车身年产20万台柔性焊装线的工艺及工装设备开发

李新社+++莫江妍

摘 要：文章阐述了本公司乘用车工厂年产20万台柔性焊装线的开发，包括工艺设计、焊接工艺性分析、柔性焊装线的模式选择、焊装线的主要配置及工艺过程等，同时分析了本次工艺设计难点，从降低投资和优化工艺等方面提出了具体实施办法，成功地解决了这些难点，达到了很好的效果。

关键词：车身；柔性焊装线；工艺及工装设备；开发

1 概述

白车身焊装线由前车体线、地板线、左右侧围线、总拼线、门盖线组成，如何实现这些生产线的无缝连接，需要综合考虑许多因素，包括厂房、公用、输送、工装、工艺、物流等等。而车身柔性焊装线，需要同时满足多个车型的白车身装焊生产，其厂房、公用动力设施和通用设备只需一次性投入即可，每次开发新车型，只需要增加专用车型的设备工装。

2 背景

2012年，我公司开发的某平台两种车型，市场需求约34万，根据销售保守预测2013年市场需求约44万。基于提高乘用车基地产品的柔性及平衡基地产能，公司决策在乘用车基地新建一条40JPH生产线，年产大约20万辆车，可以有效满足市场对该平台所有车型的产品需求，提高市场占有率。更为重要的是该平台车型是公司销售的主力车型，可以确保实现公司全年销售目标。

3 工作内容

新建车身线施工内容包括土建公用、工装夹具、焊接设备、输送设备、电控系统、工作踏台、料箱料架的开发验证调试工作。该项目2012.12月立项完成，于2013.6.18号SOP。

4 工艺分析

该车型为我公司自主开发的发动机前置后驱的紧凑型商务车，其年度车型为该车型的一次重大升级，其产品结构有了较大变动，尤其是尾部造型基本上完全变动，侧围区域也增加了装饰板，抬高了整车的档次。

4.1 前舱及地板结构分析

前舱区域：两个车型的前舱结构基本类似，该车型同步开发了配备B12、B15发动机车型，前纵梁上新增零件为B15车型专用，其他零件一致。经分析，此零件对工艺、工装无影响。前车体线可以共线兼容两车型。

地板区域：车架主定位孔一致，车架主定位机构共用，前地板及门槛内板、前侧板、前后护板为共用件，所以地板所有工装可以共用。

4.2 白车身产品结构分析

白车身总成由地板总成、左＼右侧围焊合总成、顶盖总成、上安装板总成、左右前轮罩外板加强板构成。装配顺序是地板先装，左＼右侧围装在地板的两侧，顶盖装在左＼右侧围上边，上安装板装在地板下安装板与侧围搭接处，左右前轮罩外板加强板装在侧围与前轮罩外板搭接处。侧围区域需要考虑两个车型的柔性共线，所有差异工装考虑做成切换机构，总拼区域同步考虑柔性切换机构，满足两个车型的生产。

4.3 产品焊接工艺流程

4.4 柔性焊装线实施的可行性

车身主线（侧围线、地板、总拼线）底板柔性化设计，为拓展后续车型提供预留；CN112柔性车身线后期如需切换为未来其他车型生产线，原有工艺工装设备回用率约75%，改造周期缩短为3个月，改造内容示意如下：柔性共用部分（底板、输送线）保持不变，减少调试人员和调试工作。

5 柔性焊装线的形式及生产线的建设情况

5.1 输送形式

地板、侧围及总拼输送形式为地面往复式输送机构（升降为气动，水平驱动为电机驱动齿轮、齿条机构。

5.2 零件上线形式

5.3 自动化率

一定程度上焊装自动化需要与产能相匹配。本次柔性化生产线生产车型的焊点数约为2203，自动化率为15%。

6 焊接生产线的主要配置

白车身焊装线包括8条主要生产线：前车体线、地板线、左侧围线、右侧围线、总拼线、门盖线、公用补焊线、车身装调线。

6.1 前舱线配置

前舱线包括4个焊接工位以及1个质检台，通过地面转运机构与前舱上线自行小车实现无缝连接。前舱线工位间通过电动葫芦加吊具实现零件的转运。如图6所示。

6.2 地板线配置

地板线包括10个工位（第10个工位为主线间地面转运台）。

6.3 侧围线配置

左＼右侧围线包括8个工位，如图8。

6.4 门盖线配置

门盖线指五门一盖，即左/右前门、左/右后侧门、发盖及尾门。由于门盖尺寸精度的重要性和特殊性，故对五门一盖生产工艺及设备和工装的要求很高。门盖生产除了夹具定位及焊接外，最重要的就是包边工艺了，包边（门盖包边压合）指门盖在包边设备上通过压块或模具，使门盖外板折边包住内板，并紧密压合使之成为一体，以增加门盖的整体刚度和强度。包边一般在专用包边机或包边压力机上顺序形成45度预包边和90度的完全压边。该项目采用了液压驱动的桌式包边机，如图9所示。

6.5 车身补焊线主要配置

车身补焊线主要完成车身在车身总拼线未焊完的焊点及传送。白车身的基本结构、尺寸精度在车身总拼线已定型完成，因此在补焊线上不用配置较复杂的夹具来定位白车身。车身输送采用滑橇循环式输送。

车身补焊线共有17个工位，目前有5个机器人焊接工位，4台机器人/工位，共20台机器人，生产节拍为60JPH。该车型的机器人焊点数量为233。

7 车间工艺平面布置设计

焊装车间主厂房面积50，688m2（264m*192m）：包含生产区域39，400m2；辅房面积2，280m2质量区域1152m2；物流存放区5，950m2；预留用地2，357m2。房内空10.5米，分两层，1层焊接装配生产，2层白车身输送。采用承載式网架钢结构，跨度为24米X24米，网架钢结构载荷分区域布置；充分利用自然采光；对CO2焊接进行烟尘净化处理和弧光隔离；车间周边区域采用自然送排风、中央区域采用机械送排风形式，减轻车间粉尘污染。二次钢结构网架从屋架10.5m节点往下吊挂直至5.1m高，减少地面立柱，水、电、气管线布置在5.1m高的网架上。夹具供气由钢平台引下至气包。焊接车间工艺平面布置见图11。

8 公用设施开发

根据焊装线设备和工装的配置情况，工艺设计人员收集、整理了乘用车工厂车身车间大量设备基础数据和图纸，并与焊装线及相关设备制造厂家做了多次的技术交流和互动，给工厂设计部门提供了详细的工艺交底资料，包括厂房的设备基础资料及公用动力有关资料；包括高压及低压压缩空气使用的消耗量、循环冷却水耗量、电力用量，以及相关的公用动力管线的布局走向等。资料提交后还对工厂设计图纸进行了会签，提出了很多与现场设备管路相关联的意见和建议，确保了施工阶段尽量减少设计变更。

9 结束语

该车柔性焊装线项目采用了合理的工艺布置、制造技术与生产装备，焊装线自动化率、柔性化水平有了显著提高。在原有成熟车型工艺基础上，缩短项目制造开发周期，降低整个项目制造成本，以满足市场对该车型产品的需求；工艺装备技术的高柔性设计，可以满足未来公司其他车型的生产。车身柔性焊装线由上汽通用五菱技术中心及制造系统联手设计开发。焊装线一次建成，焊装线的优化工艺平面布置设计方案等，均使本次焊装线工艺设计更趋合理。

该车型柔性焊装线顺利建成投产，生产节拍、白车身CMM合格率等均达到设计目标，这标志着公司乘用车基地具备了生产该平台所有车型的能力，同时也满足了市场对该平台车型的产品需求，提高了公司在细分车型的市场占有率，同时也为公司后续产品导入、产能提升提供了有利的条件，为将来焊装线建设和工厂建设积累了丰富的经验。

参考文献

[1]袁世武.东风本田二工厂10万台车身柔性焊装线工艺设计和应用[J].汽车工艺与材料，2013（4）.

作者简介：李新社（1978-），男，河南开封人，本科，工程师，主要研究方向：汽车车身结构工艺性分析、工艺规划、先进车身焊装技术要求及项目管理。

莫江妍（1978-），女，广西南宁人，本科，工程师，主要研究方向：汽车焊接工艺、生产线控制技术及项目管理。