目前,国内高柔性化焊装线可在欧美系、日系和韩系合资品牌汽车公司见到,出于对设备、场地及人员成本等因素的考虑,国内自主品牌汽车公司的汽车焊装生产线也逐渐步入到多车型、柔性化的行列中。
要开发一套标准化的柔性生产线需要众多的要素支撑,其中车身结构和工艺是 基础,夹具的柔性技术是 关键。车身的结构和生产工艺决定了生产流程,具有相似车身结构和定位要求的车型,其生产线较容易实现柔性共线,反之车身结构差距较大或生产工艺区别太大的产品,其共线生产的难度较大,即使勉强共线经济性也不好;焊接生产线中刚性最强的设备是 定位夹具,也是 制约三维柔性焊接平台柔性化生产的关键,定位设备结构的标准化和模块化,可以推进标准化柔性生产线技术的发展。
一、产品的平台化
同一技术平台的系列产品,在保证产品性能及外观要求的前提下,零部件要尽可能地通用化、标准化,以减少零部件在开发和生产工装方面的投入。通过平台战略,实现不同的车型共用一个车身下部,通过改变车身前部、后部和侧围的形状,不断推出新车身,从而降低新车型的投入。比如同一平台的载货车驾驶室,分为窄体、宽体、加长、高顶等多种车型,大众系列的宝来轿车和高尔夫轿车也属于同一平台,虽然在外形尺寸上差异较大,但两者车身焊接总成件的通用程度较高。
车身平台化的开发有四个原则:车身主结构模块化;纵梁系统一致性;定位系统一致性;尺寸工程一致性。对车身平台化的主要要求在于地板结构及定位系统的平台化,即不同车型的地板结构和定位系统尽量保持一致,有利于简化地板定位夹具及输送系统。目前汽车企业平台化做得比较好的有日产、福特和通用等。
二、主拼线的工艺规划
规划新的焊装车间一定要考虑将来可能生产的平台及车型,如果前期规划时明确了产品平台及车型,就为焊装车间柔性线和混流生产提供了前提,在夹具、焊接设备、输送设备及共用动力系统等方面预留柔性线的接口。一次规划、分期实施,少投入、早产出,减少企业投资风险,从宏观上讲也是 一种柔性技术,将生产纲领分成几个阶段来实现,根据每个阶段的生产能力来布置焊装生产线,配置设备和预留面积,使整个焊装线体物流合理、成本降低。如果车型导入不是 一次性规划,到后续车型导入时,要从三维柔性焊接平台工装和焊接设备方面考虑,将现有工装和焊接设备的数据及对后续车身结构的工艺要求反馈给车身设计人员。通过改变产品结构,使不同车身的主定位点(MCP)共用化,以简化三维柔性焊接夹具的结构,便于实现车身的柔性化生产。
在满足生产需求、确保产品质量的前提下,工艺设备要充分考虑技术的先进性、可靠性和通用性。针对一种车型的专用设备和工具市场将越来越小,如多点焊机、专用弧焊机、自动焊专机等;而通用性很好的设备将会有广阔的市场,如机器人、悬挂点焊机、CO2半自动焊机、MIG焊机等。在满足生产的前提下,应该尽可能选择通用性强的机械化传输方式,比如电动葫芦、滑撬输送机、链式输送机等。
在允许的情况下尽量选用机器人,可以保证焊接质量、降低工人的劳动强度,另外机器人适应车型变化的能力也比较强,对于一般点焊机器人只需修改运行程序和更新焊钳就能适应新的不同系列的车型,且随着我国劳动力成本的提高,柔性很好的机器人将会有广阔的市场。对于中型焊接总成的补焊工作,采用机器人抓持工件、固定式自动点焊钳的方式要比机器人抓持焊钳焊接固定在夹具上工件的方式更具有柔性和经济性。通过更新机器人抓持的工件和自动焊钳工作程序就可以实现混流,而不用更新夹具和焊钳。
三、夹具的混流柔性技术
焊接生产线中刚性最强的设备是 夹具,是 制约混线的关键。夹具设计制造的标准化和模块化,带动了混流柔性技术的发展。对于地板、前围、后围、侧围和小件焊接总成的生产线混流,关键在于多品种车型的焊接总成共用程度,也就是 说有多少共用件,不同之处是 能否通过移动一些夹具部件来实现夹具的共用。在相同系列的车型中可以设计制作成可调式的柔性夹具,当生产长、短驾驶室两种不同的车型时,靠气缸移动滑台改变各种产品的位置来实现不同产品的焊接,此种定位方式需要在气缸的不同位置设计定位销来辅助定位。
主焊线、调整线与侧围线、前围线等相比,适应多种车型的能力较强,因而在其设计和制造时应充分考虑多品种生产的可能性。主焊线能否混线主要取决于合装夹具,各大夹具制造商经过多年不断努力,均已经形成各自典型的合装夹具。每种形式各有优缺点,选择时需根据项目投资预算、工艺及质量要求等综合考虑。
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