多品种车身混流焊装自动线的开发研制

多品种车身混流焊装自动线的开发研制东风汽车有限公司设备制造厂   刘元鑫东风汽车股份有限公司汽车分公司 沈杰[摘要]EQJX02线是我厂为东风汽车股份有限公司汽车分公司开发研制的多品种轻型车车身混流总焊自动线，本文通过对该线开发研制技术总结，阐述了多品种轻型车车身混流自动生产线一些设计要点和设计思路 及车型变换的实现方式等，对类似焊装线的设计有一定的参考价值。关键词： 混流自动生产线 车身合装 理论定位点 馈电枪 车型变换 焊装夹具         抬起步进式往复输送1.   前言    随着国内汽车市场竞争日趋激烈，东风公司面临着严峻的形势，开发新产品、开拓新市场显得尤为重要。东风汽车股份有限公司汽车分公司也不断的在开发新车型。汽车分公司EQ1032车身原来在DCT线及单双排混流线上生产，但是DCT线只能生产单排座车身且对冲压件适应性较差；单双排混流线能生产单排、一排半、双排座车身，单双排混流线是流水生产线，产能小，而且精度较低，生产的车身质量较差，达不到产品的要求，在这种情况下，东风汽车股份有限公司汽车分公司急需要开发研制一条精度高、能生产多种车型车身的混流自动生产怼Ｎ页С械８蒙产线的开发研制任务。国内现状：国内有类似的车身混流自动生产线，如北汽福田、南汽跃进的轻型车车身的生产线，但都是从国外引进，由国外公司设计制造。国内还没有自行设计制造的能实现五种不同车型车身混流生产的焊装自动生产线。该生产线研制中将面临以下问题： 1.1 以前没有设计过这种车身混流自动生产线，没有经验可借鉴。 1.2 由于是多品种车身混流生产，不同车型的车身都有一套理论定位点，各自的定位装置很容易发生干涉，这就要仔细的分２煌车型的车身的相同点和不同点，找到合理的实现车型变换的方式，既要保证多品种车身混流生产，又要保证每种车型的车身定位点数量足够，定位可靠，从而保证每种车型的车身质量。因此如何找到合理车型变换的方法是该生产线研制的重要问题。1.3东风汽车股份有限Ｋ酒车分公司原来的设备生产该系列车身质量一直不稳定，特别是前风窗口及前门洞尺寸，因车身合装夹具是该生产线研制中保证车身质量的关键设备，如何设计车身合装夹具也是该生产线研制中面临的重要难题。1.4由于东风汽车股份有限公司汽车分公司在该项目的投资有＃在保证高性能的同时必须做到低成本，也就是说该生产线必须有高的性能价格比。1.5、自动焊装生产线的研制都要面临的另一个问题是：强磁干扰。焊接车间的焊接设备工作时将产生强大磁场，这对焊装生产线稳定、可靠的运转是个重要的不利因素。 2．总体方案的制定2.1 产品简介混流自动生产线生产的车身有五种车型：EQ1032T/G/N（单排、1.5排、双排）；      EQ1040T/G（单排、1.5排、）；外形尺寸（长X宽X高）：单排车身： 1430 X 1730 X 16501.5排车身： 1830 X 1730 X 1650双排车身： 2430 X 1730 X 1650车身构成：如5一所示。2.2  技术要求2.2.1 生产线的生产节拍为293秒/辆。2.2.2 生产线必须满足五种车型车身混流生产，夹具须设置车型识别装置，防止误操作。2.2.3 焊接夹具定位准确，刚性良好，定5型腔面位置精度为：±0.3mm，定位销位置精度为：±0.1mm，定位销直径：Φd（定位孔径）-0.15mm。2.2.5 焊接夹具的结构设计必须满足焊接操作的方便性、可靠性及安全性。2.2.6 对不易施焊的焊点，焊接夹具须5计馈电枪，确保焊接质量。2.2.7        主线车身工位间的输送为自动抬起步进式往复输送。2.3 总体方案：2.3.1  该生产线共有九个工位，地板四个工位(含一个补焊工位)， 总装四个工位(含两个补焊工位)，其中补焊工位为将来扩能力增加焊接机器人预留了安装空间，主线八个工位，全线长44.5米，地板第一个工位到第二个工位采用电葫芦人工转运，其余八个工位间工件的传送采用抬起步进式往复输送机。
图一2.3.2 五种车型车身混流生产的实现方式                                            对于多品种车身混流生产的车型切换装置，用户允许采用少量的需人工拆装一些装置实现。但为了降低工人劳动强度和车型切换的方便快捷b我们还是都设计为车型自动切换,在生产不同车型时，控制系统能够自动识别车型，设备工作状态能够自动变换。由于车型切换装置方案构想涉及的方面比较多，这里就不一一详述，只对一些较为典型的部分进行简单的描述：地板部分：五种车型的b板的区别主要是长短不同（分单排、1.5排、双排）和后托架定位孔不同（EQ1032车型为圆孔， EQ1040方孔，孔位相差很小），根据这种情况，单排、1.5排地板用同一基准定位，定位销均采用带夹紧功能的多功能销，后托架圆孔和方孔的切换采用自动升降装置实现，升起状态为方形多功能销，降下状态为圆形多功能销。双排地板前部及中部定位基准同单排地板的圆孔状态，后部定位基准单独设计。侧围部分：五种车型的侧围的区别主要是长短不同（分单排、1.5排、双排），根据产品的特点，单排、1.5排侧围的定位基准重复的较多，且我妆苊舛者专用定位基准的干涉，所以单排、1.5排侧围采用平移装置实现车型切换，平移距离为400mm；双排侧围的定位基准前部同单排侧围，后部定位基准单独设计。2.3.3   车身合装夹具的整体结构汽车分公司原来的车身合装夹具焊后的车身外形尺寸不稳定，特别是前风窗尺寸偏差较大，造成整车风窗玻璃装配困难，在新自动线车身合装夹具的研制中必须解决这个问题。我们对汽车分公司原来的车身合装夹具进行了认真的分析，找到了车身质量不稳定的原因：原来的车身合装夹具均采用的侧底板翻转式结构，这主要是考牟辔上料的方便性，但由于翻转式结构决定了侧底板刚性较差，而且翻转的拖动气缸为保证足够的推力缸径选用的较大（缸径在200mm以上）、两个气缸并排使用，在气缸的推力下侧底板发生了变形，根据这种情况无法保证夹具精度，我们从经济性及可靠性上考虑，自动线车身合装夹具整体型式采用侧底板平移式结构，人工上料。侧底板平移式结构确定侧底板刚性良好的设计前提，也不需要大缸径的气缸拖动,一侧只使用一个气缸，通过设置合理的限位块，可以大大减小侧底板的变形量，从而保证了夹具的定位精度；通过增加侧底板平移距离，（平移距离为800mm）提屑芯叩目敞性，人工侧围上料的方便性得到改善。平移通过气缸拖动的直线导轨机构来实现，前后都设置了缓冲器及锁紧机构。如图二所示。

图二

2.3.4 顶盖合装夹具的整体结构顶盖合装夹具采用侧底板固定式结构，前风窗采用平移加翻转机构扶正定位，顶盖的定位采用平移机构，设计高位平台及平移踏板以便于顶盖焊点的焊接。2.3.5 理论定位点的选择 考虑到与分装夹具的协调，该夹具件理论定位点的选择根据单排座车身的PLP图（理论定位基准图）确定，其他零件的定位点与分装夹具一致，基准统一，减小积累误差。2.3.6 馈电枪的采用车身合装工位的焊点高度相差很大，前横梁部分的焊点与地板部分的焊点高度相差1700mm,二者无法协调，施焊条件很差，人工点焊因施焊状态不好无法保证焊接质量。这种情况下，采用暗缜故┖缚梢越饩稣飧鑫侍猓馈电枪可以保证焊枪沿焊点处法线方向施焊，确保焊点质量，且焊点位置精确；使用馈电枪不仅能降低工人的劳动强度，而且还能提高工人的劳动效率。2.3.7 工件输送机主线采用抬起步进式往复输送机，全长44.5米，输送机的垂直升降采用电机拖动的平行四边形加导向滑槽机构，并且采用液压缸和气缸平衡输送机及工件重量；输送机的步进平移采用交流伺服电机通过传动轴带动齿轮齿条副来实现。2.3.8 电气控制系统考虑到生产线控制点较多（PLC输入和输出达1728点）且处在强磁场干扰的恶劣环境中，该混流焊装线采用PROFIBUS-DP总线通讯方式， S7-300PLC控制，通过触摸屏实现人机对话，由于集成的OP功能，TP-270与PLC通过PROFIBUS连接。除传统的显示报警、监控当前状态及PLC变量外，增加了“车型管理”和“车型记数”画面。如果发生车型误传，通过画面可加以修正。对于后面不加工的车型，可通过在画面上“车身剔除”而使后续工位碰到该车身时自动完成。所有的这些加“车型记数”使“混流”不混。为防止误操作，主线每套夹具都设计有检测开关，用来识别车型。电气控制系统在补焊工位为将来扩能力增加焊接机器人预留了电气输入接口。2.3.9 气路        气路采用FESTO公司的阀岛集中控制，气路配管方便，节省空间。主线气缸行程开关均采用抗强型，以适应强磁场干扰的恶劣环境。 3．混流线的一些典型部件图四
3.1车型切换装置的设计后托架圆孔和方孔的切换采用自动升降装置实现，升起状态为方形多功能销，降下状态为圆形多功能销。/图三所示。单排、1.5排侧围采用平移装置实现车型切换，平移距离为400mm，平移通过气缸拖动的直线导轨机构来实现，前后都设置了缓冲器。如图四所示。3.2 顶盖前横梁定位装置的设计 顶盖前横梁定/非常重要，它直接关系到前风窗的尺寸精度及顶盖的位置精度，考虑到顶盖前横梁只有一层板，刚性很差，若采用用一般的一圆销一菱形销，无法保证顶盖前横梁高度方向的定位，我们采用了双圆伸缩销定位；受空间所限，翻转机构采用气缸拖动的平面四连杆机构来实现。如图五所示。

                       图五                            图三

3.3 馈电枪的设计

图六
根据焊点分布的特点，对人工施焊困难的焊点处设计了馈电枪，整套夹具共设计了12把馈电枪，其中前横梁处的焊点在整车装配后裸露在外o对焊点表面质量要求较高，馈电枪的电极采用了铰接平面电极；为避免与车身干涉，馈电枪的送进设计为翻转加平移机构，如图六所示；每把馈电枪气缸的气压由独立的减压阀控制，可实现馈电枪压力规范的独立调节。

4． 结论该混o焊装自动线2003年7月已在东风汽车股份有限公司汽车分公司投入生产，可以实现五种车型车身的混流生产，截止11月已生产各种车身1.5万辆份，目前东风汽车股份有限公司汽车分公司的1.5吨系列轻型车车身全部在该生产线生产，日产量已达到200辆份，完全达到设计要求，生产线o产以来状态良好，运行可靠，下线的车身质量稳定，达到用户要求，经济效益显著，用户非常满意，2003年11月，东风汽车股份有限公司汽车分公司领导亲自带队送来锦旗以示感谢。该生产线是我国第一条自行研制的多品种轻型车车身混流自动焊装生产线，性能上在o内处于领先地位，达到国际先进水平，而价格只有进口同类生产线的三分之一到四分之一，该生产线完全可以替代进口，具有良好的性能价格比。为国内汽车制造商提供了一种经济、可行的选择。该项目的成功研制，给我厂的车身焊装生产线领域开拓了市场，填补了国内自行研制混流自动焊装生产线的空白。它在为我厂的将来带来丰厚经济效益的同时，也极大提升了我厂在行业中的地位，增强了我厂在市场中的竞争力。