简述汽车行业焊装生产线规划及布置

杨 云（柳州柳新汽车冲压件有限公司，广西 柳州 545005）



简述汽车行业焊装生产线规划及布置

杨 云
（柳州柳新汽车冲压件有限公司，广西 柳州 545005）

摘 要：作为四大工艺中最复杂的工艺，生产线规划及布置概括起来主要从产能计算及节拍确定、主线输送方式选择、工序拆分及工位数量确定、侧围总成配送方式选择、总拼工位工艺方式确定、物流仓储规划、平面布置等方面逐一考虑。

关键词：焊装；规划；生产线

焊装工艺作为汽车行业四大工艺之一，其重要性不言而喻，其肩负着车身成型，为整车提供支撑框架的重要使命，除了要保证外观造型之外，还必须保证总装所有零部件安装点的精度，故其工艺远比其他三大工艺复杂，生产线的规划及布置不仅需从精度保证、生产效率、配送物流、仓储存放诸多方面权衡考虑，也受限于厂房面积及结构、涂装连廊等现有条件。没有十全十美的布置方案，只有当前最合适的布置方案。

作为四大工艺中最复杂的工艺，生产线规划及布置概括起来主要从几个步骤着手：（1）产能计算及节拍确定；（2）主线输送方式选择；（3）工序拆分及工位数量确定；（4）侧围总成配送方式；（5）总拼工位结构方式；（6）物流仓储规划；（7）平面布置及仿真验证。下面就逐一展开介绍。

1. 产能计算及节拍确定

规划第一步，必须有市场部及公司战略规划部门输入的年产能要求，根据产能要求计算出生产节拍及单工位作业时间，作为工序拆分及工位数量确定的主要数据，其计算方法如下：

生产节拍（JPH）——每小时生产台数。

生产天数——365个自然天数，扣除国家法定节假日及双休日，年生产天数大致按251天计算。

每天生产时间——单班生产时间8小时、双班16小时、三班22.5小时计算。

设备开动率——设备有效开动比例，焊装车间设备开动率规划时一般设定为90%。

2. 主线输送方式选择

主线输送方式决定了输送时间及效率，决定了工位的有效作业时间，是工序拆分及工位数量确定的依据。主线输送方式目前常用的有往复杆输送、滚床滑撬输送、随行夹具输送3种方式，具体选用哪种方式需结合效率、节拍、成本综合考虑。

（1）往复杆输送（图1）

优点：价格低廉，输送可靠，占地面积小。

缺点：输送效率较低，一般往复杆的输送时间达到28s（含举升、输送、下降、回退动作），只能直线输送，如工位数较多是只能分段布置，输送精度较差，需配合定位夹具使用。

适用范围：一般用于低节拍、工位数量相对较少的生产线，如输送工位超过10个不建议选用。

（2）滚床滑撬输送（图2）

优点：价格适中，输送可靠，输送效率较高（输送时间可达到16s左右），输送不受距离限制，可任意转弯、布置灵活。

缺点：需考虑空滑撬的回转方式及布置，会占用较多布置空间，动力滚床成本较高，输送精度较差，需配合定位夹具使用。

适用范围：适用于节拍较高、工位数较多的生产线，目前汽车行业使用最为广泛。

（3）随行夹具输送（图3）

优点：输送效率最高，定位精度高，输送机构与定位夹具功能合一，不需要额外增加定位夹具，减少了升降时间，输送时间可达8s。

缺点：单个输送随行夹具成本高，同时仍需动力滚床定位精度要求高，需考虑空滑撬的回转方式及布置，占用较多布置空间。

适用范围：适用于50JPH以上超高节拍的焊装线布置。

3. 工序拆分及工位数确定

设计部门输入整体产品机构及图纸、工艺路线，界定焊装工艺内容，再拆分工艺到单个工位，需遵循以下原则：

（1）点焊一般按平均每个焊点3s作业时间进行综合测算；

（2）弧焊由于烟尘排放、工作效率较低，需尽量集中布置，避免分散；

（3）装件、取件、夹具夹紧与打开可根据过往经验设定作业时间；

（4）单工位有效工作时间+输送时间不得大于工位作业时间；

（5）需考虑输送布置中的工位损失。

4. 侧围总成输送方式

侧围总成大部分属于A级外观面，对表面质量要求高，故其输送方式需综合考虑输送效率，是否需要库存、侧围线的布置区域等因素确定，可分为单侧围输送和双侧围配套输送两种，输送方式各有优劣。

（1）单侧围输送（图4）

优点：成本低，抓具与输送一体，无需单独设置吊具及抓手；

缺点：（a）只能一个总成输送工作完成后才能返回输送下一个总成，节拍较低；（b）无缓冲库存，当侧围线出现异常时会直接影响整条生产线停线，无缓冲余地；（c）侧围输送后需配合翻转夹具使用。

适用范围：适用与节拍相对较低的焊装线，且侧围线需布置在主线两侧，总拼工位必须配合翻转夹具使用。

（2）双侧围配套输送（图5）

优点：输送效率高，可灵活制定缓冲库存，且不受输送距离限制，可总拼工位夹具方式可灵活选用。

缺点：需配合自动抓手或抓件机器人使用，成本高。

适用范围：适用于高节拍生产线，针对车间面积大，侧围线距离主线较远时。

5. 总拼工位结构方式

总拼工位机构方式需结合侧围输送方式考虑，其主要受场地、生产车型种类限制，常用的有翻转滑台和可切换柔性滑台、背扣式3种。

（1）翻转滑台

通过翻转夹具将侧围从水平翻转90°，利用滑台拼装侧围，该方式可与侧围输送方式配合单侧侧围输送方式使用，不用预装侧围，直接拼焊，但效率偏低，不适合高节拍生产线。

（2）可切换柔性滑台

可切换柔性滑台主要由滑台基座、可切换夹具两部分组成，夹具可以整体切换，通过切换生产不同平台车型，生产效率较高，但由于两侧滑台庞大，无法预装侧围，需额外增加预装工位。

（3）背扣式

背扣式在顶部设置转动铰链机构连接两侧夹具，往下旋转后扣在侧围上定位焊接，其主要的优势是生产效率高，但柔性差，只能生产单一车型，且必须增加预装工位，如果单一车型产量高的情况下采用较多。

总拼工位的形式多样，不限于以上3种形式，可根据实际情况因地制宜，选择总拼方案，只要保证车身精度与效率兼顾，适合当前形式需求即可。但不管哪一种方案，都必须制定合适长宽高三维尺寸要求，为同步工程及平面布置提供数据输入。

6. 物流仓储规划

物流仓储规划应结合工艺布置、生产节拍综合考虑，大致应遵循以下原则：

（1）仓储区域大小应满足基本库存要求。基本库存一般不少于2小时消耗量，应根据零件总数，零件工位器具尺寸、装框数量计算仓储区域面积，确保面积不小于2小时库存需求面积。

（2）仓储区域应靠近在车间物流门及厂区物流通道。

（3）结合物流效率与场地节约性考虑，焊装线之间的物流通道宽度一般3m左右。

（4）所有需要装件的工位均需预留物流通道，保证配送空间。

（5）物流方向不能与车身整体流向相反。

图1　往复杆工作原理图

图2　滚床滑撬工作原理图

图3　随行夹具工作原理图

图4　单侧围输送示意图

图5　双侧围配套输送示意图

7. 平面布置及仿真验证

平面布置应结合厂房结构以及前面确定的工位数量、侧围输送方式、总拼工位三维尺寸数据等进行布置及仿真模拟，以验证厂房结构及工艺规划的可行性。具体过程中应注意以下事项：

（1）所有需要装配零件的工位两侧均需布置物流通道及配送空间；

（2）根据侧围配送方式，单侧围配送需保证侧围线布置在主线两侧，否则无法实现侧围配送；

（3）应避开厂房钢结构，避免钢结构立柱在工位中间或者物流通道中间；

（4）所有夹具、设备、工位器具、厂房结构等均按1∶1实际尺寸布置；

（5）受厂房结构限制，需要转弯时，需充分考虑因此损失的作业工位，因为旋转滚床工位是无法作业的；

（6）线体宽度应结合作业空间、工位器具摆放空间、夹具及设备尺寸综合考虑；

（7）前舱、地板、门总成等分件焊接的区域，应尽量靠近其总成上线的位置；

（8）所有布置完成后，应充分检查是否存在干涉区域，如存在即时调整布置。

结语

通过以上步骤，基本完成焊装生产线规划及仿真，并验证焊装工艺是否合理，如厂房面积不够或工艺实施困难，应立即制定对策，重新审视工艺规划及生产线规划的内容，做出必要的调整，这是规划与仿真验证的根本目的所在。

参考文献

［1］高元伟.汽车车身焊接技术［M］.北京：人民邮电出版社，2009.

［2］李文忠，高保雷，邵丹.浅析汽车车身的焊接工艺设计［J］.汽车工艺与材料，2006（2）：18-21.

中图分类号：TG75

文献标识码：A