車身年產20萬臺柔性焊裝線的工藝及工裝設備開發

李新社+++莫江妍

摘 要：文章闡述了本公司乘用車工廠年產20萬臺柔性焊裝線的開發，包括工藝設計、焊接工藝性分析、柔性焊裝線的模式選擇、焊裝線的主要配置及工藝過程等，同時分析了本次工藝設計難點，從降低投資和優化工藝等方面提出了具體實施辦法，成功地解決了這些難點，達到了很好的效果。

關鍵詞：車身；柔性焊裝線；工藝及工裝設備；開發

1 概述

白車身焊裝線由前車體線、地板線、左右側圍線、總拼線、門蓋線組成，如何實現這些生產線的無縫連接，需要綜合考慮許多因素，包括廠房、公用、輸送、工裝、工藝、物流等等。而車身柔性焊裝線，需要同時滿足多個車型的白車身裝焊生產，其廠房、公用動力設施和通用設備只需一次性投入即可，每次開發新車型，只需要增加專用車型的設備工裝。

2 背景

2012年，我公司開發的某平臺兩種車型，市場需求約34萬，根據銷售保守預測2013年市場需求約44萬?；谔岣叱擞密嚮禺a品的柔性及平衡基地產能，公司決策在乘用車基地新建一條40JPH生產線，年產大約20萬輛車，可以有效滿足市場對該平臺所有車型的產品需求，提高市場占有率。更為重要的是該平臺車型是公司銷售的主力車型，可以確保實現公司全年銷售目標。

3 工作內容

新建車身線施工內容包括土建公用、工裝夾具、焊接設備、輸送設備、電控系統、工作踏臺、料箱料架的開發驗證調試工作。該項目2012.12月立項完成，于2013.6.18號SOP。

4 工藝分析

該車型為我公司自主開發的發動機前置后驅的緊湊型商務車，其年度車型為該車型的一次重大升級，其產品結構有了較大變動，尤其是尾部造型基本上完全變動，側圍區域也增加了裝飾板，抬高了整車的檔次。

4.1 前艙及地板結構分析

前艙區域：兩個車型的前艙結構基本類似，該車型同步開發了配備B12、B15發動機車型，前縱梁上新增零件為B15車型專用，其他零件一致。經分析，此零件對工藝、工裝無影響。前車體線可以共線兼容兩車型。

地板區域：車架主定位孔一致，車架主定位機構共用，前地板及門檻內板、前側板、前后護板為共用件，所以地板所有工裝可以共用。

4.2 白車身產品結構分析

白車身總成由地板總成、左＼右側圍焊合總成、頂蓋總成、上安裝板總成、左右前輪罩外板加強板構成。裝配順序是地板先裝，左＼右側圍裝在地板的兩側，頂蓋裝在左＼右側圍上邊，上安裝板裝在地板下安裝板與側圍搭接處，左右前輪罩外板加強板裝在側圍與前輪罩外板搭接處。側圍區域需要考慮兩個車型的柔性共線，所有差異工裝考慮做成切換機構，總拼區域同步考慮柔性切換機構，滿足兩個車型的生產。

4.3 產品焊接工藝流程

4.4 柔性焊裝線實施的可行性

車身主線（側圍線、地板、總拼線）底板柔性化設計，為拓展后續車型提供預留；CN112柔性車身線后期如需切換為未來其他車型生產線，原有工藝工裝設備回用率約75%，改造周期縮短為3個月，改造內容示意如下：柔性共用部分（底板、輸送線）保持不變，減少調試人員和調試工作。

5 柔性焊裝線的形式及生產線的建設情況

5.1 輸送形式

地板、側圍及總拼輸送形式為地面往復式輸送機構（升降為氣動，水平驅動為電機驅動齒輪、齒條機構。

5.2 零件上線形式

5.3 自動化率

一定程度上焊裝自動化需要與產能相匹配。本次柔性化生產線生產車型的焊點數約為2203，自動化率為15%。

6 焊接生產線的主要配置

白車身焊裝線包括8條主要生產線：前車體線、地板線、左側圍線、右側圍線、總拼線、門蓋線、公用補焊線、車身裝調線。

6.1 前艙線配置

前艙線包括4個焊接工位以及1個質檢臺，通過地面轉運機構與前艙上線自行小車實現無縫連接。前艙線工位間通過電動葫蘆加吊具實現零件的轉運。如圖6所示。

6.2 地板線配置

地板線包括10個工位（第10個工位為主線間地面轉運臺）。

6.3 側圍線配置

左＼右側圍線包括8個工位，如圖8。

6.4 門蓋線配置

門蓋線指五門一蓋，即左/右前門、左/右后側門、發蓋及尾門。由于門蓋尺寸精度的重要性和特殊性，故對五門一蓋生產工藝及設備和工裝的要求很高。門蓋生產除了夾具定位及焊接外，最重要的就是包邊工藝了，包邊（門蓋包邊壓合）指門蓋在包邊設備上通過壓塊或模具，使門蓋外板折邊包住內板，并緊密壓合使之成為一體，以增加門蓋的整體剛度和強度。包邊一般在專用包邊機或包邊壓力機上順序形成45度預包邊和90度的完全壓邊。該項目采用了液壓驅動的桌式包邊機，如圖9所示。

6.5 車身補焊線主要配置

車身補焊線主要完成車身在車身總拼線未焊完的焊點及傳送。白車身的基本結構、尺寸精度在車身總拼線已定型完成，因此在補焊線上不用配置較復雜的夾具來定位白車身。車身輸送采用滑橇循環式輸送。

車身補焊線共有17個工位，目前有5個機器人焊接工位，4臺機器人/工位，共20臺機器人，生產節拍為60JPH。該車型的機器人焊點數量為233。

7 車間工藝平面布置設計

焊裝車間主廠房面積50，688m2（264m*192m）：包含生產區域39，400m2；輔房面積2，280m2質量區域1152m2；物流存放區5，950m2；預留用地2，357m2。房內空10.5米，分兩層，1層焊接裝配生產，2層白車身輸送。采用承載式網架鋼結構，跨度為24米X24米，網架鋼結構載荷分區域布置；充分利用自然采光；對CO2焊接進行煙塵凈化處理和弧光隔離；車間周邊區域采用自然送排風、中央區域采用機械送排風形式，減輕車間粉塵污染。二次鋼結構網架從屋架10.5m節點往下吊掛直至5.1m高，減少地面立柱，水、電、氣管線布置在5.1m高的網架上。夾具供氣由鋼平臺引下至氣包。焊接車間工藝平面布置見圖11。

8 公用設施開發

根據焊裝線設備和工裝的配置情況，工藝設計人員收集、整理了乘用車工廠車身車間大量設備基礎數據和圖紙，并與焊裝線及相關設備制造廠家做了多次的技術交流和互動，給工廠設計部門提供了詳細的工藝交底資料，包括廠房的設備基礎資料及公用動力有關資料；包括高壓及低壓壓縮空氣使用的消耗量、循環冷卻水耗量、電力用量，以及相關的公用動力管線的布局走向等。資料提交后還對工廠設計圖紙進行了會簽，提出了很多與現場設備管路相關聯的意見和建議，確保了施工階段盡量減少設計變更。

9 結束語

該車柔性焊裝線項目采用了合理的工藝布置、制造技術與生產裝備，焊裝線自動化率、柔性化水平有了顯著提高。在原有成熟車型工藝基礎上，縮短項目制造開發周期，降低整個項目制造成本，以滿足市場對該車型產品的需求；工藝裝備技術的高柔性設計，可以滿足未來公司其他車型的生產。車身柔性焊裝線由上汽通用五菱技術中心及制造系統聯手設計開發。焊裝線一次建成，焊裝線的優化工藝平面布置設計方案等，均使本次焊裝線工藝設計更趨合理。

該車型柔性焊裝線順利建成投產，生產節拍、白車身CMM合格率等均達到設計目標，這標志著公司乘用車基地具備了生產該平臺所有車型的能力，同時也滿足了市場對該平臺車型的產品需求，提高了公司在細分車型的市場占有率，同時也為公司后續產品導入、產能提升提供了有利的條件，為將來焊裝線建設和工廠建設積累了豐富的經驗。

參考文獻

[1]袁世武.東風本田二工廠10萬臺車身柔性焊裝線工藝設計和應用[J].汽車工藝與材料，2013（4）.

作者簡介：李新社（1978-），男，河南開封人，本科，工程師，主要研究方向：汽車車身結構工藝性分析、工藝規劃、先進車身焊裝技術要求及項目管理。

莫江妍（1978-），女，廣西南寧人，本科，工程師，主要研究方向：汽車焊接工藝、生產線控制技術及項目管理。