汽车底盘件高自动化焊接生产线规划

邳大学

前言

因用工荒的出现，以及人员焊接的质量不稳定性，人工焊接逐渐被高性能高稳定性的机器人焊接所代替。但不要盲目迷信只要采用了机器人就能够实现产品质量好、生产效率高、操作方便、物流轻便等目的，需要对焊接生产线进行良好的规划，需要掌握很多焊接生产线规划知识。

一、机器人数量选择：

单机器人 单机器人就能满足产量要求

两台机器人能同时焊接的焊缝较少

采用一字或八字型布局，两个及以上机器人难以同时兼顾的两个工位 见图1、图2

双机器人 只有双机器人才能够满足产量要求或节拍均衡

工件本身左右对称，双机器人可同时工作

工件本身不对称，但横焊立焊均可

二、工位数量的安排：

单工位 机器人存在等待时间，但若机器人焊接的时间远大于装卸工件时间，采用单工位性价比反而比较低 图1为典型单工位类型

产量较低，没必要采用双工位

双工位 适合装卸工件的时间小于对侧工位机器人焊接时间 图2图3为典型双工位类型

适用于小工件，或机器人能够行走

机器人可实现无间断焊接，设备利用率高

三、工作站布局选择：

1、一字布局：

若干工作站按工艺顺序呈一字排开，工作站与工作站之间紧密连接，非常美观。见图1。

特点：造价低廉/工作效率很高/物流最方便/操作者需行走的路程很短/弧光防护尚可。

图1 一字布局排布机器人焊接生产线

2、V字布局：

实际上由双机器人双工位一字布局形式演变而来，但将工作站内两个工位按八字型布置，可实现在有限的机器人臂展范围内焊接的工位最多，省去一个机器人，减少了占地空间。见图2。

特点：造价低廉/工作效率较高/物流较方便/操作者需要行走较远的路程/弧光防护较难/占地空间小

图2 八字型布局机器人焊接工作站

3、H型布局：

机器人在中间，焊接工位布置在两侧，机器人可实现不间断焊接。见图3。

造价低廉/可布置两台机器人/工作效率很高/所需人员多，两对侧工位均需1人装卸/弧光防护最难

图3 H型布局机器人焊接生产线

4、水平回转布局特点：

造价较高/可灵活布置一台或两台机器人/工作效率较高/物流非常方便/操作者只需在一个地方装卸/弧光防护最佳。

四、变位机形式选择（主要为三轴变位系列）

水平回转变位机 三轴垂直翻转变位机

操作方便性 两个工位中心高相同，可800mm以下，操作者装卸工件，示教机器人非常方便。 换位轴中心高较高（约1100mm），要保证操作者操作高度适当，焊接工位中心高会很高（1300-1400mm），示教困难。

维护方便性 生产线布局时工作站间可紧密排布，省空间，工位间工件传递快捷。 生产线布局时工作站间必须留维护空间，工位间工件传递距离远。

焊枪可达性 机器人位于焊接工位上方，无论夹具框架处于何种姿态，机器人都很容易避让开，使焊枪以良好姿态到达焊缝。 机器人位于焊接工位后侧，在焊接夹具框架立起状态下，机器人从后面进枪时，本体存在与框架产生干涉风险。

安装吊具方便性 水平回转变位机换位时占用下部空间，很容易在装卸工位上方布置吊具，吊具不会与变位机产生干涉。 三轴垂直翻转变位机换位时占用夹具上方空间，平衡吊吊具需布置的很高很远，也容易与生产线产生干涉。

运输布置方便性 水平回转工作站除安全栏外的各个部件（包括顶部维护平台）布置在一个整体底座上，拆掉安全栏后可以整体吊运、运输，生产线布置非常灵活。 垂直翻转工作站各个部位分别布置在各个底座上，难以整体吊运、运输（总宽超过2300mm无法运输）生产线重新排布时需要解体，安装工作量很大。

五、结论

以上是多年经验积累而成，掌握这些内容就能够快速掌握规划高自动化焊接生产线的诀窍，为深入研究和应用打下很好的基础。

（作者单位：长城汽车股份有限公司技术中心 河北省汽车工程技术研究中心）