轻型商用车焊接线的工艺设计

寻栋 刘嗣斌 何立新 441004） （东风汽车股份有限公司轻型商用车分公司，襄阳 摘要：对东风轻型商用车焊接线设计建设的背景条件、工艺分析过程、工艺设计过程中重点内容进行介绍，着重阐述了柔性技术在轻型商用车焊接线上的实际应用情况和成功实例，为轻型商用车焊接线的设计建设提供参考。关键词：柔性 焊接 工艺设计U466 B Doi：10.19710/j.cnki.1003-8817.20180261中图分类号： 文献标识码：

1 前言

商品结构从大批量单一化向小批量个性化的转变，对制造业柔性化生产能力提出了更高要求。同轿车相比，轻型商用车的品种更多，对柔性化生产的要求也更加强烈。以往，国内轻型商用车制造主要通过建设新生产线的方式保证多元化产品的生产能力，但生产线的增加常带来空间利用率降低、物流运输成本和人工成本上升等系列问题。东风轻型商用

40 JPH（ 9车焊接线实现了在 每小时产量）的节拍下种车型共线的柔性生产，其设计思路和新技术的应用可以为国内同行业的类似设计提供参考。

2 轻型商用车焊接线设计背景

4东风轻型商用车焊接线建成之前，共有 条生3 1 3 km产线，其中条分布在同一车间，条分布在外的另一车间。这种分散布置的方式，导致工厂空间利用率低，各生产线之间的物流运输成本极 高。此外，这种生产线布置还存在以下问题： a.生产需要的作业人员数量大，平均每条生产15线配备有 人的生产班组； b. 17.5 JPH，生产线的节拍低，最高为 最低仅8 JPH；为

c.生产线的柔性制造能力差，其中通过车型最4多的生产线仅为 种； d.生产线的兼容能力差，无法满足公司新一代产品的制造要求。东风轻型商用车焊接线除需解决以上问题，还必须满足较低的成本预算。

3 轻型商用车焊接线工艺分析

2 9有 个系列，共种车型产品需共线生产，如1表 所示。

轻型商用车白车身主要由地板总成、前围总成、后围总成、顶盖总成、左侧围总成、右侧围总成2构成，不同总成的横向、纵向定位点差异如表 所2 1730示。表 中：横向定位以单排车型中的 车型、1880 2030车型和 车型为例，其地板总成定位点差1 L 1730异如图 所示，为 车型纵梁距离车身中心线的距离，一排半车型、双排车型与之相同；纵向定1730位以 车型中的单排、一排半和双排为例，其地2 A板总成定位点差异如图 所示，其中 区可以通B YZ用， 区定位点为专用，差异定位点分布在 平面1880 2030 T01上， 车型、 车型和 车型与之相同。

4 轻型商用车焊接线工艺设计 4.1 工位设计

3依据以上技术条件，设计工艺布局如图 所24 14 7示，工位共 个，其中通用工位 个，专用工位3个，预留工位 个。 9因需要保证 种车型共线，所以只能采用串联结构；受车间空间限制，工位数量不能过多，因此

焊接线还使用了大量新焊接设备，包括焊接机器人、抓举机器人、人工焊钳、自动焊钳、单面磁力焊和各种助力设备。新型设备的使用极大地提高了焊接线的自动化制造水平，焊接质量和焊接效率同时提高。

4.3 转运设计

4轻型商用车焊接线的转运设计如图 所示。

08~24主线部分 工位采用滚床滑橇转运；地板部分06~08 2从地板线到主线上件部分 工位采用 台机05 06器人抓举方式上线； 工位和 机器人岛工位的01~04往复转运采用地板移载系统； 工位采用气动电葫芦吊运方式。不同区域采用不同的转运方式，主要考虑以下因素：地板焊接部分需要人工装

B07 T01全部工位均为通用工位（ 专用工位和 专用

B07 T01工位分别对 和 车型通用），只是在通过车型上有所差异；为满足高节拍的生产要求，同时受限于工位数量，尽量压缩点定工位数量、增加补焊工位数量；高节拍生产要求夹具不能过于复杂，所以不应无限制增加通用工位数量，而是对定位点

B07 T01完全不能通用的 车型和 车型采用相互独立的定位夹具。为了满足后期能力提升要求，预3留了 个工位，为改造预留了空间。

4.2 工装应用

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共采用定位夹具 套，如表 所示。全部夹具均采2用多种车型通用的柔性设计，每套夹具最少定位 种7车型，最多可定位 种车型，全部夹具均在原有夹具上改制而来，提高夹具利用率的同时降低了制造成本。 配各种小件，速度较低但需要灵活性强；地板焊接

1t 2部分需要质量超过 的夹具在 个工位之间往复移动；地板线与主线之间需要对体积大、质量大的地板总成快速准确地从地板线转移到主线上；主线部分需要最大限度地利用机器人进行焊点的补焊，自动化水平要求很高。

5 柔性技术的应用 5.1 整线结构布置

3），焊接线主线为串联结构（见图 相比于并联结构，减少了作业过程中人员闲置作业和穿插作业的浪费，最大程度地发挥了通用工位的作用。对于专用工位，穿插布置在主线工位之间，在对非本工位定位的车型作业时只需保证能通过即可，不作其他要求。预留工位设计在地板补焊区域与合装工位之间，充分考虑了下一代车身地板可能增加工位的需要，以及自动化合装工位的改造要求。对于整线的改造升级，为兼容下一代车身提供充裕的空间。

5.2 柔性工位的应用

05工位是全线唯一一处具备对车身零件装配B07 T01定位功能的 和 通用工位，夹具切换技术的设计与应用是实现这一功能的基础，其设计思路2 B07为与工位平行放置 套夹具分别用于 车型和T01 2车型，通过套夹具平移切换的方式实现对应2 m×2.5 m，车型的定位。此处夹具空间尺寸达到2 t， +质量超过 为了保证快速切换，采用夹具 滑移平台的方式，夹具在平台上滑移，切换过程可控制20 s在 以内。

5.3 柔性夹具的应用

3 7 4由表 可知，可定位种车型的夹具共有4套。对这 套夹具装件数量和定位销数量进行统4 4 B07 4#计，结果如表 所示，由表 可知， 地板 夹具在全线复杂程度最高。B07 4#通过对 地板 夹具所要定位产品的定位3点进行分析，将定位点分为 类，不同类型定位点5在产品上的分布及在夹具上的对应分布如图 、图6所示。A区为竖板定位区，定位点分布在XZ平面内， X Z主要定位 向和 向，该区域定位的零件有单排后竖板、一排半后竖板和双排中竖板，每种零件均由2 ① 3个定位孔进行定位，其中定位孔 为 种零件通② 3 ②用，定位孔 为 种零件专用。 号定位孔虽然相互独立，但是因为定位孔间距设计值接近，而夹具 ②空间有限，造成单排后竖板与双排中竖板 号定②位点干涉，一排半后竖板号定位点与前者无干① ②涉，因此，将 号定位销、单排后竖板 号定位销②和一排半后竖板号定位销均设计为固定式，将②与单排后竖板 号定位销存在干涉的双排中竖板② 7号定位销设计为气动伸缩式，如图 所示。

B区主要为地板梁定位区，定位点分布在XY平1 1880面内，夹具主要定位X向和Y向。由图 可知， 2030 1730系列和 系列的Y向值依次在 系列的基础75 mm 150 mm，上加宽 和 因此夹具设计时，将相关定位线集成在同一块滑动的基准面上，通过气缸、信号检测器和限位装置对滑动基板进行精准控制，实8现不同宽度车型的有效定位，夹具结构如图 所示。 C区主要为双排的后排地板定位区，由于与单排互不影响，只需满足双排定位要求，单排作业时9将其闲置即可，如图 所示。柔性夹具设计时，通过定位差异分析，针对不同特点采用不同设计方式：充分利用通用定位点，区别7 B07设计专用定位点，最终保证 种 车型在同一套夹 具上的有效定位。同时，夹具简洁整齐，易于维护。

5.4 地板机器人岛的应用

200~300地板总成焊点总数为 个，地板补焊工2 80%位仅有 个，但需承担地板总成 的补焊工作，而且这些焊点多属于点定焊点，焊钳的移动距离3 s，长、翻转动作大，平均每个点的焊接时间达 即每240~360 s，个工位的焊接时间达到 即使左、右各布2 60~90 s，置 台机器人，平均作业时间也达到 超过81 s 06设计要求 的节拍上限。因此，本文提出在工位采用地板机器人岛焊接的作业方式：同一工4 1位采用 台焊接机器人和 台抓取机器人，先在夹具上初点定，抓取至空中后再进行次点定和补焊作业。机器人岛作业效率极高，使得同一工位的1.5作业量可达原来的 倍以上，在保证地板线满足节拍要求的同时，节省了生产线占地空间。

5.5 自动化生产信息网络的应用

焊接线实现了自动化生产信息网络的接入应PROFINE 9用，采用 自动化生产信息网络，实现了种车型任意切换的柔性生产模式，并可通过可视化信息面板实时有效地对生产线各工位进行监控。

6 结束语

40东风轻型商用车焊接线具有以下特点：在JPH 9的高节拍下，满足种车型共线生产；通过采用焊接机器人、高速滚床及自动化生产信息网络， 91.7%， 15自动化率达到 全线仅有操作人员 名，极大提高了生产效率；通过对原有夹具的升级改造，最大程度地压缩了生产成本；满足侧围、顶盖等大总成自动化传送改造升级的要求，同时预留了下AT一代产品共线生产的改造空间。&M