1、2023年第5期2023 No.5汽车工艺与材料Automobile Technology&Material汽车焊装柔性方案在先进主焊线的应用陈志毅毕愿江丁才奇刘泽博李柯冉（一汽模具制造有限公司，长春 130000）摘要：阐述了国产某主机厂高节拍（60 JPH）、四车型共线生产的先进白车身柔性主焊线工艺布局。该条主焊线为焊点自动焊接，采用自动预装、OPEN-GATE 式主拼框架、顶盖激光钎焊、顶盖激光焊自动轻擦焊、自动打磨、机器人视觉应用、AGV 自动输送和在线测量先进工艺，满足从轿车到 MPV 不同白车身混线生产，在高节拍生产过程中可以满足四车型内切换无节拍损失。首先阐述主焊线中不同工位柔性
2、方案，然后以此生产线作为案例，对一些主焊线共用典型工艺进行多车型混线的方案与设计进行解读，最后对线体设计和规划要点进行阐述及分析。关键词：白车身柔性化主焊线多平台混线中图分类号：U466文献标识码：BDOI:10.19710/J.cnki.1003-8817.20220363Application of Flexible Automobile Welding Solution in AdvancedMain Welding LineChen Zhiyi,Bi Yuanjiang,Ding Caiqi,Liu Zebo,Li Keran（FAW Die Mold Manufacturing Co
3、.,Ltd.,Changchun 130000）Abstract：This article elaborated the process layout of the advanced flexible main welding line of Body In White(BIW)for the high beat(60 JPH)4-model fixed line in a China OEM,this welding line adopted advanced technologiessuch as automatic welding,automatic pre-assembly,OPEN
4、GATE type main assembly frame,top cover laser brazing,automatic brushing of the top cover laser welding,automatic polishing,robot vision application,AGV automaticconveying,and online measurement,which can meet the requirements of mixed production of different BIW from carsto MPVs.In the high beat pr
5、oduction process,the production line can meet the requirements of switching within 4models without beat loss.The paper firstly elaborated the flexible solution for different stations in the main weldingline,then,taking this production line as a case,interpreted the typical processes adopted by some
6、main welding linesin terms of the solution and design of multiple vehicle mixed lines.At the end of this paper,the key points in designand planning of the main welding line were elaborated and analyzed.Key words:Body In White(BIW),Flexibility,Main welding line,Multi-platform mixed line作者简介：陈志毅（1995）
7、，男，助理工程师，学士学位，研究方向为汽车焊装制造技术。参考文献引用格式参考文献引用格式：陈志毅,毕愿江,丁才奇,等.汽车焊装柔性方案在先进主焊线的应用J.汽车工艺与材料,2023(5):55-61.CHEN Z Y,BI Y J,DING C Q,et al.Application of Flexible Automobile Welding Solution in Advanced Main Welding LineJ.Automobile Technology&Material,2023(5):55-61.1前言在愈发激烈的乘用车竞争环境中，柔性化白车身生产线在国内外高端生产线中发挥着越
8、来越大的作用。柔性生产线可以根据生产订单，灵活应对不同的车型生产，实现不同生产车型的快速切换，满足生产实际需求。在柔性生产线中，主焊线肩负着最终白车身尺寸精度的重要任务。在传统白车身主焊线中，很难实现车身尺寸、结构差异过大的混线生产，从而影响主机厂生产线车身产品规划。如何在主焊线中实现从轿车到MPV不同车型的混线生产，成为主焊线的主要课题。第5期汽车工艺与材料主焊线柔性主要体现在3个方面：一是共用工装夹具，如地板夹具。框架抓手的定位机构需要满足所有车型定位及通过性，需要具备可以同时定位多车型零件的能力；二是每个车型单独工装夹具，如总拼框架。顶盖激光焊胎膜，预装抱具需要有无节拍损失的快速切换及存
9、储方案；三是每个车型的机器人工装抓手都需要有对应的停靠位置，需要有足够的空间预留。2柔性主焊线工艺布局以传统的德系主车身为例，主焊线需要装配的零件如图1所示。图2与图3为国产某豪华品牌主机厂的柔性主焊线工艺流程图，该主焊线分为主焊一线和主焊二线，线内有 4车型预留，可以满足4+N车型混线生产。3柔性方案应用目的3.1缩短新车型融入周期现有汽车市场竞争激烈，国内外每个主机厂都在不停推陈出新，加快新车型研发速度，缩短新车型换型周期。作为 4 大工艺中自动化程度最高的焊装工艺，通过在一期产线中施行柔性方案，做好后续车型预留，可以极大程度缩短后续车型线体改造周期，实现车型的快速达产。3.2可以更灵活应
10、对生产订单如果生产线柔性较高，可以混合生产多个当前市场车型，便可以根据实际订单需要，调整线体生产比例，提高线体实际生产效率。4多平台车型主焊线柔性方案4.1应用NC柔性地板定位夹具对于多平台白车身主焊线，地板定位尤为关键。由于不同车型的定位孔位置差异较大，在传统主焊线下部夹具，通常采用翻转气缸带动勾销缸的定位形式，当需要切换不同车型部件时，翻转气缸打开，带动整个勾销气缸打开，部件如图 4所示。这种方式缺点在于一旦一条生产线车型过多，下部夹具上就会有大量的翻转单元，甚至会出现部件过多无法设计的情况，对多车型混线生产线设计以及现场后续的维护都存在较大问题。针对这种情况，该生产线采用伺服柔性定位装置
11、（NC-LOCATOR，NC）柔性机构进行下部夹具的定位，每一组NC单元可以实现车身X方向200 mm，Y方向100 mm，Z方向200 mm任意位置切换，重复定位精度为0.1 mm。通过使用 NC 柔性机构，保证在平台不同，地板主定位孔位置差异较大的情况下，也可以通过NC单元切换实现不同车型定位孔的共用。但采用 NC 定位需要和白车身产品设计进行提前沟通，对于不同车型下部主定位孔需要设计成孔径大小一致，前后位置差异需要在 NC单元切换范围内，图 5为使用 NC 定位单元的下部夹具。4.2侧围内外板高节拍柔性预装方案侧围预装工位是主焊线生产的第一序，是总拼工位的前提。在侧围内板的预装工位中，需
12、要侧围内板预装顶盖横梁预装侧围内板总拼侧围外板预装侧围外板点定后围外板上件顶盖轻擦顶盖预装顶盖激光焊顶盖打磨打磨检查补焊图1传统德系汽车主焊线层级图2主焊一线工艺流程图3主焊二线工艺流程图4传统的翻转切换单元 56生产装备在侧围内板上完成和地板搭接位置的涂胶工艺以及和地板连接的搭扣工艺。在侧围外板的预装工位中，要在侧围外板上，完成和地板搭接位置的涂胶工艺以及和地板连接的搭扣工艺。由于每个车型搭扣位置普遍不同，每个车型抓手都需要有各自单独抓手，占地面积较大，通常需要占用23个滚床工位。由于预装涂胶工作量非常大，一般车型侧围单侧会有 4 0005 000 mm 长的涂胶量，在高节拍的生产线中很难在
13、一个生产节拍内完成。通常在这种情况下采用双节拍工艺，即采用2组同样工艺的机器人同时工作，这种情况下实际工作节拍翻倍，并保证一个生产节拍产出一个零件。如图6所示，R01 和 R02 机器人分别从电动单轨系统（Electric Monorail System，EMS）上抓取侧围零件，并放到涂胶工作位，R03 和 R04 同时在侧围上涂胶，当第一个侧围完成后，R01将侧围拿走放置到车身上预装，并从 EMS 上抓取下一个侧围。在此时 R02 放到涂胶工作位，由 R03与 R04再次进行涂胶，两个机器人工作互相穿插进行，保证线体在一个节拍内完成一个侧围工作量。4.3AGV配合机械视觉的顶盖柔性输送系统在
14、传统的顶盖生产线中，顶盖器具通常采用人工精定位料车推入料口的形式。此种方案费时费力，而且需要至少一个线体人员时刻守在线体旁边，进行空满器具的倒换。在 先 进 主 焊 线 中，采 用 自 动 导 引 运 输 车（Automated Guided Vehicle，AGV）代替人工进行顶盖器具转运工作，AGV 通过承载顶盖料车器具，通过与工厂制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）进行交互，从 MES系统得到生产通知和生产线需求车型信息，从规划的不同车型物料存储区输送至线体料口。图 7为 AGV自动运输至主焊二线顶盖料口的 AGV路线图，在 AGV缓存区设
15、置有 6 组缓存，可以满足 6 种顶盖自动接收、上线。本线体采用承载举升式 AGV，AGV 与线体器具采用销孔配合，以保证精度。料口采用双侧精定位钢制导轮，使AGV能够承载器具稳定，顺滑进入料口。AGV到位后，承载器具下降，使器具轮子贴合地面。同时在料口到位位置，有两组气缸，对器具进行夹紧定位，对器具的 X、Y、Z 方向进行精确定位（图8）。国内AGV一般最多能实现的定位精度为5 mm，所以在线内机器人从料库取件时，需要配备视觉系统。视觉系统可以实现误差在5、70 mm内的零件抓取，从而实现不同车型顶盖零件的精准运输（图9）。4.4后轮罩滚边高节拍柔性方案在德系主焊线工艺中，侧围内外板需要在主
16、陈志毅 等：汽车焊装柔性方案在先进主焊线的应用图5应用NC的底板定位夹具NC单元图6双节拍侧围预装机器人布局EMSR01R02R03R04涂胶工作位顶盖上线工位，共5个上件工位ACV路线预留充电位AGV存储区，BCDEFG表示不同车型缓存位定位气缸钢制导轮承载式AGV图7顶盖AGV储存区与上件位布局图8顶盖AGV储存区与上件位布局 57第5期汽车工艺与材料焊线分别上件，侧围外板和后轮罩之间需要在主焊线进行滚边，如图10所示。按照工艺，需要进行3 遍，分别是 45、0和水滴边的滚边压合，如图 11所示。由于滚边工艺需要的工艺时间较长，传统的通过换枪盘切换方式很难在60 JPH的线体中实现4车型无节拍损失的切换。本线体采用单侧布置 2 个机器人的方案如图12所示，一个机器人抓持胎膜工装，工装采用四面体风车结构，可以在不采用切换设备的前提下满足4个不同车型。另一个机器人抓持滚头，进行滚边作业。在工作过程中，胎膜工装不脱离机器人，同时在地面两侧伸缩气缸组件对胎膜夹具进行精确定位。应用此种方案，可以节拍损失的进行4种车型的切换。按照滚边理论速度（150 mm/s），和常规轿车单侧 1 000 m
