位人工上件，通过电机摩擦轮带动夹具移动到焊接位进行焊接。夹具存放区存放着其他车型的夹具，当需要切换车型时，只需将其他车型工装移动到工作位。通过十字滑台切换机构能够实现不同车型工装自动快速切换，实现混流生产，最大的满足车型柔性化生产，如果导入车型超出储存区数量，则需要将不常用的工装切换下来存放，等需要的时候在推上滑台。十字换台切换生产线由于需要在线旁建立夹具存储区域，因此生产线占地面积大、结构复杂且前期投资费用高。4
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1可以看出，每种生产线方式都有各自的优缺点，具体选用何种形式的生产线方式，需要根据项目的投资费用、生产节拍、预计产量、焊接质量要求以及现场场地等因素综合考虑。但是，随着车型更新速度加快以及人工成本和场地成本增加，工业机器人的广泛使用，多柔性、高自动化率的生产线是未来发展的趋势。时代汽车2021年8期时代汽车的其它文章柳州市汽车产业集群开放式创新研究汽车电器的电子控制技术的应用现状及发展趋势分析一种汽油机有效功率测量不确定度的评定方法整车淋雨试验方法及常见漏水问题分析浅谈汽车行业的标准化管理汽车发动机的节能减排技术分析 -全文完-
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