焊装线合理化设计探讨

HEATS · 发表于 2010-9-12 15:57:49

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焊装工艺在汽车白车身制造中起着重要的作用，随着产品需求多样化的不断提高，焊装线的设计、制造都面临着很大的挑战，为此，本文就焊装线结构和夹具的选择阐述一些观点。

随着汽车制造技术的飞速发展，焊接技术在汽车白车身的生产中，起到了越来越重要的作用。在我国，焊装车间工艺设计的主要难点在于焊装生产线的设计，即采用何种形式的生产线和车身夹具。

焊装线的结构

目前使用的焊装线主要是由输送部分、工装夹具、焊接设备及其他辅助设备等部分组成，主要结构形式有：交叉臂步进式、摆臂步进式、滑橇输送式和台车式等。

1、交叉臂步进式焊装输送线

图1所示为该焊接线基本原理，调频电机通过齿轮齿条将动力传递给往复杆，实现工件的水平输送。而工件的上下运动则由双作用气缸推动楔铁平移实现交叉臂机构的升降运动来完成，因此，输送线的重复精度主要取决于楔铁的精度，但是，由于楔铁需要承受较大的摩擦，必须定期更换；同时，往复杆的升降运动靠气缸作用于楔铁运动副实现，其冲击力和噪声较大。

目前，我公司EQ1141G地板线、白车身总成焊装线；江西昌河公司CH7101左右侧围总成线、白车身总成焊装线；昌铃公司北斗星白车身总成焊装线等，均采用这种形式的输送线，并在其中焊装线的部分工位设置了点焊机器人和弧焊机器人。

2、摆臂步进式焊装线

图2所示为该焊装线的基本原理，从图中可以看出，工件的水平输送是通过调频电机驱动齿轮齿条做往复运行实现的，顶升、落下装置采用电机带动曲柄旋转180?，从而实现输送线本体顶升、落下。其运行过程与交叉臂步进式相同，只是驱动力由气缸驱动楔铁改为电机驱动曲柄，同时辅以气缸支撑，这样既保证了线体上下运动的平稳性，又消除了交叉臂步进式焊装输送线升降时带来的噪声。这种形式的焊装线结构简单合理、稳定性好、辅助时间较短、重复定位精度较高，基本满足点、弧焊机器人的使用条件，适用于生产能力为5～10万辆/年的生产线。

目前，国内很多汽车厂采用该形式的焊装线，如东风天龙白车身总焊线、地板线；哈飞中意微面的左右侧围总成、白车身总焊线；哈飞路宝、柳微的SPARK白车身总焊线等。

3、滑橇输送焊装线

该焊装线通过采用往复杆或辊床输送滑橇来实现工件水平输送，可分为两种形式：往复杆输送滑橇式和辊床输送滑橇式。工件上、下运动一般由固定工位的气动或液压顶升装置实现，工件的下线靠电动葫芦或自行电葫芦完成。滑橇上装有定位装置，重复定位精较高，一般为±0.3mm，基本满足点、弧焊机器人的使用条件。

该工艺布置灵活性较高，可在任意工位通过设置90?~180?旋转机构进行分支，容易实现柔性化改造和产能提升改造，另外，对厂房的长度限制不如先前两种线体要求严格。

目前，此类输送线在国内的轿车厂应用较多，如神龙公司的206车型的地板线、侧围线、车门线、白车身总焊线；东风本田CRV、思域车型地板线、总焊线等。

4、台车式焊装线

该线水平输送工件是通过电动机驱动台车在钢轨上运行或人工推动台车在轨道中运行，工件或台车顶升、落下采用气缸顶升装置实现。这种焊装线可分为整轨式和分轨式两种，主要优点是：结构简单可靠、工装设备投资较少、占厂房面积小；但输送线节奏较慢、重复输送精度较低、很难满足点、弧焊机器人的基本应用要求。

焊装线的选择

对于焊装线结构形式的选择，首先必须考虑产品的寿命周期、档次、年生产能力及投资规模等，其次结合本单位的现有硬件条件（如厂房、布局等），最后要考虑现有的工艺水平和目前国内或本地区的加工能力等，对诸多因素进行综合比较来选择。目前，较为常用的是采用专家评审打分的方式来选择，如表所示为各个需要考察的项目进行打分：好为 5分、较好为4分、一般为3分、较差为2分、差为1分。

从表中可以看出，摆臂步进式焊装线得分最高，但选择何种形式的焊装线须根据具体的设计条件、产品质量要求、产品结构和工艺来确定。

选择焊装线时主要考虑以下几方面因素：

□ 生产纲领和产品结构的复杂性；

□ 产品性质和工艺水平；

□ 投资规模、车间面积、工装设备的维修保养技术水平。

在这些众多影响因素下，其中生产纲领和产品性质起着决定性作用。

焊装夹具的选择

对于白车身而言，其总焊线的装焊工艺主要由预装配、点定、补焊三部分组成，其中点定工序最为关键。焊装生产线中的总焊夹具决定了白车身的质量、生产线的柔性度及生产节拍等。

目前，国内所采用的总焊夹具主要有以下3种形式：

1、平移式夹具（如图3所示），其动作顺序为：输送线将预装白车身送入总焊工位定位夹紧点定，输送线抬起，将点定成形的车身水平送入后续的工序补焊。此类夹具定位精度和可靠性高，可适用于单排、双排、卧铺车的宽窄、高低系列的大批量混流生产、柔性度高。

2、铰链翻转式夹具（如图4所示），此类夹具和平移式夹具的工作原理类似，唯一的区别是左右侧围总成的定位组件的打开方式不同：平移式夹具沿垂直于线体输送方向水平移动，而铰链翻转式夹具则是绕铰链轴旋转打开，这样便于线体输送、装配及定位夹紧。

3、立柱式夹具（如图5所示），此类夹具结构简单、成本低、维修方便、操作时接近性好，但其定位精度较低，不适用于自动化程度较高的大批量生产和采用焊接机器人的生产线。

提高焊装线柔性度的有效途径

目前，国内企业中，同一焊装线上只能进行同类型或相似类型的车身焊接，即在基础车型上实现宽窄、长短、高低变换的各车型共线生产，因此，提高焊装线的柔性化生产能力，是提高企业市场竞争力的重要途径，可以从以下几方面进行考虑：

1、传输装置中的托架采用柔性化设计，可随时根据生产的车型或者即将转型的车型对托架进行调整。

2、夹具结构的柔性设计。可将不同车型的定位夹紧部件置于同一夹具中，通过电气控制来实现不同车型的柔性生产。

3、柔性焊装线的总装夹具通常采用图3平移式夹具，不同的是左、右侧围定位组件是四面体定轴360°旋转，每一面夹具通过定轴连杆机构旋转最少可变换两种车型，这样总装夹具可实现对8个车型的焊接。

提高焊装线柔性度的途径有自身因素的制约，也有外在因素的制约，只有把现代焊接技术有机地结合起来，才能达到预期的目的。

结束语

通过不断地引进和吸收先进制造技术，我国的焊装生产线设计、制造水平不断提高，在车身焊装工艺方面形成了汽车制造企业各自的技术特色，但白车身的焊装工艺是一个系统工程，特别是标准化和模块化设计方面还需要我们业界同仁付出更多的努力，以促进我国汽车焊装技术的发展和进步。【MechNet】

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