靳黎娜

摘要：影響汽車車身生產(chǎn)線焊接效率低的因素中，對效率影響較大的因素之一就是多方面耦合造成的生產(chǎn)工作順序不合理，而且這種因素常被忽視。因此，設(shè)計出一種合理的車身自動化焊接生產(chǎn)平衡方案，既節(jié)省生產(chǎn)線的焊接時間又不影響其焊接質(zhì)量和效率。對自動焊接生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)設(shè)備進行分析，研究含有機器人工作站的焊接生產(chǎn)系統(tǒng)的組成以及對焊接生產(chǎn)過程影響的重要參數(shù)。

關(guān)鍵詞：汽車車身;焊接生產(chǎn)線;生產(chǎn)冗余率;生產(chǎn)平衡;車間布局

0? 引言

車身是汽車的重要部件，車身也是一個載體，可以承載人或物。坐車人的安全、車輛的行駛可靠性就由車身的機械性能決定。焊接技術(shù)是汽車制造的重要構(gòu)成部分，它在汽車制造中占有很重要地位。汽車自動焊接生產(chǎn)線中將汽車的零件通過各種焊接方法焊接在一起。它們由焊接機器人、物流輔助設(shè)備、電焊槍和自動傳送裝置等構(gòu)成。工件被自動輸送設(shè)備傳送。定位機器人快速定位于焊接夾具，之后就是焊接機器人來完成焊接操作。自動變速器和焊接設(shè)備是在焊接線路上設(shè)計的。根據(jù)客戶的不同需求來購買焊接機器人和其他輔助設(shè)備，然后集成在裝配中。

車身自動化焊接線是機電一體化中具有代表性一種體現(xiàn)方式。它是集機械、電力電子、自動控制于一體的系統(tǒng)工程。這些成熟技術(shù)的具體應(yīng)用體現(xiàn)在車身焊接之中。

1? 車身自動化焊接生產(chǎn)線的構(gòu)成

1.1 車身自動化焊接生產(chǎn)線工藝構(gòu)成

從另外不同的方式去分析和了解車身焊接生產(chǎn)線的構(gòu)成。從其中從生產(chǎn)工藝過程來看，它是由以下幾個部分組成：

小零件焊接線：主要包括發(fā)動機蓋和后殼蓋，為了讓車門和蓋子密封性更加好，在車身邊緣也大量采用焊接技術(shù)。

內(nèi)/外板焊接線：因為車身的設(shè)計都是左右對稱的，所以側(cè)板和外板的焊接線也是左右對稱布置的。由于側(cè)邊對焊接面的要求很高所以在企業(yè)中都是用手工焊接。

地板焊接線：適用于焊接地面構(gòu)件。它由兩個階段組成，就是前地板、后地板和機艙。因為地板的形狀復(fù)雜，堆放雜物較多，空間小，所以很難設(shè)計。

主焊接線：采用涂層、弧焊和點焊的方式將地板組裝、側(cè)面組裝和頂蓋組裝在一起?，F(xiàn)在用的焊接方式有兩種，它們是人力焊接和機器人焊接，生產(chǎn)線的自動化程度受其焊接效率的影響。

門蓋安裝調(diào)整線：用于安裝發(fā)動機蓋、后殼蓋和四個車門，與此同時也可以檢測焊接精度。由于門和蓋通常通過鉸鏈連接到主體，所以手動安裝是主要的方法。

1.2 車身焊接生產(chǎn)線設(shè)備構(gòu)成

車身焊接生產(chǎn)線由多種設(shè)備集成，其設(shè)備基本構(gòu)成為：焊接設(shè)備、輸送裝置、機器人工作站、焊接夾具、控制裝置、其它物流裝置。

2? 生產(chǎn)線平衡設(shè)計的方法

生產(chǎn)線根據(jù)生產(chǎn)平衡進行設(shè)計，實質(zhì)即為各工藝單元優(yōu)化組合，獲得生產(chǎn)線的整體最優(yōu)解和最佳組合方案。組合單元數(shù)量與處理單元數(shù)量成正相關(guān)，一般方法求解，能得到近似最優(yōu)解。在多種求最優(yōu)解的方法中，例如，分支邊界的定義和排序法。此類方法要求工作時間為tij

2.1 焊接生產(chǎn)線平衡設(shè)計方法

2.2 某車型主焊線平衡設(shè)計

采取的主要焊接連接車輛作為一個例子，應(yīng)用生產(chǎn)平衡進行設(shè)計。該模型年產(chǎn)量是16萬，一日2班。每班次實際工作時間是7.6小時，設(shè)備使用率為90%，一月工作日為21天，主焊接線基本作業(yè)內(nèi)容（基本操作任務(wù)）與操作所需時間及其編號如下：

把車身左側(cè)涂膠的作業(yè)內(nèi)容，編為作業(yè)編號A，操作時間為32s;把車身右側(cè)涂膠的作業(yè)內(nèi)容，編為作業(yè)編號B，操作時間為22s;把安裝左側(cè)圍分總成的作業(yè)內(nèi)容，編為作業(yè)編號C，操作時間為15s;把安裝右側(cè)圍分總成的作業(yè)內(nèi)容，編為作業(yè)編號D，操作時間為32s;把安裝頂蓋加強板的作業(yè)內(nèi)容，編為作業(yè)編號E，操作時間為22s;把安裝后備箱加強板的作業(yè)內(nèi)容，編為作業(yè)編號F，操作時間為15s;把側(cè)圍與車身定位焊的作業(yè)內(nèi)容，編為作業(yè)編號G，操作時間為300s;把頂蓋涂膠的作業(yè)內(nèi)容，編為作業(yè)編號H，操作時間為56s;把安裝頂蓋分總成的作業(yè)內(nèi)容，編為作業(yè)編號I，操作時間為20s;把焊接頂蓋的作業(yè)內(nèi)容，編為作業(yè)編號J，操作時間為76s。

在不影響生產(chǎn)效果時，相鄰兩工序即可合并，例如六個過程的合并，如A、B、C、D、E、F，并且計算站的數(shù)量是1.45。在它們合并后，需要兩個工作場所，人員數(shù)從6個減少到2個，對主焊線基本作業(yè)進行分配與合并，即可增加生產(chǎn)效率。

依從焊接工藝內(nèi)在需求，如表1所示，各工位的任務(wù)、人員和設(shè)備的分布將安裝在機體左側(cè)、左圓周組件、車頂加強板、右側(cè)涂膠、支撐板安裝、右、左對稱。在部署之后，在合并后獨立工作的工作站的數(shù)量是兩個，這是一個在左邊，一個在右邊，兩個在膠槍上，兩個在操作員身上。

側(cè)面和車身定位的焊接任務(wù)數(shù)量大，獨立機器人的數(shù)量為四個。獨立工作站的數(shù)量為四臺。頂蓋膠合，頂蓋組件組合成一個站。數(shù)量是一個獨立位置，由一個膠水機器人和一個抓取機器人完成。頂蓋焊接由一個工作站完成，獨立工作站的數(shù)量也是一個，由點焊機器人完成。

⑤計算生產(chǎn)線冗余率和效率：

3? 車間布局基本形式

車間的布局有兩種：過程原則布局和產(chǎn)品原則布局。設(shè)備的排列要考慮到要加工產(chǎn)品的順序，大批量的生產(chǎn)和更少的品種生產(chǎn)就適用于這種布局，經(jīng)典的產(chǎn)品原理布局就是車身焊接生產(chǎn)線。它具體包括四種布局方式：U型、S型、環(huán)形和直線型。

4? 車間布局原則

車間的生產(chǎn)線布局，可以根據(jù)LP（精益生產(chǎn)）的生產(chǎn)管理理念構(gòu)建物理模型。精益生產(chǎn)是基于JIT和TQM，為減少生產(chǎn)中的浪費和庫存，達到精簡、高效生產(chǎn)管理的目的。根據(jù)精益求精的要求，車間的布置應(yīng)按照下面的原則：

①整體綜合最優(yōu)原則;②物流最小運動距離原則;③流動性原則;④空間節(jié)約使用原則;⑤安全原則。

5? 總結(jié)

本文通過分析汽車車身自動化焊接線的工藝構(gòu)成與設(shè)備組成，進行了生產(chǎn)平衡設(shè)計和焊接生產(chǎn)線的車間布局設(shè)計分析，對汽車焊接工藝的影響因素進行了分析和研究。

參考文獻：

[1]董萬.轎車白車身焊接生產(chǎn)線設(shè)計及虛擬設(shè)計技術(shù)應(yīng)用研究[D].電子科技大學，2008.

[2]姜正寶.焊夾具在汽車廠中的應(yīng)用[J].汽車實用技術(shù)，2019（05）：156-157.

[3]楊旭磊.基于多定位需求及典型使用工況的柔性焊接夾具設(shè)計開發(fā)[D].湖南大學，2019.